Informática para Ciências e Engenharias 2014/15. Teórica 7

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1 Informática para Ciências e Engenharias 2014/15 Teórica 7

2 Na aula de hoje... Controlo de execução ciclos condicionais while end Exemplos raiz quadrada histograma fórmula química while while e matrizes while e strings Processamento de strings comparação decompor URL findstr 2

3 «Algoritmo» da torrada Pegar no pão Se faca na bancada, Pegar na faca Caso contrário Ir buscar faca à gaveta Cortar fatia, pôr na torradeira, ligar Enquanto não está pronta Esperar 3

4 Controlo da execução Pegar no pão Se faca na bancada, Pegar na faca Caso contrário Ir buscar faca à gaveta Cortar fatia, pôr na torradeira, ligar Enquanto não está pronta Esperar Sequência 4

5 Controlo da execução Pegar no pão Se faca na bancada, Pegar na faca Caso contrário Ir buscar faca à gaveta Cortar fatia, pôr na torradeira, ligar Enquanto não está pronta Esperar condição 5

6 Controlo da execução Pegar no pão Se faca na bancada, Pegar na faca Caso contrário Ir buscar faca à gaveta Cortar fatia, pôr na torradeira, ligar Enquanto não está pronta Esperar ciclo condicional 6

7 Controlo da execução Controlo de execução sequência ciclos for end condições if elseif else end valores e operadores booleanos ciclos condicionais while end 7

8 Ciclo condicional: while Executa o bloco de instruções enquanto a condição for verdadeira (não for 0) while condicao end 8

9 Ciclo condicional: while Exemplo: dividir x por dois até ter um número menor que 5 (enquanto >=5) while x>=5 x=x/2; end 9

10 Ciclo condicional: while Exemplo: dividir x por dois até ter um número menor que 5 (enquanto >=5) Atenção: o valor tem de mudar! while x>=5 x=x/2; end 10

11 Exemplo 1: cálculo da raiz quadrada 11

12 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada Método babilónico: E.g: 12

13 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada Método babilónico:

14 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada Método babilónico: O ponto médio fica mais próximo da raiz, reduzindo o intervalo

15 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada Método babilónico, algoritmo: Partir de uma estimativa inicial x 0 15

16 Exemplo 1, raiz quadrada Exemplo: raiz(8100) i xn s/xn (xn+s/xn)/

17 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada método babilónico quando parar? infinito não é prático x n -x n+1 pequeno quão pequeno? 17

18 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada método babilónico quando parar? infinito não é prático x n -x n+1 pequeno quão pequeno? argumento com precisão 18

19 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada, assinatura function x=raiz(s,prec) 19

20 Exemplo 1: raiz (babilónico) 20

21 Exemplo 1: raiz (babilónico) Primeira estimativa (x 1 ) metade de x Primeiro x 2 média entre x 1 e x/x 1 Precisamos de ambos para a condição do while 21

22 Exemplo 1: raiz (babilónico) Enquanto os dois valores forem demasiado diferentes: guardamos o corrente calculamos o próximo (nas mesmas duas variáveis)4 22

23 Exemplo 1: raiz (babilónico) Quando o ciclo terminar, devolvemos o x corrente. 23

24 Exemplo 1: raiz (babilónico) octave:22> help raiz `raiz' is a function from the file... raiz(s,prec) calcula a raiz quadrada de S a uma precisao determinada por prec octave:23> raiz(4,0.001) ans = 2 octave:24> raiz(9,0.001) ans = octave:25> raiz(17,0.001) ans = octave:26> ans^2 ans =

25 Exemplo 1: raiz (babilónico) Outro teste: tiramos o ; das linhas x =... octave:27> raiz(297,0.001) x = x = x = x = x = x = x = ans = octave:28> ans^2 ans = Raiz 25

26 Exemplo 2: presenças (histograma) 26

27 Exemplo 2: contar presenças Numa matriz temos o registo de presenças dos 30 alunos de um turno prático o número do aluno e o número da aula

28 Exemplo 2: contar presenças Queremos obter uma matriz com as presenças dos alunos

29 Exemplo 2: contar presenças Perceber o problema Temos de contar as ocorrências de cada aluno na primeira coluna da matriz de entrada O resultado será um histograma dos alunos, agrupado pelo número 29

30 Exemplo 2: contar presenças Generalizar o problema Resolve-se este problema, e outros semelhantes, com uma função que calcule o histograma basta calcular o histograma da primeira coluna da matriz de entrada, porque o número de vezes que cada aluno lá ocorre é igual às presenças. 30

