Algoritmos e Lógica de Programação. Notas de Aula

Transcrição

1 Algoritmos e Lógica de Programação Notas de Aula

2 Parte I Conceitos de Algoritmos 2

3 Algoritmos Algoritmo = Sequência lógica e não ambígua de instruções que leva à solução de um problema em um tempo finito. 3

4 Algoritmos Um algoritmo não representa, necessariamente, um programa de computador e sim os passos necessários para realizar uma tarefa. Sua implementação pode ser feita por um computador, por um robô ou mesmo por um ser humano. Diferentes algoritmos podem realizar a mesma tarefa usando um conjunto diferenciado de instruções em mais ou menos tempo, espaço ou esforço do que outros. 4

5 Algoritmos - Exemplo Algoritmo: Sacar dinheiro INÍCIO 1. Ir até o caixa eletrônico. 2. Colocar o cartão. 3. Digitar a senha. 4. Solicitar o saldo. 5. Se o saldo for maior ou igual à quantia desejada, sacar a quantia desejada; caso contrário sacar o valor do saldo. 6. Retirar dinheiro e cartão. FIM. 5

6 Algoritmos Características básicas 6 Seqüência lógica As instruções devem ser definidas em uma ordem correta. Não ambígua A seqüência lógica e as instruções não devem dar margem à dupla interpretação. Solução de um problema A seqüência lógica deve resolver exatamente o problema identificado. Tempo finito A seqüência lógica não deve possuir iterações infinitas.

7 Algoritmo ambíguo Modo de preparo: Bata a margarina, as gemas e o açúcar até ficar cremoso Quanto tempo?!? Junte o leite, o coco e a farinha e continue batendo De uma vez só?!? Quão cremoso?!? Acrescente o fermento e as claras em neve Quanto tempo?!? Unte uma forma com manteiga e leve ao forno para assar 7

8 Algoritmo refinado Modo de preparo: Bata a margarina, as gemas e o açúcar por 15 minutos Junte o leite, o coco e a farinha e continue batendo por mais 15 minutos Acrescente 20 g de fermento e, por último, as claras em neve Unte uma forma com manteiga e leve ao forno para assar por 30 minutos 8

9 Algoritmo Estruturas básicas 9 Seqüência Início/Fim Define uma estrutura onde as instruções serão executadas na ordem que aparecem. Seleção Se-Então/Senão Define uma estrutura condicional que, dada a sua avaliação (V ou F), determina qual caminho do algoritmo será executado. Repetição Repita, Enquanto ou Para Define uma estrutura de iteração condicional (V ou F) ou contada (predefinida) de instruções que irão se repetir.

10 Algoritmo Estruturas básicas Algoritmo para ligar de um telefone público 10 Seqüência: INÍCIO 1. Tirar o fone do gancho; 2. Ouvir o sinal de linha; 3. Introduzir o cartão; 4. Teclar o número desejado; 5. Conversar; 6. Desligar; 7. Retirar o cartão; FIM

11 Algoritmo Estruturas básicas Algoritmo para ligar de um telefone público 11 INÍCIO 1. Tirar o fone do gancho; 2. Se ouvir o sinal de linha, então: 1.Introduzir o cartão; 2.Teclar o número desejado; 3.Conversar; 4.Desligar; 5.Retirar o cartão; 3. Senão 1.Ir para o próximo telefone; FIM

12 Algoritmo Estruturas básicas Algoritmo para ligar de um telefone público 12 INÍCIO 1. Repita 1.Tirar o fone do gancho; 2.Se ouvir o sinal de linha então 1.Introduzir o cartão; 2.Teclar o número desejado; 3.Conversar; 4.Desligar; 5.Retirar o cartão; 3.Senão Ir para o próximo telefone; 2. Até ouvir o sinal de linha FIM Este algoritmo usa uma estrutura de repetição Repita/Até

13 Conclusão Escrever algoritmos e, por fim programar, consiste em dividir qualquer problema em vários passos menores, usando uma ou mais formas de representação. Esses passos que compõem o algoritmo são denominados de comandos, que por sua vez, seguem uma ordem de execução determinada por estruturas de controle. Os elementos (informações) manipulados por esses comandos são os dados que são organizados em estruturas de dados 13

