Algoritmos e Ciclo de Desenvolvimento Aula 02: 01/03/2012

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Algoritmos e

Ciclo de Desenvolvimento

Aula 02: 01/03/2012

INF 1005 - Programação I

Pontifícia Universidade Católica Departamento de Informática

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CPU: Unidade Central de Processamento

Principal componente de um computador

digital.

Localiza e executa as instruções de um

programa.

Capaz de executar operações simples com

grande rapidez.

Memória

Memória volátil usada para armazenar dados e

programas.

Conteúdo modificável pelas instruções dos

programas.

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Disco Rígido (HD)

Um dos dispositivos não-voláteis mais usados para o

armazenamento de grandes volumes de dados.

Utiliza superfícies magnetizáveis para armazenar as

informações.

Permite acesso

randômico aos dados

armazenados.

Linguagens de Alto-Nível

Programar em linguagem de máquina é uma

tarefa entediante e propensa a erros.

A partir de meados dos anos 50 várias

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Linguagens de Alto-Nível

FORTRAN (1957)

COBOL (1960)

ALGOL (1968)

PASCAL (1970)

C (1972)

C++ (1983)

JAVA (1995)

Exemplo de Programa em C

int main(void){ int a = 3, b = 7, c; c=a+b; if(c%2==0)

printf("o resultado e par\n"); else

printf("o resultado e impar\n");

return 0; }

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Compilação

Programas escritos em linguagens de

alto nível não são executados

diretamente pelo processador.

Antes de executá-lo é preciso traduzir

os comandos de alto-nível para

instruções de máquina.

Esta tarefa (compilação) é realizada por

um programa chamado de compilador.

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Ciclo de Desenvolvimento

Problema

_{de computador}

Programa

Resultados

(solução)

Ciclo de Desenvolvimento

Escolha da linguagem de programação depende da

aplicação que será desenvolvida.

Na disciplina INF1005, a escolha da linguagem C está

relacionada a:

– eficiência – facilidade de uso

– base para muitas outras linguagens – mais usada atualmente

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Um programa escrito em C deve respeitar a sintaxe da

linguagem.

Um computador não é capaz de executar uma

sequência de instruções escritas em C:

– ou em qualquer outra linguagem de alto nível

Para executar um programa em C, antes é necessário

converter o programa em C para um programa em

linguagem de máquina:

– processo chamado de

COMPILAÇÃO

– processo realizado por um

COMPILADOR:

» programa

Ciclo de Desenvolvimento

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Como descrever um “problema”?

Andando pelo campus da PUC e após quase tropeçar

em esquilos e levar um susto com o vôo do tucano,

alguém lhe pergunta:

–

Como faço para ir ao centro da cidade?

O que você responde?

Como descrever um “problema”?

Na pergunta anterior é fácil observar que faltam

detalhes para a resposta ser mais correta ou eficiente:

– meio de transporte

» envolve tempo e dinheiro

– endereço específico – quando?

» envolve trajeto devido a engarrafamento

– número de pessoas

Fica difícil responder sem saber as reais necessidades

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Solução de “problemas”

Objetivo: encontrar uma sequência de passos que permitam que o

problema possa ser resolvido de maneira automática e repetitiva.

Detalhamento do problema.

Perfeita compreensão do problema. Descrição da solução:

– clara – não ambígua – sequencial

Linguagem utilizada na solução deve ser compreendida pelo

executorda solução.

Atores envolvidos

– criador da solução (programador)

– executor da solução (computador)

– usuário da solução (programador – em INF1005)

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Algoritmo:

Conceito

Sequência finita e não ambígua de passos para a

solução de um problema.

Em um algoritmo pode-se ter:

– tomada de decisões

– repetição de passos (iteração)

Diferentes algoritmos podem levar a solução de um

mesmo problema:

– exemplo: como se vestir de manhã? Primeiro colocar a calça ou a camisa?

Algoritmos: Seqüência

Exemplo

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Algoritmo:

Tomada de Decisão

É fundamental que seja possível tomar diferentes

decisões baseado em condições que são avaliadas em

tempo de execução.

