Universidade Federal do Espírito Santo

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1 Universidade Federal do Espírito Santo INFO Introdução à Computação 25/05/2015 Exemplo de código em linguagem de montagem (Assembly) 1. Torre de Hanoi: 1.1. Torre de Hanói é um "quebra-cabeça" que consiste em uma base contendo três pinos, em um dos quais são dispostos alguns discos uns sobre os outros, em ordem crescente de diâmetro, de cima para baixo. O problema consiste em passar todos os discos de um pino para outro qualquer, usando um dos pinos como auxiliar, de maneira que um disco maior nunca fique em cima de outro menor em nenhuma situação. O número de discos pode variar sendo que o mais simples contém apenas três. A Torre de Hanói tem sido tradicionalmente considerada como um procedimento para avaliação da capacidade de memória de trabalho, e principalmente de planejamento e solução de problemas. UFES INFO Introdução à Computação 1

2 2. Implementação Assembly (nível 4): 2.1. Código Assembly: 1 INCLUDE C:/Irvine/Irvine32.inc 2.data 3 welcome1 byte "Torre de Hanoi",0 4 welcome2 byte "Entre com o número de discos: ",0 5 numofdiscs byte 0 6 tempdisc byte? 7 currentdisc db? 8 leftstack byte 10 dup(0) 9 middlestack byte 10 dup(0) 10 rightstack byte 10 dup(0) 11.code 12 main proc 13 call WelcomeToGame 14 exit 15 main endp 16 take proc ; Retira o disco usando eax 17.if currentdisc!= 0 ; Não permitido 18 ret 19.endif 20.if eax == 0 ; Pega o disco do topo 21 mov edi, offset leftstack 22 call mypop 23.elseif eax == 1 ; Move o disco para o meio 24 mov edi, offset middlestack 25 call mypop 26.elseif eax == 2 ; Move o disco para a direita 27 mov edi, offset rightstack 28 call mypop 29.endif 30 ret 31 take endp 32 place proc ; Empilha o disco usando eax 33.if currentdisc == 0 ; Não permitido 34 ret 35.endif 36.if eax == 0 ; Move para a esquerda 37 mov edi, offset leftstack 38 call mypush 39.elseif eax == 1 ; Move para o meio 40 mov edi, offset middlestack 41 call mypush 42.elseif eax == 2 ; Move para a direita 43 mov edi, offset rightstack 44 call mypush 45.endif 46 ret 47 place endp 48 mypop proc uses edi ; seleciona o primeiro não zero a direita 49 mov ecx, 9 50 L1: 51 mov bl, [edi + ecx] 52 movzx eax, bl 53 cmp eax, 0 54 jnz L2 UFES INFO Introdução à Computação 2

3 55 loop L1 56 mov bl, [edi] 57 movzx eax, bl 58 call WriteInt 59 call CRLF 60 L2: 61 add edi, ecx 62 mov bl, 0 63 mov [edi], bl 64 mov currentdisc, al 65 ret 66 mypop endp 67 mypush proc uses edi ; coloca o valor no ultimo zero a direita 68 mov ecx, 9 69 L1: 70 mov bl, [edi + ecx] 71 movzx eax, bl 72 cmp eax, 0 73 jnz L2 74 loop L1 75 L2: 76 add edi, ecx 77 inc edi 78 movzx edx, currentdisc 79 mov [edi], edx 80 mov currentdisc, ret 82 mypush endp 83 mypeek proc uses edi ; coloca o primeiro não zero no vetor 84 mov ecx, 9 85 L1: 86 mov bl, [edi + ecx] 87 movzx eax, bl 88 cmp eax, 0 89 jnz L2 90 loop L1 91 L2: 92 mov tempdisc, al 93 ret 94 mypeek endp 95 WelcomeToGame proc ; Tela inicial 96 mov edx,offset welcome1 97 call writestring 98 call crlf 99 mov edx,offset welcome2 100 call writestring 101 call readint 102 mov numofdiscs,al 103 mov ecx, mov esi, mov cl, numofdiscs 106 mov esi, offset leftstack 107 Looper: 108 mov [esi], cl 109 dec bl 110 inc esi 111 Loop Looper 112 ret UFES INFO Introdução à Computação 3

