Linguagem de programacao com Scratch

(1)

Algoritmos e programa¸c˜

ao em Scratch

Brauner G Coutinho1

1_{Centro de Ciˆ}_{encias Humanas e Exatas} UEPB

(2)

Sum´

ario

Algoritmos

Operadores aritm´eticos Vari´aveis

Comando de sa´ıda: escrever Comando de entrada: ler Coment´arios

Tipos de estruturas de um algoritmo Operadores relacionais e l´ogicos Blocos condicionais

(3)

Algoritmos - defini¸c˜

ao

I Algoritmo é uma sequência finita de passos que devem ser seguidos para a resolu¸cão de um problema, realiza¸cão de uma tarefa ou para atingir um objetivo bem definido;

I Algoritmos não são novidade para nós. Na nossa rotina diária, realizamos diversas tarefas em uma sequência de passos:

I Escovar os dentes;

I Cozinhar um miojo

I Atravessar a rua;

I Trocar um pneu do carro, etc.

I Alguns problemas matemáticos são solucionados por meio de uma sequência de passos.

I Cálculo das ra´ızes de uma equa¸cão quadrática;

(4)

Algoritmos - alguns exemplos

Escovar os dentes pela manh˜a:

1. Colocar creme dental na escova;

2. Escova os dentes;

3. Enxaguar a boca com ´agua;

4. Enxugar a boca. Cozinhar um miojo:

1. Colocar a panela com a ´agua no fogo;

2. Esperar ferver;

3. Colocar o macarr˜ao do pacote;

4. Cozinhar por trˆes minutos;

5. Desligar o fogo;

(5)

Algoritmos - alguns exemplos

Resolver equa¸c˜ao quadr´atica:

1. Conhecer os coeficientes da equa¸c˜ao ax2_{+ bx + c = 0;}

2. Calcular o valor de ∆ = b2–4ac;

3. Se o valor de ∆ for negativo n˜ao existem ra´ızes reais, parar;

4. Calcular a primeira raiz como x0= −b+

√ ∆ 2a ;

5. Calcular a segunda raiz como x00 = −b−

√ ∆ 2a .

Calcular a m´edia aritm´etica entre quatro notas:

1. Perguntar as quatro notas;

2. Calcular a soma destas quatro notas;

3. Dividir o resultado desta soma por quatro;

(6)

Algoritmos - alguns exemplos

Em uma margem do rio est˜ao um pastor, um lobo, uma cabra, um repolho. Atravesse todos para a outra margem do rio sabendo que:

I O pastor s´o pode atravessar no barquinho com uma “passageiro” de cada vez;

I Um “passageiro” que “devora” o outro n˜ao podem estar na mesma margem sozinhos, sem a presen¸ca do pastor;

I O lobo devora a cabra;

I A cabra devora o repolho;

I O pastor pode levar e trazer um “passageiro” quantas vezes quiser.

(7)

Algoritmos computacionais

I O computador é uma máquina muito poderosa: capaz de realizar grandes quantidades de cálculos de forma rápida e precisa;

I São diferentes de outras máquinas pois podem ser usados para diversas finalidades: engenharia, medicina, avia¸cão, arquitetura, matemática, etc;

I Mas porque?

(8)

Algoritmos computacionais

I Um programa de computador é uma sequência de instru¸cões ou comandos que ele é capaz de seguir;

I Algoritmos computacionais podem ser transformados em programas de computador desde que sejam escritos em uma determinada linguagem de programa¸c˜ao;

I Existem diversas linguagens de programa¸c˜ao: Pascal, C, Fortran, Java, Python, PHP, Scratch, Logo, etc.

I Devemos utilizar a que mais seja adequada para as nossas necessidades.

(9)

Algoritmos computacionais - linguagem Scratch

No nosso curso, utilizaremos a linguagem Scratch (MIT) que possui algumas caracter´ısticas bastante interessantes:

I Criada para fins educacionais;

I Os comandos s˜ao como blocos de encaixar, inspirados no brinquedo LEGO, evitando erros de sintaxe;

I N˜ao custa nada;

I Pode ser instalada na sua m´aquina ou usada no site;

I Funciona em diversos sistemas operacionais;

I F´acil de aprender;

I E uma linguagem moderna e bastante popular;´

(10)

Algoritmos computacionais

I O computador é bom para calcular mas não é inteligente ou criativo como nós;

I Devemos explicar detalhadamente as instru¸c˜oes para ele, na forma de comandos, de modo que ele possa compreender e executar;

I Para programar em uma linguagem é necessário entender a lógica de programa¸cão, ou seja, compreender claramente como os comandos são executados durante a execu¸cão do programa.

