Métodos Computacionais em Física

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1 Métodos Computacionais em Física Tatiana G. Rappoport

2 Informações gerais Todas as informações sobre o curso, ementa, cronograma, listas de exercício etc podem ser encontradas na página web do curso A página também pode ser encontrada na parte de graduação do site do IF ou via minha página pessoal: buscar em cursos

3 Estruturas básicas Os programas podem ser escritos apenas com combinações de três estruturas básicas: Seqüência Seleção iteração (ou repetição) Nos algoritmos que vimos até agora, as instruções são sequenciais e usam os valores de variáveis definidos a cada passo. Essa estrutura sequencial não é suficiente para a maior parte das aplicações

4 Estruturas de seleção Execução seletiva de um conjunto de instruções quando uma condição é satisfeita. Expressão lógica ou relacional. Alternativas no fluxo de execuções das instruções de um algoritmo Durante a execução, apenas uma alternativa é escolhida simples composta expressão' expressão'

5 Condicionais / operadores relacionais Comparação entre dados de um programa Resultado é interpretado pela linguagem como um valor lógico booleano (verdadeiro ou falso /1 ou 0) Condicionais podem envolver operadores aritméticos, relacionais ou lógicos. Operadores relacionais: Operador Significado == Igual!= Diferente < Menor <= Menor ou igual > Maior >= Maior ou igula Os operadores relacionais tem precedência abaixo dos aritméticos: x < y-1 x < (y-1)

6 Operadores lógicos Utilizados para testar mais de uma condição simultaneamente Operador Significado! NOT && AND OR Os operadores lógicos tem precedência abaixo dos relacionais, menos o NOT (!) que tem precedência altíssima Expressão 1 Expressão 2 && Verdadeiro (1) Falso (0) Expressão! Expressão

7 Operações lógicas && e x>xmin && x<xmax ou x>xmin x<xmax Expressões lógicas são avaliadas da esquerda para a direita Ordem de precedência:! ; (*, /, % ) ; (+, - ) ; ( >, <, >=,<= ) ; ( = =,!= ) ; && ; Use parênteses Igualdade entre reais?????

8 O programa em C e a estrutura de seleção if(condição){ comandos int a; simples printf("digite um num. inteiro:"); scanf("%d", &a); Se a instrução é simples (um só comando), as chaves são desnecessárias if (a % 2 == 0) { printf("o numero %d é par.\n",a); int n = 0; int x = 2; if (x > 0) n=n+1; printf("n = %d\n",n);

9 O programa em C e a estrutura de seleção if(condição){ comandos else{ comandos composta int a; printf("digite um num inteiro:"); scanf("%d", &a); if (a % 2 == 0) { else { printf("o numero %d é par.\n",a); printf("o numero %d é impar.\n",a);

10 Aninhamento Sequência de testes if (media >= 9.0){ printf("grau A"); else { if (media >= 7.0){ expressão1' printf("grau B"); expressão2' else { comandos' executados'se' a'expressão1' for'verdadeira' comandos' executados'se' a'expressão2' for'verdadeira' comandos' executados'se' a'expressão2' for'falsa' if (media >= 5.0){ printf("grau C"); else { printf("grau D"); comandos switch/case

11 Exercício 1 Escreva um algoritmo e implemente ele num programa em C para verificar se um número real x pertence ao intervalo [-1.0,1.0] Escreva um algoritmo para descobrir o maior número em uma lista. Escreva um programa em C que implemente o algoritmo acima para uma lista de três números Prepare um algoritmo e escreva um programa em C para encontrar as raízes de uma equação do segundo grau. O programa deve ter as seguintes características: O programa deve solicitar a digitação dos coeficientes da equação; O programa deve informar o tipo e o número de raízes existentes; As partes reais e imaginárias das raízes devem ser claramente indicadas.

