Programação Estruturada I 1 / 37

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Programa¸c˜ ao Estruturada I

Introdu¸c˜ao a Elabora¸c˜ao de Algoritmos

Prof. Thiago Caproni Tavares ¹ Prof. Mateus dos Santos²

1thiago.tavares@ifsuldeminas.edu.br

2mateus.santos@ifsuldeminas.edu.br

Ultima Atualiza¸´ c˜ao: 23 de fevereiro de 2015

Programa¸c˜ao Estruturada I 1 / 37

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Conte´ udo

1 Introdu¸c˜ao

2 A an´alise de s´ıntese de um algoritmo

3 Modelagem de Problemas

4 O papel da l´ogica em Programa¸c˜ao

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Conte´ udo

1 Introdu¸c˜ao

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Introdu¸c˜ ao

O que ´e um algoritmo???

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Algoritmo

”Um algoritmo é uma sequência de instru¸cões ordenadas de forma lógica para a resolu¸cão de uma determinada tarefa ou problema.”

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Algoritmo

”Um conjunto finito de regras que provê uma sequência de opera¸cões para resolver um tipo de problema espec´ıfico”

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Algoritmo

”Sequência ordenada, e não amb´ıgua, de passos que levam à solu¸cão de um dado problema. [TREMBLAY]”

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Algoritmo

”Processo de cálculo, ou de resolu¸cão de um grupo de problemas semelhantes, em que se estipulam, com generalidade e sem restri¸cões, as

regras formais para a obten¸c˜ao do resultado ou da solu¸c˜ao do problema.

[AUR ´ELIO]”

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Exemplos de algoritmos

Instru¸c˜oes para se utilizar um aparelho eletrodom´estico;

Uma receita para preparo de algum prato;

Guia de preenchimento para declara¸c˜ao do Imp. Renda;

A maneira como as contas de ´agua, luz e telefone s˜ao calculadas mensalmente e etc.

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Por que precisamos de Algoritmos?

”A no¸cão de algoritmo é básica para toda a programa¸cão de computadores.[KNUTH]”

”O conceito central da programa¸cão e da ciência da computa¸cão é o conceito de algoritmo. [WIRTH]”

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Por que precisamos de Algoritmos?

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Por que precisamos de Algoritmos?

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Algoritmo

”Como seria uma algoritmo para realizar uma liga¸cão telefônica em um telefone público???”

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Liga¸c˜ ao Telefˆ onica

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L´ ogica de Programa¸c˜ ao

Uso correto das leis do pensamento e de processos de racioc´ınio para a produ¸cão de solu¸cões logicamente válidas e coerentes, que resolvam com

qualidade os problemas que se deseja programar.

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Caracter´ısticas dos Algoritmos

Ter fim;

N˜ao deve ser amb´ıguo;

Receber dados;

Gerar informa¸c˜oes de sa´ıda;

Ser efetivo.

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Atividades

Defina com suas palavras, o que ´e algoritmo.

Cite alguns algoritmos que podemos encontrar no nosso dia a dia.

Na sua vis˜ao, qual ´e a caracter´ıstica mais importante em um algoritmo? Justifique a sua resposta.

Um algoritmo não pode conter um comando como “Escreva todos os números inteiros positivos”. Por quê?

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Conte´ udo

1 Introdu¸c˜ao

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Descri¸c˜ ao Narrativa

A resolu¸c˜ao de problemas envolve duas grandes fases:

An´alise;

S´ıntese.

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An´ alise

Na fase de an´alise, o problema ´e entendido de forma que se descubra o que deve ser feito:

Quais dados s˜ao necess´arios?

Quais condi¸c˜oes?

Modelagem:

Equa¸c˜oes;

Gr´aficos;

Desenhos.

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An´ alise

O resultado da fase de an´alise deve ser umplano de a¸c˜ao:

A experiˆencia em problema similares vistos anteriormente;

Pode ser necess´ario a utiliza¸c˜ao de problemas similares.

