I1, I2 e In são instruções simples ou estruturadas da linguagem Pascal.

Transcrição

1 Capítulo 4 TESTES, ESCOLHAS E MALHAS DE REPETIÇÃO 1. INTRODUÇÃO Em muitos exemplos e exercícios realizados nos capítulos anteriores, não foram raras as vezes em que fizemos uso de elementos disponíveis na linguagem Pascal para a realização de testes e repetições. O objetivo deste capítulo é apresentar as estruturas de teste, de escolha e as malhas de repetição suportadas por Pascal, assim como exemplos práticos de sua utilização. 2. AS INSTRUÇÕES ESTRUTURADAS PASCAL Como foi mencionado no capítulo 3, um dos aspectos interessantes da linguagem Pascal é o fato de se poder escrever (ou ler) os programas na forma de uma construção de blocos ou estruturas de comandos, às quais podemos dar o nome de instruções estruturadas. Ao reconhecer uma palavra-chave de uma instrução estruturada, pode-se facilmente compreender o processo a ser executado pelo computador, o que facilita em muito o entendimento do código do programa sob análise. A figura 4.1 apresenta o conjunto de instruções estruturadas suportadas por Pascal. A instrução estruturada mais comum nos programas é evidentemente a seqüência, a qual permite determinar um conjunto de instruções simples a serem executadas, impondo a estas um ordenamento lógico. Uma seqüência é sempre delimitada pelas palavras-chave e END, sendo que todas as instruções que estiverem entre estas duas palavras fazem parte de uma dada seqüência. As seqüências podem ser incorporadas a outras instruções estruturadas, como teremos a oportunidade de ver em exemplos apresentados neste capítulo. Em seu formato geral, é possível apresentar uma seqüência na forma: I1; I2;... In; END I1, I2 e In são instruções simples ou estruturadas da linguagem Pascal. 3. AS DECISÕES Como foi ilustrado na figura 4.1, as estruturas de decisão estão organizadas basicamente em duas categorias: a alternativa, caracterizada pela estrutura IF, e a escolha, caracterizada pela estrutura CASE. 4.1

2 Instruções Estruturadas Sequência (... END) Decisão Malhas Alternativa (IF) Escolha (CASE) Sistemáticas (FOR) Condicionais (WHILE e REPEAT) Figura Instruções estruturadas do Pascal A Alternativa (IF-THEN e IF-THEN-ELSE) A instrução estruturada de alternativa é aquela que permite verificar se uma dada condição é satisfeita para determinar ou não a realização de uma determinada ação. A condição deve sempre ser representada na forma de uma variável ou expressão que resulte num valor lógico (booleano TRUE ou FALSE). As ações serão representadas na forma de instruções simples ou estruturadas, podendo ser inclusive uma nova alternativa. As alternativas são utilizadas basicamente de duas formas, sendo que a mais simples corresponde à estrutura conhecida por IF-THEN, onde uma instrução simples ou estruturada é realizada se uma dada condição é verificada. A forma geral desta alternativa é: IF <condicao> THEN <acao>; Podemos ilustrar esta alternativa a partir de um exemplo apresentado no capítulo anterior, onde a variável Maior era modificada o valor de uma outra variável (no caso, Num2), caso esta fosse menor que a outra variável. Assim, a alternativa era escrita da seguinte forma: IF Maior < Num2 THEN Maior := Num2; A expressão booleana Maior < Num2 representa a condição enquanto a ação aqui corresponde a uma instrução simples de atribuição de valor (Maior := Num2). No caso desta alternativa, a ação será executada apenas se a condição é verdadeira. No caso da condição não ter sido verificada, o programa ignora a ação associada e passa a executar a instrução que sucede a alternativa. A outra modalidade de utilização da alternativa é aquela em que ações são definidas também para o caso em que a condição não seja verificada. A forma geral desta alternativa é: IF <condicao> THEN <acao1> ELSE <acao2>; A ilustração desta modalidade de alternativa pode ser extraída do exemplo anterior. Vamos supor que quiséssemos que a variável Maior fosse igualada a Num2 se esta fosse menor que esta variável (o que já ocorre no exemplo anterior), mas que, no caso em que Maior fosse maior ou igual a Num2, ela fosse zerada (ou igualada a zero). Neste caso, a alternativa ficaria representada da forma seguinte: IF Maior < Num2 4.2

