Universidade Federal do Espírito Santo. Programação II. CT IX - Sala 201. Departamento de Informática Centro Tecnológico

Transcrição

1 Universidade Federal do Espírito Santo Programação II Prof.ª Claudia Boeres CT IX - Sala 201 Departamento de Informática Centro Tecnológico Universidade Federal do Espírito Santo

2 A que se destina esse curso? aprendizagem de conceitos e métodos básicos para a construção de um programa em um computador para a resolução de problemas

3 Por que programar?

4 Por que programar? para criar ferramentas para automatizar processos para simulações computacionais...

5 Por que programar? para criar ferramentas para automatizar processos para simulações computacionais...

6 Por que programar? para criar ferramentas para automatizar processos para simulações computacionais...

7 Por que programar? para criar ferramentas para automatizar processos para simulações computacionais...

8 O que é necessário para programar? um computador um editor de texto aprender uma linguagem de programação aprender a utilizar um tradutor de programas no linux e/ou no windows

9 O que é um computador? máquina de processar dados numéricos ou simbólicos hardware + dispositivos software é capaz de interpretar dados, produzir novos resultados, aceitar novos conceitos para interpretação de novas situações.

10 A evolução do computador... Charles Babbage construiu no séc. XIX a primeira máquina programável de que se tem notícia, a máquina analítica. Era totalmente mecânica, composta basicamente por engrenagens que formavam quatro componentes: a memória, a unidade de cálculo ou computação, a unidade de entrada e a de saída; Ada Augusta Lovelace foi a primeira pessoa a programar um computador, contratada pelo próprio Babbage para criar sequências de instruções a serem lidas pela unidade de entrada.

11 O primeiro computador eletrônico foi construído no séc. XX, chamado ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) 140 quilowatts de energia elétrica; válvulas; relés; 30 toneladas. 11

12 John Von Neumann, pesquisador envolvido no projeto do ENIAC, construiu para o Instituto de Estudos Avançados de Princeton (Princeton Institute of Advanced Studies IAS) a máquina IAS; Ele imaginou que os programas poderiam ser representados em formato digital na memória, junto com os dados; 12

13 Arquitetura de Von Neumann

14 O que faz um computador? Dados Processamento Resultado

15 O que faz um computador? Dados Processamento Resultado resolve problemas de forma automática!!!

16 o processamento e armazenamento de informações em um computador são realizados via sinais digitais chamados bits: 0 (desligado) e 1 (ligado) byte: agrupamento de 8 bits

17 O que é programar?

18 O que é programar? identificar, organizar e codificar o conhecimento para a descrição de um conceito para o computador.

19 O que é necessário para programar uma solução para um problema? compreender o problema a ser resolvido; planejar uma solução; descrever a solução por meio de uma linguagem de programação; testar o programa com o objetivo de verificar se ele resolve o problema.

20 O que é necessário para programar uma solução para um problema? compreender o problema a ser resolvido; planejar uma solução; descrever a solução por meio de uma linguagem de programação; testar o programa com o objetivo de verificar se ele resolve o problema.

21 O que é necessário para programar uma solução para um problema? compreender o problema a ser resolvido; planejar uma solução; descrever a solução por meio de uma linguagem de programação; testar o programa com o objetivo de verificar se ele resolve o problema.

22 O que é necessário para programar uma solução para um problema? compreender o problema a ser resolvido; planejar uma solução; descrever a solução por meio de uma linguagem de programação; testar o programa com o objetivo de verificar se ele resolve o problema.

23 O que é necessário para programar uma solução para um problema? compreender o problema a ser resolvido; planejar uma solução; descrever a solução por meio de uma linguagem de programação; testar o programa com o objetivo de verificar se ele resolve o problema.

