Apostila - “Construção de algoritmos”

1 { cálculo do consumo médio de um veículo, tendo em conta a distância total e os 2 valores dos litros consumidos em cada abastecimento efectuado } 3. 1 { esta é a descrição de um algoritmo; ele relata sua finalidade, que, neste caso, 2 é apenas ilustrar esta documentação em si e também as 3 regras de organização visual para algoritmos.

Considerações finais

Ressalte-se que quando há continuação na segunda linha, a organização visual não fica prejudicada, mantendo-se as tabelas necessárias. Se forem necessários mais de alguns segundos para saber se o comando usa mais de uma linha ou onde está o delimitador final de um comando, então a organização visual não é boa.

Conceitos básicos para o desenvolvimento de algoritmos

Primeiras palavras
Por que dados têm tipos
Representação das informações e processamento dos algoritmos

Tipos abstratos de dados
Modelo de computador
Formalização da notação de algoritmos
Entrada, saída e atribuição
Regras para a formação de identificadores

Considerações finais

Assim, o mundo externo é tudo o que não pertence ao computador, e o mundo interno é o que está armazenado na memória e o que é manipulado pela unidade de processamento. Até agora, sabe-se que toda a execução de um algoritmo é de responsabilidade da unidade de processamento e que o algoritmo é armazenado na memória.

Expressões algorítmicas

Matemática e precisão da notação
Expressões em algoritmos

Linearidade das expressões, operadores e precedência
Expressões aritméticas
Expressões literais
Expressões relacionais
Expressões lógicas
Ordem global de precedências de operadores
Uso de parênteses nas expressões
Organização visual nas expressões

Expressões usadas em outros lugares também podem ser observadas, principalmente quando se usa parênteses. Todas as expressões devem usar espaços entre operadores e operandos para tornar a expressão mais clara.

Estratégia de desenvolvimento de algoritmos

Organização para resolver problemas
Estratégia de abordagem para desenvolvimento de algoritmos

Abordagem top-down
Abordagem do problema
Resolução de problemas por refinamentos sucessivos

O termo, que poderia ser traduzido como abordagem top-down, pode ser entendido como uma abordagem que vai do mais geral ao mais específico. Na forma de algoritmo não projetado para implementação em computador, a solução para o problema de arrumação pode ser vista no Algoritmo 4-1. Uma vez que a solução global esteja em vigor, que deve ser completa e consistente, mais detalhes podem ser especificados e alguns comandos do algoritmo podem ser reescritos.

Claro que o detalhe pode ser refinado conforme a necessidade até ficar totalmente compreensível para quem vai executá-lo (mesmo que esse “alguém” seja um computador capaz de comandar um robô com visão e bom gosto, e capaz de dobrar roupas sem engordurar neles). Por exemplo, um livro didático pode ser consultado ou um especialista (ou amigo) pode ser consultado. Finalmente, o algoritmo pode ser avaliado se pode ser melhorado, verificando se não há mais problemas com os cálculos e os resultados produzidos.

Também pode ser visto que nas linhas 14 e 15 foi decidido não aplicar refinamentos por considerar desnecessários. Para criar um algoritmo, a fase de escrita é apenas a terceira etapa; antes disso, é preciso entender o problema e saber resolvê-lo (não algoritmicamente);

Comandos condicionais

Situações de decisão
Alteração condicional do fluxo de execução

Condicionais simples e completos
Aninhamento de comandos
Comandos de seleção múltipla
Testes de mesa

A instrução condicional completa está escrita no formato abaixo, especificando uma condição lógica e dois grupos de instruções. A lógica de execução do comando é simples: a expressão lógica é avaliada e seu resultado calculado; se true, apenas o primeiro conjunto de comandos (especificado em then) é executado; se o resultado for falso, apenas o segundo conjunto de comandos (especificado por else) será executado. A delimitação dos conjuntos de atribuição é feita de então para else para a parte "if true" e de else até o final if para a parte "if false".

Os mesmos princípios de execução válidos para o algoritmo são obedecidos para o conjunto de comandos subordinados, como execução sequencial e execução de um comando somente após a conclusão do anterior. O conjunto de comandos "internos" a um se pode incluir qualquer tipo de comando, como comandos, leituras ou outros comandos condicionais. Uma forma alternativa de realizar a verificação é utilizar o comando de seleção múltipla, também conhecido como case.

