Paradigmas de análise e desenvolvimento de sistemas. Principais Paradigmas

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1 Paradigmas de análise e desenvolvimento de sistemas Principais Paradigmas Rosemary Silveira Filgueiras Melo rosesfmelo@hotmail.com rosefib.webnode.com.br

2 Tópicos abordados Conceito de Paradigma Tipos de Paradigmas Paradigma Imperativo Paradigma Declarativo Paradigma Orientado a Objetos

3 Conceito de Paradigma Paradigma - modelo, padrão ou estilo de programação suportado por linguaguens que agrupam certas características comuns. - fornece e dertermina a visão que o programador tem sobre a estrutura e execução de um programa - algumas linguagens foram construídas para suportar um paradigma específico, outras podem suportar múltiplos paradigmas Exemplos.: -Java e Smalltalk suportam o paradigma orientado a objetos -C++, LISP, Perl, Python suportam múltiplos paradigmas

4 Tipos de Paradigma Imperativo Declarativo Funcional Lógico Orientado a Objetos

5 Paradigma Imperativo Programas centrados no conceito de estado (modelado por variáveis) e ações (comandos) que modificam o estado. Expressam uma sequência de comandos para o computador executar. Também denominado de paradigma procedural por incluir mecanismos de subrotinas como forma de estruturação. Primeiro paradigma a surgir e ainda dominante.

6 Modelo Computacional do Paradigma Imperativo

7 Paradigma Imperativo Exemplo de linguagens Imperativas: Fortran Cobol Algol Pascal C etc

8 Paradigma Imperativo Técnicas de programação das linguagens imperativas: - Programação estruturada - Modularização - Recursividade

9 Paradigma Imperativo Programação estruturada: - forma de programação que considera que todo programa se resume a três estruturas: sequencial de decisão e de repetição

10 Paradigma Imperativo Modularização: - Mecanismo que permite o usuário subdividir seus programas em blocos ou módulos (subrotinas) - Estes blocos ou módulos referem-se a um pedaço de código computacional que executa uma função bem definida, que pode ser utilizado várias vezes no programa. - Estas funções devem ser criadas para serem genéricas o bastante visando a possibilidade de reutilização de código. - Certas linguagens define dois tipos de subrotinas: as que retornam valores (função) e as que não retornam valores (procedimento). Ex.: linguagem Pascal.

11 Paradigma Imperativo Exemplo: #include <iostream> using namespace std; int fatorial(int x) { int i, aux; aux = 1; for (i=x; i>=1;i--) aux = aux * i ; return aux; } main () { int n; cout << "Digite um numero inteiro : "; cin >> n; cout << "Fatorial: " <<fatorial(n) <<"\n"; system("pause"); }

12 Paradigma Imperativo Recursividade: - definição de subrotina que podem invocar a si mesma Ex.: #include <iostream> using namespace std; int fatorial (int x) { int aux; if (x==0) return 1; else { aux = x*fatorial(x-1); return aux; } } main () { int n; cout << "Digite um numero inteiro : "; cin >> n; cout << "Fatorial: " <<fatorial(n) <<"\n"; system("pause"); }

13 Paradigma Imperativo Principais elementos das linguagens imperativas - Variáveis: simples e compostas (vetores, matrizes e registros) - Definição de tipo (permite definir novos tipos) - Comandos de atribuição - Expressões aritméticas e lógicas - Estrutura sequencial e condicional - Estrutura de repetição - Subrotinas - Alocação dinâmica

14 Paradigma Imperativo Exemplo de Vetores (Variáveis compostas homogêneas Unidimensionais): #include <iostream> char nome[10]; using namespace std; main () { cout <<"Digite um nome:"; gets(nome); cout << << "\n ; system("pause"); }

15 Paradigma Imperativo Exemplo de Matriz (Variáveis compostas homogêneas Bidimensionais): #include <iostream> float M[10][10]; int i,j; using namespace std; main () { for(i=0;i<=3;i++) for(j=0;j<=3;j++) M[i][j]=i+j; for(i=0;i<=3;i++) for(j=0;j<=3;j++) cout << M[i][j] <<" "; system("pause"); } //Leitura dos elementos //Impressão da matriz

16 Paradigma Imperativo Exemplo de registros (Variáveis compostas heterogêneas): struct aluno { char nome[40]; int matric; float nota1, nota2; } aluno1, aluno2;

17 Paradigma Imperativo Exemplo de definição de novos tipos de dados: typedef struct tipo_endereco { char rua [50]; char bairro [20]; char cidade [30]; long int CEP; } TEndereco; typedef struct ficha_pessoal { char nome [50]; long int telefone; TEndereco endereco; }TFicha; void main(void) { TFicha *ex;... }

18 Paradigma Imperativo Exemplo usando subrotina: (Ling. C) : int soma (int x, int y) { int z; z = x + y; return z; } int main () { int a, b; cin >> a; cin >> b; cout << soma = << soma(a,b); system( Pause ); }