(11)

Algoritmos computacionais

I A maior dificuldade ao se escrever algoritmos computacionais ´

e organizar as id´eias na forma de instru¸c˜oes simples que o computador possa executar;

I No EUA, as crian¸cas aprendem no¸c˜oes de programa¸c˜ao no ensino fundamental (linguagem logo);

I Como nunca lidamos com isso antes, devemos treinar, exercitar bastante, fazer muitos exerc´ıcios com algoritmos para poder aprender a criar programas eficientes com mais facilidade.

(12)

Algoritmos computacionais - caracter´ısticas importantes

I Deve ser composto por um n´umero finito de passos;

I A ordem dos passos importa;

I Diversos algoritmos podem resolver o mesmo problema;

I Deve ser escrito na forma de instru¸c˜oes simples capazes de serem executadas pelo computador;

I Não deve permitir dúvida na interpreta¸cão;

(13)

Algoritmos computacionais - representa¸c˜

ao

I Existem v´arias formas de se representar um algoritmo;

I Vamos usar a representa¸c˜ao na forma de texto estruturado (portuguˆes estruturado ou portugol);

I Exemplo de um algoritmo em português estruturado para cálculo da área de um c´ırculo de raio igual a 10:

1. r = 10

2. pi = 3.1416

3. area = pi .r2

4. mostrar area

(14)

Operadores aritm´

eticos

I No Scratch os operadores arim´eticos ficam na Se¸c˜ao Operadores;

(15)

Operadores aritm´

eticos: express˜

oes

I Na matem´atica, ao montar express˜oes mais longas, costumamos utilizar: { }( ) [ ].

I No Scratch os operadores são encaixados em sequência e as opera¸cões localizadas nas pe¸cas “mais altas” são realizadas primeiro;

Ex: 3 [5 + 17(14 − 39)] seria escrito no Scratch como:

I Cuidado ao arrastar pe¸cas com express˜oes matem´aticas muito extensas.

(16)

Operadores aritm´

eticos

I E preciso aten¸c˜´ ao ao escrever uma express˜ao matem´atica;

I Existe diferen¸ca no resultado das express˜oes abaixo?

I Qual das expressões acima representa corretamente a seguinte expressão matemática?

5 + 6 2

I Como já foi dito, as opera¸cões localizadas nas pe¸cas “mais altas” são realizadas primeiro.

(17)

Guardando valores em vari´

aveis

I Muitas vezes, ´e ´util guardar valores para utilizar depois;

I Em nossos programas usamos vari´aveis para guardar valores;

I No Scratch uma variável é criada na Se¸cão Variáveis?

I Clique no bot˜ao “Criar uma vari´avel”;

(18)

Guardando valores em vari´

aveis

I As informa¸cões no computador são armazenadas na sua memória principal;

I Podemos imaginar que esta memória é um grande arquivo com várias caixas, contendo diferentes informa¸cões;

I Imagine uma vari´avel como sendo uma dessas caixas;

I Para guardar e depois localizar algum conteúdo em uma das caixas, é preciso identificá-la com uma etiqueta (o nome da variável);

a

10 peso

(19)

Guardando valores em vari´

aveis

I As mesmas expressões aritméticas que criamos a partir de valores numéricos, podemos montar utilizando variáveis:

I Para mudar o valor de uma vari´avel usamos os seguintes comandos:

I O primeiro muda a vari´avel para o valor especificado;

I O segundo adiciona à variável o valor especificado após a v´ırgula;

(20)

Guardando valores em vari´

aveis

I Ex: Para calcular a m´edia de dois valores:

I Após criar três variáveis (x1, x2, media) pode-se usar o seguinte código;

(21)

Comando de sa´ıda

I Para mostrar alguma informa¸cão na tela, usamos os comandos da Se¸cão Aparência abaixo:

I Qual a diferen¸ca entre os dois?

I Os comandos diga servem para mostrar todos os tipos de informa¸c˜oes:

I n´umeros;

I express˜oes;

I frases;

(22)

Comando de sa´ıda

I Para mostrar mais de uma informa¸c˜ao simultaneamente, use o seguinte operador:

I O comando junte pode unir diversas informa¸c˜oes:

I n´umeros;

I express˜oes;

I frases;

(23)

Comando de sa´ıda: escrever - print

I Um programa para calcular a ´area de um c´ırculo de raio 10 pode ser escrito como:

(24)

Comando de sa´ıda: escrever - print

I Exemplo de programa para calcular e mostrar o volume de um cilindro com raio da base igual a 3 e altura igual a 8 usando o comando diga:

