Problem Solving

PROBLEM SOLVING
MAD2
Luca Naso - Catania, 15 Gennaio 2015

AGENDA
1. Problem solving?
2. Strategie e strumenti
[break]
3. Un esempio concreto

PROBLEM SOLVING?
COS’È E COME FUNZIONA

A LIFELONG CHALLENGE
L’arte di risolvere problemi è la sﬁda di tutta una vita
• Di certo non basteranno 4 ore di lezione ad
apprenderla … e neanche 400
• Necessita di tanta esperienza

A LIFELONG CHALLENGE
Scopo della lezione di oggi è di indicarvi la via per
massimizzare la vostra esperienza

Insieme di tecniche utilizzate per risolvere problemi
non banali
Che tipo di problemi?
• problemi di natura tecnica in ambito lavorativo,
riguardanti ad esempio i processi aziendali.
• problemi di natura relazionale e/o emozionale, in
ambito sia lavorativo che non.
COSA E’ IL PROBLEM SOLVING?

I “PROBLEMI”
I “problemi” per i quali si cerca una soluzione sono di
solito complessi, riguardano più eventi e coinvolgono
diverse persone.

I “PROBLEMI”
Spesso la soluzione si ottiene lavorando di gruppo.

COMPETENZA TRASVERSALE
Il problem solving è una competenza trasversale che
si applica ai più disparati ambiti (così come il
Sviluppa/richiede
capacità di giudizio e
di analisi.
pensiero critico, la
creatività e la
gestione costruttiva
dei sentimenti).

STRATEGIE STANDARD
Con il tempo sono state sviluppate delle strategie
codiﬁcate per la risoluzione dei problemi.
Si tratta di una insieme di istruzioni da seguire per
arrivare alla soluzione del problema.

PERCHÉ SVILUPPARE DELLE
STRATEGIE STANDARD?
L’obiettivo è risolvere i problemi…
in maniera:
1. Efﬁcace (non vogliamo che il problema torni)
2. Efﬁciente (vogliamo farlo ad un costo minimo)
Una strategia standard è la raccolta di tante
esperienze perfezionate nel tempo.

BENEFICI
Avere delle precise tecniche di problem solving
consente alle aziende di:
• ottimizzare i loro processi (essere più competitive)
• rispondere alle emergenze in tempi più brevi e
con soluzioni più efﬁcaci
di quanto non si farebbe lasciando tutto all’iniziativa
dei singoli (e del momento).

ATTIVI E SUBITO
• ATTIVI: Non è l’applicazione teorica, ma richiede
un ruolo intellettualmente attivo, che porta alla
creazione di qualcosa.
• SUBITO: Non è la pianiﬁcazione di una risoluzione
futura, ma prevede che sia già in atto.

COME FUNZIONA
Esistono varie tecniche, solitamente divise in fasi e
seguono lo schema tipico dell’approccio scientifico.
Tutte le tecniche passano attraverso tre macro-aree:
1. identificazione e definizione del problema
2. suddivisione del problema nelle sue parti critiche
3. individuazione ed applicazione di una soluzione

COME NON FUNZIONA
Quando ci si trova di fronte alla necessità di risolvere
un problema è facile avere alcuni atteggiamenti
estremamente controproducenti.
Vediamone due.

SALTARE ALLE CONCLUSIONI
COME NON FUNZIONA

SALTARE ALLE CONCLUSIONI
1. Saltare direttamente alla conclusione, perché si
pensa di aver intuito una soluzione
COME NON FUNZIONA

ACCUSARE
2. Andare alla ricerca di un colpevole (chi ha creato
il problema) e fare accuse.
COME NON FUNZIONA

ACCUSARE
COME NON FUNZIONA
Tutti iniziano ad accusare

ACCUSARE
COME NON FUNZIONA
Poi si risponde alle accuse

ACCUSARE
COME NON FUNZIONA
Qualcuno porterà il peso della colpa

ACCUSARE
COME NON FUNZIONA
A meno che non facciate una faccina così sarà difﬁcile lavorare bene

Questi atteggiamenti si traducono quasi sempre in
una perdita di tempo e risorse.
Spesso ci si ritrova al punto di partenza oppure è
necessario fare più volte lo stesso lavoro.
E’ anche al ﬁne di evitare questi errori che sono state
sviluppate delle strategie precise di problem
solving.
SPRECO DI RISORSE
COME NON FUNZIONA

REPETITA IUVANT
In nessuna fase si va mai alla ricerca di colpevoli, ma
sempre e solo di soluzioni.
La ricerca della soluzione, non deve spingere a saltare o
accorciare le fasi della strategia che si sta mettendo in atto.
Altrimenti si perdono i beneﬁci della strategia stessa, ad
esempio si rischia di sottovalutare il problema, o la
soluzione che si vuole applicare potrebbe non essere la
migliore.