3 THEN Maior := Num2 ELSE Maior := 0; Como foi dito anteriormente, é possível associar, numa alternativa instruções simples ou estruturadas. Ainda tomando o exemplo envolvendo as variáveis Maior e Num2, vamos supor que quiséssemos que Maior fosse igualada a Num2 e que Num2 fosse zerada quando a condição Maior < Num2 fosse verificada. Neste caso, seria necessário associar as duas instruções com o auxílio de um bloco...end. IF Maior < Num2 THEN Maior := Num2; Num2 := 0; 3.2. A Escolha (CASE... OF) Embora bastante útil, a alternativa IF-THEN ou IF-THEN-ELSE apresenta limitações pelo fato de só permitir realizar uma ou duas ações em função do resultado de uma expressão booleana. A estrutura de escolha corresponde a uma extensão da alternativa onde se pode selecionar não apenas entre duas ações mais entre diversas, segundo o valor assumido por uma variável ou expressão cujo resultado corresponda a um tipo discreto de dados (inteiros, caracteres, enumerado, etc...). A esta variável ou expressão daremos o nome de critério. Para entender o funcionamento desta estrutura, é necessário definir S = {e1, e2,..., en} como sendo um subconjunto finito de um conjunto de dados discretos, onde e1, e2,..., en são os elementos deste subconjunto. A estrutura de escolha permite que associe-se uma instrução simples ou estruturada à ocorrência de um valor (ou elemento) deste subconjunto. No seu formato genérico, esta estrutura apresenta-se como é mostrado a seguir: CASE criterio OF e1 : I1; e2 : I2;... en : IN Note que, sintaticamente a última instrução da escolha não deve ser precedida de ponto e vírgula. Um exemplo típico desta estrutura é aquele de uma calculadora de quatro operações, onde uma variável Resultado é definida como sendo o valor resultante de uma das quatro operações (adição, subtração, multiplicação e divisão) aplicada a duas variáveis operandos Oper1 e Oper2. Neste caso, o critério de escolha será o caractere digitado pelo usuário do programa para especificar a operação desejada ( +, -, * ou / ). Supondo que Ch é uma variável do tipo CHAR, pode-se implementar este exemplo da seguinte forma: CASE Ch OF + : Result := Oper1 + Oper2; - : Result := Oper1 - Oper2; * : Result := Oper1*Oper2; / : Result := Oper1/Oper2 Ainda com relação à estrutura CASE, deve-se considerar a possibilidade de que uma instrução pode corresponder a diversos valores (ou elementos) do conjunto S (dos critérios). Por exemplo, consideremos um programa onde se queira determinar o número de dias dos 4.3

4 meses do ano. Vamos definir uma variável Mes, de tipo inteiro que vá servir de critério para a escolha e outra variável Ndias, que vai assumir o valor do número de dias que compõem o mês considerado. Assim, a estrutura CASE que vai representar esta solução será assim escrita: CASE Mes OF 1,3,5,7,8,10,12 : Ndias := 31; 4,6,9,11 : Ndias := 30; 2 : Ndias := 28 Outro mecanismo importante da estrutura CASE corresponde ao tratamento de outras opções. Vamos considerar o exemplo da calculadora apresentado anteriormente. Naquele exemplo, supõe-se que o usuário do programa vai sempre digitar um dos quatro símbolos de operação especificados... mas, e se isto não ocorrer (se o usuário digitar & por engano ou por teimosia)? O que vai acontecer neste caso??? É lógico que é possível especificar uma saída para cada tecla digitada pelo usuário, mas esta certamente não é a boa solução. A boa solução vem com a definição da palavra-chave OTHERWISE, que permite expressar qualquer outra possibilidade não prevista nas opções anteriores do CASE. Assim, para o exemplo da calculadora, poder-se-ia exprimir a possibilidade do usuário digitar um comando de operação incorreto através de uma mensagem de erro, da seguinte forma: CASE Ch OF + : Resultado := Oper1 + Oper2; - : Resultado := Oper1 - Oper2; * : Resultado := Oper1*Oper2; / : Resultado := Oper1/Oper2; OTHERWISE : WRITELN(Ch, Operador Incorreto!!! ) 4. AS MALHAS Outro mecanismo importante na programação e que é fortemente suportado pela linguagem Pascal são as malhas ou loops como também é conhecido. Este mecanismo está relacionado à necessidade de repetição, comum a grande parte dos programas computacionais, independente da área de aplicação. Na linguagem Pascal encontramos duas categorias de malhas: as malhas sistemáticas, implementadas a partir da estrutura FOR; as malhas condicionais, implementadas pelas estruturas REPEAT-UNTIL e - WHILE As malhas sistemáticas (FOR) A malha FOR é aquela que permite a repetição de uma instrução simples ou estruturada da linguagem Pascal, sendo que o número de vezes considerado está relacionado à varredura de um intervalo de valores especificado na estrutura. Na sua forma genérica, é assim especificada a estrutura FOR: FOR i := a TO b 4.4

