Sub Rotinas. Estrutura de Dados. Prof. Kleber Rezende

Transcrição

1 Sub Rotinas Estrutura de Dados Prof. Kleber Rezende

2 Considerações Iniciais Uma dos métodos mais comuns e amplamente utilizados em programação de computadores é o Top-Down. Nesta abordagem um problema é dividido em problemas menores. Após sua divisão em um número adequado de partes, chamadas de subproblemas ou sub-rotinas.

3 Considerações Iniciais Estes subproblemas são resolvidos individualmente, levando a solução do problema completo. O processo é bastante simples. Inicialmente deve-se definir o que deve ser feito, sem levar em consideração como será feito.

4 Considerações Iniciais Se os subproblemas gerados com a pergunta o que forem suficientemente simples, deve-se então pensar em como resolver cada um deles, considerando os aspectos de algoritmos ou uma linguagem de programação específica.

5 Exemplo Crie um algoritmo que leia o nome o número de filhos e o salário bruto de uma pessoa. Em seguida o programa deve calcular e imprimir o nome e o salário final do funcionário. O salário final é calculado descontando o imposto de renda do salário bruto e adicionando um auxílio de acordo com o número de filhos desta pessoa (auxílio família).

6 Exemplo As taxas de desconto do imposto de renda e o valor do auxílio família são dados abaixo. Imposto de Renda: Salário até R$ 1000,00 Isento. De R$ 1000,01 a R$ 1800,00 15%. Acima de 1800,00 27,5%. Auxílio Família: 1 filho R$ 100,00 2 filhos R$ 180,00 3 ou mais filhos R$ 240,00

7 Possível Solução 1. Cálculo do Salário 1.1 Ler os dados de entrada 1.2 Calcular o desconto do imposto de renda Verificar faixa salarial Fazer o desconto 1.3 Calcular o Auxílio Família Verificar o número de filhos Calcular o abono 1.4 Calcular o Salário Líquido 1.5 Imprimir os resultados

8 Possível Solução

9 Considerações Iniciais A partir deste momento o programador deve se preocupar com cada um dos problemas individualmente, tornando assim o processo de resolução mais simples.

10 Considerações Iniciais É importante observar que neste caso a divisão do problema principal apenas uma vez não foi suficiente, já que os dois subproblemas gerados (Desconto de Imposto de Renda e Cálculo do Auxílio Família) ainda não eram tão simples de serem resolvidos.

11 Considerações Iniciais Desta forma, o processo de divisão foi repetido até que o programador considerasse que todos os subproblemas gerados fossem suficientemente simples. Considerando que cada pessoa possui características próprias para resolver problemas, vale destacar que não existe uma única quantidade de divisões que pode ser considerada correta.

12 Considerações Iniciais É importante que cada pessoa desenvolva este processo de forma a facilitar ao máximo o processo de codificação, sem se preocupar se o número de subproblemas gerados por ele é igual ao apresentado por outras pessoas.

13 Codificando... main () { char nome[15]; int nfilhos; float IR=0, auxilio, sliquido, sb, desconto; //LER OS DADOS DE ENTRADA printf("digite o nome da pessoa: "); scanf("%s", nome); printf("entre com o numero de filhos: "); scanf ("%d", &nfilhos); printf("entre com o salario bruto: "); scanf ("%f", &sb); //continua...

14 Codificando... //...continuação //CÁLCULO DO IMPOSTO DE RENDA //VERIFICAR A FAIXA SALARIAL if ((1000 < sb) && (sb <= 1800)) IR = sb * 0.15; else if (sb > 1800) IR = sb * 0.275; //continua...

15 Codificando... //...continuação //CÁLCULO DO AUXÍLIO //VERIFICACAO DO NUMERO DE FILHOS switch (nfilhos) { case 0: auxilio = 0; break; case 1: auxilio = 100; break; case 2: auxilio = 180; break; default: auxilio = 240; break; } //continua...

16 Codificando... //...continuação //CÁLCULO DO SALÁRIO LÍQUIDO sliquido = sb - IR + auxilio; //IMPRESSÃO DOS RESULTADOS printf ("%s, ", nome); printf ("o salario liquido eh: %.2f", sliquido); } //FIM DA ROTINA MAIN

17 Modularização É a divisão de um programa em partes gerenciáveis (módulos) e, em seguida, na montagem destas partes em um fluxo coerente e lógico. A modularização em conjunto com a abordagem Top-Down, são de extrema importância à medida que o tamanho dos programas desenvolvidos aumenta. Nestes casos, a resolução de todo o problema em um único bloco de código é praticamente inviável pois torna o programa ilegível o que dificulta a manutenção e atualização do mesmo.

18 Modularização Além disto a modularização possibilita que: 1. Partes dos programas sejam construídas e testadas separadamente; 2. Trechos de códigos que aparecem várias vezes dentro do programa sejam implementados e testados uma única vez; 3. Bibliotecas sejam construídas com módulos que podem ser utilizados em diferentes programas.

19 Modularização As ferramentas utilizadas para modularizar um programa são as sub-rotinas. Quando um programa é desenvolvido utilizando a modularização, o mesmo é composto por um, e apenas um, programa principal, e por uma série de módulos (subrotinas). Esta técnica é conhecida como Programação Estruturada.

20 Modularização Programa Principal é o bloco de código por onde um programa inicia sua execução. Este pode conter os comandos de controle de um programa (sequência, seleção e repetição), bem como a chamada para as suas subrotinas. Apesar de ser mais fácil desenvolver primeiro o programa principal e em seguida os módulos necessários, em linguagens como ANSI C ele deve ser o último bloco do programa.

21 Modularização Sub-rotinas são blocos de código utilizados para resolver pequenas partes do problema. Eles podem conter os mesmos elementos do programa principal, inclusive declaração de tipo e variáveis próprias, chamadas para outras sub-rotinas, etc. Sua diferença, está no fato de que as subrotinas não são executadas automaticamente quando o programa é iniciado, e sim, apenas quando são chamadas.

22 Modularização Portanto, o simples fato de declarar uma subrotina não implica na execução da mesma. Para que a execução seja efetuada a subrotina deve ser chamada pelo programa principal ou por outro módulo.

23 Modularização Uma sub-rotina deve sempre retornar um valor ao módulo que a chamou em seu próprio nome. Este valor é lido ou calculado dentro da subrotina (função) e utilizado no programa principal no cálculo de alguma expressão ou simplesmente atribuindo-o a uma outra variável.

24 Modularização Na declaração de uma sub-rotina deve-se sempre definir o tipo do valor que ela retorna em seu nome. Esta definição deve ser feita antes de seu nome. Caso a sub-rotina não retorne valor, deve-se usar a palavra reservada void como tipo de retorno.

25 Modularização Na declaração de uma sub-rotina deve-se sempre definir o tipo do valor que ela retorna em seu nome. Esta definição deve ser feita antes de seu nome. Caso a sub-rotina não retorne valor, deve-se usar a palavra reservada void como tipo de retorno.

26 Voltando ao exemplo anterior Resolva o problema anterior (cálculo do salário líquido) utilizando as estruturas de modularização (sub-rotinas)

27 Codificando... char nome[15]; int nfilhos; float IR=0, auxilio, sliquido, sb, desconto; void LerDados () { //LER OS DADOS DE ENTRADA printf("digite o nome da pessoa: "); scanf("%s", nome); printf("entre com o numero de filhos: "); scanf ("%d", &nfilhos); printf("entre com o salario bruto: "); scanf ("%f", &sb); }

28 Codificando... float CalculaImposto () { //CÁLCULO DO IMPOSTO DE RENDA //VERIFICAR A FAIXA SALARIAL if ((1000 < sb) && (sb <= 1800)) return sb * 0.15; else if (sb > 1800) return sb * 0.275; else return 0; }

29 Codificando... float CalculaAuxilio () { //CÁLCULO DO AUXÍLIO //VERIFICAÇÃO DO NÚMERO DE FILHOS switch (nfilhos) { case 0: return 0; break; case 1: return 100; break; case 2: return 180; break; default: return 240; break; } }

30 Codificando... float CalculaLiquido () { //CÁLCULO DO SALÁRIO LÍQUIDO return sb - IR + auxilio; } void ImprimeResultados () { //IMPRESSÃO DOS RESULTADOS printf ("%s, ", nome); printf ("o salario liquido eh: %.2f", sliquido); }

31 Codificando... main () { LerDados (); IR = CalculaImposto (); auxilio = CalculaAuxilio (); sliquido = CalculaLiquido (); ImprimeResultados (); } //FIM DA ROTINA MAIN

32 Escopo de Variáveis Define-se como Escopo de uma variável a abrangência que a mesma tem dentro de um programa. Com relação a este aspecto as variáveis podem ser Globais ou Locais. Se uma variável é declarada fora de qualquer sub rotina, esta é chamada de variável global e pode ser referenciada (utilizada) em qualquer parte do programa (programa principal, procedimentos e funções).

33 Escopo de Variáveis Quando uma variável é declarada dentro de uma função, esta é conhecida como uma variável local e só pode ser referenciada dentro da função em que foi declarada, ou em funções que tenham sido criadas dentro do módulo onde a variável foi declarada. Isto permite que uma grande quantidade de memória seja economizada em programas com muitas variáveis.

34 Escopo de Variáveis Variável global é uma das ferramentas utilizadas para comunicação (passagem de valores) entre diferentes módulos do programa.

35 Exemplo Fazer um programa que leia dois números (BASE e EXPOENTE) e retorne como resultado o valor de BASE elevado ao EXPOENTE.. int base, expoente, resultado; void LerDados () { } //LER OS DADOS DE ENTRADA printf("digite a base: "); scanf("%d", &base); printf("digite o expoente: "); scanf ("%d", &expoente);

36 Exemplo void Calcule_Potencia() { } int i; resultado = 1; for (i=1; i <= expoente; i++) resultado = resultado * base; void Escreva_Dados () { } //IMPRESSÃO DOS RESULTADOS printf ("O número %d elevado a potencia %d é igual a %d.", base, expoente, resultado);

37 Exemplo main () { LerDados (); Calcule_Potencia (); Escreva_Dados (); } //FIM DA ROTINA MAIN

38 Escopo de Variáveis Apesar de possível, não é aconselhado utilizar variáveis globais para passar valores entre diferentes módulos do programa. Isto, além de em muitos casos alocar memória desnecessariamente, faz com que a modularidade do programa não seja tão eficiente, gerando erros e dificultando a depuração e manutenção dos programas.

39 Escopo de Variáveis Alguns exemplos de problemas decorrentes da utilização de variáveis globais dentro de funções são: pode-se perder o controle de quais módulos estão acessando uma determinada variável; é mais difícil aproveitar uma função já prontos em outros programas.

40 Tipos de Parâmetros Para enviar dados de um módulo para outro devem ser utilizados Parâmetros. É através deles que os dados necessários para a resolução de um problema dentro de uma função são passados para as mesmas, bem como valores são retornados destes módulos para o programa principal.

41 Tipos de Parâmetros Mesmo não sendo obrigatório, aconselha-se que toda variável global seja utilizada apenas no programa principal. Quando esta precisar ser referenciada dentro de uma função, ela deve ser passada como parâmetro, a fim de evitar erros na lógica do programa.

42 Tipos de Parâmetros Existem dois tipos de parâmetros: os parâmetros formais e os atuais. Parâmetros formais são aqueles declarados em uma função específica, que recebem os valores vindos do módulo (programa principal ou outro módulo) que o chamou.

43 Tipos de Parâmetros Os parâmetros formais ficam armazenados na memória apenas enquanto a sub rotina na qual foram declarados está sendo executada. Após isto, estas variáveis deixam de existir e o seu valor é apagado, assim como as variáveis locais daquele módulo.

44 Tipos de Parâmetros Os parâmetros atuais são as variáveis cujos valores são passados para os parâmetros formais no início da execução de uma sub rotina e que, em alguns casos, recebem de volta os valores dos parâmetros formais ao término da execução da mesma. O fato de um parâmetro atual receber de volta o valor do parâmetro formal ao final da execução de um módulo depende da forma com que o este foi declarado.

45 Formas de declaração de Parâmetros Formais Os parâmetros formais podem ser declarados de duas maneiras. A primeira forma de passagem de parâmetros é a passagem por valor. Nela é feita uma cópia do valor da variável (parâmetro atual) que é armazenado no parâmetro formal dentro da sub rotina chamada.

46 Formas de declaração de Parâmetros Formais Desta forma, qualquer alteração feita no parâmetro formal dentro da sub rotina, não terá efeito na variável original (parâmetro atual). Este tipo de passagem é utilizado quando se deseja enviar algum valor para as funções, sendo desnecessário o seu retorno para o bloco chamador (parâmetros de entrada). Neste caso qualquer alteração nos parâmetros formais não afetaria os parâmetros atuais.

47 Formas de declaração de Parâmetros Formais A segunda forma é a passagem por referência. Nela, o endereço da variável (parâmetro atual) é enviada do bloco chamador (este pode ser o programa principal ou qualquer função do programa), para o bloco chamado.

48 Formas de declaração de Parâmetros Formais Neste caso, o parâmetro formal não é uma variável comum que armazena um valor. Ele armazena uma referência para o parâmetro atual. Assim, qualquer alteração feita no parâmetro formal dentro da sub rotina chamada afetará a variável (parâmetro atual) no bloco chamador.

49 Formas de declaração de Parâmetros Formais Este tipo de passagem de parâmetros é comum quando se deseja que o módulo chamado, retorne alguma informação através daquele parâmetro (parâmetro de saída). Na linguagem C, para declarar que um parâmetro é passado por referência deve ser adicionado o caractere * antes do nome do parâmetro formal.

50 Formas de declaração de Parâmetros Formais Na linguagem C, para chamar uma função necessite que um parâmetro seja passado por referência deve ser adicionado o caractere & antes do nome do parâmetro atual. Exemplo: void funcao_exemplo (int *parformal) { } void main () { int paratual; funcao_exemplo (&paratual); }

51 Exercícios 1) Crie um programa que calcule o fatorial de dois números e imprima a soma destes números. Utilize funções para a modularização da solução. 2) Crie uma função que retorne o MENOR entre dois valores inteiros. 3) Elaborar um programa que utilize uma sub rotina para calcular a serie de Fibonacci de N termos. A série de Fibonacci é formada pela sequência : 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34,..., etc. Esta série caracteriza-se pela soma de um termo posterior com o seu subsequente, e ela deve ser impressa até que o último elemento não ultrapasse o valor de entrada N.

52 Exercícios 4) Um programa que leia o nome o número de filhos e o salário bruto de uma pessoa. Em seguida o programa deve calcular e imprimir o nome e o salário final do funcionário. O salário final é calculado descontando o imposto de renda do salário bruto e adicionando um auxílio de acordo com o número de filhos desta pessoa (auxílio família). Faça a passagem de parâmetros por valor e por referência ao invés de utilizar variáveis globais. As taxas de desconto do imposto de renda e o valor do auxílio família são as mesmas informadas anteriormente.

53 Exercícios 5) Faça um algoritmo que sorteie um número entre 1 e 50*. O usuário terá direito a três palpites, e a cada tentativa o programa deve dizer se o número sorteado é maior ou menor que o número digitado pelo usuário. A execução do programa deve terminar quando o usuário acertar o número ou tiver feito as três tentativas sem sucesso. No final, o programa deve emitir uma mensagem parabenizando o usuário, caso tenha acertado, ou dizendo que ele não obteve sucesso.

54 Exercícios * O comando 1 + rand() % 50; sorteia um número entre 1 e 50. E o comando srand( (unsigned)time(null) ); renova o sorteio e evita que seja sempre sorteado o mesmo número. 6) Continuando com o exercício anterior, aprimore o programa para caso o usuário não tenha acertado. Faça com que o programa dê mais uma chance para o usuário, sendo que essa chance será calculada pelo próprio programa através da média (inteira) dos três palpites do usuário. No final, o programa deve emitir uma mensagem parabenizando o usuário, caso tenha acertado, ou dizendo que ele não obteve sucesso.

55 Exercícios 7) Elaborar um programa que utilize uma sub-rotina (função) que recebe um número e retorna esse número sempre positivo. 8) Faça uma função que recebe por parâmetro o raio de uma esfera e calcula o seu volume (v = 4/3.P.R 3 ) 9) Faça uma função que receba a idade de uma pessoa em anos, meses e dias e retorne essa idade expressa em dias (Considere que os anos possuam 365 dias, e que os meses possuam 30 dias).