12 os (Loops) Estruturas de repetição Iteração:)execução)repe??va)de)um condição)seja)sa?sfeita.)o)fluxo)da)e início)de)um)conjunto)de)etapas,)an Estruturas)básicas)de)programação:)iteração) São úteis quando queremos executar um conjunto teste Iteração:)execução)repe??va)de)um)grupo)de)instruções)até)que) de instruções várias vezes. oops sa o muito u teis quando precisamos executar um antes unto de o es vqueremos a rias vezes. condição)seja)sa?sfeita.)o)fluxo)da)execução)pode)voltar)várias)ve instruc Exemplo: calcular o somatório abaixo para um N queremos dado pelo calcular usuário:o somato rio mplo :início)de)um)conjunto)de)etapas,)antes)de)prosseguir)para)a)etapa Suponha que s= N X 1 n=1 n um N digitado Umapelo sérieusu dea rio. comandos é executada de forma repetida. teste depois A cada repetição, algumas variáveis terão seu valor modificado. PC#I% %MAP 2013% O número de repetições pode ser fixo ou depender de uma condição. Algoritm

13 Laços (loops) tipo while while(condição){ comandos teste antes Inicio' "Juros:'"' float saldo=0; int i; float juros=0.01; float deposito=100; saldo=saldo+deposito; i=0; while(i < 3) { i=i+1; saldo=saldo*(1+juros); printf("saldo = R$ %.2f\n, saldo); J' "Deposito:'"' D' I'<'3' V F "Saldo:",'S' Fim'

14 Laços (loops) tipo while do{ comandos teste depois while(condição); #include <stdio.h> main() { double soma; int n, N; printf("de o numero de termos:\n"); scanf("%d", &N); soma = 0.; n = 1; do { soma = soma + 1./n; printf("%d\t%lf\n", n, soma); n = n + 1; while(n <= N);

15 Laços (loops) tipo for controle do número de repetições for ( atribuição inicial ; expressão de controle; expressão de atualização ) { comandos inicialização' expressão' comandos'executados' enquanto'a'expressão' for'verdadeira' incremento' #include <stdio.h> int main() { int i; for ( i = 0; i < 50; i = i + 1){ printf ("contando %d \n", i); return 0;

16 Mais sobre loops A instrução continue faz com que as próximas instruções sejam puladas, a expressão de atualização é executada e a expressão de controle é testada. O programa não sai do loop. A instrução break interrompe o loop. A execução passa para a primeira instrução logo após a chave for ( i = 0; i < 10; i = i + 1) { if ( i == 5) continue; printf ( "i = %d \n", i); for ( i = 0; i < 10; i = i + 1) { if ( i == 5) break; printf ( "i = %d \n", i); Ao término do loop, as variáveis de controle preservam o último valor que lhes foi atribuído Como no if, não precisa de chaves se for uma linha de código

17 Repetição e seleção int main(){ float maior, valor; int cont; maior = ; cont = 0; Também podemos ter repetição dentro de repetição while (cont < 10) { printf("valor: "); scanf("%f", &valor); if (valor > maior) Atenção para loops infinitos! maior = valor; (condição de execução mal formulada) cont=cont+1; printf("maior valor: %f\n", maior); return(0);

18 Dicas de Linux O dispositivo padrão para entrada de dados (stdin) é o teclado. O dispositivo padrão para saída de dados (stdout) é o monitor. Para redirecionar a entrada de dados para um arquivo, usamos o < Para redirecionar a saída de dados para um arquivo, usamos o > O arquivo notas.dat contém a lista das notas de uma turma, podemos ler a partir deste arquivo com o mesmo programa media que lê a partir do teclado com o comando:./media < notas.dat O resultado sera escrito na tela do monitor. Se quisermos salvar estes resultados num arquivo resultados.dat:./media < notas.dat > resultados.dat Para rodar um aplicativo em background e poder continuar a utilizar o terminal com o aplicativo aberto, fazer: aplicativo &

19 Dicas de C i = i + 1 i ++ ou ++i (atualizado antes ou depois de ser usado) j = j - 1 j -- ou - -j soma=soma+n soma+=n pode ser usada com qualquer um dos operadores aritméticos: +, -, *, /, % A forma geral e : t = t operador (expressão) t operador (expressão) Ex.:a=2 a; a = 2; a=a b; a = b;

20 Exercício 2 Escreva um programa que calcule a soma da série dada (de 1/x) e o execute para N = 100, 1000 e Escreva dois programas que calculam as médias das notas de uma turma de acordo com os seguintes requisitos: Um que leia as notas do teclado, sendo que o primeiro número fornecido deve ser o número de alunos da turma. Outro que leia as notas do teclado, sendo que o fim da turma é indicado por uma nota negativa. Os programas deverão ler os dados do teclado e escrever o resultado na tela. Utilize a última dica para ler os dados de um arquivo notas.dat e salvar a média em media.dat