Paradigmas de análise e desenvolvimento de sistemas. Principais Paradigmas

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Julho, 2012

Paradigmas de análise e

desenvolvimento de sistemas

Principais Paradigmas

Rosemary Silveira Filgueiras Melo

rosesfmelo@hotmail.com

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Julho, 2012

Tópicos abordados

•

Conceito de Paradigma

•

Tipos de Paradigmas

•

Paradigma Imperativo

•

Paradigma Declarativo

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Julho, 2012

Conceito de Paradigma

Paradigma

- modelo, padrão ou estilo de programação suportado

por linguaguens que agrupam certas características

comuns.

- fornece e dertermina a visão que o programador

tem sobre a estrutura e execução de um programa

- algumas linguagens foram construídas para

suportar um paradigma específico, outras podem

suportar múltiplos paradigmas

Exemplos.:

-Java e Smalltalk suportam o paradigma orientado a objetos -C++, LISP, Perl, Python suportam múltiplos paradigmas

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Tipos de Paradigma



Imperativo



Declarativo



Funcional



Lógico



Orientado a Objetos

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Paradigma Imperativo

• Programas centrados no conceito de estado

(modelado por variáveis) e ações (comandos) que

modificam o estado.

• Expressam uma sequência de comandos para o

computador executar.

• Também denominado de paradigma procedural por

incluir mecanismos de subrotinas como forma de

estruturação.

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Modelo Computacional do Paradigma Imperativo

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Paradigma Imperativo

Exemplo de linguagens Imperativas:

• Fortran

• Cobol

• Algol

• Pascal

• C

• etc

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Paradigma Imperativo

Técnicas de programação das linguagens imperativas:

-

Programação estruturada

-

Modularização

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Julho, 2012

Paradigma Imperativo

Programação estruturada:

-

forma de programação que considera que todo

programa se resume a três estruturas:



sequencial



de decisão

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Julho, 2012

Paradigma Imperativo

Modularização:

-

Mecanismo que permite o usuário subdividir seus programas em blocos ou módulos (subrotinas)

-

Estes blocos ou módulos referem-se a um pedaço de código computacional que executa uma função bem definida, que pode ser utilizado várias vezes no programa.

-

Estas funções devem ser criadas para serem genéricas o bastante visando a possibilidade de reutilização de código

.

-

Certas linguagens define dois tipos de subrotinas: as que retornam valores (função) e as que não retornam valores (procedimento). Ex.: linguagem Pascal.

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Paradigma Imperativo

Exemplo:

#include <iostream> using namespace std; int fatorial(int x) { int i, aux; aux = 1;

for (i=x; i>=1;i--) aux = aux * i ; return aux; } main () { int n; cout << "Digite um numero inteiro : "; cin >> n; cout << "Fatorial: " <<fatorial(n) <<"\n"; system("PAUSE"); }

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Paradigma Imperativo

Recursividade:

-

definição de subrotina que podem invocar a si mesma

Ex.:

#include <iostream> using namespace std; int fatorial (int x) { int aux; if (x==0) return 1; else { aux = x*fatorial(x-1); return aux; } } main () { int n;

cout << "Digite um numero inteiro : "; cin >> n; cout << "Fatorial: " <<fatorial(n) <<"\n"; system("PAUSE"); }

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Paradigma Imperativo

Principais elementos das linguagens imperativas

-

Variáveis: simples e compostas (vetores, matrizes e

registros)

-

Definição de tipo (permite definir novos tipos)

-

Comandos de atribuição

-

Expressões aritméticas e lógicas

-

Estrutura sequencial e condicional

-

Estrutura de repetição

-

Subrotinas

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Paradigma Imperativo

Exemplo de Vetores

(Variáveis compostas homogêneas Unidimensionais): #include <iostream>

char nome[10];

using namespace std; main ()

{

cout <<"Digite um nome:"; gets(nome);

cout << << "\n“; system("PAUSE"); }

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Paradigma Imperativo

Exemplo de Matriz

(Variáveis compostas homogêneas Bidimensionais):

#include <iostream> float M[10][10];

int i,j;

using namespace std; main () {

for(i=0;i<=3;i++) //Leitura dos elementos

for(j=0;j<=3;j++) M[i][j]=i+j;

for(i=0;i<=3;i++) //Impressão da matriz

for(j=0;j<=3;j++)

cout << M[i][j] <<" "; system("PAUSE");

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Paradigma Imperativo

Exemplo de registros

(Variáveis compostas heterogêneas):

struct

aluno {

char nome[40];

int matric;

float nota1, nota2;

} aluno1, aluno2;

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Paradigma Imperativo

Exemplo de definição de novos tipos de dados: typedef struct tipo_endereco

{ char rua [50]; char bairro [20]; char cidade [30]; long int CEP;