(25)

Comando de entrada

I Nos casos estudados até agora, os valores das variáveis são definidos na edi¸cão do programa;

I No exemplo do slide anterior, o algoritmo e o programa correspondente calculam somente o volume de um cilindro de raio 6 e altura 8;

I Esse tipo de programa é limitado, seria mais útil se pudesse calcular o volume de qualquer cilindro sem necessidade de altera¸cão do código;

(26)

Comando de entrada

I Para que o programa fa¸ca a pergunta, usa-se da Se¸c˜ao Sensores o seguinte comando:

I Uma diferen¸ca entre o Scratch e outras linguagens é que a resposta ao comando de entrada “pergunte” vai sempre para a variável resposta, que também pode ser acessada na mesma Se¸cão Sensores.

(27)

Comando de entrada

I E necess´´ ario tomar cuidado quando se deseja fazer mais de uma pergunta em sequˆencia;

I Supondo que a=1, b=2 e c=3, o que ´e mostrado pelos programas a seguir:

(28)

Comando de entrada

I Para evitar que o valor se perca, podemos usar guardar a resposta em vari´aveis espec´ıficas:

(29)

Comando de entrada

I O programa do exemplo para calcular o volume de um cilindro pode ser modificado para uma forma mais geral como segue:

(30)

Coment´

arios

I Imagine que vocˆe recebe um algoritmo ou programa escrito por outra pessoa;

I Se você estudou algoritmos, você pode interpretar o código para entender o que o algoritmo faz, que opera¸cões ele realiza, para que serve o algoritmo/programa;

I Até mesmo se você abre um algoritmo seu, escrito há muito tempo, pode ser dif´ıcil lembrar o que ele faz;

I Seria interessante escrever textos explicativos, em nossa l´ıngua, que pudessem explicar algo a respeito do programa ou algoritmo;

(31)

Coment´

arios

I E para isso que servem os coment´´ arios;

I Para adicionar um comentário, com o botão direito do mouse clique sobre alguma “pe¸ca” do Scratch e logo após em “adicionar comentário”;

I O texto que vier em um comentário é ignorado durante a execu¸cão do programa;

I Com comentários, é mais fácil entender o que o programa faz;

(32)

Tipos de estruturas de um algoritmo

I Um algoritmo pode apresentar trˆes tipos de estruturas:

1. Seq¨uencial;

2. Condicional;

3. Repeti¸c˜ao;

I Até agora estudamos o tipo seqüencial, ou seja, aquele em que TODOS os passos são SEMPRE executados UMA ÚNICA VEZ, sempre em seqüência;

I A execu¸cão come¸ca na primeira linha e vai avan¸cando sequencialmente, linha após linha, até chegar no final;

I O computador executando um algoritmo com estrutura seq¨uencial pode ser comparado com um carro percorrendo uma estrada;

I O carro deve percorrer todos os quilômetros da estrada para se chegar ao destino, um de cada vez, sempre na mesma seqüência.

(33)

Tipos de estruturas de um algoritmo

I Antes de estudar as demais estruturas (condicional e repeti¸c˜ao), devemos estudar os operadores relacionais e l´ogicos.

(34)

Operadores relacionais

I Operadores relacionais s˜ao usados para realizar compara¸c˜oes entre dois valores;

I O resultado é sempre um valor lógico: V ou F, Verdadeiro ou Falso, true ou false (em inglês).

I Os valores comparados podem ser variáveis, números ou expressões aritméticas.

(35)

Operadores relacionais

I Verifique atrav´es do Scratch o resultados das seguintes express˜oes:

I 5 = 15

I 8 > 37

I 1 < 5

I Operadores relacionais podem vir juntos com operadores aritm´eticos;

I Tente montar as express˜oes:

I 2 * 4 = 24 / 3

I 14 / 2 < 1

(36)

Operadores l´

ogicos

I S˜ao usados para conectar duas ou mais rela¸c˜oes;

I O resultado ´e sempre um valor l´ogico: V ou F!

I Aplicam-se as mesmas regras do componente L´ogica:

e : resulta V se ambas as partes forem V.

ou : resulta V se pelo menos uma das partes ´e V.

(37)

Operadores l´

ogicos

I Tente montar no Scratch esses exemplos de express˜oes com operadores relacionais e l´ogicos:

I 3 < 5 < 10

I 3 < 10 < 5

I 3 = 4 − 1

I _{2 > 5 e 6 < 10} I 2 > 5 ou 6 < 10

(38)

Operadores l´

ogicos

I Como você pode ter notado, os seguintes operadores não estão dispon´ıveis no Scratch: 6=, ≥, ≤;

I Como criar essas express˜oes?

