Laboratório de Programação

Laboratório de

Programação

Dr. Italo Santiago Vega

Curso de Graduação Ciência da Computação Pontifícia Universidade de São Paulo

Semana Data Tópico

1 2004-02-18 Apresentação: algoritmo e computação. Bibliografia básica. Critérios de Avaliação.

2 2004-02-25 Recesso: Carnaval

3 2004-03-03 Organização de programas. Ambiente de programação (Java). 4 2004-03-10 BlueJ: apresentação e computação com objetos.

Conteúdo

1 Variáveis: Fundamentos 2

1.1 Declaração de uma Variável . . . 4

1.2 Tipo de uma Variável . . . 7

1.3 Comando de Atribuição . . . 13

1.4 Modelo de uma Variável . . . 17

2 Operações Aritméticas 26

1

Variáveis: Fundamentos

Uma variável é um elemento de codificação capaz de arma-zenar um valor de um determinado tipo.

Variáveis são normalmente utilizadas para comunicar valores entre computações. Por exemplo, uma computação de entrada pode enviar valores para a computação de

processamento utilizando-se de variáveis.

Atribuição A armazenagem de valores em variáveis faz uso do comando de

atribuição. O comando de atribuição altera o valor armazenado em uma variável. O valor atribuído torna-se o novo valor da variável, substituindo o anterior.

1.1

Declaração de uma Variável

Para existir em uma aplicação, a variável precisa ser declarada e definida (criada). A declaração consiste de um tipo seguido por uma lista de variáveis. Cada variável

declarada na lista pode ser iniciada com o valor especificado por uma expressão ou, no caso de variáveis estruturadas, por um iniciador de arraya. Na presença do

modificador final_{, os identificadores de variáveis serão declarados como constantes,}

ou seja, os valores associados aos identificadores não poderão ser alterados. Por uma questão de estilo, cada variável será declarada individualmente.

As seguintes regras são utilizadas para a declaração de variáveis: DecVariavel ¯ ±²_final ± ¯ ° ² ° Tipo ²Variavel ± ²_, ± ¯ ° ¯ ° ; ² ± ¯ ° Variavel Ident ¯ ±²₌ ± ¯ °¯Expressao ±IniciadorDeArray ² ° ² °

Exemplo 5.1 São exemplos de declarações de variáveis:

int total;

double sala = 15; char codigo = ’X’; final int MAX = 100;

1.2

Tipo de uma Variável

Na declaração de uma variável deve-se informar qual o tipo dos valores que ela poderá armazenar. Normalmente serão encontradas duas categorias de tipos:

Tipo TipoConcreto ¯ ±TipoAbstrato ² °

Tipos Concretos Os tipos concretos (também conhecidos como básicos ou ainda primitivos) estabelecem conjuntos de valores diretamente armazenáveis nas variáveis. É comum a existência dos seguintes tipos:

• Tipo lógico: boolean

• Tipo numérico: byte_, short_, int_, long_, float_, double_.

Em termos de diagramas sintáticos: TipoConcreto Logico ¯ ±Numerico ±Texto ² ° ° Logico boolean ² ± ¯ ° Numerico byte ² ± ¯ ° ¯ ±²_short ± ¯ ° ±²_int ± ¯ ° ±²_long ± ¯ ° ±²_float ± ¯ ° ±²_double ± ¯ ° ² ° ° ° ° ° Texto char ² ± ¯ ° ¯ ±²_String ¯ ² °

Tipos Abstratos Os tipos abstratos (também conhecidos por tipos definidos pelo usuário) são definidos combinando-se tipos concretos e, eventualmente, outros tipos abstratos. No nível de programação, tipos abstratos podem ser codificados

utilizando-se o mecanismo classea .

Exemplo 5.2 O texto em Java a seguir, descreve como um objeto-piano deve mostrar a sua quantidade de teclas.

hPiano.javai≡

public class Piano {

public int teclas = 88; // <- declaração da variável "teclas" public void mostrar() {

System.out.println( "Um piano tem " + teclas + " teclas." ); }

}

A declaração da variável teclas _{indica que pode armazenar valores do tipo}

(concreto) int_{. Isto é, tal variável armazena apenas valores do tipo} int_{. A declaração}

também inicia a variável com o valor 88.

