FísicaComputacional3

Física Computacional

2011-2

I N T R O D U Ç Ã O À L Ó G I C A D E P R O G R A M A Ç Ã O P R O F . L U Í S F E R N A N D O D E O L I V E I R A

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE FÍSICA ARMANDO DIAS TAVARES

Elementos de Informação

 Um algoritmo é uma sequência de ações dispostas

numa lógica tal que ao final da aplicação do

algoritmo, a solução do problema é encontrada.

 Por vezes, um algoritmo precisa manipular

informações.

 Por exemplo, no algoritmo da troca de lâmpadas, o

estado da lâmpada é uma informação.

Elementos de Informação

 Ao dizermos “a lâmpada está boa” ou “a lâmpada não

acende”, estamos elaborando uma informação.

 “boa”, “ruim”, “acende”, “não acende” não significam

nada isoladamente, mas, combinados aos termos

“lâmpada é” ou “lâmpada está”, se tornam

significantes.

 Na computação, os termos “boa”, “ruim”, “acende”,

“não acende” são valores constantes.

Elementos de Informação

 O estado da lâmpada testada poderia ser identificado

pelo signo (significante, símbolo) estado.

 Então, quando escrevemos no algoritmo a expressão

estado  “boa”, estamos informando algo

significante, ou seja, construindo uma informação, dizendo que o estado da lâmpada é boa.

 O signo estado pode assumir qualquer uma das

possibilidades (“boa”, “ruim”, “acende”, “não

acende”)

Elementos de Informação

 Então, o signo estado é uma variável que pode

assumir diferentes valores constantes.

 estado  “boa” ou estado  “ruim”

 estado  “acende” ou estado  “não acende”

 Quando o conteúdo de um signo não varia (não

muda), o signo é dito ser um dado constante ou simplesmente uma constante.

 Por exemplo, o signo pi cujo conteúdo seja o valor do

número  é uma constante.

Elementos de Informação

 Neste sentido, não faz sentido o conteúdo de pi

mudar ao longo de um algoritmo.

 Por exemplo, no cálculo do perímetro de um círculo,

poderíamos usar a constante pi e duas variáveis:

perímetro e raio.

 pi  3,1415927

 perímetro  2*pi*raio

Elementos de Informação

 Vale observar a regra que estamos usando para a

atribuição de um valor a uma variável ou um dado constante (o uso do símbolo ).

 Quando atribuímos um valor constante a uma

variável ou a uma constante, dizemos que estamos

inicializando a variável ou a constante.

 Ao inicializarmos uma constante, o conteúdo da

constante não pode mais mudar.

Elementos de Informação

 Ao inicializarmos uma variável, garantimos

condições iniciais dentro de uma lógica e admitimos que seu conteúdo seja alterado.

 Resumindo:

 Uma constante é um elemento de informação cujo valor, uma vez definido através da operação de atribuição, não pode mais ser alterado.

 Uma variável é um elemento de informação cujo valor inicial, definido através da operação de atribuição, pode ser alterado ao longo do algoritmo, segundo uma lógica.

Elementos de Informação

 Toda informação deve ter uma natureza, isto é, ser

uma informação numérica, uma informação literal

ou uma informação lógica.

 Uma informação numérica corresponde aos valores

numéricos (números) que podem ser inteiros, reais ou complexos.

 Uma informação literal corresponde a uma

sequência de caracteres (chamada de string).

Elementos de Informação

 Uma informação lógica corresponde aos valores de

um conjunto binário formado pelos valores lógicos constantes FALSO e VERDADEIRO.

 No algoritmo, toda constante e toda variável deve ser

declarada e a declaração deve discriminar a natureza do conteúdo que será atribuído a elas. Exemplo:

 declare pi numérico constante  declare perímetro numérico  declare raio numérico

 declare estado literal

Elementos de Informação

 Uma vez definida a natureza (o tipo) da constante ou

da variável, estas não poderão conter valores diferentes do tipo definido, ou seja

 uma constante numérica e uma variável numérica só podem

armazenar valores numéricos.

 uma constante literal e uma variável literal só podem

armazenar valores literais.

 uma constante lógica e uma variável lógica só podem

armazenar valores lógicos.

Elementos de Informação

 As constantes e as variáveis devem sempre ser

identificadas por um rótulo, um nome, uma

identidade, que as diferenciarão de outras constantes e variáveis.

 Por exemplo, pi é o nome da constante numérica (o

rótulo, o identificador) que receberá o valor . Raio e

perímetro são identificadores das variáveis que

receberão os valores do raio da circunferência e o perímetro calculado respectivamente.

Elementos de Informação

 Existe uma regra para a formação dos identificadores

de constantes e variáveis.