5 Neste caso, a e b são constantes, variáveis ou expressões cujos valores estejam contidos num conjunto discreto e i é uma variável (denominada índice) com valores pertencentes ao mesmo conjunto discreto. O corpo da malha corresponde a uma instrução simples ou estruturada da linguagem. A malha sistemática funciona da seguinte forma: a variável i assume o valor inicial a; valor de i é comparado ao valor de b; se i b, então as instruções da malha são executadas e o valor de i passa a assumir o próximo valor no conjunto discreto * ; após a mudança no valor de i, este será novamente comparado com b; se i > b, então a malha é dada por terminada. No caso em que o corpo da malha FOR é caracterizado por uma seqüência de instruções simples, seu formato será o seguinte: FOR i := a TO b I1; I2;...; IN; Um exemplo simples da aplicação da malha FOR é o cálculo de fatorial de um número. Neste exemplo, o usuário do programa vai digitar o número cujo fatorial deverá ser calculado. O programa será dotado de três variáveis: a variável N, que funcionará como índice da malha; a variável NMAX, que corresponderá ao número cujo fatorial se quer calcular; a variável FATOR, que vai corresponder, no final da execução do programa, ao fatorial do número digitado pelo usuário do programa. PROGRAM Fatorial; ); VAR N,NMAX,FATOR : INTEGER; WRITE( Entre com o numero cujo fatorial voce quer calcular >> READLN(NMAX); FATOR := 1; FOR N := 2 TO NMAX FATOR := FATOR*N; WRITELN( O fatorial de,nmax, =,FATOR); END. É importante observar neste exemplo que, caso o usuário digite os números 0 ou 1, o programa ainda vai expressar o resultado correto. Isto porque, como a malha inicia em 2, esta não será obviamente executada e o valor do fatorial permanecerá igual a 1. * Caso o conjunto discreto seja o dos inteiros, o valor de i é apenas incrementado; mas para outros conjuntos discretos (enumerados, por exemplo), i vai assumir efetivamente o valor do próximo elemento do conjunto definido; 4.5

6 É possível, ainda, definir uma malha FOR onde o índice percorra o conjunto discreto no sentido decrescente dos seus elementos. Neste caso, será necessário definir a malha da seguinte forma: FOR i := b WNTO a 4.2. As malhas condicionais (REPEAT-UNTIL e -WHILE) A malha sistemática FOR tem aplicações muito importantes na realização de programas computacionais, mas ela exige que se conheça o número de vezes em que o corpo deva ser executado (isto é feito pela definição dos limites do intervalo de varredura do índice da malha). Este conhecimento, porém, nem sempre é possível. Neste caso, deve ser possível poder executar uma instrução simples ou estruturada por um número indeterminado de vezes, sendo que o fim desta execução é determinado durante a própria execução por uma condição lógica expressa na própria malha, o que dá o nome à esta categoria de malhas as malhas condicionais. Na linguagem Pascal, são suportados dois tipos de malhas condicionais: a malha do tipo REPEAT-UNTIL, onde a seqüência ou corpo da malha é executado ATÉ que a condição associada seja verificada; a malha do tipo -WHILE, onde o corpo é executado ENQUANTO a condição associada é verificada. O formato geral das malhas do tipo REPEAT-UNTIL é: REPEAT <corpo> UNTIL <condicao>; Nesta estrutura, corpo corresponde a uma instrução simples ou estruturada da linguagem Pascal. No caso de uma seqüência de instruções simples, não há necessidade, na malha REPEAT-UNTIL de definir um bloco...end. A condição da malha deverá ser uma constante, variável ou expressão com valor booleano. Um exemplo de aplicação da malha REPEAT-UNTIL é aquele da parte de leitura de um programa onde o usuário pode entrar com um número qualquer de idades de pessoas, sendo que quando ele quer interromper o processo de entrada das idades, ele digita uma idade igual a zero. Assim, esta parte de entrada fica da seguinte forma: ); i := 0; REPEAT i := i + 1; WRITE( Entre com o valor da idade ZERO para interromper >> READLN(idade[i]); UNTIL idade[i] = 0; No exemplo, as instruções de incremento de i, de escrita e de leitura de um componente do vetor idade serão executadas repetitivamente até que a condição idade[i] = 0 seja verificada. A malha -WHILE apresenta os seguintes formatos genéricos: WHILE <condicao> 4.6

7 ou WHILE <condicao> As definições de corpo e condição para a malha -WHILE são as mesmas da malha REPEAT. Existem duas diferenças básicas em termos de funcionamento entre as duas malhas: a primeira diferença diz respeito à verificação da condição; no caso da malha REPEAT-UNTIL, o corpo é executado ATÉ que a condição seja verificada; já, na malha -WHILE, o corpo é executado enquanto a condição for verificada; a segunda diferença está no momento em que a condição é testada; na malha REPEAT-UNTIL, o teste é sempre realizado APÓS a execução do corpo, o que significa que o corpo será executado pelo menos uma vez numa malha deste tipo; nas malhas do tipo -WHILE, a condição é testada ANTES da execução do corpo, o que significa que o corpo pode não ser executado nenhuma vez se, no primeiro teste a condição já não for verificada. Vamos ver como o exemplo da leitura das idades poderia ser implementado utilizando uma malha do tipo -WHILE. Neste caso, como a condição é testada antes do corpo da malha, seria necessário realizar uma leitura inicial para a realização do primeiro teste. Neste caso, o índice i já teria de ser inicializado a 1, como é mostrado a seguir. i := 1; WRITE( Entre com a idade ZERO para interromper >> ); READLN(idade[i]); WHILE idade[i] <> 0 i := i + 1; WRITE( Entre com a idade ZERO para interromper >> ); READLN(idade[i]); 4.7