14 Parte II Introdução aos Algoritmos Computacionais com VisualG 14

15 Algoritmos com VisualG Para estudar a construção de algoritmos para serem resolvidos pelo computador, utilizaremos um código que é chamado de pseudocódigo, também conhecido como português estruturado ou portugol. Vamos escrever sequências de instruções que possam ser entendidas por qualquer programador, independente da linguagem de programação utilizada. A estrutura da linguagem aqui apresentada está baseada no programa VisualG, um interpretador de algoritmos desenvolvido no Brasil 15

16 Algoritmos ciclo básico Memória Entrada Processamento Saída Os dados são armazenados na memória e depois recuperados para serem processados ou impressos 16

17 Forma geral de um algoritmo Algoritmo NomeDoAlgoritmo var Aqui são declaradas os dados, as informações a serem utilizadas inicio Aqui inserimos as instruções a serem seguidas, ou seja o algoritmo propriamente dito fimalgoritmo 17

18 Forma geral de um algoritmo As palavras ou comandos usados na linguagem são padronizadas e, por isso, são chamadas de palavras reservadas. As palavras algoritmo e fimalgoritmo delimitam o início e o fim de um algoritmo; Após a palavra var, descreveremos os dados que serão utilizados pelo algoritmo; Entre as palavras reservadas inicio e fimalgoritmo definimos a lista de comandos; 18

19 Variáveis Algoritmos trabalham com dados (valores) Esses valores precisam ser armazenados pelo computador para serem processados; Uma varíável representa uma posição na memória, onde pode ser armazenado um dado; Uma variável possui um nome e um valor de um determinado tipo para que possa ser identificada. Durante a execução do algoritmo, a variável pode ter seu valor alterado (seu valor pode variar) Mudanças no valor das variáveis: Por entrada de dados (digitação) Por atribuição de valor 19

20 Tipos de Dados Toda variável é associada a um tipo de valor; O tipo de dado de uma variável identifica o tipo de valor (faixa de valores) que ela poderá receber, bem como as operações que poderão ser realizadas com essa variável; 20

21 Tipos de Dados TIPO DESCRIÇÃO Inteiro Real Caractere Logico Representa valores inteiros Ex.: 2, 5, -3, 100, Representa valores reais Ex.: 10.0, 5.6, Representa texto entre aspas duplas Ex.: Corinthians, B, 1234 Representa os valores lógicos VERDADEIRO ou FALSO

22 22 Fonte: UFABC

23 Declaração de variáveis Antes de usarmos uma variável, precisamos declará-la, ou seja, definir o seu nome e tipo. Declaramos variáveis logo após a palavra reservada var; Ex.: var idade: inteiro nota1, nota2: real 23

24 Declaração de variáveis Regras para identificação das variáveis: Nomes de variáveis não podem ser iguais a palavras reservadas; Nomes de variáveis devem possuir como primeiro caractere uma letra ou sublinhado. Os demais caracteres podem ser letras, números ou sublinhado; Nomes devem ter no máximo 127 caracteres; Nomes não podem ter espaços em branco; 24 Não há diferença entre letras maiúsculas e minúsculas;

25 Declaração de variáveis Exemplos: Identificadores válidos: nome, telefone, endereco, idade_filho Identificadores inválidos: 3endereco, algoritmo, 4titulos 25

26 Declaração de variáveis Exemplo: algoritmo dados var nome: caractere idade: inteiro altura: real nota_1, nota_2: real inicio fimalgoritmo 26

27 Operação de atribuição A operação de atribuição consiste em armazenar um valor em uma variável via código; Para isso, utilizamos o operador de atribuição representado por uma seta apontando para a esquerda (<-); Só podemos atribuir valores do mesmo tipo da variável; 27

28 Operador de atribuição Exemplo: algoritmo exemplo var nome: caractere idade: inteiro inicio nome <- José da Silva idade <- 27 fimalgoritmo 28

29 Operador de atribuição Exemplo de erros de atribuição: algoritmo exemplo var nome: caractere idade: inteiro inicio nome <- José da Silva idade < fimalgoritmo 29

30 Entrada de Dados A operação de leitura é usada para obter um valor digitado pelo usuário Sintaxe leia (<lista de variáveis>) Exemplo: leia (numero) O valor digitado será armazenado na variável numero. 30

31 Saída de Dados O comando de impressão é utilizado para imprimir valores no dispositivo de saída de dados (normalmente, o monitor). Sintaxe escreva (<lista-de-variáveis>) Exemplos: escreva (numero1) Será mostrado na tela o conteúdo da variável numero1. escreva ( O texto digitado foi, k) Será mostrado o texto entre e depois o conteúdo da variável k. 31

32 Operações matemáticas Para a construção de algoritmos que realizam cálculo matemáticos, todas as expressões aritméticas devem ser linearizadas; Devendo também ser feito o mapeamento dos operadores da aritmética tradicional para os do Português Estruturado. 32

33 Operações matemáticas Exemplos: 3/4+5 = /(4+5) = \2*9 = 9 11%3^2 = 2 11%(3^2) = 2 (11%3)^2 = \2+(65-40)^(1/2) = 6

34 Comentários O VisuAlg permite a inclusão de comentários: qualquer texto precedido de "//" é ignorado, até se atingir o final da sua linha. Por este motivo, os comentários não se estendem por mais de uma linha: quando se deseja escrever comentários mais longos, que ocupem várias linhas, cada uma delas deverá começar por "//". 34

35 Exemplo de algoritmo Construa um algoritmo em pseudocódigo para calcular e exibir a média entre 2 números informados pelo usuário Resolução a seguir 35

36 Exemplo de algoritmo - Resolução algoritmo "calcula_media" // Objetivo: Calcular a média aritmética de 2 números // informados pelo usuário var numero1,numero2 : real media : real inicio // Entrada de dados escreva("digite o primeiro número: ") leia(numero1) escreva("digite o segundo numero: ") leia(numero2) //Cálculo e impressão da média media <- (numero1 + numero2) / 2 escreva("média = ", media) fimalgoritmo 36

37 Parte III Estruturas de Decisão 37

38 Fluxogramas Fluxograma: Representação gráfica da solução algorítmica de um problema por meio de símbolos geométricos 38

39 Fluxogramas Fluxograma: Símbolos alternativos 39

40 Fluxogramas Algoritmo para calcular o dobro de um número: 40

41 41 Estruturas de controle de fluxo Os algoritmos desenvolvidos até o momento constituem uma seqüência de ações que sempre são executadas em sua totalidade de forma sequencial independentemente do valor da entrada de dados. Para a resolução de determinados problemas pode ser necessário executar fluxos diferentes, baseado em uma decisão. Exemplo: um algoritmo capaz de efetuar o cálculo do imposto de renda de um determinado contribuinte. Neste caso dependendo da quantidade de dependentes, do valor de sua renda e outros fatores o cálculo será feito de formas distintas.

42 Estruturas de decisão Na vida real tomamos decisões a todo momento baseadas em escolhas; Em algoritmos, chamamos tais decisões de condições; Associada a uma condição, existirá uma possível alternativa; Ex.: Se o Corinthians não vencer o Santos na próxima partida, então o técnico será demitido. 42

43 Estruturas de decisão Os operadores relacionais realizam a comparação entre dois operandos ou duas expressões e resultam em valores lógicos (VERDADEIRO ou FALSO). Exemplo: Sejam duas variáveis, A = 5 e B = 3: 43

44 Estruturas de decisão Considere um problema que exija uma decisão. Tomemos como exemplo uma divisão, onde haja a necessidade de que o algoritmo verifique se o divisor é igual ou diferente de zero. Se for igual não é possível dividir. Se for diferente é possível dividir. Sintaxe: se (<expressão-lógica>) então <sequência de comandos> senão <seqüência de comandos> fimse 44

45 Estruturas de decisão Algoritmo em Portugol algoritmo "Divisao" var numero1, numero2: real resultado: real inicio escreva ("Digite o dividendo ==> ") leia (numero1) escreva ("Digite o divisor ==> ") leia (numero2) se (numero2 = 0) entao escreva ("impossivel dividir por 0") senao resultado <- numero1/numero2 escreva ("O resultado eh ==>", resultado) fimse fimalgoritmo 45

