Fig. 1: Ilustração de um exemplo de Modularização de um guindaste em suas partes Fonte: Internet

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1 7. Modularização de Algoritmos No momento do desenvolvimento de um programa de computador, o programador terá de planejar a modularização de seu programa para que este fique mais transparente em suas estrutura facilitando a sua compreensão, tornar mais fácil para documentá-lo e depois no momento de uma eventual manutenção ser entendível por qualquer outro programador. Neste capítulo serão discutidos passo a passo como realizar esta modularização. Fig. 1: Ilustração de um exemplo de Modularização de um guindaste em suas partes Fonte: Internet Modularizar Quebrar um problema em pequenas partes, sendo que cada uma dessas partes será responsável pela realização de uma etapa do problema. 7.1 Para que serve a Modularização ou Sub-Rotinas? À medida que uma tarefa se torna mais complexa, vê-se a necessidade de usar algum método de análise e desenvolvimento para que não se perca a dirigibilidade de uma solução mais adequada e limpa possível. Quando se tem um grande problema com certeza ela é composta de diversos problemas menores. Por exemplo, se um carro não dá a partida, que grandes problemas este, não? Ela pode ser sido causada por: falta de gasolina; falta de energia na bateria; problemas nas velas e etc. Semelhantemente ao exemplo acima, no momento de se pensar em gerar algoritmos, é providencial o programador avaliar a grande quantidade de pequenos problemas que afeta a legibilidade, clareza, do fluxo de execução do programa, fazendo com que uma consulta ou manutenção futura desta lógica seja uma tarefa difícil de ser realizada. Esta "confusão da lógica" pode ser evitada pela quebra em partes de um todo ou em outras palavras a modularização. 1

2 Os muitos problemas complexos podem ser resolvidos dividindo-os em pequenas partes e solucionando tais partes em separado. Este procedimento é importante para: Subdividir algoritmos complexos, simplificando o seu entendimento; Estruturar algoritmos, tornando fácil principalmente a localização de erros e a documentação de códigos; Criar divisão em sistemas que facilita a manutenção do programa e a reutilização de algoritmos já implementados. Sub-rotina Um pedaço do código computacional que executa uma função bem definida, sendo que esta sub-rotina pode ser utilizada várias vezes no programa. A criação de divisões, sub-rotinas, em algoritmos podem ser feitas de dois modos de implementação, são elas: Procedimentos: nesta forma a sub-rotina ou sub-algoritmo, não retorna valores ao algoritmo chamador; Funções: nesta forma a sub-rotina, retorna valor ao algoritmo chamador. 7.2 O que é um Procedimento? É uma sub-rotina, uma estrutura menor de programa para resolver uma tarefa bem especifica que no final ele não retornará um valor ao programa que o chamou, um programa chamador. O Procedimento é ativado através da colocação de seu nome em alguma parte do programa ou de outra sub-rotina, a sua chamada é feita em comandos isolados dentro do programa através do seu nome e dos respectivos parâmetros. Assim que o nome de um Procedimento é encontrado, a execução do programa é desviada para a subrotina para que seus comandos sejam executados. Ao final da execução da sub-rotina a execução retornará ao programa chamador no ponto subseqüente em que ocorreu a chamada do Procedimento. Sintaxe: procedimento <nome-de-procedimento> // Seção de Declarações de Variações Locais // Seção de Comandos fimprocedimento 7.3 O que são as Variáveis Globais e Locais? Recebem o nome de variáveis globais, as variáveis que são definidas na posição posterior o comando no programa principal, assim estas variáveis serão visíveis em qualquer parte na execução do programa. Exemplo 1: VarGlobal1 2

3 Algoritmo VarGlobal1 Nome : caractere // Declaração da Variável Global procedimento LEIA (Nome) fimprocedimento //procedimento Setname ESCREVA (Nome) // Algoritmo No exemplo anterior, a variável Nome, como foi definida como global, pode ser utilizada dentro de qualquer ponto do programa, caso haja alteração em seu conteúdo, isto será visível nas demais partes do programa. Exemplo 2: VarGlobal2 Algoritmo Global2 N, I : inteiro // Declaração da Variável Global Procedimento EscreveNoVideo PARA I DE 1 ATE N FAÇA ESCREVA (I) FIMPARA fimprocedimento //procedimento EscreveNoVideo LEIA (N) EscreveNoVideo ESCREVA ( Fim ) // Algoritmo Recebem o nome de Variáveis Locais as variáveis que são definidas dentro de uma sub-rotina, sendo que elas só podem ser utilizadas dentro da sub-rotina na qual foi definida e não será vista em outras partes do programa. 3