19 Paradigma Imperativo Exemplo usando alocação dinâmica: (usa variáveis chamada de ponteiro para guardar endereço de memória) int count = 10; int *pt; pt= &count; //atribui o endereço de count a pt *pt=12; //atribui um novo valor a variável apontada por pt

20 Paradigma Imperativo Vantagens - eficiência - modelagem natural de aplicações do mundo real - paradigma dominante e bem estabelecido - flexível - boa legibilidade ao utilizar o modelo estruturado Desvantagens - as instruções são baseadas no como e não no o que. - mudanças na estrutura dos dados pode acarretar alteração em todas as funções relacionadas (dados separados das funções)

21 Paradigma Declarativo Caracteriza-se pelo método preciso de descrever um problema sem se preocupar como este problema será resolvido. Um programa é dito declarativo quando ele descreve o que ele faz e não como ele funciona. No paradigma declarativo o programa especifica uma relação ou uma função. A maioria das linguagens declarativas não constituem uma linguagem declarativa pura por definição, pois permitem que os algoritmos sejam implementados com detalhes.

22 Paradigma Declarativo Outra forma de programação declarativa é o uso de linguagens específicas por domínio. Ex.: XSLT (transformar documentos XML), SQL (para realizar requisições a banco de dados), ATL (Linguagem de transformação de Modelos Atlas), etc.

23 Paradigma Declarativo Exemplos na Linguagem SQL (Structured Query Language): Ex1.: SELECT * FROM cliente WHERE nome = Joao Ex2.: SELECT Name, ProductNumber, ListPrice AS Price FROM Product WHERE ProductLine = 'R' AND DaysToManufacture < 4

24 Paradigma Declarativo Exemplo na Linguagem ATL: --testa no contexto UML se a classe que esta sendo transformada esta estereotipada com sensor helper context UML!Class def:issensor():boolean = self.getappliedstereotypes()->exists(c c.name='sensor'); rule Sensor2EquipMedicao{ } from s:uml!class (s.issensor()) to tsensor:uml!class( name <-s.name, do{ generalization <- s.generalization tsensor.applystereotype(thismodule.findstereotype('equipamentom edicao', 'PerfilPIM'));}

25 Paradigma Declarativo Podem ser classificadas em: Paradigma Lógico Paradigma Funcional

26 Paradigma Declarativo Paradigma Lógico Paradigma que adota o estilo da lógica matemática à programação de computadores. Se baseia em axiomas (verdades universais) e regras de inferência (regra de transformação sintática) para inferir (deduzir) uma conclusão a partir de um argumento. O programa formará conclusões imediatas a partir de uma lista de premissas. A inteligência artificial teve uma influência importante no desenvolvimento da programação lógica.

27 Paradigma Declarativo Modelo Computacional do Paradigma Lógico: Mudança substancial do modelo computacional, pois a execução é baseada em relação entre entrada e saída. Ex.: um compilador modelado como um programa lógico, relaciona código fonte e destino, portanto pode ser utilizado tanto como um compilador quanto como um decompilador.

28 Paradigma Declarativo Exemplo de linguagens que adotam o paradigma lógico: PLANER PROLOG GODEL Etc.

29 Paradigma Declarativo Exemplo de um programa em Prolog:

30 Paradigma Declarativo Paradigma Funcional Trata a computação como uma avaliação de funções matemáticas, que evita estado ou dados mutáveis. Um programa é visto como uma função (ou grupo de funções) constituída de outras funções mais simples. Entende-se como um mapeamento dos valores de entrada nos valores de saída, através de funções. Enfatiza a aplicação de funções, em contraste com o paradigma imperativo, que enfatiza mudanças no estado do programa.

31 Paradigma Declarativo Paradigma Funcional Não incluem qualquer provisão para atribuição ou dados mutáveis. O mapeamento entre os dados de entrada e saída são alcançados mais diretamente. Mais usada academicamente do que no desenvolvimento comercial de software.

32 Paradigma Declarativo Modelo Computacional do Paradigma Funcional: Adota o modelo computacional de função que mapeia entradas em saídas de forma determinística ou direta, através de funções definidas como na matemática.

33 Paradigma Declarativo Exemplo de linguagens que adotam o paradigma funcional: APL LISP ML Haskell Etc.

34 Paradigma Declarativo Exemplo de um programa em LISP:

35 Paradigma Orientado a Objetos Paradigma de análise, projeto e programação de software baseado na composição e interação de diversas unidades de software denominadas de objetos. Um programa OO (Orientado a Objetos) consiste de objetos que recebe e envia mensagens, executa processamento e possui estado que ele pode modificar. Funcionamento de um programa OO se dá através da troca de mensagens entre objetos. Todo objeto possui método(s) e atributo(s) relacionados que correspondem respectivamente ao comportamento e o estado de cada objeto.

