Lógica de Programação 1 Conceitos de Programação Um programa é um conjunto de instruções escrito em uma determinada linguagem que diz ao computador o que deve ser feito. Computadores digitais foram concebidos para executar instruções escritas em linguagem de máquina. Um computador é capaz de executar um algoritmo contendo instruções escrita como sequências de bits. Nos primórdios da computação os algoritmos eram escritos em linguagem de máquina, o que tornava a tarefa de desenvolvimento de algoritmos muitos trabalhosa. Um grande avanço ocorreu na computação quando se conseguiu criar programas que traduzissem instruções escritas em uma linguagem dos seres humanos para a linguagem de máquina. Existem muitas formas diferentes e tipos de linguagens de programação, cada qual com uma finalidade específica. Elas podem ser classificadas em níveis, que vão desde o nível de dispositivo e lógico digital, chamada baixo nível, até o de linguagem orientada a problemas, chamada de alto nível. A designação alto nível está associada ao fato de que nele utilizam-se linguagens que procuram aproximar-se das linguagens naturais. Os programas escritos em linguagem de alto nível precisam ser traduzidos para o nível mais baixo, de forma que possam ser entendidos ou executados pela máquina. Linguagem de baixo nível: atuam diretamente no hardware da máquina, movimentando dados e acionando dispositivos ligados ao computador. Esse tipo de linguagem é de difícil programação Linguagens de alto nível: são utilizadas pelos programadores no desenvolvimento de sistemas. Os programas digitados nessas linguagens constituem o código-fonte, que é traduzido para programas de baixo nível, em um processo de compilação ou interpretação. Introdução à programação A linguagem de programação é formada por palavras, que são agrupadas em frases para produzir um determinado significado. As palavras de uma linguagem de programação são palavras-chave, e as frases criadas com essas palavras, de estruturas de programação. Um programa é constituído de palavras-chave e estruturas de programação definidas segundo as regras dessa linguagem (gramática). A linguagem de programação possui uma sintaxe 1, definida por essas regras. Cada linguagem de programação foi desenvolvida para solucionar determinado tipo de problema e cumprir uma dada função, como a execução de cálculos matemáticos complexos com aplicações científicas, ou para processar uma grande quantidade de dados submetidos a operações simples com aplicações na área financeira, etc. 1 É a parte da gramática que se dedica ao estudo da estruturação das palavras em uma frase, termo usado de forma análoga no que se refere à linguagens de programação, para especificar a construção de instruções e comandos.
2 Linguagem de Programação Tipos de linguagens de programação Existem diferentes linguagens de programação, que foram criadas ao longo do desenvolvimento dos sistemas computacionais, cada uma com sua particularidade e recursos existentes à sua época. Programação linear: linguagens seqüenciais, em que havia pouca ou nenhuma interatividade e destinavam-se a uma atividade específica. Programação estruturada: linguagens estruturadas, que permitiu o desenvolvimento de sistemas mais interativos, de forma mais organizada e com maior funcionalidade. Programação orientada a objetos: mais recentes, promoveram uma grande transformação na forma como os sistemas são concebidos e codificados, trazendo grande interatividade, processamento distribuído e grande diversidade de ambientes e dispositivos. Conceitos básicos sobre algoritmos Os dados são os valores que serão utilizados para a resolução de um problema. Esses valores podem ser fornecidos pelo usuário do programa, podem ser originados de processamentos (cálculos) ou, então, de arquivos, bandos de dados ou outros programas. Os dados são armazenados temporariamente em variáveis para que sejam processados de acordo com as especificações do algoritmo. Os dados devem ser classificados de acordo com o tipo de valor a ser armazenado na variável. Os tipos de dados são definidos a partir dos tipos primitivos. Os dados manipulados pelos computadores durante a execução dos programas são armazenados na memória. A memória principal do computador é volátil. Na memória principal serão colocados os programas para que sejam