Processos de abstra¸c˜ao:

Elaborar modelos mentais do problema;

Encaminhamento da solu¸c˜ao.

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S´ıntese

Executa-se o plano definido na fase de an´alise:

Representa-se os passos por meio de um algoritmo;

Utiliza-se a representa¸c˜ao formal.

Verifica-se a solu¸c˜ao est´a correta:

Percorrer o algoritmo do seu in´ıcio at´e seu fim Caso ocorra alguma discrepˆancia:

Verificar a causa e analisar novamente o problema;

Repete-se esse processo at´e que a solu¸c˜ao tenha sido obtida.

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Conte´ udo

1 Introdu¸c˜ao

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Modelagem de Problemas

Modelagem (geralmente desprezada): dificuldade ou facilidade de resolver o problema:

Matem´atica e engenharia utilizam linguagem matem´atica;

Computa¸c˜ao utiliza algoritmos (fluxogramas e linguagens de programa¸c˜ao)

Exemplo:

Compram-se 30 canetas iguais, que foram pagas com uma nota de R$100,00, obtendo-se R$67,00 como troco. Quanto custou cada caneta?

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Modelagem de Problemas

Problema da Caneta:

Se eu tinha R$100,00 e recebi R$67,00 de troco, o custo total de canetas

´

e a diferen¸ca entre os R$100,00 que eu tinha e os R$67,00 do troco. Ora, isto vale R$33,00; portanto; esse valor foi o total pago pelas canetas. Para saber quanto custou cada caneta, basta dividir os R$33,00 por 30,

resultando no pre¸co de cada caneta. Assim, cada caneta custou o equivalente a R$1,10

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Modelagem de Problemas

Problema da caneta, matematicamente falando:

30x+ 67 = 100 30x= 100−67

x= 33/30 x= 1,1

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Modelagem de Problemas

Algoritmo 1: Problema da caneta, algoritmo (Instˆancia Particular):

inicio

Pegar os valores 30, 100 e 67

Subtrair 67 de 100 e dividir o resultado por 30 Mostrar o resultado final

fim

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Modelagem de Problemas

Caso geral:

Compraram-se N canetas iguais, que foram pagas com uma nota de Z reais, obtendo-se Y reais como troco. Quanto custou cada caneta?

Algoritmo 2: Problema da caneta, algoritmo: Ler os valores de N, Y e Zinicio

Pegar os valores N,Y e Z

Subtrair Y de Z e dividir o resultado por N Mostrar o resultado final

fim

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Modelagem de Problemas

Caso geral:

Compraram-se N canetas iguais, que foram pagas com uma nota de Z reais, obtendo-se Y reais como troco. Quanto custou cada caneta?

Algoritmo 3: Problema da caneta, algoritmo:

Ler os valores de N, Y e Zinicio Pegar os valores N,Y e Z

Subtrair Y de Z e dividir o resultado por N Mostrar o resultado final

fim

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Modelagem de Problemas

Caso geral: possui restri¸c˜oes!

E se algu´em pensar comprar 0 ou -3 canetas? Faz sentido?

Sim. Para algu´em que n˜ao possua a forma de interpretar o resultado:

N=10, Z=10 e Y=15.

Cada caneta: -R$0,50

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Modelagem de Problemas

Caso geral: possui restri¸c˜oes!

Pr´e-condi¸c˜oes:

Valor pago deve ser maior que o troco recebido;

Valor pago e quantidade de canetas maior que 0;

Troco maior ou igual a zero Matematicamente falando:

Z>Y,N>0,Z >0 eY ≥0

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Modelagem de Problemas

Algoritmo 4: Problema da caneta, algoritmo (caso geral):

Ler os valores de N, Y e Zinicio

seZ > Y e N > 0e Y ≥ 0e Z ≥ 0 entao Subtrair Y de Z e dividir o resultado por N.;

Mostrar o resultado final.;

senao

Exibir a mensagem: ”Erro: os valores s˜ao inconsistentes!”;

fimse fim

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Conte´ udo

1 Introdu¸c˜ao

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O papel da l´ ogica em Programa¸c˜ ao

Imagine as seguintes proposi¸c˜oes:

1 Se estiver chovendo, eu pegarei meu guarda-chuva.

2 Eu peguei meu guarda-chuva.

Conclui-se

“´E plaus´ıvel que esteja chovendo!”