4 113 WelcomeToGame endp 114 end main 2.2. Como seria implementar uma solução para este jogo em linguagem de montagem (Assembly) para processadores atuais, por exemplo para processadores I com Windows 7? Passo a passo: i. Há um aspecto importante a ser abordado com relação ao Assembly: A linguagem Assembly é dependente do processador da sua máquina bem como do SO, portanto os montadores a serem usados por cada um serão diferentes; ii. Normalmente a escrita do código pode ser feita em qualquer editor de texto, o Notepad++ (download aqui) é uma opção interessante, que já tem algumas funções de apoio a programação; iii. Para montar e "executar" programas de processadores Pentium e anteriores (pertencentes à família x86), nas atuais máquinas é necessário emular estes processadores. Para esta tarefa pode-se usar o DosBox (download aqui), juntamente com versões apropriadas do MASM; iv. Por outro lado, é interessante que se observem estas variações nos diversos conjuntos Processador/SO disponíveis entre nós; v. Obtenha então, um montador adequado à configuração do seu computador, no meu caso aqui, usei um montador (Assembler) para Intel i5 64bits. Então baixei o Microsoft Macro Assembler (MASM) 64 bits da página da Microsoft (aqui). É importante lembrar que para o meu caso foi necessário instalar o Microsoft Visual Studio Express (na realidade o MASM já está embutido nele); vi. No meu caso instalei a versão 2013 do Ms Visual Studio Express Community, que é gratuita; vii. Para facilitar o trabalho utilizei uma biblioteca auxiliar, que pode ser encontrada aqui. No site deste professor estão diversas dicas e usos do Assembly para PCs com processadores x86, tanto para Windows quanto para Linux. A instalação é bastante simples; viii. Neste caso em questão posso gerar código tanto para 32 quanto para 64 bits, para este exemplo escolhi gerar o código para 32 bits; ix. Siga o passo a passo para criar um projeto em Assembly: a. Abra o Visual Studio e clique em File ->New -> Project; b. Na árvore selecione C++ e clique em Empty Project; c. Grave seu projeto com o nome de Hanoi; d. A partir deste momento, aparecerá na lateral direita da tela do VS o Solution Explorer. Clique então em Hanoi como o botão direito e clique em Build Dependencies -> Build Customizations...; e. Na lista selecione masm; UFES INFO Introdução à Computação 4

5 f. No Solution Explorer localize a pasta Source Files e com o botão direito clique em Add -> New Item; g. Na árvore localize Visual C++ -> Utility e selecione Text File; h. Crie o novo arquivo chamado Hanoi.asm; i. Coloque neste arquivo o código deste exercício; j. Grave seu arquivo com o nome de hanoi.asm por convenção os arquivos em linguagem de montagem possuem a extensão.asm; k. Grave o seu projeto; x. Neste momento seu projeto está editado, mas ele ainda não poderá ser montado pois é necessário configurar as informações do seu projeto; xi. No meu caso a configuração foi feita como se segue: a. Selecione Hanoi no Solution Explorer e com o botão direito clique em Properties; b. Configure as propriedades conforme a seguir (atenção para a árvore do lado esquerdo): UFES INFO Introdução à Computação 5

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8 xii. c. Aplique as modificações e clique em Ok; Monte o programa por meio do seguinte comando: a. No Visual Studio, a montagem do programa é feita por meio do botão direito sobre o projeto no Solution Explorer e clicando em Build; b. Caso você esteja usando outro montador, deverá executar a montagem conforme recomendado para o seu caso. Na maior parte dos casos é possível fazer isso diretamente via prompt de comando; c. A execução do programa direto no VS se dá diretamente clicando-se em Ctrl+F5; d. Outra opção é executar o seu programa via Debug, para visualizar o funcionamento do mesmo. Para isso basta colocar o cursor na linha 11 e teclar F5 para iniciar o Debug. O passo a passo deverá ser feito com F10. É interessante ativar a visão dos registradores e a memória clicando em Debug -> Window -> Registers; e. Para visualizar as mensagens de Debug corretamente clique em Tools -> Options e faça a seguinte configuração: UFES INFO Introdução à Computação 8

9 f. Ou a exeucução poderá ser feita diretamente no SO. Para isso, localize na pasta Debug do seu projeto o arquivo hanoi.exe já montado e compilado, basta então executá-lo via prompt de comando: Hanoi.exe UFES INFO Introdução à Computação 9