31 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo Queremos uma matriz com n linhas e 2 colunas: elemento e número de ocorrências pode começar a zeros Para cada elemento do vector de entrada verificar se já existe na matriz do histograma se existe somar uma ocorrência nessa linha se não existe acrescentar uma linha com uma ocorrência desse elemento 31

32 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

33 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

34 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

35 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

36 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

37 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

38 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

39 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo Tarefas: obter a posição na primeira coluna do histograma, ou zero se não existe generalizando: pesquisar elemento num vector criar o histograma, usando a função de pesquisar 39

40 Exemplo 2: contar presenças Assinaturas: function pos=pesquisa(vector,elemento) function hist=histograma(sequencia) 40

41 Exemplo 2: contar presenças 41

42 Exemplo 2: contar presenças Começando do primeiro, enquanto não encontramos nem saímos do vector vamos incrementando posição. 42

43 Exemplo 2: contar presenças Se não saímos do vector é porque encontrámos, caso contrário devolvemos 0. Mas isto parece complicar desnecessariamente. Podemos criar uma versão mais simples, pensando ao contrário. 43

44 Exemplo 2: contar presenças Se começarmos do fim e formos decrementando a posição, fica automaticamente no 0 quando não encontra. A única diferença é que devolve a posição do último elemento. Podemos avisar isso na documentação. 44

45 Exemplo 2: contar presenças Moral da história: nem sempre a primeira implementação é a melhor... 45

46 Exemplo 2: contar presenças Testar a função: octave:15> help pesquisa `pesquisa' is a function from the file... pesquisa(vector,elemento) devolve a posicao do ultimo elemento no vector, ou 0 se nao existe octave:16> pesquisa([1,2,3],2) ans = 2 octave:17> pesquisa([1,2,3],4) ans = 0 46

47 Exemplo 2: contar presenças 47

48 Exemplo 2: contar presenças Criamos a matriz do histograma, toda a zeros (basta depois somar 1 a cada ocorrência) ultimalinha indica a última linha que contém uma entrada (a partir daí a matriz está vazia) 48

49 Exemplo 2: contar presenças Para cada elemento da sequência vamos pedir a posição na primeira coluna. Nota: pode ser optimizado: hist(1:ultimalinha,1) 49

50 Exemplo 2: contar presenças Se ainda não existe (pesquisa devolveu 0), então vamos acrescentar uma linha ao histograma e marcar lá o elemento na primeira coluna. Vamos apontar a linha para essa linha também. 50

51 Exemplo 2: contar presenças Assim garantimos que, em qualquer dos casos, linha está a apontar para a linha certa. Basta então somar 1 na segunda coluna (porque a matriz começa a 0). 51

52 Exemplo 2: contar presenças No final amputamos o que não interessa da matriz do histograma, guardando só até à última linha. 52

53 Exemplo 2: contar presenças Testar: octave:19> histograma([1,2,1,2,1,2,4,5,4]) ans = octave:20> help histograma... hist = histograma( sequencia ) Devolve o histograma da sequencia numa matriz com uma linha por cada elemento diferente da sequencia, e nas colunas o elemento e o numero de ocorrencias. 53

54 Exemplo 2: contar presenças Resolver o problema octave:21> presencas=histograma(aulas(:,1)) presencas =

55 Exemplo 3: fórmula química 55

56 Exemplo 3: fórmula química Decompor uma fórmula química (string): e.g. CH3COOC6H4COOH Numa tabela de caracteres com os elementos diferentes (vector coluna): C H O Simplificação: assumimos que os símbolos químicos presentes têm apenas uma letra. 56

57 Exemplo 3: fórmula química 1º passo: perceber o que se pede identificar cada elemento elemento é uma letra o que não é letra não é elemento (assumimos só um carácter) acrescentar à tabela mas só se não existe a tabela será um vector coluna de caracteres 57

58 Exemplo 3: fórmula química 2º passo: decompor o problema Para cada carácter na fórmula verificar se é elemento se for, verificar se já está na tabela se não está, acrescentar 58

59 Exemplo 3: fórmula química 3º passo: algoritmo e assinaturas verificar se está na tabela já está feita: function pos = pesquisa(vector,elemento) tanto faz se o vector é string ou não, horizontal ou vertical. A função pesquisa não distingue isso criar a tabela function tabela = elementos(formula) 59

60 Exemplo 3: fórmula química A tabela começa vazia e vamos percorrer a fórmula. 60

61 Exemplo 3: fórmula química Para cada carácter da fórmula, se for maiúscula e não estiver na tabela, acrescenta-se numa nova linha. 61

62 Exemplo 3: fórmula química Testar e aplicar ao nosso problema octave:70> elementos('ch4') ans = C H octave:71> elementos('h3po4') ans = H P O octave:72> elementos('ch3cooc6h4cooh') ans = C H O 62

63 processar strings 63

64 Processar strings Na próxima aula vamos ver como ler e escrever ficheiros vamos precisar de processar strings para separar o seu conteúdo quando for mais complexo do que o str2num processa 64

65 Exemplo 4: comparar strings Vamos comparar 2 strings função strcmp já faz isto mas nós queremos considerar que? conta como igual a qualquer carácter octave:30> compara('abc','a?c') ans = 1 octave:31> compara('abc','a?d') ans = 0 octave:32> compara('abc','???') ans = 1 65

66 Exemplo 4: comparar strings Assinatura da função: function igual=compara(s1,s2) 66

67 Exemplo 4: comparar strings 67

68 Exemplo 4: comparar strings Se as strings têm o mesmo comprimento, vale a pena compará-las. Caso contrário, então é falso que sejam iguais. 68

69 Exemplo 4: comparar strings Avançamos do primeiro carácter enquanto não ultrapassámos o fim do vector e os elementos são iguais ou algum é um? 69

70 Exemplo 4: comparar strings As strings são iguais se o ciclo while acabou por ultrapassarmos o fim do vector. Nota: o operador > devolve true ou false 70

71 Exemplo 4: comparar strings Teste octave:33> compara('xpto','xptt') ans = 0 octave:34> compara('xpto','xpt?') ans = 1 octave:35> compara('xpto','??b?') ans = 0 octave:36> compara('xpto','??t?') ans = 1 octave:37> compara('xp?o','??x?') ans = 1 71

72 Exemplo 5: decompor URL 72

73 Exemplo 5: decompor URL Queremos decompor um URL e.g. nestes componentes protocolo: http máquina: ssdi.di.fct.unl.pt caminho: ice/b ficheiro: index.html 73

74 Exemplo 5: decompor URL Queremos decompor um URL e.g. nestes componentes protocolo: http máquina: ssdi.di.fct.unl.pt caminho: ice/b ficheiro: index.html Função útil: findstr 74

75 Exemplo 5: decompor URL findstr: octave:23> findstr('aaaaxaaaxaaa','x') ans = 5 9 octave:24> findstr('x','aaaaxaaaxaaa') ans = 5 9 octave:25> findstr('axa','aaaaxyaaxaaa') ans = 8 75

76 Exemplo 5: decompor URL 76

77 Exemplo 5: decompor URL Guardar em barras a posição das barras '/' 77

78 Exemplo 5: decompor URL O protocolo é a parte do início à primeira barra menos 2 caracteres 78

79 Exemplo 5: decompor URL A máquina está especificada na parte a seguir à segunda barra até antes da terceira. 79

80 Exemplo 5: decompor URL O caminho começa a seguir à terceira barra e acaba antes da última. Nota: poderia incluir a última barra também

81 Exemplo 5: decompor URL O ficheiro começa a seguir à última barra e acaba no final do URL 81

82 Exemplo 5: decompor URL Teste octave:39> [protocolo,maquina,caminho,ficheiro]=... > decompoeurl(' protocolo = http maquina = ssdi.di.fct.unl.pt caminho = ice/b ficheiro = index.html 82

83 Resumindo... 83

84 Resumo while ciclo para repetir instruções enquanto uma condição se verifica para quando não sabemos à partida quantas iterações são necessárias, mas sabemos verificar se é necessário continuar Processamento de strings findstr, isupper (islower, ischar, isalpha,...) 84

85 Exemplo: Teste 2012/13 > F(' '/') (qual o resultado?) 85

86 Exemplo: Teste 2012/13 > F(' '/') ans = tectonics.html 86

87 Para estudar esta aula TPC: tentar fazer os exemplos desta aula Consultar o manual Octave while, 10.3 funções para caracteres,

88 Cálculo da massa molecular O que já sabemos fazer operações e variáveis (números e strings) decompor problemas funções, scripts, código fonte manipular vectores e matrizes números e texto controlar a execução sequência, condições (if elseif else) ciclos for se sabemos quantas vezes iterar ciclos while se sabemos a condição 88

89 Dúvidas 89