 Um identificador sempre começa com uma letra

(maiúsculo ou minúsculo) seguida de outras letras

ou números ou uma mistura de ambos.

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identificador letra

letra número

Elementos de Informação

 Exemplo: raio, x5, Estado, a15b20, XYZ.

 O padrão que será adotado em FisComp para a

declaração de variáveis e constantes seguirá a seguinte formatação:

 A palavra chave “declare” sublinhado  O identificador

 O tipo da informação sublinhado (numérico, literal ou lógico)  O classificador de “constante” sublinhado (se for o caso)

 E, sendo uma constante, o valor deverá vir entre parênteses

Elementos de Informação

 Exemplo:

 declare raio numérico  declare estado lógico

 declare pi numérico constante (3,1415927)  declare extensão literal constante (“.txt”)  declare gravidade numérico constante (9,78)

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declaração de variáveis e constantes

declare identificador tipo

constante (valor) ,

Expressões Aritméticas

 A manipulação das informações numéricas

(constantes e variáveis) se dá através de expressões aritméticas.

 O resultado de uma expressão aritmética é um

número.

 Essas expressões aritméticas se caracterizam por

utilizarem operadores aritméticos, tais como soma,

subtração, multiplicação, divisão e potenciação.

Expressões Aritméticas

 Cada um deste operadores é identificado pelos

símbolos:  Soma: „+‟  Subtração: „-‟  Multiplicação: „*‟  Divisão: „/‟  Potenciação: „**‟ 17

Expressões Aritméticas

 Numa expressão que misture vários operadores, os

operandos devem ser tratados segundo uma ordem

de precedência (importância, prioridade):

1. Potenciação (maior prioridade) 2. Multiplicação e Divisão

3. Soma e Subtração (menor prioridade)

 Assim como na matemática, o uso de parênteses

altera a ordem de precedência, impondo que os termos entre parênteses sejam tratados antes.

Expressões Aritméticas

 Agora, diferente da matemática, em um algoritmo,

não se usa colchetes „[ ]‟ nem chaves „{ }‟.

 Estes são substituídos por outros parênteses. Por

exemplo:

 z  a*((x+b*y)+((x+y)*(x-y)))**c

 A expressão matemática equivalente seria:

 z = a{(x+by)+[(x+y)(x-y)]}c

Expressões Aritméticas

 Então, a ordem de precedência dos operadores

aritméticos será:

1. Parênteses (maior prioridade) 2. Potenciação

3. Multiplicação e Divisão

4. Soma e Subtração (menor prioridade)

 Quando a expressão aritmética envolve operadores

de mesma precedência, a regra é operá-los da esquerda para a direita.

Expressões Relacionais

 Os operadores relacionais testam, como o nome diz,

a relação entre os operandos em termos de: “igual a”, “diferente de”, “maior que”, “maior ou igual a”,

“menor que”, “menor ou igual a”.

 Os símbolos dos operadores relacionais são:

 Igualdade: „=‟  Diferença: „≠‟

 Maior e Maior ou igual: „>‟ e „≥‟  Menor e Menor ou igual: „<‟ e „≤‟

Expressões Relacionais

 Alguns exemplos:  resultado de „5>4‟: VERDADEIRO  resultado de „5>5‟: FALSO  resultado de „5≥5‟: VERDADEIRO  resultado de „5≤5‟: VERDADEIRO  resultado de „5<4‟: FALSO  resultado de „4=5‟: FALSO  resultado de „4≠5‟: VERDADEIRO 22

Expressões Relacionais

 Os operandos das expressões relacionais podem ser

expressões aritméticas:

 resultado de „2+2=4‟: VERDADEIRO

 resultado de „2**2≠-8/2‟: VERDADEIRO  resultado de „3*(5-2)<(14/(5+2))*3‟: FALSO

 Os operadores relacionais também podem ser

aplicados aos dados literais segundo um conjunto de regras estabelecido como senso comum.

Expressões Relacionais

 Ao se comparar dois dados literais, se todos os

caracteres que compõem ambos os dados são idênticos, seguem a mesma ordem e possuem o

mesmo número de caracteres, então os dados literais são ditos serem “iguais”.

 Exemplo:

 resultado de “asdf”=“asdf”: VERDADEIRO  resultado de “asdf”=“afds”: FALSO

 resultado de “asdf”=“asd”: FALSO  resultado de “asdf”=“Asdf”: FALSO

Expressões Relacionais

 Qualquer caso diferente disso, os dados literais são

considerados diferentes entre si.

 Sendo diferentes, os dados literais ainda podem ser

comparados segundo o senso de “maior” e “menor”.

 Quando se compara dois caracteres diferentes, o

sentido de maior ou menor depende dos índices

correspondentes dos mesmos caracteres na tabela de caracteres (por exemplo, ASCII).

Expressões Relacionais

Expressões Relacionais

 Então, por exemplo, se comparamos os caracteres

“a” e “b”, diremos que “a” é menor que “b” pois o índice do caractere “a” é menor que o índice do caractere “b”.

 Um raciocínio simples é a localização dos caracteres

dentro do alfabeto.

 Como o “a” vem antes do “b”, então dizemos que “a”

é “menor” que “b”.

Expressões Relacionais

 Mas, ao compararmos o caractere “a” com o

caractere “A”, este último raciocínio falha.

 Então, o melhor mesmo é verificar o índice de cada

caractere, inclusive os caracteres numéricos e os

especiais, para saber quando um caractere vem antes do outro.

Expressões Relacionais

 E se dois dados literais seguem uma mesma

sequência inicial e diferem a partir de um

determinado ponto, o resultado da comparação

dependerá da comparação destes dois caracteres que diferem.

 Por exemplo, “abcd” e “abce”. Do “a” até o “c”, ambas

as sequências são idênticas. Diferem no quarto

caractere (“d” na primeira e “e” na segunda). Como “d” vem antes de “e”, o resultado seria que o primeiro dado é menor que o segundo.

Expressões Relacionais

 Resumindo, a comparação entre dados literais segue

a comparação dos índices de cada caractere numa tabela de caracteres adotada.

 Exemplos:  “a”>”b”: FALSO  “b”>”a”: VERDADEIRO  “A”≤“A”: VERDADEIRO  “A”<“a”: VERDADEIRO  “porteiro”<“porteira”: FALSO  “trabalhador”<“trabalhadora”: VERDADEIRO 30

Expressões Lógicas

 As expressões lógicas são expressões que combinam

resultados lógicos, ou seja, FALSO ou

VERDADEIRO.

 Estas expressões lógicas se caracterizam pelo uso de

operadores lógicos que são: e (conjunção), ou

(disjunção) e não (negação).

 Este operadores devem ser sublinhados para

diferenciá-los de outros elementos do algoritmo.

Expressões Lógicas

 A combinação dos operandos lógicos segundo um

operador lógico gera uma tabela de possibilidades chamada de tabela verdade.

 Considerando A e B variáveis lógicas:

32 A B A e B F F F F V F V F F V V V A B A ou B F F F F V V V F V V V V A não A F V V F

Expressões Lógicas

 Como o resultado de uma expressão relacional é um

valor lógico, diferentes resultados lógicos podem ser combinados com os operadores lógicos gerando

expressões lógicas.

 Por exemplo:

 (5>2) e (0,5>0) gera (V) e (V) cujo resultado é VERDADEIRO.  (“A”>“B”) ou (4<6) gera (F) ou (V) que gera VERDADEIRO.

Comandos (Ações)

 Além dos operadores e das expressões, todo

algoritmo utiliza comandos que efetivamente executam parte da solução lógica elaborada.

 Os comandos mais comuns são: de atribuição (que já

foi comentado), de leitura e de escrita.

 O comando de atribuição utiliza o operador de

atribuição () e copia o resultado gerado no termo da direita do operador no termo da esquerda.

Comandos (Ações)

 Se o termo a direita do operador de atribuição é uma

expressão aritmética, relacional ou lógica, é

necessário que a expressão seja resolvida antes da execução do comando de atribuição.

 O tipo da variável que recebe o resultado deve ser

coerente com o tipo do resultado.

 Por exemplo:

 a(“a”>”b”) e (5>2) equivale a a(F) e (V) que gera a(F).  x  5*y-z**3

Comandos (Ações)

 Os comandos de leitura e escrita permitem que as

variáveis declaradas no algoritmo recebam valores definidos fora do contexto do algoritmo.

 O comando de leitura usa a palavra ler que deve ser

sublinhada, por exemplo: ler x.

 O comando de escrita usa a palavra escrever que

também deve ser sublinhada: escrever “olá”.

Comandos (Ações)

 Os comandos de leitura e escrita podem tratar várias

variáveis simultaneamente, por exemplo:

 ler x, y, z

 escrever “Hoje são”, dia, “/”, mês, “/”, ano

 Os elementos da lista de variáveis são separados por

vírgulas.

 Não há restrição para o caso de se mandar escrever

algo que precise ser processado ainda.

Comandos (Ações)

 Por exemplo:

 declare a numérico  ler a

 escrever a**2

 Deve ser óbvio que, antes do comando escrever ser

executado, devemos calcular a**2 a partir do valor de

a fornecido no comando ler.