} TEndereco;

typedef struct ficha_pessoal { char nome [50];

long int telefone;

TEndereco endereco; }TFicha; void main(void) { TFicha *ex; .... }

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Paradigma Imperativo

Exemplo usando subrotina: (Ling. C)

:

int soma (int x, int y) { int z; z = x + y; return z; } int main () { int a, b; cin >> a; cin >> b;

cout << “soma = “<< soma(a,b); system(“Pause”);

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Paradigma Imperativo

Exemplo usando alocação dinâmica:

(usa variáveis chamada de ponteiro para guardar

endereço de memória)

int count = 10;

int *pt;

pt= &count; //atribui o endereço de count a pt

*pt=12; //atribui um novo valor a variável

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Julho, 2012

Paradigma Imperativo

Vantagens

-

eficiência

-

modelagem “natural” de aplicações do mundo real

-

paradigma dominante e bem estabelecido

-

flexível

-

boa legibilidade ao utilizar o modelo estruturado Desvantagens

-

as instruções são baseadas no como e não no o que.

-

mudanças na estrutura dos dados pode acarretar alteração em todas as funções relacionadas (dados separados das funções)

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Paradigma Declarativo



Caracteriza-se pelo método preciso de descrever um problema sem se preocupar como este problema será resolvido.



Um programa é dito declarativo quando ele descreve o que ele faz e não como ele funciona.



No paradigma declarativo o programa especifica uma relação ou uma função.



A maioria das linguagens declarativas não constituem uma

linguagem declarativa pura por definição, pois permitem que os algoritmos sejam implementados com detalhes.

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Julho, 2012

Paradigma Declarativo



Outra forma de programação declarativa é o uso de linguagens específicas por domínio.

Ex.: XSLT (transformar documentos XML), SQL (para realizar requisições a banco de dados), ATL (Linguagem de

transformação de Modelos – Atlas), etc.

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Paradigma Declarativo

Exemplos na Linguagem SQL (Structured Query Language): Ex1.:

SELECT * FROM cliente

WHERE nome = “Joao” Ex2.:

SELECT Name, ProductNumber, ListPrice AS Price FROM Product

WHERE ProductLine = 'R' AND DaysToManufacture < 4

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Paradigma Declarativo

Exemplo na Linguagem ATL:

--testa no contexto UML se a classe que esta sendo transformada esta estereotipada com sensor

helper context UML!Class def:isSensor():Boolean =

self.getAppliedStereotypes()->exists(c|c.name='Sensor'); rule Sensor2EquipMedicao{

from s:UML!Class (s.isSensor()) to tSensor:UML!Class( name <-s.name, generalization <- s.generalization } do{ tSensor.applyStereotype(thisModule.findStereotype('EquipamentoM edicao', 'PerfilPIM'));}

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Paradigma Declarativo

Podem ser classificadas em:



Paradigma Lógico

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Paradigma Declarativo

Paradigma Lógico



Paradigma que adota o estilo da lógica matemática à programação de computadores.



Se baseia em axiomas (verdades universais) e regras de inferência (regra de transformação sintática) para inferir (deduzir) uma conclusão a partir de um argumento.



O programa formará conclusões imediatas a partir de uma lista de premissas.



A inteligência artificial teve uma influência importante no desenvolvimento da programação lógica.

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Paradigma Declarativo

Modelo Computacional do Paradigma Lógico:



Mudança substancial do modelo computacional, pois a execução é baseada em relação entre entrada e saída.

Ex.: um compilador modelado como um programa lógico, relaciona código fonte e destino, portanto pode ser utilizado tanto como um compilador quanto como um decompilador.

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Paradigma Declarativo

Exemplo de linguagens que adotam o paradigma lógico:



PLANER



PROLOG



GODEL

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Paradigma Declarativo

Exemplo de um programa em Prolog:

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Paradigma Declarativo

Paradigma Funcional



Trata a computação como uma avaliação de funções matemáticas, que evita estado ou dados mutáveis.



Um programa é visto como uma função (ou grupo de funções) constituída de outras funções mais simples.



Entende-se como um mapeamento dos valores de entrada nos valores de saída, através de funções.



Enfatiza a aplicação de funções, em contraste com o paradigma imperativo, que enfatiza mudanças no estado do programa.

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Julho, 2012

Paradigma Declarativo

Paradigma Funcional



Não incluem qualquer provisão para atribuição ou dados mutáveis.



O mapeamento entre os dados de entrada e saída são alcançados mais diretamente.



Mais usada academicamente do que no desenvolvimento comercial de software.

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Paradigma Declarativo

Modelo Computacional do Paradigma Funcional:



Adota o modelo computacional de função que mapeia entradas em saídas de forma determinística ou direta, através de

funções definidas como na matemática.

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Paradigma Declarativo

Exemplo de linguagens que adotam o paradigma

funcional:



APL



LISP



ML



Haskell



Etc.