24 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? B Fonte: google images

25 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? B Fonte: google images

26 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? B Fonte: google images

27 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? dados de entrada B Fonte: google images

28 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? dados de entrada B c) qual a estratégia de solução que devo adotar? Fonte: google images

29 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? dados de entrada B c) qual a estratégia de solução que devo adotar? planejando a solução Fonte: google images

30 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? dados de entrada B Fonte: google images c) qual a estratégia de solução que devo adotar? planejando a solução d) como automatizar o processo?

31 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? dados de entrada B Fonte: google images c) qual a estratégia de solução que devo adotar? planejando a solução d) como automatizar o processo? codificando por meio de um programa de computador

32 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? dados de entrada e) funciona? B Fonte: google images c) qual a estratégia de solução que devo adotar? planejando a solução d) como automatizar o processo? codificando por meio de um programa de computador

33 Navegação automática de um robô de um ponto A para um ponto B A a) qual o problema que quero resolver? compreensão do problema b) é preciso fornecer informações? dados de entrada e) funciona? Fonte: google images TESTES!!!! B c) qual a estratégia de solução que devo adotar? planejando a solução d) como automatizar o processo? codificando por meio de um programa de computador

34 Jogo de adivinhação O computador vai selecionar aleatoriamente um número inteiro entre 1 e 30. Você deve adivinhar esse número fazendo suposições até encontrar o número que o computador escolheu. compreensão do problema Quando você encontrar o número, reflita sobre qual técnica você usou para decidir que número tentar a seguir... planejando a solução Qual é o número máximo de tentativas você pode precisar?

35 Linguagem de Programação formalismo: padrões segundo os quais um agente possa interpretar e/ou descrever informação formalismo = sintaxe + semântica

36 Por que usar linguagem de programação? não é possível ainda usar linguagem natural para programar no computador; a linguagem de máquina é difícil de ser compreendida; são mais próximas da linguagem natural, podendo-se focar no problema e não nas dificuldades de entendimento da linguagem; tradutores.

37 Por que usar linguagem de programação? não é possível ainda usar linguagem natural para programar no computador; a linguagem de máquina é difícil de ser compreendida; são mais próximas da linguagem natural, podendo-se focar no problema e não nas dificuldades de entendimento da linguagem; tradutores.

38 Por que usar linguagem de programação? não é possível ainda usar linguagem natural para programar no computador; a linguagem de máquina é difícil de ser compreendida; são mais próximas da linguagem natural, podendo-se focar no problema e não nas dificuldades de entendimento da linguagem; tradutores.

39 Por que usar linguagem de programação? não é possível ainda usar linguagem natural para programar no computador; a linguagem de máquina é difícil de ser compreendida; são mais próximas da linguagem natural, podendo-se focar no problema e não nas dificuldades de entendimento da linguagem; tradutores.

40 Paradigmas de Programação Visões sobre a estruturação da solução do problema; Prog. Funcional: consiste em representar a solução em forma de funções (matemáticas); Prog. Procedural: consiste em representar a solução em forma de uma série de ações/procedimentos que são executados sequencialmente para produzir a solução; Prog.Orientada a Objetos: consiste em representar a solução em forma de objetos que enviam e recebem mensagens entre si e assim produzem a solução; Prog. em Lógica: consiste em representar o problema em forma de lógica simbólica e usar um processo de inferência para produzir resultados. 40

41 Algoritmo Sequencia finita de instruções bem definidas e não ambíguas; Cada uma das instruções de um algoritmo pode ser executada num período de tempo finito e com uma quantidade de esforço finita; Descrição narrativa Exemplo: calcular a média aritmética entre duas notas e imprimir Aprovado se o resultado for maior que 7 e Reprovado, caso contrário. 1. Obter as notas da primeira e segunda provas; 2. Calcular a média aritmética entre as duas; 3.Se o resultado for maior que 7, imprimir Aprovado. Senão, imprimir Reprovado. 41

42 Algoritmo X codificação O nível de detalhamento da linguagem de programação e suas ferramentas influencia a lógica efetuada pelo programador Exemplo: 1. ler a e b 2. s = a + b 3. m = s / 2 4. imprimir m 1. ler a e b 2. m = (a + b)/2 3. imprimir m, decimal 42