Padrão de sintaxe a ser usado na “Linguagem Natural”:

secondicao_teste então

ação(ões) a ser tomada se condicao_teste for verdadeira senão

ação(ões) a ser tomada se condicao_teste for falsa fimse

Algoritmo:

Tomada de Decisão

Decidir se determinados passos devem ser executados

ou não

– filtro

Exemplo

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Algoritmo:

Tomada de Decisão

Decidir qual conjunto de passos devem ser executados

– categorização

Exemplo

– escolher o tipo de açúcar – solução:

» se bolo for para diabéticos então utilizar adoçante

» senão

utilizar açúcar refinado

Algoritmo:

Repetição

Precisamos de mecanismos de programação que nos

permitam requisitar que um conjunto de instruções seja

repetidamente executado, até que uma determinada

condição seja alcançada:

– REPETIÇÕES SÃO PROGRAMADAS ATRAVÉS DA CONSTRUÇÃO DE LAÇOS (OU CICLOS).

Padrão de sintaxe a ser usado na “Linguagem Natural”:

enquantocondicao_execucao faça

ação(ões) a ser tomada se condicao_execucao for verdadeira fimenquanto

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Algoritmo:

Repetição

Repetir um determinado conjunto de passos.

Exemplo (continuando na arte culinária!):

– preparar uma lasanha – solução

» montagem da lasanha

coloque uma camada de molho coloque uma camada de massa coloque uma camada de presunto coloque uma camada de queijo

» repita o processo acima quantas vezes desejar

– problema!!!!

Formas de Representação de um

Algoritmo

Linguagem Natural:Os algoritmos são expressos diretamente em

linguagem natural (o português, por exemplo).

Fluxograma: Representação gráfica que emprega formas

geométricas padronizadas para indicar as diversas ações e decisões que devem ser executadas para resolver o problema.

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Exemplo 1

Faça um algoritmo que leia 2 números inteiros e

imprima a diferença entre o primeiro e o segundo

número.

Passos da solução:

– identificação da entrada de dados

» 2 números inteiros

– identificação da saída

» 1 número inteiro representando a diferença entre os 2 números obtidos na entrada

– descrição do algoritmo

Exemplo 1

Descrição do algoritmo (versão 1):

1. obter o primeiro número inteiro com o usuário 2. obter o segundo número inteiro com o usuário

3. calcular a diferença do primeiro número para o segundo 4. exibir o resultado da diferença

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Exemplo 1

Problemas:

– Como obter os números com o usuário? Por que meio? – Como guardar os números que o usuário forneceu?

– Como identificar qual foi o primeiro valor e qual foi o segundo valor fornecido?

Exemplo 1

Descrição do algoritmo (versão 2):

1. obter o primeiro número inteiro com o usuário e armazená-lo na caixa chamada numero1

2. obter o segundo número inteiro com o usuário e armazená-lo na caixa chamada numero2

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Exemplo 1

Descrição do algoritmo (versão 3):

1. solicitar ao usuário que informe o primeiro número inteiro 2. obter o primeiro número inteiro com o usuário e armazená-lo

na caixa chamada numero1

3. solicitar ao usuário que informe o segundo número inteiro 4. obter o segundo número inteiro com o usuário e armazená-lo

na caixa chamada numero2

5. calcular a diferenca e armazená-la na caixa chamada diferenca

diferencanumero1-numero2

6. exibir o conteúdo da caixa chamada diferenca

numero1 numero2 diferenca

Exemplo 1

Descrição do algoritmo (versão 4):

1. solicitar ao usuário que informe o primeiro número inteiro 2. obter numero1

3. solicitar ao usuário que informe o segundo número inteiro 4. obter numero2

5. diferencanumero1-numero2 6. exibir diferenca

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Exemplo 2

Problema: A partir de 3 notas de um aluno, calcular sua

média aritmética e escrever na tela se ele foi aprovado

ou reprovado, levando em conta que a média para

aprovação deve ser pelo menos 5.0.

Exemplo 2

Linguagem Natural:

1. Obter as 3 notas das provas do aluno. 2. Calcular a média aritmética das 3 notas. 3. Comparar a média com o valor 5.0. 4. Se for maior ou igual, escrever “aprovado”.

