Informática para Ciências e Engenharias 2013/14. Teórica 7

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1 Informática para Ciências e Engenharias 2013/14 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 Exemplo 1: cálculo da raiz quadrada 10

11 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada método babilónico 11

12 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada método babilónico quando parar? infinito não é prático x n -x n+1 pequeno quão pequeno? 12

13 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 13

14 Exemplo 1, raiz quadrada Calcular raiz quadrada, assinatura function x=raiz(s,prec) 14

15 Exemplo 1: raiz (babilónico) 15

16 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 16

17 Exemplo 1: raiz (babilónico) Enquanto os dois valores forem demasiado diferentes: guardamos o corrente calculamos o próximo (nas mesmas duas variáveis)4 17

18 Exemplo 1: raiz (babilónico) Quando o ciclo terminar, devolvemos o x corrente. 18

19 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 =

20 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 20

21 Exemplo 2: presenças (histograma) 21

22 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

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

24 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 24

25 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 25

26 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 26

27 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

28 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

29 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

30 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

31 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

32 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

33 Exemplo 2: contar presenças Conceber o algoritmo

34 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 34

35 Exemplo 2: contar presenças Assinaturas: function pos=pesquisa(vector,elemento) function hist=histograma(sequencia) 35

36 Exemplo 2: contar presenças 36

37 Exemplo 2: contar presenças Começando do primeiro, enquanto não encontramos nem saímos do vector vamos incrementando posição. 37

38 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. 38

39 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. 39

40 Exemplo 2: contar presenças Moral da história: nem sempre a primeira implementação é a melhor... 40

41 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 41

42 Exemplo 2: contar presenças 42

43 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) 43

44 Exemplo 2: contar presenças Para cada elemento da sequencia vamos pedir a posição na primeira coluna 44

45 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. 45

46 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). 46

47 Exemplo 2: contar presenças No final amputamos o que não interessa da matriz do histograma, guardando só até à última linha. 47

48 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. 48

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

50 Exemplo 3: fórmula química 50

51 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. 51

52 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 52

53 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 53

54 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) 54

55 Exemplo 3: fórmula química A tabela começa vazia e vamos percorrer a fórmula. 55

56 Exemplo 3: fórmula química Para cada carácter da fórmula, se for maiúscula e não estiver na tabela, acrescenta-se numa nova linha. 56

57 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 57

58 processar strings 58

59 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 59

60 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 60

61 Exemplo 4: comparar strings Assinatura da função: function igual=compara(s1,s2) 61

62 Exemplo 4: comparar strings 62

63 Exemplo 4: comparar strings Se as strings têm o mesmo comprimento, vale a pena compará-las. Caso contrário, então é falso que sejam iguais. 63

64 Exemplo 4: comparar strings Avançamos do primeiro carácter enquanto não ultrapassámos o fim do vector e os elementos são iguais ou algum é um? 64

65 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 65

66 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 66

67 Exemplo 5: decompor URL 67

68 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 68

69 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 69

70 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 70

71 Exemplo 5: decompor URL 71

72 Exemplo 5: decompor URL Guardar em barras a posição das barras '/' 72

73 Exemplo 5: decompor URL O protocolo é a parte do início à primeira barra menos 2 caracteres 73

74 Exemplo 5: decompor URL A máquina está especificada na parte a seguir à segunda barra até antes da terceira. 74

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

76 Exemplo 5: decompor URL O ficheiro começa a seguir à última barra e acaba no final do URL 76

77 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 77

78 Resumindo... 78

79 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,...) 79

80 Exemplo: 1º Teste 2012/13 > F(' '/') 80

81 Teste > F(' '/') ans = tectonics.html 81

82 Para estudar esta aula Tentar fazer os exemplos e alterações ao código Consultar o manual Octave while, 10.3 funções para caracteres,

83 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 83

84 Dúvidas 84