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O papel da l´ ogica em Programa¸c˜ ao

Imagine as seguintes proposi¸c˜oes:

1 Se estiver chovendo, eu pegarei meu guarda-chuva.

2 Eu peguei meu guarda-chuva.

Conclui-se

“´E plaus´ıvel que esteja chovendo!”

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O papel da l´ ogica em Programa¸c˜ ao

O exemplo anterior fornece uma id´eia do que a l´ogica se preocupa em estudar;

Toda l´ogica proposta devem ser formalizadas em:

Elementos Sint´aticos: especificam como escrever suas proposi¸c˜oes;

Elementos Semânticos: avaliam o significado das proposi¸cões - suas interpreta¸cões.

O papel da lógica está relacionado com a correta sequência de instru¸cões: funcionamento correto do programa.

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O papel da l´ ogica em Programa¸c˜ ao

Em um algoritmo em execu¸c˜ao, o valor das vari´aveis representa um estado;

Com a execu¸c˜ao do algoritmo, essesestadosv˜ao sendo modificados;

Algoritmo correto:

Estado inicial(variáveis)→instru¸cões→Estado Final(variáveis)

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O papel da l´ ogica em Programa¸c˜ ao

Algoritmo 5: Problema da caneta, algoritmo (caso geral):

Ler os valores de N, Y e Zinicio

seZ > Y e N > 0e Y ≥ 0e Z ≥ 0 entao Subtrair Y de Z e dividir o resultado por N.;

Mostrar o resultado final.;

senao

Exibir a mensagem: ”Erro: os valores s˜ao inconsistentes!”;

fimse fim

L´ogica de programa¸c˜ao:

Prova que um algoritmo est´a correto.

Simula¸c˜ao (execu¸c˜ao com dados reais):

Verifica se o algoritmo est´a correto e leva a valores consistentes.

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Obrigado pela aten¸c˜ao!!!

thiago.tavares@ifsuldeminas.edu.br

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Referˆ encias I

ASCENCIO, A.; CAMPOS, E. de.Fundamentos da programa¸c˜ao de computadores: algoritmos, Pascal, C/C++ e Java. Pearson Prentice Hall, 2008. ISBN 9788576051480. Dispon´ıvel em:

<https://books.google.com.br/books?id=p-mTPgAACAAJ>.

C: A Reference Manual. Pearson Education, 2007. ISBN 9788131714409. Dispon´ıvel em:

<https://books.google.com.br/books?id=Wt2NEypdGNIC>.

DAMAS, L. LINGUAGEM C. LTC. ISBN 9788521615194. Dispon´ıvel

em: <https://books.google.com.br/books?id=22-vPgAACAAJ>.

FEOFILOFF, P. Algoritmos Em Linguagem C. CAMPUS - RJ, 2009.

ISBN 9788535232493. Dispon´ıvel em:

<http://books.google.com.br/books?id=LfUQai78VQgC>.

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Referˆ encias II

KERNIGHAN, B.; RITCHIE, D.C: a linguagem de programa¸c˜ao padr˜ao ANSI. Campus, 1989. ISBN 9788570015860. Dispon´ıvel em:

<https://books.google.com.br/books?id=aVWrQwAACAAJ>.

MIZRAHI, V. Treinamento em linguagem C. Pearson Prentice Hall, 2008. ISBN 9788576051916. Dispon´ıvel em:

<https://books.google.com.br/books?id=7xt7PgAACAAJ>.

SCHILDT, H.; MAYER, R. C completo e total. Makron, 1997. ISBN 9788534605953. Dispon´ıvel em:

<https://books.google.com.br/books?id=PbI0AAAACAAJ>.