executados. Estes, por sua vez, precisarão de memória adicional para realizar suas tarefas. A responsabilidade pelo gerenciamento de memória é do sistema operacional, para impedir que programas distintos sejam gravados na mesma área de memória e que eles concorram pela mesma região livre de memória no momento em que requerem espaço adicional. Na memória secundária os dados são gerenciados através de arquivos que se encontram em diretórios (pastas). Um programa pode requerer quantas células de memória adicional precisar através do uso de variáveis. Tipos de dados Ao desenvolver um algoritmo é necessário que se tenha conhecimento prévio do tipo de informação (dado) que será utilizado para resolver o problema proposto. Os tipos de dados mais utilizados são: numérico, lógico e literal ou caractere. Numérico Dividem-se em dois grupos: inteiros e reais Os números inteiros podem ser positivos ou negativos e não possuem parte decimal. A faixa de valores inteiros possíveis é de -32767 a 32768. Exemplos de dados numéricos inteiros: -23 98 0 1350-357 237-2
Lógica de Programação 3 Os números reais podem ser positivos ou negativos e possuem parte decimal. A faixa de valores reais possíveis é muito maior e possui de 6 a 11 dígitos significativos com sinal. Exemplos de dados numéricos reais: 23,45 346,89-34,88 0,0-247,0 Lógico Ou booleanos, podem assumir os valores verdadeiro ou falso. Esse tipo de dados, quando armazenado na memória do computador ocupada 1 byte (possui apenas duas possibilidade de representação. Literal ou caractere São dados formados por um único caractere ou por uma cadeia de caracteres. Esses caracteres podem ser as letras maiúsculas, as letras minúsculas, os números (não podem ser usados para cálculos) e os caracteres especiais (&, #, @,?, +). Esse tipo de dado, quando armazenado na memória do computador, ocupa um byte para cada caractere. Exemplos de dados literais: aluno 1234 @ internet 0.34 1 + 2 Formação de identificadores Os identificadores são os nomes das variáveis, dos programas, das constantes, das rotinas, das unidades, etc. As regras básicas para a formação dos identificadores são: Os caracteres que você utilizar na formação dos identificadores são: os números, as letras maiúsculas, as letras minúsculas e o caractere sublinhado; Os primeiro caractere deve ser sempre uma letra ou o caractere sublinhado; Não são permitidos espaços em brando e caracteres especiais (@, $, +,, %,!); Não podemos usar as palavras reservadas nos identificadores, ou seja, palavras que pertencem a uma linguagem de programação. Exemplos de identificadores Exemplos de identificadores válidos: A X5 a A32 nota NOTA1 NOTA MATRICULA Exemplos de identificadores inválidos: 5b por começar por número e 12 por conter espaço em branco x-y por conter o caractere especial prova 2n por conter espaço em branco nota_1 dia IDADE nota(2) por conter os caracteres especiais ( ) case por ser palavra reservada SET por ser palavra reservada
4 Linguagem de Programação Estrutura sequencial em algoritmos ALGORITMO DECLARE bloco de comandos FIM_ALGORITMO As variáveis são declaradas após a palavra DECLARE e os tipos mais utilizados são: NUMÉRICO (para variáveis que receberão número), LITERAL (para variáveis que receberão caracteres) e LÓGICO (para variáveis que receberão apenas dois valores: verdadeiro ou falso). Exemplo: DECLARE X NUMÉRICO Y, Z LITERAL TESTE LÓGICO Comando de atribuição em algoritmos O comando de atribuição é utilizado para atribuir valores ou operações a variáveis, sendo representado pelo símbolo. Exemplo: x 4 x x + 2 y aula teste falso Comando de entrada em algoritmos O comando de entrada é utilizado para receber dados digitados pelo usuário. Os dados recebidos são armazenados em variáveis. Esse comando é representado pela palavra LEIA. Exemplo: LEIA X Um valor digitado pelo usuário será armazenado na variável X. LEIA Y Um ou várias caracteres digitados pelo usuário serão armazenados na variável Y. Comando de saída em algoritmos O comando de saída é utilizado para mostrar dados na tela ou na impressora. Esse comando é representado pela palavra ESCREVA e os dados podem ser conteúdos de variáveis ou mensagens. Exemplo: ESCREVA X Mostra o valor armazenado na variável X. ESCREVA Conteúdo de Y =, Y Mostra a mensagem Conteúdo de Y = e em seguida o valor armazenado na variável Y.