STRATEGIE E STRUMENTI[1]
PANORAMICA

PSS
PROBLEM SOLVING STRATEGICO
1. Definire il problema
2. Concordare l’obiettivo
3. Individuare e valutare
eventuali soluzioni già
tentate (e fallite!)
4. Come si potrebbe
peggiorare la situazione?
5. Quale sarebbe lo scenario
una volta risolto il problema
al 100%?
6. Piccoli passi a ritroso:
partire dalla fine e
procedere a ritroso fino alla
partenza
7. Iterare: risolvere un piccolo
problema alla volta, e se
serve modificare la
direzione ad ogni passo.
Usato in campo manageriale

FARE - FOCALIZZARE
ANALIZZARE RISOLVERE ESEGUIRE
1. Focalizzare: Capire e definire in dettaglio il
problema
2. Analizzare: Definizione degli elementi critici,
Quantificare i fattori rilevanti con dei valori di
riferimento
3. Risolvere: Generare delle possibili soluzioni,
scegliere la soluzione da implementare, sviluppare
un piano
4. Eseguire: Realizzare il piano, quantificare i progressi

PDCA
PLAN DO CHECK ACT
1. Pianifica: analizzare la situazione, cercare le cause,
definire gli obiettivi, le soluzioni ed i compiti
2. Prova: applicare il piano su piccola scala
3. Verifica: verificare che le prove danno i risultati
attesi. Se no, tornare al punto 1
4. Agisci: mettere in produzione il piano che ha
superato la verifica
Considerare l’opzione di inserire una verifica su scala
intermedia (tra il punto 3 e 4).

DMAIC – DEFINE MEASURE
ANALYZE IMPROVE CONTROL

1. Deﬁnire i processi critici, gli obiettivi da raggiungere, le
risorse necessarie. Realizzare una roadmap

2. Elaborare un piano per misurare l’efﬁcacia dei processi,
dopo averli suddivisi in piccole parti

3. Analisi dei dati raccolti al punto 2, per trovare relazioni
tra le variabili, ed identiﬁcare punti sui quali intervenire

4. Sulla base dell’analisi al punto 3 creare ed implementare
una soluzione che possa migliorare i processi

5. Dopo aver ottimizzato il processo creare un sistema di
controllo per mantenere il livello di qualità raggiunto
4. Sulla base dell’analisi al punto 3 creare ed implementare
una soluzione che possa migliorare i processi

DIAGRAMMI
• Diagrammi Causa-
Effetto
• Diagrammi di Flusso
• Checklists
• Diagramma di Pareto
• Diagrammi di
controllo
• Scatter diagrams

DIAGRAMMI DI FLUSSO
• Visualizzare il processo
• Trovare i difetti
• Capire le relazioni

ANALISI DI PARETO
Solo pochi fattori vitali
(20%)
sono responsabili della
gran parte dei problemi
(80%)

5W2H
Redigere un documento per individuare le principali
cause del problema.
Il documento viene creato rispondendo a 7
domande.

5W2H
5W: Who? What? Where? When? Why?
2H: How? How many?

BRAINSTORMING
Riunione dove si dà libero spazio alle idee

BRAINSTORMING
Nessuna idea può essere riﬁutata o respinta. Il focus
non è sulla critica ma sull’estensione delle idee.
Senza timore di essere giudicato ciascuno si esprime
più liberamente e può diventare fonte di ispirazione
per gli altri (associazione delle idee).

1. Ciascuno scrive un’idea, il gruppo vota ogni idea,
le prime vengono discusse (in sottogruppi).
2. Ciascuno scrive un’idea, la passa alla persona
accanto, aggiunge qualcosa all’idea che ha
ricevuto.
3. Strumenti informatici possono ottimizzare i tempi
ed assicurare l’anonimato.
COME FUNZIONA - 3 ESEMPI
BRAINSTORMING

DIAGRAMMA CAUSA-EFFETTO
Diagramma a lisca di pesce per descrivere un
processo/fenomeno/problema.
La testa del pesce è il problema, a seguire le varie
cause. Ogni causa può avere altri rami del
diagramma.
Tutte le cause vanno suddivise gerarchicamente.

ANALISI DI ISHIKAWA
DIAGRAMMA CAUSA-EFFETTO
Per identiﬁcare tutte le cause si utilizza il
brainstorming.
Il diagramma causa-effetto a lisca di pesce viene
anche detto “diagramma di Ishikawa” perché è parte
integrante dell’analisi di Ishikawa,
in cui, oltre alle cause, va deﬁnita anche l’azione
correttiva più opportuna.