4 Exemplo 1: VarLocal1 Algoritmo VarLocal1 Procedimento EscreveNoVideo Numero, N : inteiro // Declaração das Variáveis Locais LEIA (N) PARA I DE 1 ATE N FAÇA ESCREVA (Numero) FIMPARA fimprocedimento //procedimento EscreveNoVideo EscreveNoVideo // Algoritmo ATENÇÃO É possível definir variáveis globais e locais com o mesmo nome, sendo que qualquer mudança no conteúdo da variável local não afetará o conteúdo da variável global. Exemplo 2: VarLocal2 Algoritmo VarLocal2 Nome : literal // Declaração da Variável Global procedimento Setanome LEIA (N) // Se digitar João carrega a global fimprocedimento //procedimento Setanome procedimento Mudança Nome : Literal // Variável Local LEIA (N) // Se digitar Maria carrega a local fimprocedimento //procedimento Mudança Setanome ESCREVA (Nome) // Escreverá João Mudança ESCREVA (Nome) // Também escreverá João // Algoritmo No Exemplo anterior, a variável global Nome e a variável local Nome estão em posições de memória totalmente diferentes, assim, quaisquer mudanças no conteúdo da variável local, não afetará o conteúdo da variável global. Nota Importante: Deve-se tomar um cuidado especial neste detalhe de variáveis global e local, pois muitos programas não rodam ou rodam não da maneira que foi projetada, devido à má interpretação delas. 4

5 Variáveis Locais São as variáveis declaradas dentro de uma sub-rotina, sendo que as mesmas só podem ser manipuladas dentro da sub-rotina que as declarou, não sendo visíveis em nenhuma outra parte do programa. Variáveis Globais São as variáveis definidas logo após o comando do algoritmo principal, sendo desta forma visível em qualquer parte do programa. 7.4 O que é um Parâmetro? São mecanismos pelos quais se estabelece uma comunicação bidirecional entre uma sub-rotina e o programa chamador (programa principal ou outro subprograma). Os dados são passados pelo programa chamador através de argumentos, e as sub-rotinas retornam dados por meio de parâmetros. Aplicação Como faríamos para ler 5 vetores, todos com tamanho diferentes? Poderíamos, por exemplo, criar 5 sub-rotinas, uma para cada vetor a ser lido. Isto sem dúvida resolveria esta situação, mas, e se fossem 100 vetores? Ou 1000 vetores? Seria realmente uma tarefa muito trabalhosa ter de escrever 100 ou 1000 sub-rotinas, isto só para ler os vetores, imagine se tivéssemos que ordená-los ou realizar outro processo qualquer. Com toda esta dificuldade, o uso das sub-rotinas deveria ser considerado. Como já foi dito, as subrotinas foram criadas para serem genéricas o bastante para se adaptarem a qualquer situação, visando justamente a possibilidade de reutilização do código. Para realizar esta "mágica", foi criado o conceito de passagem de parâmetros, ou seja, passar informações para serem tratadas dentro da sub-rotina. Sintaxe: procedimento <nome-de-procedimento> [(<seqüência-de-declarações-deparâmetros>)] // Seção de Declaração de Variáveis Locais // Seção de Comandos fimprocedimento // Chamada no Algoritmo Principal <nome do procedimento> (<argumento>) ATENÇÃO: Os argumentos e parâmetros de chamada devem corresponder-se em número, tipo e na mesma ordem. 5

6 7.4.1 Passagem de Parâmetros Passagem de Parâmetros por Valor A sub-rotina recebe um valor do programa chamador no momento de sua solicitação para que ela possa executar a tarefa especificada. Se o programa que está chamando for um procedimento, a sub-rotina não retorna nenhum valor ao termino de sua tarefa, porém caso esteja se tratando de uma função, então a sub-rotina retornará obrigatoriamente um valor ao fim da sua tarefa. Exemplo : PassVal Algoritmo PassVal X : Inteiro procedimento PorValor (A : Inteiro) inicio X <- 10 PorValor(X) ESCREVA (X) A <- 5 fimprocedimento //procedimento //chamada do procedimento //Algoritmo No exemplo anterior, o conteúdo da variável em questão não sofrerá alterações após o retorno para o programa principal. Fig. 2: Representação da passagem de Parâmetros por Valor Fonte: Internet Passagem de Parâmetros por Referência A sub-rotina não recebe apenas um valor, mas também o endereço de uma variável global. Caso haja mudanças no conteúdo de um parâmetro na sub-rotina, isto refletirá no programa chamador. Os parâmetros a serem passados por referência deverão estar declaradas na sub-rotina na posição de anterior ao Nome do parâmetro e depois da palavra ; Exemplo: PassRef 6

