ALP-Física. Plano de Ensino Avaliação do curso

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1 ALP-Física Plano de Ensino Avaliação do curso - C Completo e Total, H. Schildt, Makron Books, terceira edição, Como Programar em C H.M. Deitel e P.J. Deitel LTC editora segunda edição, Algoritmos e Lógica de Programação em C - Uma Abordagem Didática. Editora Erica, Pereira S. do L. -- Lógica de programação: A Construção de algorítmos e estruturas de dados -André Luiz Villar Forbellone

2 Objetivo do curso analisar um problema propor soluções na forma de um algoritmo; implementar um algoritmo na forma de uma linguagem de programação de alto nível.

3 Conteúdo do curso Conceitos básicos de informática; Princípios gerais de construção de programas; Técnicas de modularização; Linguagens de programação.

4 Capítulo 1 Introdução Elementos básicos de um computador; Tipos de computadores; Algorítmos; Tipos de dados, variáveis, constantes e operadores; Atribuição e comandos de E/S.

5 Conceitos básicos Capítulo 01

6 Capítulo 01 Elementos básicos de um computador

7 Capítulo 01 Organização funcional de um computador: arquitetura de Von Neumann

8 A arquitetura básica de um sistema de computação (modelo de John von Neumann) traz a idéia de que o programa seja armazenado na memória, juntamente com os dados (programa armazenado), permitindo assim, ao computador obter as instruções diretamente, a partir da memória podendo carregá-lo ou modificá-lo simplesmente atribuindo valores a posições de memória. Capítulo 01

9 Tipos de computadores Capítulo 01 Processador(es): inclui uma ou mais Unidades Centrais de Processamento - CPU e, eventualmente coprocessadores para execução de funções matemáticas, gráficas, de comunicações, etc. Memória principal: onde é armazenada toda a informação que o CPU vai necessitar manusear; organiza-se em células que podem ser direta e individualmente endereçadas pela CPU (ou por outro componente que também possa aceder diretamente à memória); A célula tem normalmente oito bits de dimensão (todos os processadores disponíveis comercialmente lidam com esta dimensão de célula); a dimensão máxima de memória física que um computador pode ter está normalmente associada à largura n do barramento de endereços (2n).

10 Tipos de computadores Capítulo 01 Dispositivos de Entrada/Saída (I/O): Realizam a interface com o ser humano: monitor, teclado, rato, impressora, colunas de som,... Armazenam grandes quantidades de informação, também designados por memória secundária: disco, banda magnética, CD-ROM,... Dispositivos de interface para comunicação com outros equipamentos: interfaces vídeo, placas de rede local, modems. Dispositivos internos auxiliares, como um temporizador.

11 Capítulo 01 Memória: escaninhos que são identificados por um endereço, e cada endereço pode ser associados um valor Ende_1 Ende_2 Ende_3 Ende_4 Valor_1 Valor_2 Valor_3 Valor_4

12 Tipos de computadores Capítulo 01 Supercomputador: Mais potentes, em geral utilizam multiprocessadores. Usado para simulações científicas complexas (Ex.: previsão de clima). Fabricante: IBM, Cray. Mainframe :Alta capacidade de processamento. Em geral são usados para aplicações comerciais e industriais. Fabricante: IBM. Minicomputador: Intermediário entre mainframes e micro computadores. Fabricantes: IBM, DELL, HP. Estação de Trabalho: Mais poderosos que os microcomputadores. Rodam o sistema operacional Unix ou uma variação. Em geral usam a tecnologia RISC (Reduced Instruction Set Computer). Fabricantes: Sun, Silicon Graphics. Microcomputador: Pequenos computadores com múltiplas finalidades. Fabricantes: IBM, Apple, Dell

13 Capítulo 01 Programa de computador:seqüência de instruções ou declarações, em forma aceitável pelo computador, com a finalidade de obter certo resultado. Tipos de programas: Sistemas operacionais (Windows) Utilitários (gravador de DVD, ; Aplicativos (Editor de texto, planilha eletrônica) Compiladores e interpretadores..