10 3. Implementação C (nível 5): 3.1. Código C: 1 /* =========================================================================== Nome : hanoi.c Autor : Beatriz Franco Martins Souza Versão : 1.0 Copyright : Código aberto Descrição : Hanoi Tower recursivo =========================================================================== */ /** Incluindo as bibliotecas necessárias */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> /** * Núcleo da resolução com impressão da sequência ótima de movimentos * para transferir os discos da orgigem para o destino. * * Lista de parâmetros da função: qtd_discos Quantidade de discos a movimentar. origem Número da torre origem. destino Número da torre destino. temp Número da torre temporária. */ void resolve(int qtddiscos, int origem, int destino, int temp) { /** Número de ordem de cada movimento na sequência de resolução. */ static int rank = 0; if (qtddiscos > 0) { resolve(qtddiscos-1, origem, temp, destino); /** Impressão na tela de cada movimento */ printf("%4d ) %c --> %c\n", ++rank, '@' + origem, '@' + destino); resolve(qtddiscos-1, temp, destino, origem); /** * Função principal que invoca o núcleo da resolução com o parâmetro * fornecido na linha de comando e constantes que caracterizam o problema. * Quantidade de discos a movimentar entre as 3 pilhas. */ int main(void) { int numdiscos = 0; scanf("%d", &numdiscos); resolve(numdiscos, 1, 3, 2); return 0; UFES INFO Introdução à Computação 10

11 3.2. Como seria implementar uma solução para este jogo em uma linguagem de alto nível, por exemplo C? Passo a passo em C: i. Você pode utilizar o próprio Notepad++ para edição, mas para facilitar utilize um IDE, capaz de compilar o código C, por exemplo o Eclipse Luna (download aqui para 64 bits); ii. Para instalar o Eclipse basta descompactar o arquivo baixado na pasta C:\Eclipse_cpp (atenção, não use espaços em branco neste path); iii. Crie um atalho para o Eclipse na sua Área de Trabalho; iv. O Eclipse, funciona somente como um editor, portanto ele necessita do compilador para que as tarefas sejam executadas corretamente. Faça o download aqui e instale o MinGW toolchain (no meu caso usei a versão mais recente para 64 bits); v. Siga o passo a passo para configurar corretamente o MinGW no Eclipse: a. Instale o MinGW normalmente; b. Instale-o no path C:\MinGW; c. No Eclipse clique em Window->Preferences; d. Abra a árvore C/C++ -> Build -> Enviroment; e. Clique em Select... e localize o PATH; f. Adicione o caminho do MinGW ao final do path: <C:\MinGw\bin;C:\MinGw\msys\1.0\bin;>; g. Clique em Ok e aplique a operação; h. Abra a árvore New C/C++ Project Wizard -> Makefile Project; i. Na aba Binary Parsers e marque PE Windows Parser (para usuários do Windows) ou Cygwin PE Parser (para usuários do Linux); j. Aplique a alteração; k. Abra a árvore General -> Workspace; l. Ajuste a codificação do texto para UTF-8; m. Para usuários do ambiente Linux, é necessário configurar também o delimitador de fim de linha; n. Aplique a alteração e clique em Ok; UFES INFO Introdução à Computação 11

12 vi. Siga o passo a passo para criar um projeto em C: a. Com o botão direito na área de projeto clique em New -> C Project; b. Selecione Hello World ANSI C Project e MinGW gcc; c. Nomeie o projeto como Hanoi e clique em Finalizar; d. Troque o código gerado pelo Eclipse pelo código deste exercício; e. Grave o seu projeto; vii. Depois do código fonte editado, grave-o como hanoi.c; viii. Como C é uma linguagem compilada (traduzida), compile o código no próprio IDE e o arquivo hanoi.exe será criado, para isso selecione o projeto e clique no ícone do martelo localizado na barra de tarefas superior; ix. Teste a execução pelo próprio Eclipse,, para isso selecione o projeto e clique no ícone da seta verde localizado na barra de tarefas superior; x. Execute o programa no prompt de comando e veja o resultado: Hanoi.exe Resultado dos movimentos para 5 discos. UFES INFO Introdução à Computação 12

13 4. Implementação Java (nível 5): 4.1. Código Java: 1 /* =========================================================================== Nome : hanoi.java Autor : Beatriz Franco Martins Souza Versão : 1.0 Copyright : Código aberto Descrição : Hanoi Tower não recursivo =========================================================================== */ package br.ufes.inf.hanoi; // Incluindo as bibliotecas necessárias import java.util.arraylist; import java.util.collections; import java.util.inputmismatchexception; import java.util.list; import java.util.scanner; // Classe Disco: Para cada disco a ser movimentado class Disco implements Comparable<Disco>{ Integer index; String movimento; Disco(int index,string movimento){ this.index=index; this.movimento=movimento; public int compareto(disco o) { return index.compareto(o.index); // Classe Hanoi: Para tratamento dos movimentos public class Hanoi { private int qtdiscos; //para impares private String sequenciaimpares[] = {"A-->C", "C-->B", "B-->A"; //para pares private String sequenciapares [] = {"A-->B", "B-->C", "C-->A"; private List<Disco> arraydiscos = new // Leitura dos dados no console public void lerdados() { System.out.println("Digite a quantidade de discos"); try{ Scanner rc = new Scanner(System.in); qtdiscos = rc.nextint(); catch(inputmismatchexception e){ System.out.println ("Amigão! É fácil, digite o número de discos por favor!"); lerdados(); UFES INFO Introdução à Computação 13