I Tente descobrir e montar as seguintes express˜oes:

I 5 ≤ 5

I 11 ≥ 5

I 12 6= 12 * 1

I Expressões mais complexas podem envolver, simultaneamente, diversos operadores aritméticos, lógicos e relacionais;

Ex: 5 > 4 ou (1 ≥ 0,5 e 4 6= 2)

I Aten¸c˜ao ao uso dos parˆenteses;

(39)

Blocos condicionais (se)

I As vezes surge a necessidade de colocar comandos em um` programa que só serão executadas caso alguma condi¸cão espec´ıfica aconte¸ca;

I A condi¸cão é sempre um resultado de uma expressão lógica (V ou F, true ou false);

I E como se o computador estivesse percorrendo uma´ estrada com duas op¸c˜oes de caminhos a seguir!

(40)

(41)

Blocos condicionais (se)

I Os dois blocos condicionais est˜ao dispon´ıveis na Se¸c˜ao Controle;

I Forma simples: h´a somente o caminho Verdadeiro (dentro do se...ent˜ao).

I Forma composta: há os dois caminhos: Verdadeiro (abaixo do se...então) e Falso (abaixo do senão).

(42)

Blocos condicionais (se)

Exemplo de utiliza¸cão da instru¸cão se: algoritmo que recebe um número e diz se é positivo ou negativo

(43)

Blocos condicionais (se)

Exemplo de utiliza¸cão da instru¸cão se: algoritmo que recebe um número e diz se é positivo ou negativo

(44)

Algoritmos com repeti¸c˜

ao

I Em alguns algoritmos do nosso dia a dia, certas a¸c˜oes precisam ser repetidas;

I Existem dois tipos de repeti¸c˜oes:

1. Um n´umero exato de vezes:

Ex: Gire 3 vezes, dˆe 2 voltas completas, etc.

2. Um número desconhecido de vezes (enquanto uma condi¸cão for satisfeita ou até que uma condi¸cão seja satisfeita):

Ex: Mexa o ovo até que ele cozinhe, esfregue as mãos enquanto elas estão sujas, caminhe até chegar a porta, etc.

(45)

Algoritmos com repeti¸c˜

ao

I Em algoritmos computacionais, nos deparamos com situa¸c˜oes similares:

I Comandos repetidos um determinado n´umero de vezes;

I Comandos repetidos enquanto uma condi¸cão for satisfeita ou até que uma condi¸cão seja satisfeita.

I Exemplo de programa que envolve repeti¸cão: fa¸ca um programa para escrever na tela a palavra “Olá!” três vezes.

I Um programa com 3 comandos “diga” seria eficiente?

I E se fosse para repetir 100 vezes?

I Para lidar com repeti¸c˜oes em nossos programas com Scratch, temos trˆes blocos que estudaremos a seguir.

(46)

Blocos de repeti¸c˜

ao

I Os blocos de controle de repeti¸cão, encontrados na Se¸cão Controle, são:

(47)

Blocos de repeti¸c˜

ao

I Reproduza no Scratch o programa abaixo e veja o que ele faz:

I O comando espere segundos insere uma pausa entre uma fala e outra;

I O que ele faz?

I Altere o programa para repetir 5.

I E se vocˆe quisesse repetir 300 vezes?

I E mais eficiente para programar?´

(48)

Repetir por n vezes

I O programa do exemplo usa um dos blocos de repeti¸c˜ao que o Scratch oferece:

I Quando queremos que alguns comandos sejam executados um n´umero determinado de vezes utilizamos o comando acima;

I Utilizado para repetir uma a¸c˜ao um n´umero fixo de vezes;

I Somente deve ser utilizado quando o número de repeti¸cões é conhecido previamente, na hora de criar o programa.

(49)

Repetir por n vezes

I Essa estrutura pode ser usada para diversos problemas envolvendo n´umeros;

I Para contar de 1 at´e 3, podemos ter o seguinte programa usando vari´aveis:

(50)

Repetir por n vezes

I Analisando o programa, percebe-se que os comandos abaixo repetem-se 3 vezes:

I Uma forma de reescrever este programa de modo mais eficiente seria usando a estrutura de repeti¸c˜ao:

I Observe que o programa fica mais elegante, melhor de programar e tem a mesma funcionalidade.

(51)

Repetir por n vezes

I A combina¸cão de estruturas de repeti¸cão com o uso de variáveis permite solucionar diversos problemas como veremos.

I O programa anterior podem servir como modelo para se trabalhar com P.A.