14 Capítulo 01 Linguagem de programação: forma de comunicação com o computador, que pode ser de alto ou de baixo nível.

15 Capítulo 01 Conceitos básicos Algorítmos: Um algoritmo é um conjunto finito de regras que fornece uma sequência de operações para resolver um problema específico. Baseado em um ou mais dados de entrada, o algoritmo gera uma saída. Problema

16 Capítulo 01 Os algoritmos através de um conjunto de comandos apresentam os passos necessários para realizar uma. Sua implementação pode ser feita por um computador, ou mesmo por um ser humano. Diferentes algoritmos podem realizar a mesma tarefa usando um conjunto diferenciado de instruções em mais ou menos tempo, espaço ou esforço do que outros. Os algoritmos podem ou não ter entradas; possuem um número finito de passos; cada passo deve ser precisamente definido; gera uma ou mais saídas; e existe uma condição de fim sempre atingida em tempo finito.

17 Capítulo 01 Para mostrar um exemplo de algoritmo considere o seguinte problema. Dispomos de duas vasilhas com capacidades de 9 e 4 litros respectivamente. As vasilhas não tem nenhum tipo de marcação, de modo que não é possível ter medidas como metade ou um terço. Mostre uma seqüência de passos, que usando as vasilhas de 9 e 4 litros encha uma terceira vasilha de medida desconhecida com seis litros de água

18 Capítulo 01 Uma possível solução para o algorítmo consiste nos seguintes passos: Encha a vasilha de 9 litros; Usando a vasilha de 9 litros, encha a vasilha de 4 litros; Despeje o que sobrou na vasilha de 9 litros (5 litros) na terceira vasilha. Observe que falta um litro para completar os seis litros; Esvazie a vasilha de 4 litros; Torne a encher a vasilha de 9 litros; Usando a vasilha de 9 litros encha a vasilha de 4 litros; Esvazie a de 4 litros; Usando o que restou na vasilha de 9 litros (5 litros), encha novamente a vasilha de quatro litros; Despeje o que sobrou na vasilha de 9 litros (1 litro) na terceira vasilha, que agora tem 6 litros.

19 Capítulo 01 Representação dos algorítmos Linguagem Natural: Os algoritmos são expressos diretamente em linguagem natural, como no exemplo anterior. Fluxograma Convencional: Esta é um representação gráfica que emprega formas geométricas padronizadas para indicar as diversas ações que devem ser executadas e decisões que devem ser tomadas para resolver o problema. Pseudo-linguagem: Emprega uma linguagem intermediária entre a linguagem natural e uma linguagem de programação para descrever os algoritmos

20 Linguagem natural Capítulo 01 Algorítmo para calcular a área de uma mesa retangular: Cálculo da área de uma mesa. Medir a largura da mesa e anotar o resultado. Medir o comprimento da mesa e anotar o resultado. Multiplicar o comprimento pela largura e anotar o resultado. O valor da área da mesa é o resultado anotado no passo anterior. Fim do cálculo da área da mesa.

21 Capítulo 01 Fluxograma Principais símbolos da forma de representação através de fluxogramas

22 Tipos de algorítmos Capítulo 01 Puramente seqüencial: os passos do algoritmo são seguidos uma única vez por execução. Ex. Receita de bolo. Com critério de seleção: a execução de determinados passos depende de uma condição. Ex. Ir para a aula, se estiver chovendo levar o guarda-chuva, caso contrário deixá-lo em casa. Com critério de repetição: A execução de determinados passos do algorítmo é repetida algumas vezes. Ex. Somatoria dos alunos que foram aprovados no vestibular da UDESC. Enquanto tiver alunos continua somando Composto: seleção + repetição