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Paradigma Declarativo

Exemplo de um programa em LISP:

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Paradigma Orientado a Objetos



Paradigma de análise, projeto e programação de software baseado na composição e interação de diversas unidades de software denominadas de objetos.



Um programa OO (Orientado a Objetos) consiste de objetos que recebe e envia mensagens, executa processamento e possui estado que ele pode modificar.



Funcionamento de um programa OO se dá através da troca de mensagens entre objetos.



Todo objeto possui método(s) e atributo(s) relacionados que correspondem respectivamente ao comportamento e o estado de cada objeto.

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Julho, 2012

Paradigma Orientado a Objetos

Modelo Computacional do Paradigma Orientado a Objetos:



Num programa OO, as ações (comandos) do programa podem envolver a invocação de métodos que alteram o estado de um objeto específico, ao invés de um estado único de aplicação.

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Paradigma Orientado a Objetos

Comparação entre o paradigma procedural e orientado a objetos



Paradigma procedural enxerga um programa como um conjunto de funções que alteram dados.



Paradigma OO enxerga um programa como uma coletânea de objetos que interagem entre si, possui características própria representadas pelos seus atributos e operações.

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Paradigma Orientado a Objetos

Exemplo de linguagens de programação OO:



Simula 67



Smalltalk



Eiffel



Object Pascal



C++



Java



etc

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Paradigma Orientado a Objetos

Principais conceitos utilizados no paradigma OO:



Classe



Objeto / instância de uma classe



Atributo



Método

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Paradigma Orientado a Objetos

Principais conceitos utilizados neste paradigma:



Herança (generalização)



Encapsulamento

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Paradigma Orientado a Objetos

Classe



Representa uma idéia ou conceito simples, que define as características de uma coleção de objetos.



Consiste na descrição de métodos e atributos pertencentes a todos os objetos desta classe.



Similar a um tipo abstrato de dados, define a estrutura interna e um conjunto de operações que todos os objetos instâncias da classe irão possuir.



Exemplo de classes: pessoa, aluno, professor, livro, faculdade, etc.

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Julho, 2012

Paradigma Orientado a Objetos

Classe

Representação de uma classe usando notação simbólica:

Atributos

Métodos

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Paradigma Orientado a Objetos

Exemplo de declaração de uma Classe em Java:

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Paradigma Orientado a Objetos

Objeto



Representa uma instância de uma classe, analogamente há uma variável que corresponde a um tipo de dado específico.



Um objeto é capaz de armazenar estados através de seus atributos, reagir a mensagens enviadas, assim como se relacionar e enviar mensagens a outros objetos.

Exemplo de objetos da classe Pessoa: João, José, Maria, etc.

Exemplo de objetos da classe Faculdade: ESTÁCIO, UNIFACS, AREA1, etc

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Paradigma Orientado a Objetos

Exemplo de Objeto:

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Paradigma Orientado a Objetos

Exemplo de criação de um objeto em Java:

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Paradigma Orientado a Objetos

Atributo



Consiste em um dado ou informação de estado, para o qual cada objeto de uma classe tem seu próprio valor.

Ex.: Classe funcionário

atributos: nome, endereço, telefone, CPF, ...



Os atributos possuem valores . Ex.: Nome: João;

Endereço: Rua E, Casa 9



O conjunto de valores dos atributos de um determinado objeto é chamado de estado.

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Paradigma Orientado a Objetos

Exemplo de declaração de atributo de uma classe em

Java:

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Paradigma Orientado a Objetos

Método



Consiste na descrição de uma operação que um objeto deve executar quando receber uma mensagem (semelhante a

subrotina).



Um método em uma classe é apenas uma definição.



Normalmente uma classe possui diversos métodos.



Dentro de um programa a utilização de um método deve afetar apenas um objeto em particular.

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Paradigma Orientado a Objetos

Método

Exemplo: Classe Cachorro Métodos Latir Sentar Comer Morder

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Paradigma Orientado a Objetos

Exemplo de definição de um método em Java:

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Paradigma Orientado a Objetos

Mensagem



Chamada a um objeto para invocar um de seus métodos, ativando um comportamento descrito por sua classe.



Funciona como uma fábrica que recebe uma ordem de produção

(mensagem de solicitação), processa esta ordem (operações), utilizando matéria-prima (atributos) e gera um produto final (mensagem de resposta).

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Paradigma Orientado a Objetos

Exemplo de invocação de um método em Java:

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Paradigma Orientado a Objetos

Herança



Mecanismo pelo qual uma classe (subclasse) pode estender uma outra classe (super-classe).



A subclasse herda todos os componentes da classe pai, como atributos e métodos.



Qualquer propriedade herdada pode ser redefinida na definição da subclasse, substituindo a definição herdada.