46 Estruturas de decisão Estrutura de decisão em fluxograma fal so verda deiro 46

47 Estruturas de decisão Fluxograma para o problema da divisão apresentado anteriormente 47

48 Expressões lógicas Operadores lógicos combinam resultados lógicos, gerando novos valores lógicos (verdadeiro ou falso). A tabelaverdade abaixo mostra todos os valores possíveis: T = Verdade F = Falso AND = E OR = OU NOT = NÃO 48

49 Expressões lógicas Combinando operadores relacionais e operadores lógicos criamos expressões lógicas, que produzirão resultados lógicos (verdadeiro ou falso). Por exemplo, se A = 5, B = 8 e C = 1: (A = B) E (B > C) é falso (f e v) (A <> B) OU (B < C) é verdadeiro (v ou f) NÃO (A > B) é verdadeiro (não f) (A < B) E (B > C) é verdadeiro (v e v) (A >= B) OU (B = C) é falso (f ou f) NÃO (A <= B) é falso (não v) São usadas em decisões nos algoritmos... 49

50 Parte IV Estruturas de Repetição Enquanto/Repita 50

51 Estruturas de repetição Em alguns algoritmos, é necessário executar uma mesma tarefa por um número determinado ou indeterminado de vezes. Exemplos: Escrever na tela os números de 1 a 10 Escrever na tela a tabuada do número 2 Calcular a média de todos os alunos de uma classe Essa necessidade gerou a criação das estruturas de repetição 51

52 Estrutura de repetição ENQUANTO Neste caso, uma tarefa será repetida enquanto uma determinada condição for verdadeira. Sintaxe: enquanto (<expressão lógica>) faca <sequência de comandos> fimenquanto 52

53 53 Estrutura de repetição ENQUANTO Observações: A expressão lógica é avaliada antes de cada repetição do laço. Enquanto seu resultado for VERDADEIRO, a sequência de comando será executada. Por isso é chamada de condição de parada. Normalmente é usada uma ou mais variáveis para compor a condição de parada. Essas variáveis são chamadas de variáveis de controle Para que o laço tenha fim, a condição de parada, em algum momento deve ser atendida, caso contrário, teremos um laço de repetição infinito

54 Estrutura de repetição ENQUANTO algoritmo "Conta10_com_Enquanto" //Este algoritmo exibirá os número de 1 até 10 var contador : inteiro //Variável de controle inicio contador <- 1 //Valor de início da contagem //Laço de repetição enquanto (contador <= 10) faca escreval(contador) contador <- contador + 1 fimenquanto fimalgoritmo Condição de parada Comando que força o fim do laço 54

55 55 Representação em fluxograma

56 Estrutura de repetição REPITA Semelhante à instrução ENQUANTO só que, neste caso, o teste de parada é feito no final e, portanto, o bloco de comando será executado pelo menos uma vez Sintaxe: repita <seqüência de comandos> ate (<expressão lógica ou relacional>) 56

57 Estrutura de repetição REPITA algoritmo "Conta10_com_Repita" var contador:inteiro //Variável de controle inicio contador <- 1 //Início da contagem repita escreval(contador) //Inicio do laço de repetição contador <- contador + 1 ate (contador > 10) fimalgoritmo Repare que a condição é inversa a da estrutura ENQUANTO

58 Parte V Estruturas de Repetição PARA

59 Estrutura de repetição PARA Tem o seu funcionamento controlado por uma variável denominada contador; Executa um conjunto de instruções um determinado número de vezes; Utilizado quando se sabe previamente o número de vezes que uma seqüência de instruções deverá ser executada. 59

60 Estrutura de repetição PARA para <variável> de <inicio> ate <fim> passo <incremento> faca <lista de comandos> fimpara 60

61 Estrutura de repetição PARA algoritmo "Conta10_com_PARA" //Este algoritmo exibirá os número de 1 até 10 var contador : inteiro //Variável de controle inicio //Laço de repetição para contador de 1 ate 10 passo 1 faca escreval(contador) fimpara fimalgoritmo 61

62 Saiba mais... Estas notas de aula foram adaptadas e compiladas a partir dos seguintes textos disponíveis na Internet: thyagomaia.net/algoritmos/ Prof. Carlos Alberto - FACAPE Consulte o blog para materiais complementares e exercícios resolvidos