23 Capítulo 01 Exemplo: Indo para o trabalho de carro... Entra no carro Fecha a porta Inserir chave na ignição Girar a chave Repete ate Carro pegar girar a chave Se portão está fechado Então abre o portão da garagem Engata a primeira marcha Acelera... Sequencial /incondicional repetição Teste /Seleção condicional

24 Engata a primeira marcha Capítulo 01 Entra no carro Fechar a porta Inserir chave ignição Girar a chave Carro pegou? Portão aberto? acelera

25 Capítulo 01 Tipos de dados Tipos de dados: representação das formas pelas quais o computador manupula as informações Numéricos: podem ser reais ou inteiros Alfa-numéricos: formados por sequencia de caracteres curso de Física, 12345, nome do aluno Dados Lógicos: podem assumir dois valores: verdadeiro ou falso.

26 Capítulo 01 Constante: Valor que não muda durante o programa; Variável: Possui nome fixo cujo conteúdo (valor) pode ser alterado; Expressão matemática: conjunto de ações sobre objetos, e podem ser: Aritméticas; Lógicas e Literais. Ex: V = (4/3)*PI*R**3 Constantes: PI, 4 e 3. Variáveis: R Desenvolva o fluxograma para o calculo de V Operadores: Os operadores podem ser aritméticos, relacionais, ou lógicos.

27 Capítulo 01 Operadores aritméticos: conjunto de símbolos formado pelas operações aritméticas básicas: + (adição) * ( multiplicação) ** (potenciação) - (subtração) / (divisão) Operadores relacionais: utilizados para realizar comparações entre dois valores de mesmo tipo primitivo, que podem ser constantes, variáveis ou expressões. O resultado obtido de uma relação é sempre um valor lógico. Igual (=) Maior que (>) Menor que (<) Maior ou igual a ( >=) Menor ou igual a (<=) Diferente de (<>)

28 Capítulo 01 Operadores lógicos: corresponde a uma classe de operação sobre variáveis ou elementos pré-definidos, assim como um operador aritmético. Tabelas verdades dos principais operadores lógicos: Negação Conjunção: Disjunção: A não A A B A E B A B A OU B F V F F F F F F V F F V F F V V V F F V F V V V V V V V Expressão Lógica: são expressões cujos operadores são lógicos e/ou relacionais, e os operandos são relações e/ou variáveis e/ou constantes. Objetos: são os nomes que utilizamos para referenciar a memória que podem ser variáveis ou constantes

29 Capítulo 01 Atribuição: consiste no processo de substituição do valor de uma variável Notação : A 5 ; A := 5 Exemplos: Supondo os seguintes valores das variáveis: A = 2, B = 6, C = 8 Determinar os valores: D := (A + B) A := A + 1 C : = C 1

30 Capítulo 01 Comandos de Entrada e de saída: Os algorítmos precisam ser alimentados com dados provenientes do meio externo para assim efetuarem os cálculos que são necessários a fim de alcançar os resultados. Exemplo: Ler_dado (A); ( entrada de dados) Ler_dado (B); C <- A*B; ( processamento dos dados de entrada) Escreve (C); ( saída de dados) Fim

31 Capítulo 01 Exercício: Apresentar o algoritmo anterior através de um fluxograma. Exercício: Elaborar um fluxograma que efetue a leitura de três valores inteiros (variáveis A, B e C) e apresente como resultado final o valor do quadrado da soma dos três valores lidos.

32 Capítulo 2 Estruturas de controle Sequencial Seleção simples Seleção composta Seleção encadeada Seleção múltipla escolha Estruturas de repetição Comparação entre duas estruturas

33 Capítulo 2 Sequencial: conjunto de ações será executado em uma sequencia linear. Modelo geral do algorítmo: Início Declaração das variáveis Corpo do algorítmo (sequencia de instruções) Finalização do algorítmo Exercício: Construir um algorítmo para calcular a multiplicação de três variáveis A, B e C, e apresentar o resultado na variável D.

34 Capítulo 2 Seleção simples: condição de teste antes de executar uma ou mais ações. Modelo geral do algorítmo: Início Declaração das variáveis Corpo do algorítmo (sequencia de instruções) Se <condição> Então Executa uma ou mais açoes ( condicional) Finalização do algorítmo Exercício: Construir um algorítmo para calcular a multiplicação de três variáveis A, B e C, e apresentar o resultado na variável D. Se o resultado for superior a 10 escreva Udesc

35 Capítulo 2 Seleção composta: Utiliza-se para situações específicas de teste em que duas possíveis alternativas podem ser tomadas mediante da análise da mesma condição. Modelo geral do algorítmo: Início Declaração das variáveis Corpo do algorítmo (sequencia de instruções) Se <condição> Então Senão Executa uma ou mais açoes (condicional) Executa outro conjunto de ações Finalização do algorítmo Exercício: Construir um algorítmo para calcular a multiplicação de três variáveis A, B e C, e apresentar o resultado na variável D. Se o resultado for superior a 10 escreva Udesc, e se for inferior a 10 escrever CCT.

36 Capítulo 2 Seleção encadeada: várias seleções são agrupadas formando um encadeamento de estruturas de seleção.. Modelo geral do algorítmo: Início Declaração das variáveis Corpo do algorítmo (sequencia de instruções) Se <condição_1> Então Se <condição_2> Executa conjunto de ações... Finalização do algorítmo

37 Capítulo 2 Exercício: Dado três valores A, B e C. Verificar se eles podem ser os comprimentos de um triângulo. Se forem, verificar se compõem um triângulo equilátero, isósceles ou escaleno. Informar se não compuserem nenhum triângulo [Forbellone, 2005]. Obs: triângulo é uma figura geométrica fechada de três lados, em que cada um é menor que a soma dos outros dois é triângulo Equilátero Isósceles Escaleno Ações V V F F "equilatero" V F V "isósceles" V F F F "escaleno" F "não triângulo"

38 Capítulo 2 Exercício: Dado três valores distintos A, B e C. Utilizando a seleção encadeada desenvolva um algorítmo para identificar qual é o maior e o menor valor.

39 Capítulo 2 Seleção encadeada homogênea: Modelo geral do algorítmo para a estrutura Se então se: Início Declaração das variáveis Corpo do algorítmo (sequencia de instruções) Se <condição_1> Então Se <condição_2> Então Se <condição_3> Então Se <condição_4> Entao W Fim_Se Fim_Se Fim_Se Fim_Se Cond_1 Cond_2 Cond_3 Cond_4 Ação V V V V W

40 Capítulo 2 Seleção encadeada homogênea: Modelo geral do algorítmo para a estrutura Se senão se: Início Declaração das variáveis Corpo do algorítmo (sequencia de instruções) Se <condição_1> Fim_Se Então C1; Senão Se < condição_2> Fim_Se Então C2; Senão Se <condição_3> Fim_Se Então C3; Senão se <condição_4> Então C4; Fim_Se; Exercício: Elabore a tabela verdade do algorítmo apresentado ao lado

41 Capítulo 2 Seleção encadeada homogênea: Modelo geral do algorítmo para a estrutura Seleção múltipla escolha: Início Declaração das variáveis Corpo do algorítmo (sequencia de instruções) Escolha <X> Caso V1: C1; Caso V2: C2; Caso V3: C3; Caso V4: C4; Fim_Escolha

42 Capítulo 2 Exercício: construa um algorítmo que tendo como dados de entrada o preço de um produto e seu código de origem, mostre o preço junto de sua procedência. Caso o código não seja nenhum dos especificados, o produto deve ser encarado como importado. Seguir a tabela de códigos a seguir: Código de origem Procedência 1 Sul 2 Norte 3 Leste 4 Oeste 5 Nordeste 6 Nordeste

43 Capítulo 2 Resolução Inicio /* declaração das variáveis */ Real: Preco; Inteiro: Origem; Ler (Preco, Origem); Escolha Origem Caso 1: escreva (Preco, produto do sul ); Caso 2: escreva (Preco, produto do norte ); Caso 3: escreva (Preco, produto do leste ); Caso 4: escreva(preco, produto do oeste ); Caso 5,6: escreva(preco, produto do nordeste ); Fim_Escolha Fim

44 Capítulo 2 Estruturas de repetição: Executam a mesma sequencia de comandos N vezes. A estes trechos do algoritmo que são repetidos dá-se o nome de laços de repetição. Repetições com teste no início Repetições com teste no final Repetição com variável de controle

45 Capítulo 2 Repetições com teste no início: Modelo do algorítmo: Início Declaração das variáveis Enquanto <condição> faça C1; C2;... Cn. Fim_enquanto A estrutura do bloco de comandos é repetida enquanto a <condição> é verdadeira. Quando o resultado for falso o loop de repetição para de ser executado.

46 Capítulo 2 Exercício: Construa um algorítmo que leia 4 notas (N1, N2, N3, N4) e calcule a média aritmética anual das notas da disciplina de ALP para 50 alunos. Se a média for maior ou igual a 5 o aluno estará aprovado. Caso contrário, estará reprovado. Sinalizar em ambos os casos escrevendo o resultado. Obs: as notas dos alunos são fornecidas através de entrada de dados.

47 Capítulo 2 Estruturas de repetição com teste no final: Executam a mesma sequencia de comandos também N vezes, porém o teste de parada é realizado no fim do (última instuçã) laços de repetição. Modelo do algorítmo: Início Declaração das variáveis Repete_laço C1; C2;... Cn. Até_que <condição>

48 Capítulo 2 Exercício: reescreva o exercício anterior utilizando a estrutura com teste no final. Exercício [Fobberlone, 2005]: Construa um algorítmo que permita fazer um levantamento do estoque de vinhos de uma adega, tendo como dados de entrada tipos de vinho, sendo: T: tinto; B: branco; R: rose. Especifique a porcentagem de cada tipo sobre o total geral de vinhos; A quantidade de vinhos é desconhecida; Utilize o finalizador F de fim.

49 Capítulo 2 Estruturas de repetição com variável de controle: Executam a mesma sequencia de comandos uma quantidade predeterminada de vezes (estrutura para), pois os limites de execução são fixos. Modelo do algorítmo: Início Declaração das variáveis Para V de Vi até Vf passo p faça C1; C2;... Cn. Fim-para V: variável de controle Vi: valor incial da variável Vf: valor final da variável P: passo do incremento dado à variável V.

50 Capítulo 2 Exercício: resolver o problema que calcula a média das notas dos alunos utilizando o algorítmo com repetição com variável de controle; Exercício: Elabore um algorítmo que simule uma contagem regressiva de 10 minutos, ou seja, mostre 10:00, e então 9:59, 09:58,... Até 0:00. Dica : utilize passo negativo.

51 Capítulo 2 Comparação entre estruturas de repetição: Estrutura Condição Quantidade de execuções Condição de existência Enquanto Início 0 ou mais condição verdadeira Repita Final no mínimo 1 condição falsa Para não tem ((Vf-Vi) div p) + 1 V <= Vf

52 Capítulo 2 Exercício [Forbellone, 2005]: Elabore um algorítmo que, utilizando as três estruturas de repetição, imprima a tabuada do número 5. Exercício [Forbellone, 2005]: Dado o algorítmo a seguir, responda: Início Fim. Inteiro A, B, I, J; Leia(A); Repita Para I de 1 até A passo 1 faça J <- I; Enquanto ( J <= A ) Faça Escreva (J): J <- J + 1; Fim_Enquanto; Fim_Para; B <- A; Leia (A); Até ( A = B) ou ( A <= 0)); a.) O que será mostrado se forem fornecidos os números 4 e 0; b.) O que será mostrado se forem fornecidos os números 3,2, e 2; c.) O que será mostrado se forem fornecidos os números 2,1 e 0;