I O programa a seguir calcula e mostra os 4 primeiros termos de uma P.A. com a1= 10 e r = 5:

I Perceba que, neste programa, inverteu-se a posi¸c˜ao dos comandos diga e adicione. Tente entender o motivo.

(52)

Repetir por n vezes

I Tamb´em usa-se a mesma estrutura de repeti¸c˜ao para problemas que envolvam repetidas perguntas;

I O programa a seguir pergunta 3 n´umeros e mostra o valor da raiz quadrada de cada um:

(53)

Repetir por n vezes

Exerc´ıcios:

1. Baseando-se no programa anterior, crie um que conte regressivamente de 5 at´e 1 (5, 4, 3, 2, 1).

2. Crie um programa que mostre os 6 primeiros n´umeros pares.

3. Crie um programa que conte de 19 at´e 25.

4. Fa¸ca um programa que pergunte dois números a e b. Pe¸ca ao usuário para que informar valores tais que a < b. Em seguida o programa deve contar de a até b, de 1 em 1.

5. Fa¸ca um programa que pergunte dois n´umeros a e b. Se a < b o programa deve contar de modo crescente de 1 em 1. Se a > b o programa deve contar de modo decrescente de a at´e b, de 1 em 1.

6. Fa¸ca um programa que mostre os 6 primeiros termos de uma P.A. com a1= 5 e r = 3.

7. Fa¸ca um programa que mostre os 10 primeiros termos de uma P.A. com a1= 100 e r = −10.

8. Fa¸ca um programa que pergunte o primeiro termo a1, a raz˜ao

r e a quantidade de termos de uma P.A. O programa deve calcular e mostrar todos termos dessa P.A.

9. Fa¸ca um programa que pergunte 3 n´umeros e, para cada valor digitado, mostre o seu quadrado.

(54)

Repetir por n vezes - Somat´

orios

I Outro problema bastante útil que pode ser resolvido com estrutura de repeti¸cão é o cálculo de somas ou somatórios;

I Nestes casos sempre uma vari´avel deve ser iniciada com valor 0 antes da repeti¸c˜ao;

I O programa abaixo pergunta 5 n´umeros e, em seguida, realiza a soma de todos os n´umeros informados:

(55)

Repetir por n vezes - Somat´

orios

I Conforme pode ser observado no programa anterior, em c´alculos de somas ou somat´orios sempre teremos os seguintes comandos;

1. Antes da repeti¸c˜ao:

2. Dentro da repeti¸c˜ao:

3. Ap´os a repeti¸c˜ao:

(56)

Repetir por n vezes - Somat´

orios

I O programa abaixo conta de 1 at´e 7, calcula a soma destes n´umeros e mostra o valor da soma no final:

(57)

Repetir por n vezes - M´

edias

I O programa abaixo conta de 1 at´e 7, calcula a soma destes n´umeros e mostra o valor da soma no final:

(58)

Repetir por n vezes - Menor valor

I Repeti¸cões podem ser utilizadas para calcular o maior e o menor valor de um conjunto de vários números;

I O programa a seguir pergunta 3 valores e mostra, no final, o menor valor informado:

(59)

Repetir por n vezes - Menor valor

I Observe no programa anterior, que a primeira pergunta ´e feita fora da repeti¸c˜ao, e que a sua resposta vai sempre ser o menor valor no in´ıcio do programa;

I Esse racioc´ınio ´e o mesmo que fazemos ao realizar a mesma tarefa mentalmente;

Exerc´ıcios:

1. Tente modificar o programa anterior para localizar o maior valor de um conjunto de n´umeros.

2. Tente modificar o programa anterior para localizar tanto o menor como o maior valor conjunto de n´umeros.

(60)

Repetir at´

e uma condi¸c˜

ao

I Outro bloco de controle de fluxo usada no Scratch ´e:

I O comando acima realiza a repeti¸cão dos comandos no interior do bloco até que uma condi¸cão especificada seja verdadeira (true);

(61)

Repetir at´

e uma condi¸c˜

ao

I Abaixo seguem programas para contar de 1 at´e 5 usando os dois blocos de controle:

(62)

Repetir infinitamente

I Um outro bloco de controle dispon´ıvel no Scratch repete infinitamente comandos:

I Os comandos colocados no interior do bloco s˜ao repetidos infinitamente.

I Por que há tantas op¸cões? Qual destas é a melhor?

(63)

Blocos de repeti¸c˜

ao - Resumo

I Quando se sabe o n´umero de vezes a repetir, usamos:

I Quando n˜ao se sabe o n´umero de vezes no momento de construir o programa, usamos: