Computação I (MAB120) DCC/UFRJ

Transcrição

1 Computação I (MAB120) DCC/UFRJ Aula 2: introdução a algoritmos e programas 6 de abril de 2016

2 Objetivos dessa aula Definir o que são algoritmos e programas Apresentar algumas técnicas para desenvolvê-los Definir as partes de um programa e a importância da documentação Apresentar um processo simplificado de desenvolvimento de programas

3 computadores necessitam de programas escritos em uma linguagem de programação para que possam ser úteis programas são escritos a partir de algoritmos

4 Algoritmos Introdução o que são algoritmos? executamos algoritmos todos os dias para escovar os dentes, tomar banho, preparar um lanche, trocar o pneu do carro, etc procedimentos feitos em sequência, seguindo uma lógica determinada

5 Exemplo de algoritmo escovar os dentes 1 Pegar a escova e a pasta de dentes; 2 Colocar um pouco de pasta sobre as cerdas da escova; 3 Escovar os dentes do maxilar inferior; 4 Escovar os dentes do maxilar superior; 5 Expelir da boca o excesso de espuma; 6 Bochechar com um pouco de água; 7 Lavar a escova e guardá-la; 8 Enxugar o rosto.

6 Algoritmo Introdução Algoritmo é uma seqüência de operações que deve ser executada em uma ordem definida e não-ambígua, com o propósito de solucionar um determinado problema

7 Restrições dos computadores Mesmo sendo capazes de executar tarefas bastante complexas em pouquíssimo tempo, os computadores não são dotados da mesma capacidade de compreensão dos seres humanos

8 Restrições dos computadores..voltando ao algoritmo escovar os dentes Para um computador, algumas operações não foram completamente definidas, exemplo: onde está a escova usada? qual quantidade de pasta, exatamente, deve ser usada? o que fazer se não houver pasta? continuar ou interromper o processo de escovação?...para um ser humano, essas questões poderiam ser decididas instantaneamente, de acordo com o ambiente em que ele está...para o computador, é preciso definir adicionalmente condições iniciais (condições de entrada) e condições finais (condições de saída)

9 Condições iniciais e finais...para o algoritmo escovar os dentes Condições de entrada: dentes sujos, uma escova dental em condições de uso, 10 gramas de creme dental e 300 ml de água tratada Condições de saída: dentes limpos, uma escova dental em condições de uso, 5 gramas de creme dental, nenhuma água

10 Exercício Introdução Escreva um algoritmo para, dados 3 números, encontrar o maior deles

11 Algoritmos viram programas de computador tão importante quanto o que escrever para um computador é saber como escrever para que um computador possa executar um algoritmo é preciso traduzir/escrever esse algoritmo em uma linguagem de programação de computadores, criando-se um programa de computador programa é um algoritmo descrito em uma linguagem de programação

12 Dificuldades da tarefa de programar Programar em geral não é uma tarefa simples: a sintaxe da linguagem de programação é bastante rígida ex., esquecer um ; no local devido impede a execução do programa mesmo um programa teoricamente correto, pode fornecer resultado incorreto encontrar erros em um programa torna-se um grande problema à medida que o programa cresce em tamanho e complexidade

13 Técnica de refinamentos sucessivos Permite contornar a complexidade dos programas Consiste em dividir um processo complexo em sub-processos menores especificando entrada e saída deles Os sub-processos também podem ser divididos em partes menores, sucessivamente...

14 Exemplos de refinamentos 1- Pegar a escova e pasta de dentes 1 Enquanto não encontrar a escova e o tubo de pasta, continuar procurando por cada gaveta do armário; 2 Caso tenham acabado as gavetas e não tenha encontrado a escova e tubo, interromper a tarefa.

15 Exemplos de refinamentos 3- Escovar os dentes do maxilar inferior 1 Com as cerdas da escova na posição vertical, fazer movimentos de vai-e-vem na região superior dos dentes; 2 Com as cerdas na posição horizontal, escovar a região frontal dos dentes; 3 Com as cerdas na posição horizontal, escovar a região detrás dos dentes;

16 Exemplos de refinamentos 3.1- Escovar a região detrás dos dentes 1 Abrir bem a boca; 2 Afastar a ĺıngua da região a ser escovada; 3 Esfregar as cerdas da escova atrás dos dentes.