A classe Piano é uma codificação de um tipo abstrato. Esta classe pode ser utilizada para criar variáveis do tipo Piano. ¨

Exercício 5.1

Tarefa 5.1.1 Crie um novo projeto denominado “ex5.1”. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Piano.java:

hPiano.javai≡

public class Piano {

public int teclas = 88; // <- declaração da variável "teclas" public void mostrar() {

System.out.println( "Um piano tem " + teclas + " teclas." ); }

}

Compile esta classe, crie o objeto p da classe Piano e solicite a realização da computação mostrar().

1.3

Comando de Atribuição

O comando de atribuição substitui o atual valor de uma variável por outro valor. A estrutura de um comando de atribuição é descrita como:

CmdAtribuicao Ident = ² ± ¯ °Expressao ; ² ± ¯ °

O identificador fica à esquerda do operador de atribuição, representado pelo sinal “=” no seu lado direito encontra-se uma expressão que, ao ser avaliada, produz o novo valor a ser armazenado na variável.

Exemplo 5.3 O seguinte texto ilustra o efeito do comando de atribuição.

hFiguras.javai≡

public class Figuras {

public int lados; // <- declaração da variável "lados" public void mostrar() {

lados = 7; // <- valor inicial da variável "lados"

System.out.println( "Um heptágono tem " + lados + " lados." ); lados = 10; // <- alteração do valor da variável

System.out.println( "Um decágono tem " + lados + " lados." ); lados = 12; // <- nova alteração do valor da variável

System.out.println( "Um dodecágono tem " + lados + " lados." ); }

}

Exercício 5.2

Tarefa 5.2.1 Crie um novo projeto denominado “ex5.2”. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Figuras.java:

hFiguras.javai≡

public class Figuras {

public int lados; // <- declaração da variável "lados" public void mostrar() {

lados = 7; // <- valor inicial da variável "lados"

System.out.println( "Um heptágono tem " + lados + " lados." ); lados = 10; // <- alteração do valor da variável

System.out.println( "Um decágono tem " + lados + " lados." ); lados = 12; // <- nova alteração do valor da variável

System.out.println( "Um dodecágono tem " + lados + " lados." ); }

Compile esta classe, crie o objeto f da classe Figuras e solicite a realização da computação mostrar().

1.4

Modelo de uma Variável

Toda variável tem um nome, um tipo e um valor. O nome está associado a uma posição de memória do computador, enquanto que o tipo restringe os valores que podem ser armazenados.

Modelo com Tipo Concreto Uma variável com tipo concreto pode ser visualizada como mostrado na Figura a seguir.

nome : TipoConcreto = valor

A representação destaca o nome da variável, seu tipo e o particular valor armazenado em um determinado instante.

Exemplo 5.4 Seja uma variável com tipo concreto int_{, chamada} salas _{e valor igual}

a 5_{. A Figura a seguir ilustra duas vistas do seu modelo.}

(a)

salas : int = 5

(b)

salas = 5

A representação com omissão de tipo pressupõe que a simples observação do valor é suficiente para determinar o tipo da variável. ¨

Exercício 5.3

Tarefa 5.3.1 Crie um novo projeto denominado “ex5.3”. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Predio.java:

hPredio.javai≡

public class Predio {

public int salas = 30; public void mostrar() {

System.out.println( "Total de salas = " + salas ); }

}

Compile esta classe, crie o objeto k da classe Predio e solicite a realização da computação mostrar().

Tarefa 5.3.2 Qual o resultado desta computação?

Modelo com Tipo Abstrato Uma variável com tipo abstratoa pode ser visualizada como mostrado na Figura a seguir.

valorRef : TipoAbstrato

nome1 : Tipo1 = valor1

nome2 : Tipo2 = valor2

...

valorRef : TipoAbstrato

(b)

(a)

nome =

nome =

A representação (a) destaca o nome da variável, seu tipo e o objeto referenciado. A representação (b) destaca as variáveis internas do objeto referenciado.

Exemplo 5.5 Seja uma variável com tipo abstrato Aluno_{, chamada} x_{, com}

valor-referência igual a a_{. Este valor identifica o objeto referenciado pela variável} x_{. A}

Figura a seguir ilustra as vistas simples e detalhada do seu modelo.

a : Aluno

p1 : double = 7.8

t : Turma =

t11 : Turma

sala : String = “S 55”

x =

Neste caso, o objeto a contém duas variáveis internas: p1 e t. Partindo-se da variável

x, o valor destas variáveis internas pode ser alcançado escrevendo-se: x.p1 e x.t, respectivamente.