UN ESEMPIO CONCRETO[2]
PROBLEM SOLVING FOR DEVELOPERS

IL PROBLEMA
Data la propria data di nascita e la data corrente,
calcolare la propria età in giorni. Includere gli anni
bisestili. Assumere che la data di nascita e la data
corrente siano date valide e che non ci siano viaggi
nel tempo.
Esempio: se la data di nascita è 1 gennaio 1950 e la
data di oggi è 2 gennaio 1950, l’età è di 1 giorno.

1. LA PRIMA COSA DA FARE
Come iniziereste voi?
a. Inizio a scrivere le prime righe di codice
b. Mi assicuro di aver ben capito il problema
c. Penso ad un algoritmo che possa risolvere il
problema
Risposta giusta: b

Uno dei modi per capire il problema è quello di
identiﬁcare input ed output
Input: tutti quei valori che possono essere accettati in
ingresso
Output: tutti quei valori che vengono richiesti perché il
problema si consideri risolto
Logicamente la soluzione al problema sarà una procedura
che a partire da input validi restituisca degli output corretti

Nel nostro caso:
Input = una coppia di date (inﬁnite)
Output = un numero intero, la distanza in giorni tra le due date (1
solo)
Possiamo accettare tutte le coppie di date come input? No, la
prima data deve essere antecedente la seconda data
Defensive Programming: all’interno del nostro codice veriﬁchiamo
che gli input sono corretti, se non lo sono interrompiamo
l’esecuzione e restituiamo un messaggio di errore chiaro

2. COME RISOLVERE IL
PROBLEMA?
Siamo adesso pronti a risolvere il problema. Come
procediamo?
a. Iniziamo a scrivere il codice
b. Studiamo alcuni esempi (a mano)
c. Cercare una soluzione sul web
Risposta giusta: b, e anche c

2. COME RISOLVERE IL
PROBLEMA?
E’ importante capire la relazione che c’è tra gli input
e gli output. A prima vista non si colgono tutti i casi
Scegliere alcuni input, e calcolare a mano l’output
corretto.
Ad esempio:
due date uguali, output 0; due date una dopo l’altra,
output 1; due date a distanza di 1 anno, output 365;
due date errate, output err msg; …

3. E’ ARRIVATO IL MOMENTO DI
SCRIVERE CODICE?
La nostra conoscenza e padronanza del problema
aumenta. Siamo adesso pronti a scrivere il codice?
a. Si
b. No, dobbiamo scegliere il linguaggio adatto
c. No, dobbiamo cercare una soluzione
Risposta giusta: c

SCRIVERE CODICE?
Consideriamo come un umano risolverebbe il problema
Ad esempio, input: da 2013,1,24 a 2013,6,29
1. prendere un calendario
2. cercare la data di inizio
3. segnare i giorni che restano nel mese di partenza (7)
4. segnare i giorni dei mesi completi (feb 28, mar 31, apr 30, mag 31)
5. segnare i giorni parziali dell’ultimo mese (29)
6. sommare tutti i valori segnati (—>156)

SCRIVERE CODICE?
Traduciamo in pseudo-codice questa soluzione:
Usiamo indice 1 per la prima data, e indice 2 per la
seconda data
days = # days left in month1
month1 += 1
while month1 < month2:
days += # days in month1
month1 += 1
days += day2

4. POSSIAMO IMPLEMENTARE
LA SOLUZIONE?
Adesso abbiamo una soluzione che funziona,
possiamo implementarla in un codice?
a. Si, funziona alla grande
b. Si, non è perfetta ma è un buon inizio
c. No, prima dobbiamo analizzare altri casi
d. No, dobbiamo trovare una soluzione più semplice
Risposta giusta: d

LA SOLUZIONE?
In questa procedura ci sono troppi casi non gestiti:
1. Le due date sono in anni diversi
2. Le due date sono nello stesso mese
3. La seconda data è in un mese precedente della
prima data, ma in un anno successivo
4. Non c’è traccia degli anni bisestili

LA SOLUZIONE?
ATTENZIONE
di sicuro questa procedura può essere modiﬁcata in
modo tale da gestire tutti i casi citati
Questo però richiederebbe la deﬁnizione di molti
casi speciali
i casi speciali sono l’anticamera preferita dei bug!