Se houver correspondência, o conjunto de comandos especificado será executado; caso contrário, os comandos são ignorados. Portanto, o valor da variável será comparado a cada elemento da lista de seleção (cada linha é um elemento).

Comandos de repetição

Por que fazer de novo?
Fluxo de execução com repetição

Condições de execução de repetição: estado anterior, critério de término, estado posterior
Aplicações práticas de repetições

Em seguida, o conjunto especificado de comandos é executado uma vez, desde que o valor da variável de controle seja válido e utilizável. Pode-se notar que em todos os casos o comando para a variável de controle (valor, em todos os exemplos) termina com um valor igual. Uma saudação simples para cada nome é escrita na tela, a menos que o nome digitado seja "end", que encerra o loop e o algoritmo termina com a mensagem final de adeus (linha 19).

A Figura 6-2(a) mostra a execução do algoritmo quando os nomes Otávio, Pedro e Adalberto são escritos, seguidos de "fim" para finalizar. Outro exemplo também é apresentado na Figura 6-2(b), que mostra o comportamento do algoritmo quando "end" é a primeira (e única) entrada do algoritmo. Como "Adalberto" é diferente de "end", uma terceira iteração é realizada com uma mensagem para Adalberto e a leitura do valor de "end".

Para outros comandos, é preciso ter mais cuidado, pois não há variável de controle. A primeira é que, se for digitado "end" na primeira informação para nome (e qualquer valor para preço e tipo), o valor BigPrice chega ao final inalterado, o que informa que não houve entrada e, portanto, não há entrada.

Ponteiros

Uma questão de organização
Ponteiros e endereços na memória

Memória e endereçamento
Acesso à memória com ponteiros

Uma variável de tipo inteiro armazena valores inteiros, variáveis reais armazenam valores reais, literais armazenam textos e variáveis de tipo lógico armazenam verdadeiro ou falso. 1 { dadas duas variáveis, uma inteira e uma literal, escreva os 2 endereços de memória onde elas estão armazenadas. 16 write("A variável real está no endereço:", realAddress) 17 write("A variável literal está no endereço:", literalAddress) 18 algoritmo end.

Também é bom saber que se uma variável precisa de muitas unidades de memória (o que obviamente é verdade para variáveis literais), o operador & retorna o endereço da primeira unidade, ou seja, o "início" da área de memória. Variáveis do tipo ponteiro são variáveis como qualquer outra que possuem um identificador, ocupam sua própria parte da memória e também possuem seu próprio endereço. Como uma variável de ponteiro contém o endereço de outra variável, diz-se que ela "aponta para uma variável".

Uma maneira de pensar sobre essa terminologia um tanto confusa é lembrar que os termos "ponto" e "endereço" têm significados semelhantes nesse contexto. Assim como uma variável tem seu tipo para saber o que está armazenado na área de memória reservada para ela, o ponteiro também deve conhecer esse tipo para armazenar os dados de forma coerente.

Estruturas compostas heterogêneas

Primeiras palavras

Preenchendo fichas

Conceito de estruturas compostas de dados

Declaração e uso de registros

Por exemplo, enquanto a variável point1 especifica o registro inteiro, point1.x especifica apenas o campo x da variável point1, que tem o tipo real. Nesse caso, o uso de log não é obrigatório, pois poderiam ter sido utilizadas variáveis separadas para cada coordenada de cada ponto, utilizando seis valores reais (x1, y1, z1, x2, y2 e z2, por exemplo). Para ilustrar, propõe-se um problema semelhante ao anterior: "Sabendo que existe um conjunto de pontos e que também é conhecido o número de elementos, determine qual deles está mais próximo da origem".

1 { determina, em R3, qual de um conjunto de pontos está mais próximo 2 da origem, dado o número de elementos do conjunto. A parte ruim é que, para leituras e gravações, apenas as especificações campo a campo da variável composta são válidas. Em particular, o uso de registros como campos de outro registro pode ser indicado no terceiro exemplo, como o uso de tTransaction e tDate.

O acesso aos campos internos também é feito com o operador ., como por exemplo operation.transactionPrincipal.value, sendo a operação uma variável declarada do tipo tOperaçãoBankária. Não custa lembrar que operation.transactionMain é um registro do tipo tTransaction e pode, portanto, ser atribuído diretamente a outra variável ou campo do mesmo tipo.