43 Programação Procedural: imperativa x estruturada Programação imperativa: Se baseia em especificar os passos que um programa deve seguir para alcançar um estado desejado Há mudança de estado (variáveis) durante a execução Difícil leitura pelos saltos (marcações) em sua estrutura, perdendo o controle do fluxo das execuções falta de flexibilidade

44 Exemplo Estado inicial x y z x 2 y 0 z y x + 2 z x y

45 Exemplo Estado intermediário x y z x 2 y 0 z y x + 2 z x y

46 Exemplo Estado final x y z x 2 y 0 z y x + 2 z x y Para ajudar o programador ter mais controle sobre o fluxo das execuções, surge a Programação Estruturada

47 Programação Estruturada Qualquer programa pode ser construído usando: Estruturas de sequência: onde uma tarefa é executada após a outra, linearmente. Já característica da Imperativa. Estruturas de decisão: onde, a partir de um teste lógico, determinado trecho de código é executado ou não. Estruturas de repetição: onde, a partir de um teste lógico, determinado trecho de código é repetido por um número finito de vezes.

48 Exemplo Estado inicial x y z x 2 y 0 z enquanto (z 9) faça y y + x + 2 z x y fim-enquanto

49 Exemplo Estado inicial x y z x 2 y 0 z enquanto (z 9) faça y y + x + 2 z x y fim-enquanto => Fim da primeira repetição

50 Exemplo Estado inicial x y z x 2 y 0 z enquanto (z 9) faça y y + x + 2 z x y fim-enquanto => Fim do laço

51 Outro exemplo Estado inicial x y z x 2 y 0 z se (z 0 e x é par) faça y x + 2 z fim-se x + y

52 Outro exemplo Estado final x y z x 2 y 0 z se (z 0 e x é par) faça y x + 2 z fim-se x + y

53 Programação Estruturada Modular Com o intuito de reduzir a complexidade dos grandes sistemas de software: Documentação e identação Modularização e refinamento sucessivo programa principal módulo1 módulo2 módulo3

54 Programação Estruturada Modular Modularização: o programa principal gerencia os módulos e cada módulo é capaz de gerenciar outros módulos Refinamento sucessivo: detalhamento de cada módulo

55 Exemplo Calcular média entre 2 números. 1) receber 2 números x e y 2) m=média(x,y) 3) exibir o resultado Módulo média(x,y) 1) somar x e y 2) dividir o resultado por 2 Programa principal 3) retornar o resultado para o programa principal

56 Paradigma Estruturado sequencial, condicional e iterativa; Modularização e parametrização; A linguagem C apresenta paradigma procedural estruturado; Para compreendê-la é importante entender a arquitetura de hardware do sistema. 56

57 Arquitetura de Computadores Componentes Principais: Memória principal ou RAM (Random Access Memory): Armazena dados e instruções do programa em execução; Proporciona ao computador acesso rápido aos dados e instruções armazenados por ela; Só mantém as informações armazenadas enquanto o computador estiver ligado. Memória secundária: Geralmente possui maior capacidade de armazenamento; Tempo necessário para acessá-la maior se comparado ao da memória RAM; As informações permanecem armazenadas mesmo após o desligamento do computador; Exemplos: HDs, Pen Drives, etc. Processador: responsável por buscar instruções na memória, decodificá-las para determinar os operandos, as operacões e executá-las. 57

58 Arquitetura de Von Neumann

59 Arquitetura de Computadores Estrutura da memória RAM: Unidade básica: dígito binário (bit -> 0 ou 1); Formada por um conjunto de células (palavras de memória) sendo que cada célula pode guardar uma informação por instante de tempo; Cada célula possui um número de reconhecimento que a identifica unicamente na memória; O tamanho de uma célula é definido pelo número de bits que a compõem; O tamanho de cada célula pode variar dependendo da arquitetura utilizada, mas normalmente é definido por 8 bits; Quantas informações diferentes podem ser armazenadas em uma célula de n bits? Quantos bits existem em uma memória de 1 kb? 59

