Laboratório de Programação

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1 Variáveis e Valores 1 Laboratório de Programação Dr. Italo Santiago Vega Curso de Graduação Ciência da Computação Pontifícia Universidade de São Paulo Copyright , Italo S. Vega

2 Variáveis e Valores 1-1 Semana Data Tópico Apresentação: algoritmo e computação. Bibliografia básica. Critérios de Avaliação Recesso: Carnaval Organização de programas. Ambiente de programação (Java) BlueJ: apresentação e computação com objetos Variáveis e valores. Expressões com operações aritméticas.

3 Variáveis e Valores 2 Conteúdo 1 Variáveis: Fundamentos Declaração de uma Variável Tipo de uma Variável Comando de Atribuição Modelo de uma Variável Operações Aritméticas 26 3 Avaliação de Expressões 29

4 Variáveis e Valores 3 1 Variáveis: Fundamentos Uma variável é um elemento de codificação capaz de armazenar 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.

5 Variáveis e Valores 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 array a. 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. a Como será futuramente apresentado.

6 Variáveis e Valores 5 As seguintes regras são utilizadas para a declaração de variáveis: DecVariavel final Variavel Tipo Variavel, ; Ident = Expressao IniciadorDeArray

7 Variáveis e Valores 6 Exemplo 5.1 São exemplos de declarações de variáveis: int total; double sala = 15; char codigo = X ; final int MAX = 100;

8 Variáveis e Valores 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

9 Variáveis e Valores 8 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. Tipo texto: char, String.

10 Variáveis e Valores 9 Em termos de diagramas sintáticos: TipoConcreto Logico Logico Numerico Texto boolean Numerico byte short int long float double Texto char String

11 Variáveis e Valores 10 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 classe a. a No caso de linguagens de programação com suporte à tecnologia de objetos.

12 Variáveis e Valores 11 Exemplo 5.2 O texto em Java a seguir, descreve como um objeto-piano deve mostrar a sua quantidade de teclas. Piano.java 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.

13 Variáveis e Valores 12 Exercício 5.1 VARIÁVEIS E VALORES Tarefa Crie um novo projeto denominado ex5.1. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Piano.java: Piano.java 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(). Tarefa Qual o resultado desta computação?

14 Variáveis e Valores 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 = Expressao ; 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.

15 Variáveis e Valores 14 Exemplo 5.3 O seguinte texto ilustra o efeito do comando de atribuição. Figuras.java 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." );

16 Variáveis e Valores 15 Exercício 5.2 Tarefa Crie um novo projeto denominado ex5.2. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Figuras.java: Figuras.java 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." );

17 Variáveis e Valores 16 Compile esta classe, crie o objeto f da classe Figuras e solicite a realização da computação mostrar(). Tarefa Qual o resultado desta computação?

18 Variáveis e Valores 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.

19 Variáveis e Valores 18 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. salas : int = 5 salas = 5 (a) (b) A representação com omissão de tipo pressupõe que a simples observação do valor é suficiente para determinar o tipo da variável.

20 Variáveis e Valores 19 Exercício 5.3 Tarefa Crie um novo projeto denominado ex5.3. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Predio.java: Predio.java 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 Tarefa Qual o resultado desta computação? Faça uma representação gráfica da variável salas.

21 Variáveis e Valores 20 Modelo com Tipo Abstrato Uma variável com tipo abstrato a pode ser visualizada como mostrado na Figura a seguir. nome = nome = valorref : TipoAbstrato (a) valorref : TipoAbstrato nome1 : Tipo1 = valor1 nome2 : Tipo2 = valor2... (b) A representação (a) destaca o nome da variável, seu tipo e o objeto referenciado. A representação (b) destaca as variáveis internas do objeto referenciado. a A modelagem de variáveis com tipos abstratos será estudada mais adiante.

22 Variáveis e Valores 21 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. x = a : Aluno p1 : double = 7.8 t : Turma = t11 : Turma sala : String = S 55 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 outra variável concreta interna sala, com valor igual a "S 55".