14 // Calcula os movimentos public void hanoi() { int maxp=(int) Math.pow(2, qtdiscos); int y = 1; int pos =1; while(y <= qtdiscos ){ int ctpulos = (int) Math.pow(2, y); pos*=2; if(y==1){ pos=1; if(qtdiscos%2==0){ populaarraypares(pos,ctpulos,maxp,y); else{ populaarrayimpares(pos,ctpulos,maxp,y); y++; // Preenche o vetor de pares private void populaarraypares(int pos,int intervalos, int maxp,int y){ int index = 0; if(y%2==0){ for (int i = pos; i <= maxp; i+=intervalos) { Disco d = new Disco(i, sequenciapares[index]); arraydiscos.add(d); index++; if(index>2){ index=0; else{ for (int i = pos; i < maxp; i+=intervalos) { Disco d = new Disco(i, sequenciaimpares[index]); arraydiscos.add(d); index++; if(index>2){ index=0; // Preenche o vetor de pares private void populaarrayimpares(int pos,int intervalos, int maxp,int y){ int index = 0; if(y%2==0){ for (int i = pos; i < maxp; i+=intervalos) { Disco d = new Disco(i, sequenciaimpares[index]); arraydiscos.add(d); index++; if(index>2){ index=0; else{ UFES INFO Introdução à Computação 14

15 113 for (int i = pos; i <= maxp; i+=intervalos) { Disco d = new Disco(i, sequenciapares[index]); arraydiscos.add(d); index++; if(index>2){ index=0; // Função principal efetua a leitura do número de discos, calcula os // movimentos e exibe o resultado no console public static void main(string[] args) { Hanoi h = new Hanoi(); h.lerdados(); h.hanoi(); Collections.sort(h.arrayDiscos); for (Disco d : h.arraydiscos) { System.out.println("execute: "+d.index+" "+d.movimento); 4.2. Como seria implementar uma solução para este jogo em uma linguagem de alto nível, por exemplo Java? Passo a passo em Java: i. Da mesma maneira que nos outros casos, você pode utilizar um IDE, como o Eclipse Luna (download aqui para 64bits), ou o próprio Notepad++ para edição; ii. Para instalar o Eclipse basta descompactar o arquivo baixado na pasta C:\Eclipse_std (atenção, não use espaços em branco neste path); iii. Crie um atalho para o Eclipse na sua Área de Trabalho; iv. Para que seja possível trabalhar com o Java corretamente é necessário que o JDK esteja instalado na sua máquina (download aqui); v. Siga o passo a passo para criar um projeto Java: a. Com o botão direito na área de projeto clique em New -> Java Project; b. Selecione o projeto e com o botão direito clique em New -> Package e nomeie como br.ufes.inf.hanoi; c. Nomeie o projeto como Hanoi e clique em Finalizar; d. Selecione o pacote e com o botão direito clique em New -> Class e copie código deste exercício; e. Grave o seu projeto; vi. Como Java é uma linguagem interpretada, basta que seu computador possua a JVM para que você possa executar seu programa; vii. Se você editou no IDE, poderá ver a execução no próprio IDE, mas se editou no Notepad++ deverá executar via prompt de comando; viii. Neste caso remova do código a linha 11; UFES INFO Introdução à Computação 15

16 ix. Para compilar via prompt de comando use: javac Hanoi.java x. Após a compilação haverá duas classes geradas (Hanoi.class e Disco.class); xi. Execute o programa no prompt de comando e veja o resultado: java Hanoi Resultado dos movimentos para 5 discos. UFES INFO Introdução à Computação 16

17 5. Análise: 5.1. Observem e anotem as diferenças entre as edições do mesmo programa (Torre de Hanoi) nas linguagens dos níveis 4 e 5: 5.2. Observem e anotem as diferenças entre as execuções do mesmo programa nos níveis 4 e 5: 6. Fontes: 6.1. Todos os fontes usados neste exemplo estão disponíveis no meu GitHub. Divirtam-se com este exemplo! UFES INFO Introdução à Computação 17