60 Propriedades de um programa correção: o programa deve descrever corretamente o conhecimento segundo a intenção desejada e para cada entrada, deve executar e parar com a saída correta soma de dois números f x = 1/x eficiência: o programa deve usar de forma adequada os recursos da máquina (espaço de memória e tempo de execução) ordenação de elementos

61 Ordenação de elementos Bubble sort Quick sort Fonte: google images

62 A estrutura de um bom programa deve conter... Cabeçalho Dicionário de dados Corpo Documentação Boa formatação (identação)

63 A estrutura de um bom programa deve conter... Cabeçalho Dicionário de dados Corpo Documentação Boa formatação (identação) /* media.c criado em: 11/03/2019 autora: Claudia Boeres * */ #include <stdio.h> int main( ) { float a, b, media; // definição dos dados de entrada a = 10; b = 3; // cálculo da média media = (a + b)/2; } return 0;

64 A estrutura de um bom programa deve conter... Cabeçalho Dicionário de dados Corpo Documentação Boa formatação (identação) /* media.c criado em: 11/03/2019 autora: Claudia Boeres * */ #include <stdio.h> int main( ) { float a, b, media; // definição dos dados de entrada a = 10; b = 3; // cálculo da média media = (a + b)/2; } return 0;

65 A estrutura de um bom programa deve conter... Cabeçalho Dicionário de dados Corpo Documentação Boa formatação (identação) /* media.c criado em: 11/03/2019 autora: Claudia Boeres * */ #include <stdio.h> int main( ) { float a, b, media; // definição dos dados de entrada a = 10; b = 3; // cálculo da média media = (a + b)/2; } return 0;

66 A estrutura de um bom programa deve conter... Cabeçalho Dicionário de dados Corpo Documentação Boa formatação (identação) /* media.c criado em: 11/03/2019 autora: Claudia Boeres * */ #include <stdio.h> int main( ) { float a, b, media; // definição dos dados de entrada a = 10; b = 3; // cálculo da média media = (a + b)/2; } return 0;

67 A estrutura de um bom programa deve conter... Cabeçalho Dicionário de dados Corpo Documentação Boa formatação (identação) /* media.c criado em: 11/03/2019 autora: Claudia Boeres * */ #include <stdio.h> int main( ) { float a, b, media; // definição dos dados de entrada a = 10; b = 3; // cálculo da média media = (a + b)/2; } return 0;

68 Interfaces de Programação Como gerar um programa (código executável)? Elaboração do algoritmo; Codificação em LP; Utilização de um compilador/interpretador para possibilitar a sua execução. Existem algumas formas de fazer isso: Chamada direta ao compilador; Utilização de makefiles; Utilização de IDEs (Integrated Development Environment). 68

69 Exercícios 1. Descreva os seguintes algoritmos: a) Fazer café; b) Escovar os dentes; c) Calcular a área e o perímetro de um retângulo. 69

70 2. Dados os dois algoritmos em descrição narrativa abaixo, escreva-os em forma de pseudocódigo de um programa estruturado. Multa em um radar de trânsito: 1.Obter a velocidade do veículo e a velocidade máxima permitida; 2.Adicionar 10% de tolerância à velocidade máxima permitida; 3.Se a velocidade do veículo for maior que a máxima, deve ser multado. Cálculo da alíquota do imposto de renda: 1.Obter o salário mensal do contribuinte; 2.Multiplicar por 13 e obter rendimento anual; 3.Se for até R$ ,32, o contribuinte é isento; 4.Entre R$ ,33 e R$ ,00 é de 7,5%; 5.Entre R$ ,01 e R$ ,56 é de 15%; 6.Entre ,57 e R$ ,80 é 22,5%; 7.Acima de R$ ,80 é de 27,5%.