O valor de x _{é igual a} a_{. O valor de} x.p1 _{é igual a} 7.8_{. Entretanto, o valor de} x.t _é

igual ao valor-referência t11_{. Este objeto (identificado por} t11_{), por sua vez, possui}

Exercício 5.4

Tarefa 5.4.1 Crie um novo projeto denominado “ex5.4”. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Pessoa.java:

hPessoa.javai≡

public class Pessoa { public String nome;

public void mudarNome( String novo ) { nome = novo;

}

public int idade;

public void mudarIdade( int nova ) { nome = nova;

}

Compile esta classe e crie o objeto p da classe Pessoa e solicite a realização das computações mudarNome() e mudarIdade(). Para cada uma destas

computações, informe o seu nome e a sua idade.

Tarefa 5.4.2 Qual o resultado da computação p.mostrar()?

Tarefa 5.4.3 Faça uma representação gráfica do objeto p e das suas variáveis internas (bem como dos seus valores).

Tarefa 5.4.4 Altere o tipo da variável idade _para String _{e recompile a classe} Pessoa. O que acontece? Porquê?

Exercício 5.5

Tarefa 5.5.1 Crie um novo projeto denominado “ex5.5”. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Aluno.java:

hAluno.javai≡

public class Aluno {

public double p1 = 7.8; public Turma t;

public void mudarTurma( Turma nova ) { t = nova;

}

public void mostrar() {

System.out.println( " p1= " + p1 ); System.out.println( " t= " + t ); }

Faça o mesmo para a classe Turma:

hTurma.javai≡

public class Turma {

public String sala = "S 55"; }

Compile estas classes e crie os objetos a _{da classe} Aluno _e t11 _{da classe} Turma_.

Tarefa 5.5.2 Qual o resultado da computação a.mostrar()_?

Tarefa 5.5.3 Faça uma representação gráfica dos objetos a e t11, bem como das suas variáveis internas (e dos seus respectivos valores).

2

Operações Aritméticas

Uma expressão aritmética representa um valor. Este valor é obtido quando se avalia a expressão.

Do ponto de vista de estrutura, expressões aritméticas são compostas por operandos e operadores. É comum a existência dos seguintes operadores aritméticos:

OPERADOR SÍMBOLO EXPRESSÃO

SOMA + total + 2 SUBTRAÇÃO - saldo – total MULTIPLICAÇÃO * 2 * n

DIVISÃO / 7/ 4 MÓDULO % 7 % 4

Exemplo 5.6 Considere as expressões aritméticas da seguinte aplicação:

hlab/aritmetica/Expressao.javai≡

public class Expressao { public void avaliar() {

int total = 10;

System.out.println( "ADIÇÃO: " + (total + 2) ); System.out.println( "SUBTRAÇÃO: " + (total - 2) );

System.out.println( "MULTIPLICAÇÃO: " + (total * 2) ); System.out.println( "DIVISÃO: " + (7 / 4) ); System.out.println( "DIVISÃO: " + (17 / 5) ); System.out.println( "MÓDULO: " + (7 % 4) ); System.out.println( "MÓDULO: " + (17 % 5) ); } }

A execução desta aplicação produz os seguintes resultados: ADIÇÃO: 12 SUBTRAÇÃO: 8 MULTIPLICAÇÃO: 20 DIVISÃO: 1 DIVISÃO: 3 MÓDULO: 3 MÓDULO: 2

Observa-se que o operador de divisão provoca um truncamento do resultado, quanto este não é um número inteiro. Também, o operador módulo produz o resto da divisão dos seus operandos. ¨

3

Avaliação de Expressões

Regra de Avaliação Para a avaliação de uma expressão contendo diversos operadores, uma ordem de avaliação deve ser definida:

OPERADOR ORDEM DE AVALIAÇÃO

( ) ordem 1

aninhadas: de dentro para fora

*/% ordem 2

da esquerda para a direita

+- ordem 3

Exemplo 5.7 Considere a seguinte expressão aritmética:

z = p ∗ r %q + w /x − y

A ordem de aplicação dos operadores, segundo a regra de avaliação é:

z = p ∗ r % q + w / x − y

A ordem de avaliação desta expressão pode ser alterada com o uso dos parênteses. Por exemplo:

z = p ∗ r %(q + w )/x − y

Os parênteses forçam a avaliação da adição em primeiro lugar:

z = p ∗ r % ( q + w ) / x − y

6 2 3 1 4 5

Exercício 5.6

a) Crie o projeto “ex5.6” e a classe Expressao:

hExpressao.javai≡

public class Expressao { public int x;

public void mudarX( int novo ) { x = novo;

}

public double avaliar() {

return x % x + x * x - x / x; }

Esta classe codifica a seguinte expressão aritmética:

x %x + x ∗ x − x /x

b) Quando x = 2, qual o resultado da computação avaliar()? c) Quando x = 10, qual o resultado da computação avaliar()?

d) Como estas computações se alteram, quando o tipo da variável x é alterado para

Exercício 5.7

a) Descreva uma computação que obtenha dois números inteiros do usuário e mostre a sua divisão e o seu módulo. (Sugestão: crie o projeto “ex5.7” e a classe

Expressao com as variáveis a e b, e os métodos obterInt(int novoA, int novoB):void e int avaliar(). Este último método contendo a expressão solicitada.)

b) Preencha a seguinte tabela:

a b a / b a % b

13 4

768 22

67000 1

Exercício 5.8

polinômio do segundo grau:

y = ax2 + bx + c

A computação descrita pela classe a seguir calcula o valor de y para cada valor de x digitado pelo usuário:

public class Polinomio {

public int a = 2;

public int b = 3;

public int c = 7;

public int x;

public int y;

public void mudarX( int novo ) {

x = novo; }

public int avaliarY() {

y = a * x * x + b * x + c;

return y;

} }

b) Mostre a ordem de avaliação de cada operador, passo-a-passo.

c) Altere a ordem de avaliação (reeditando o método avaliarY()_{) com o uso de}

parênteses:

y = (ax2) + (bx ) + c

Compile e execute a computação avaliarY() para x = 5. Este resultado é o mesmo da avaliação anterior?

Exercício 5.9

propriedades, as quais podem ser definidas em termos do seu raio (Figura a seguir).

diâmetro

raio

Dentre estas propriedades, destacam-se:

circunferencia = 2π · raio diametro = 2 · raio

area = π · raio2

Exercício 5.10

as coordenadas (x , y) de dois pontos e calcule a distância entre eles usando a seguinte fórumula:

distancia = p(x2 − x1)2 + (y2 − y1)2

(Procure ajuda na biblioteca Java para calcular potências e raízes quadradas.)

Exercício 5.11

um número com cinco dígitos, separe-o em seus dígitos constituintes, e mostre-os separados por ‘:”. Por exemplo, se o número digitado for 45331, a aplicação deverá mostrar 4 : 5 : 3 : 3 : 1. (Dica: use uma combinação dos operadores de divisão e módulo.)

Exercício 5.12

calcule o quadrado e o cubo dos números de 0 a 10, mostrando os valores em uma tabela:

NÚMERO QUADRADO CUBO

0 0 0

1 1 1

2 4 8

Exercício 5.13

155.) Uma empresa deseja transmitir dados via telefone, mas está preocupada com a possibilidade de existirem grampos telefônicos. Todos os seus dados são transmitidos como inteiros de quatro dígitos. Escreva uma aplicação que faça a seguinte criptografia de dados. Para cada grupo de quatro dígitos fornecidos pelo usuário, substitua cada dígito poela (soma deste dígito com 7) módulo 10. Em seguida, troque o primeiro

dígito com o terceiro, e troque o segundo dígito com o quarto. Este resultado deve ser mostrado para o usuário.

(Escreva outra aplicação que receba uma entrada criptografada e recupere o número original.)

Semana Data Tópico

1 2004-02-18 Apresentação: algoritmo e computação. Bibliografia básica. Critérios de Avaliação.

2 2004-02-25 Recesso: Carnaval

3 2004-03-03 Organização de programas. Ambiente de programação (Java). 4 2004-03-10 BlueJ: apresentação e computação com objetos.