7 Algoritmo PassRef X : Inteiro procedimento PorReferência ( A : Inteiro) inicio X <- 10 A <- 5 fimprocedimento PorReferência(X) ESCREVA (X) //procedimento //chamada do procedimento //Algoritmo No Exemplo anterior, o conteúdo da variável X sofrerá mudança ao retorno ao programa principal. Fig.3: Representação da passagem de Parâmetros por Referência Fonte: Internet 7.5 O que é uma Função? Uma sub-rotina do tipo Função possui características semelhantes de um Procedimento ao que se refere à passagem de parâmetros, variáveis globais e locais, porém possui uma diferença significativa no retorno de um valor ao término de sua execução. Uma Função sempre retornará um valor ao programa chamador. No momento da definição da Função será declarado o tipo do valor a ser retornado. Origem de Função O conceito de Função é originário da idéia de função matemática (por exemplo, raiz quadrada, seno, logaritmo, entre outras), onde um valor é calculado a partir de outro(s) fornecido(s) à função. Passagem de Parâmetros por Valor Na passagem por valor (como foi visto até agora), os parâmetros de uma função funcionam como variáveis suas, ou seja NADA tem a ver com as variáveis da função que a chamou. Desta forma alterações nos valores desses parâmetros não 7 interferem nos valores das variáveis da função chamadora.

8 Passagem de Parâmetros por Referência No entanto pode ser interessante que uma variável na função chamadora possa ser alterada (ex: função que troque o valor de duas variáveis). Ou mesmo haja a necessidade de se retornar mais de um valor da função (pois com o return só é possível retornar um único valor), por exemplo função que retorne as horas e minutos dados apenas os minutos. Para esses casos, algumas linguagens permitem a passagem de parâmetros por referência, onde uma variável passada como parâmetro ao ser alterada dentro da função tem seu valor alterado também na função chamadora (é na verdade uma única variável usada por ambas as fuções). Sintaxe: funcao <nome-de-função> [(<seqüência-de-declarações-de-parâmetros>)] : <tipo-de-dado-de-retorno> //Seção de Declarações de Variáveis Locais inicio // Seção de Comandos fimfuncao // Chamada no Algoritmo Principal <variável> <- <nome da função> (<argumento>) Exemplo 1: Neste exemplo o algoritmo FuncSoma1 realizará a operação de soma de dois números inteiros através da função soma que receberá dois parâmetros, retornando o resultado da operação a variável global K. Algoritmo FuncSoma1 K : Inteiro //Função para somar 2 números. // Variáveis Globais funcao soma (V1, V2 : inteiro) : Inteiro S : Inteiro // Variável Local S <- V1+V2 Retorne S // Valor Retornado pela Função fimfuncao K <- Soma (2,3) ESCREVA (RES) //Chamada da Função //Algoritmo 8

9 Exemplo2: Neste exemplo o algoritmo FuncSoma2 realizará a operação de soma de dois números inteiros contidos nas variáveis globais N e M, assim sem passagem de parâmetros, retornando o resultado da operação para a variável global RES. Algoritmo FuncSoma2 N, M, RES : Inteiro funcao soma : inteiro AUX : Inteiro AUX <- N+M Retorne AUX fimfuncao N <- 4 M <- -9 RES <- soma ESCREVA (RES) // Variáveis Globais // Valor Retornado pela Função // Chamada de Função //Algoritmo Exemplo3: Neste exemplo o algoritmo CalcQaud realizará a operação de quadrado de um número real através da função quadrado que receberá um parâmetro, retornando o resultado da operação a variável global Y. Algoritmo CalcQuad //Função para calcular o quadrado de um número qualquer. X, Y : Real // Variáveis Globais funcao quadrado (W : Real) : REAL Z : REAL // Variável Local Z <- W * W Retorne Z // Valor Retornado pela Função fimfuncao ESCREVA ( Digite um número: ) LEIA (X) Y <- Quadrado (X) //Chamada da Função ESCREVA ( O Valor de Y é :, Y)) //Algoritmo 9

10 7.6 Exercícios de Fixação 1) Faça uma função que receba um parâmetro (inteiro por valor) com o total de minutos passados ao longo do dia e receba também dois parâmetros (inteiros por referência) no qual deve preencher com o valor da hora e do minuto corrente. Faça um programa que leia do teclado quantos minutos se passaram desde meia-noite e imprima a hora corrente (use a sua função). 2) Faça uma função que receba um valor inteiro como referência e retorne o resto da divisão deste número por 10. Altere também o valor da variável passada por referência, dividindo-a por 10. 3) Faça um programa que imprima invertidos os nomes dos algarismos de um número inteiro. Ex: 234 saída: quatro três dois 10

11 Bibliografia Forbellone, André L. V.; Eberspächer, Henri Frederico, Lógica de Programação, 2ª Edição. Editora Pearson Education, São Paulo, 2001 Berg, Alexandre; Figueiró, Joice Pavek, Lógica de Programação, 3ª Edição, Editora Ulbra,Canoas, 2000 Moraes, Paulo Sérgio de, Lógica de Programação, Unicamp - Centro de Computação DSC, Ultima Atualização: 04 de Abril de