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Exemplo 2

Fluxograma:

Início

Fim

Leia (nota1,nota2, nota3)

Escreva(“Aluno reprovado)

Escreva(“Aluno aprovado) media <- (nota1 + nota2 + nota3)/3.0

media>=5.0? sim

não

Exemplo 2

Pseudocódigo:

variaveis

media, nota1, nota2, nota3

inicio

leia nota1, nota2 e nota3 media = (nota1+nota2+nota3)/3 se (media >= 5) entao

escreva “aluno aprovado” senao

escreva “aluno reprovado” fim fim Variáveis: armazenam Informações necessárias para solução do problema

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Exemplo 2

Linguagem de Programação:

#include <stdio.h> int main(void) {

float media, nota1, nota2, nota3; printf("Entre com a nota da p1:"); scanf("%f", &nota1);

printf("Entre com a nota da p2:"); scanf("%f", &nota2);

printf("Entre com a nota da p3:"); scanf("%f", &nota3);

media = (nota1 + nota2 + nota3)/3.0; if (media >= 5.0) printf("Aprovado!\n"); else printf("Reprovado!\n"); return 0; }

Exemplo 3

Escreva um algoritmo que fica recebendo como entrada

a matricula e duas notas (P1 e P2) dos alunos de uma

turma enquanto a matrícula do aluno for maior que 0.

Para cada aluno, seu algoritmo deve calcular a média

dele na disciplina. Como uma das saídas, seu algoritmo

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Linguagem Natural

1. Declarar e inicializar uma variável chamada somaMedias com o valor 0. 2. Declarar e inicializar uma variável que conta o número de alunos da turma.

Inicialmente este valor é 0. 3. Ler matricula de um aluno. 4. Enquantomatricula>0 faça

4.1. Ler e armazenar nota1, nota2

4.2. Calcular media do aluno: mediaAlun = (nota1+nota2)/2.0 4.3. Escrever matricula e a media do aluno (mediaAlun) 4.4. semediaAlun >5 então

4.4.1. Escrever “aluno aprovado”, 4.4.2. senão

4.4.2.1. Escrever “aluno reprovado” 4.4.3. fimse

4.5. Aumentar de 1 unidade o valor do contador dos alunos: contAlun <- contAlun +1 4.6. Acumular o valor da media do aluno: somaMedias <- somaMedias + mediaAlun 4.7. Ler uma nova matricula

4.8. fimenquanto

5. Calcular média da turma: mediaTurma <- somaMedias / contAlun 6. Escrever media da turma

Exercícios

Escreva em linguagem natural uma solução algorítmica

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Exercícios

1.

Escreva um algoritmo que dado o raio de um círculo,

calcula o volume da esfera com este raio. Sabe-se que

o volume da esfera é dado por

2.

Escreva um algoritmo que pede para o usuário

fornecer o tempo total em segundos que ele levou para

percorrer uma maratona. Seu algoritmo deve

apresentar como saída o tempo equivalente no formato

hora minuto segundo

_.

3.

Escreva um algoritmo que recebe dois números

inteiros como entrada e exibe, como saída, a soma, o

produto, a diferença, o quociente e o resto entre estes

dois números.

3 * * 3 4 r volume= π

Exercícios

4.

Modifique o algoritmo da questão 3 (anterior) para que

ele leia também uma opção que define qual das

operações que o usuário quer executar. Esta alteração

faz com que o usuário possa apenas executar uma das

operações aritméticas.

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Exercícios

7.

Escreva um algoritmo que recebe um número inteiro

como entrada e exibe, como saída, se o número é par

ou é ímpar.

8.

Escreva um algoritmo que recebe como entrada um

número de dias decorrido em um evento, fornecido

pelo usuário, e exiba como saída o mesmo valor

expresso em numero de semanas e numero de dias.

Por exemplo, se um usuário fornecer o valor 17, o

programa deve imprimir 2 e 3, pois 17 dias

correspondem a 2 semanas e 3 dias.

Exercícios

9.