LA SOLUZIONE?
Come trovare una soluzione più semplice?
Gli umani odiano fare compiti ripetitivi, quindi cercano
di ridurre le azioni. I computer invece no: è meglio fare
tante azioni semplici che poche complesse (si riduce la
probabilità di sbagliare, ed è più facile da capire)
Allora perché bisogna passare da questa fase? Perché
ci aiuta a capire meglio il problema, e ad individuare le
criticità

LA SOLUZIONE?
Procedura semplice e meccanica (e noiosa):
1. prendere un calendario
2. cercare la data di inizio
3. contare i giorni uno per uno ﬁno alla data ﬁnale (156)
Pseudo-codice:
days = 0
while date1 before date2:
days +=1
date1 advance to next day

5. CON COSA INIZIAMO?
Adesso siamo pronti a scrivere il codice. Cosa
scriviamo per prima?
a. daysBetweenDates
b. nextDay
c. isLeapYear
d. daysInMonth
Risposta giusta: b, anche c

5. CON COSA INIZIAMO?
Input: data Output: la data del giorno successivo
Non implementiamo la versione completa e
deﬁnitiva, ma solo una prima versione sempliﬁcata,
dove assumiamo che ogni mese abbia 30 giorni
Dopo averla scritta la testiamo su alcuni casi
d’esempio

BUONE NOTIZIE:
STIAMO FACENDO PROGRESSI!
FARE PROGRESSI = SCRIVERE PICCOLI PEZZI
DI CODICE, TESTARLI, E SAPERE COSA FANNO.

6. COSA SCRIVIAMO DOPO?
Abbiamo scritto la prima procedura, qual è il
prossimo passo?
a. Perfezioniamo la procedura appena scritta,
nextDay
b. Realizziamo una nuova procedura,
daysBetweenDates, cioè la procedura generale
Risposta giusta: b

L’approccio giusto e’ quello di fare tanti piccoli passi
in una certa direzione, anche se non sono tutti
perfetti.
Questo serve per capire se siamo nella direzione
giusta, e per scrivere codice in maniera efﬁciente (=
evitare di scrivere cose che non servono, o di
scriverle male).

daysBetweenDates ci permetterà di avere una stima
dell’output ﬁnale.
Non avremo il valore preciso, pero’ ci aiuta a deﬁnire
i punti cruciali dell’intera soluzione.
In questo caso ci serve una procedura intermedia,
dateIsBefore(date1,date2), per sapere se una data è
prima di un’altra.

7. LA PARTE “DIFFICILE”
Adesso dobbiamo gestire le parti problematiche: i
mesi non sono tutti di 30 giorni, ed alcuni anni sono
bisestili.
La strategia che abbiamo seguito ci ha permesso di
fare notevoli progressi, affrontando solo task facili.
Abbiamo isolato gli elementi più difﬁcili senza pero’
creare casi speciali.

Per avere la soluzione corretta però prima o poi va
affrontata anche la parte difﬁcile.
La cosa importante è affrontare la parte difﬁcile solo
quando si è sicuri che abbia senso farlo, e solo
quando si hanno le idee più chiare su come farlo
(nell’economia dell’intero codice).

Come concludere in 3 fasi (8 passi):
1. (1) creare una “dummy” daysInMonth, che restituisce
sempre 30 (2) modificare nextDay per usare daysInMonth
(3) test (stessi risultati di prima).
2. (4) modificare daysInMonth, in modo che sia sempre
corretta, tranne che per gli anni bisestili (5) test (i risultati
sono corretti per tutte le date che non contengono anni
bisestili).
3. (6) creare isLeapYear (7) test isLeapYear (8) finalizzare
l’intero codice e testare.

CORE DELLA STRATEGIA DI
CODING
Core: Scrivere piccoli pezzi di codice e testarli mano a
mano che si scrivono.
Altrimenti:
• Non solo il codice finale avrà molti più bug, ma sarà
anche difficile trovarli
• L’azione di debug sarà complessa ed anche il
mantenimento del codice sarà più lungo e difficoltoso

GUIDA AL PROBLEM SOLVING:
5 PASSI 2 NOTE
Nota 1: don’t panic!
1. Quali sono gli input?
2. Quali sono gli output?
3. Analizzare alcuni esempi a mano
4. Identiﬁcare una soluzione meccanica semplice
5. Sviluppare il codice in modo incrementale, testando
ogni passo
Nota 2: Non ottimizzare il codice prematuramente

AGENDA
1. Problem solving?
Cos’è, come funziona e come NON funziona
2. Strategie e strumenti
Panoramica sulle tecniche ed i tools più interessanti
3. Un esempio concreto
Codice per calcolare la distanza in giorni

ADESSO TOCCA A VOI
Per gli sviluppatori: provate a risolvere sul serio il
problema della data.
Per i designer: provate a trovare un vostro esempio
concreto simile a questo.
Quando vi trovate di fronte ad un problema, d’ora in
poi razionalizzate la vostra reazione.

REFERENCES
[1] wikipedia: it.wikipedia.org/wiki/Problem_solving
[2] udacity course: intro to computer science:
www.udacity.com/course/cs101
Contacts:
email: luca.naso@gmail.com
Linkedin: Luca Naso it.linkedin.com/in/lucanaso

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