23 Variáveis e Valores 22 Exercício 5.4 MODELO COM TIPOS ABSTRATOS Tarefa Crie um novo projeto denominado ex5.4. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Pessoa.java: Pessoa.java public class Pessoa { public String nome; public void mudarnome( String novo ) { nome = novo; public int idade; public void mudaridade( int nova ) { nome = nova; public void mostrar() { System.out.println( nome + " tem " + idade + " anos" );

24 Variáveis e Valores 23 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 Qual o resultado da computação p.mostrar()? Tarefa Faça uma representação gráfica do objeto p e das suas variáveis internas (bem como dos seus valores). Tarefa Altere o tipo da variável idade para String e recompile a classe Pessoa. O que acontece? Porquê?

25 Variáveis e Valores 24 Exercício 5.5 ALUNOS E TURMAS Tarefa Crie um novo projeto denominado ex5.5. Digite e salve a seguinte classe em um arquivo denominado Aluno.java: Aluno.java 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 );

26 Variáveis e Valores 25 Faça o mesmo para a classe Turma: Turma.java 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 Qual o resultado da computação a.mostrar()? Tarefa Faça uma representação gráfica dos objetos a e t11, bem como das suas variáveis internas (e dos seus respectivos valores).

27 Variáveis e Valores 26 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

28 Variáveis e Valores 27 Exemplo 5.6 Considere as expressões aritméticas da seguinte aplicação: lab/aritmetica/expressao.java 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) );

29 Variáveis e Valores 28 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.

30 Variáveis e Valores 29 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 da esquerda para a direita

31 Variáveis e Valores 30 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

32 Variáveis e Valores 31 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

33 Variáveis e Valores 32 Exercício 5.6 REGRA DE AVALIAÇÃO DE EXPRESSÕES a) Crie o projeto ex5.6 e a classe Expressao: Expressao.java public class Expressao { public int x; public void mudarx( int novo ) { x = novo; public double avaliar() { return x % x + x * x - x / x;

34 Variáveis e Valores 33 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 double?

35 Variáveis e Valores 34 Exercício 5.7 OPERADORES DE MÓDULO E DE DIVISÃO 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

36 Variáveis e Valores 35 Exercício 5.8 POLINÔMIO DO SEGUNDO GRAU Considere o seguinte polinômio do segundo grau: y = ax 2 + 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; a) Compile e execute a computação avaliary() para x = 5.

37 Variáveis e Valores 36 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 = (ax 2 ) + (bx) + c Compile e execute a computação avaliary() para x = 5. Este resultado é o mesmo da avaliação anterior?

38 Variáveis e Valores 37 Exercício 5.9 MODELO DE UM CÍRCULO Um círculo exibe diversas propriedades, as quais podem ser definidas em termos do seu raio (Figura a seguir). raio Dentre estas propriedades, destacam-se: diâmetro circunferencia = 2π raio diametro = 2 raio area = π raio 2 Descreva uma computação que peça o raio de um círculo para o usuário e mostre a sua circunferência, seu diâmetro e sua área.

39 Variáveis e Valores 38 Exercício 5.10 DISTÂNCIA ENTRE 2 PONTOS Escreva uma aplicação que leia as coordenadas (x, y) de dois pontos e calcule a distância entre eles usando a seguinte fórumula: distancia = (x 2 x 1 ) 2 + (y 2 y 1 ) 2 (Procure ajuda na biblioteca Java para calcular potências e raízes quadradas.) Exercício 5.11 SEPARAÇÃO DE DÍGITOS Descreva uma computação que leia 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.)

40 Variáveis e Valores 39 Exercício 5.12 CÁLCULO DE FUNÇÕES Descreva uma computação que calcule o quadrado e o cubo dos números de 0 a 10, mostrando os valores em uma tabela: NÚMERO QUADRADO CUBO

41 Variáveis e Valores 40 Exercício 5.13 CRIPTOGRAFIA (Adaptado de Deitel & Deitel, ex. 4.31, p. 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.)

42 Variáveis e Valores 40-1 Semana Data Tópico Apresentação: algoritmo e computação. Bibliografia básica. Critérios de Avaliação Recesso: Carnaval Organização de programas. Ambiente de programação (Java) BlueJ: apresentação e computação com objetos Variáveis e valores. Expressões com operações aritméticas.