36 Paradigma Orientado a Objetos Modelo Computacional do Paradigma Orientado a Objetos: Num programa OO, as ações (comandos) do programa podem envolver a invocação de métodos que alteram o estado de um objeto específico, ao invés de um estado único de aplicação.

37 Paradigma Orientado a Objetos Comparação entre o paradigma procedural e orientado a objetos Paradigma procedural enxerga um programa como um conjunto de funções que alteram dados. Paradigma OO enxerga um programa como uma coletânea de objetos que interagem entre si, possui características própria representadas pelos seus atributos e operações.

38 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de linguagens de programação OO: Simula 67 Smalltalk Eiffel Object Pascal C++ Java etc

39 Paradigma Orientado a Objetos Principais conceitos utilizados no paradigma OO: Classe Objeto / instância de uma classe Atributo Método Mensagem

40 Paradigma Orientado a Objetos Principais conceitos utilizados neste paradigma: Herança (generalização) Encapsulamento Polimorfismo

41 Paradigma Orientado a Objetos Classe Representa uma idéia ou conceito simples, que define as características de uma coleção de objetos. Consiste na descrição de métodos e atributos pertencentes a todos os objetos desta classe. Similar a um tipo abstrato de dados, define a estrutura interna e um conjunto de operações que todos os objetos instâncias da classe irão possuir. Exemplo de classes: pessoa, aluno, professor, livro, faculdade, etc.

42 Paradigma Orientado a Objetos Classe Representação de uma classe usando notação simbólica: Atributos Métodos

43 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de declaração de uma Classe em Java:

44 Paradigma Orientado a Objetos Objeto Representa uma instância de uma classe, analogamente há uma variável que corresponde a um tipo de dado específico. Um objeto é capaz de armazenar estados através de seus atributos, reagir a mensagens enviadas, assim como se relacionar e enviar mensagens a outros objetos. Exemplo de objetos da classe Pessoa: João, José, Maria, etc. Exemplo de objetos da classe Faculdade: ESTÁCIO, UNIFACS, AREA1, etc

45 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de Objeto:

46 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de criação de um objeto em Java:

47 Paradigma Orientado a Objetos Atributo Consiste em um dado ou informação de estado, para o qual cada objeto de uma classe tem seu próprio valor. Ex.: Classe funcionário atributos: nome, endereço, telefone, CPF,... Os atributos possuem valores. Ex.: Nome: João; Endereço: Rua E, Casa 9 O conjunto de valores dos atributos de um determinado objeto é chamado de estado.

48 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de declaração de atributo de uma classe em Java:

49 Paradigma Orientado a Objetos Método Consiste na descrição de uma operação que um objeto deve executar quando receber uma mensagem (semelhante a subrotina). Um método em uma classe é apenas uma definição. Normalmente uma classe possui diversos métodos. Dentro de um programa a utilização de um método deve afetar apenas um objeto em particular.

50 Paradigma Orientado a Objetos Método Exemplo: Classe Cachorro Métodos Latir Sentar Comer Morder

51 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de definição de um método em Java:

52 Paradigma Orientado a Objetos Mensagem Chamada a um objeto para invocar um de seus métodos, ativando um comportamento descrito por sua classe. Funciona como uma fábrica que recebe uma ordem de produção (mensagem de solicitação), processa esta ordem (operações), utilizando matéria-prima (atributos) e gera um produto final (mensagem de resposta).

53 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de invocação de um método em Java:

54 Paradigma Orientado a Objetos Herança Mecanismo pelo qual uma classe (subclasse) pode estender uma outra classe (super-classe). A subclasse herda todos os componentes da classe pai, como atributos e métodos. Qualquer propriedade herdada pode ser redefinida na definição da subclasse, substituindo a definição herdada.

55 Paradigma Orientado a Objetos Herança

56 Paradigma Orientado a Objetos Herança Pode haver vários níveis de hierarquia.

57 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo utilizando herança em Java:

58 Paradigma Orientado a Objetos Encapsulamento Consiste na separação de aspectos internos e externos de um objeto. É utilizado para impedir o acesso direto ao estado de um objeto (seus atributos), disponibilizando apenas os métodos que alteram este estado.

59 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de encapsulamento da classe funcionário:

60 Paradigma Orientado a Objetos Polimorfismo Propriedade que permite que a mesma mensagem seja enviada a diferentes objetos e que cada objeto execute a operação que é apropriada à sua classe. Funções/métodos com o mesmo nome mas assinaturas diferentes (sobrecarga).

61 Paradigma Orientado a Objetos Polimorfismo Exemplo de sobrecarga de método em Java:

62 Paradigma Orientado a Objetos Exemplo de um programa OO:

63 Cronograma histórico de linguagens de programação e paradigmas