17 Introdução Linguagem semi-estruturada (português estruturado) Solução intermediária, entre a linguagem natural e a linguagem de programação Existem diferentes sabores de pseudocódigo: mais próximos da linguagem natural ou da linguagem de programação

18 ..exemplo do bolo Como vimos, programas podem ser comparados a atividades do dia-a-dia, uma receita de bolo, por exempo, tem sempre uma estrutura determinada contendo: Nome da receita Ingredientes (material necessário) Modo de preparo (forma de usar os ingredientes) Comentários sobre alguns procedimentos

19 ..também segue uma estrutura determinada Cabeçalho: informações sobre o programa Dicionário de dados: define os dados que serão usados pelo programa Corpo: define os procedimentos que o programa deve executar Documentação: comenta certos aspectos do programa finalidade dessa estrutura facilitar o entendimento do programa por quem o escreveu e por outras pessoas (ex., para correção, manutenção, modificação)

20 : pseudocódigo inicial Descriç~ao: Calcula as raízes reais de uma equaç~ao de segundo grau. Dados de Entrada: Os tr^es coeficientes da equaç~ao. Saída do Programa: Raízes reais da equaç~ao Processo componente "equaç~ao segundo grau" Obter os coeficientes da equaç~ao. Calcular o discriminante (delta). Calcular as raízes. FIM - Processo componente "equaç~ao segundo grau"

21 com refinamento Processo-componente "cálculo das raízes" SE possuir raízes reais ENT~AO Calcular as raízes. Exibir os valores das raízes. SEN~AO Exibir a mensagem: "N~ao existem raízes reais!". FIM-SE FIM - Processo componente "cálculo das raízes"

22 Programa escrito em C /* Programa para calculo das raizes de segundo grau. Dados de entrada: Os coeficientes a, b e c de uma equacao da forma: ax^2 + bx + c = 0 Dados de saida: Imprime na tela as raizes reais da equacao, caso existam. Restricao: Nao se considera o zero como um possivel valor de a. */...

23 ... // Biblioteca de funcoes primitivas #include <math.h> //para usar a funcao sqrt #include <stdio.h> //para usar as funcoes // printf e scanf...

24 ... int main(){ float a; float b; // coeficiente angular // coeficiente linear // termo independent float c; float delta; // discriminante float raiz1; // primeira raiz float raiz2; // segunda raiz...

25 ... // obtencao dos coeficientes scanf("%f %f %f", &a, &b, &c); // calculo do discriminante (delta) delta = b * b - 4 * a * c; // calculo das raizes if(delta >= 0){ raiz1 = (-b + sqrt(delta)) / (2 * a); raiz2 = (-b - sqrt(delta)) / (2 * a); printf("as raizes sao: %f e %f", raiz1, raiz2); } else { printf ("A equacao nao possui raizes reais "); } return 0; }

26 Desenvolvimento de programas Passos principais 1 Ler atentamente e analisar o enunciado do problema listar exemplos do problema para testar o programa 2 Propor uma solução possível para o problema pensar uma solução (ou mais de uma) 3 Descrever a solução usando pseudo-linguagem 4 Descrever a solução na linguagem de programação escolhida 5 Verificar a solução proposta através de testes fazer as correções necessárias

27 Exercícios Introdução 1 O que são algoritmos e programas? 2 Quais são as partes de um programa? Descreva cada uma delas. 3 O que é a técnica de refinamentos sucessivos? 4 Escreva um algoritmo para calcular a distância entre dois pontos no plano cartesiano.

28 Exercícios Introdução Use a técnica de refinamentos sucessivos para detalhar as seguintes atividades: Enviar um para um amigo Calçar um tênis com cadarço. Estabeleça as condições de entrada (por exemplo, se deve calçá-lo com meias, onde o tênis se encontra, etc.) e as condições de saída (por exemplo, tênis direito deve estar no pé direito, etc.). (Pense que você está explicando a tarefa para uma criança que não sabe nada sobre como calçar tênis e que você não tem a possibilidade de demonstrar como executar a tarefa.)

29 Referências bibliográficas 1 Introdução à programação usando C, Flávio Varejão, versão draft, 2014