Considerações finais

Sub-rotinas

Separando para organizar
Conceituação de sub-rotinas e fluxo de execução

Procedimentos
Parâmetros formais
Regras de escopo de declarações
Funções

Em algoritmos, uma sub-rotina é um conjunto completo de instruções com uma função bem definida no contexto do algoritmo. 18 resultado.numerador Å número1.numerador * número2.denominador + 19 número1.denominador * número2.numerador 20 resultado.denominador Å número1.denominador * número2.denominador 21. 35 resultado.numerador Å número1.numerador * número2.denominador + 36 número1 .denominador * número2.numerador 37 resultado.denominador Å número1.denominador * número2.denominador 38 simplificarRacional(resultado).

Também é conveniente considerar uma sub-rotina como uma solução geral para um problema específico (como a simplificação de números racionais). Por fim, o conjunto de comandos corresponde à lista de comandos que devem ser executados para completar o objetivo da sub-rotina. A declaração da lista de parâmetros é feita, conforme visto, entre parênteses após o identificador da sub-rotina.

Os parâmetros formais das sub-rotinas obedecem à mesma regra de escopo das declarações locais da sub-rotina. Esta seção fornece uma maneira de escrever uma sub-rotina que pode ser usada como uma nova função.

Estruturas compostas homogêneas

Lembrar é, muitas vezes, importante
Estruturação dos dados

Declaração e uso de arranjos unidimensionais
Aplicações práticas de arranjos unidimensionais
Declaração e uso de arranjos bidimensionais
Aplicações práticas de arranjos bidimensionais
Arranjos multidimensionais

Estruturas compostas mistas

Assim, um grupo é uma única variável, que é formada por um grupo homogêneo (ou seja, do mesmo tipo) de valores. Para declarar um array unidimensional em um algoritmo, basta utilizar um indicador do número de elementos que a variável composta irá armazenar, o que é feito por um valor inteiro entre colchetes posicionado imediatamente após o identificador. Como as posições de um array são independentes, a linha 20, ao utilizar índices diferentes, revisa cada valor lido separadamente, comparando-o com a média calculada.

Assim, a solução pode criar um array de 150 posições para nomes e para médias, mas apenas o número necessário de posições é utilizado (correspondente ao número de alunos da turma). Esse registro contém um inteiro para armazenar a quantidade de elementos do conjunto (de zero a 50, neste caso) e um array de valores reais que armazenam os próprios valores. Para que a união seja realizada, é feita a cópia de um dos conjuntos e a esta cópia são adicionados um a um os elementos do segundo conjunto.

Uso de uma matriz como repositório de elementos, incluindo um procedimento para adicionar um novo elemento. Uma matriz é um arranjo bidimensional (linhas e colunas) de elementos, todos do mesmo tipo.

Listas mais sofisticadas
Declaração e uso de arranjos de registros

21 read(wine.name, wine.productername, wine.distributorname, 22 wine.type, wine.harvest year, wine.potyear, . 23 wine.price, wine.units) 24 end procedure. 29 write(vinho.nome, vinho.nomedoprodutor, vinho.nomedodistribuidor, 30 vinho.tipo, vinho.ano da colheita, vinho.potyear, . 31 vinho.preço, vinho.unidades) 32 procedimento final. Para esta solução, você pode visualizar a disposição dos registros como uma tabela, onde cada linha é uma posição na disposição, e organizar os campos como colunas.

Aqui, um cuidado especial deve ser tomado para distinguir o parâmetro wine (do tipo tWine), que faz parte do procedimento readVinho para a variável wine, da parte principal do algoritmo, que é um array de 300 posições do tipo tListWines; o escopo é diferente. Pode-se ressaltar também que na parte principal do algoritmo será válido escrever vin[i].name, pois vin[i] é um registro e name é um de seus campos. No primeiro caso, wine é um array de entradas, wine[i] é a entrada no índice i e finalmente wine[i].name é o literal contido neste campo para a posição i no array.

Na segunda especificação, wine.name[i], wine deve ser uma entrada para a qual um dos campos é name, onde name é um arranjo no qual a posição i é selecionada. Portanto, nesta segunda situação, existe um array no registrador e não um array de registradores, como discutido nesta unidade.