Lógica de Programação 5 Constantes São valores que não sofrem alterações ao longo do desenvolvimento do algoritmo ou da execução do programa. Exemplo: na expressão a seguir, o valor 3,1415 é atribuído à constante PI ( ) e permanecerá fixo até o final da execução. PI 3.1415 Perímetro 2 * PI * raio As constantes devem ser declaradas como variáveis, cujo valor atribuído permanecerá inalterado ao longo do programa. Por isso, também são chamadas de variáveis somente de leitura. Operadores Os operadores são utilizados para representar expressões de cálculo, comparação, condição e atribuição. Temos os seguintes tipos de operadores: de atribuição, aritméticos, relacionais e lógicos. Operador de atribuição é utilizado para expressar o armazenamento de um valor em uma variável. Esse valor pode ser predefinido (variante ou não) ou pode ser o resultado de um processamento. Operadores aritméticos São utilizados para a realização dos diversos cálculos matemáticos. Operador Representação Incremento a + 1 Decremento a 1 Multiplicação * Divisão / Exponenciação ^ ou ** Módulo mod Adição + Subtração Nem todos os operadores aritméticos utilizados na realização de cálculos podem ser representados por símbolos computacionais. Alguns deles são representados por funções matemáticas, como no caso da exponenciação e da radiciação. Funções matemáticas são programas especiais existentes nas bibliotecas das linguagens de programação e executam cálculos matemáticos mais complexos não suportados pelos operadores matemáticos básicos. Operadores relacionais São utilizados para estabelecer uma relação de comparação entre valores ou expressões. O resultado dessa comparação é sempre um valor lógico (booleano) verdadeiro ou falso. Operador Representação Maior > Maior ou igual >= Menor < Menor ou igual <=
6 Linguagem de Programação Operador Representação Igual a = Diferente de < > Operadores lógicos São utilizados para concatenar ou associar expressões que estabelecem uma relação de comparação entre valores. O resultado dessas expressões é sempre um valor lógico (booleano) verdadeiro ou falso. Operador Representação e.e. ou.ou. não.não. A avaliação das expressões nas quais são utilizados os operadores lógicos está resumida na tabela-verdade. Operador.e..ou..não Expressão A = 5 B < > 9 A = 5.e. B < > 9 A = 5.ou. B < > 9.não. A = 5 Resultados possíveis.v..v..v..v..f..v..f..f..v..f..f..v..f..v..v..f..f..f..f..v. Precedência dos operadores Quando, em um algoritmo ou programa, uma expressão envolve mais de um operador, a ordem da avaliação das expressões segue a precedência deles. A precedência dos operadores define a ordem para execução das operações. Para as operações aritméticas temos a seguinte ordem, que deve ser avaliada sempre da esquerda para a direita. 1. São calculados os fatoriais. 2. São calculadas as funções, potência e raiz quadrada. 3. São calculadas as multiplicações e divisões. 4. São calculadas as adições e subtrações. Exemplo: K A + B * 10mod3 Considere: B 5 e A 2 Substituindo as variáveis pelos valores que lhes foram atribuídos temos K 2 + 5 * 10mod3 1. As expressões 10mod3 tem a mesma precedência. Então, calculase, obtém-se o valor 4 e em seguida 10mod3 e obtém-se 1, reconstruindo a expressão com os valores obtidos: K 2 + 5 * 4 1. 2. Calcula-se 5 * 4 = 20, reconstruindo a expressão, temos K 2 + 20 1. 3. Todas as operações resultantes têm a mesma precedência. Dessa maneira calculando da esquerda para a direta temos o resultado final: K 21. Para impor a realização de uma operação ou de um conjunto de operações em uma ordem diferente da ordem padrão, podemos utilizar parênteses ou colchetes. Em operações lógicas o operador.e. tem prioridade sobre o operador.ou.. Tabela de precedência de operadores.
Lógica de Programação 7 Operador Função realizada ( ), [ ] Parênteses e colchetes são usados para agrupar expressões, determinando precedência. ^ ou ** Operador aritmético de potenciação. *, / Operadores aritméticos de multiplicação e divisão. +, Operadores aritméticos de adição e subtração. Operador de atribuição. =, <, >, <=, >=, < > Operadores relacionais..não. Operador lógico de negação..e. Operador lógico e.ou. Operador lógido ou Exercícios 1. Três índios, conduzindo três brancos, precisam atravessar um rio dispondo para tal de um barco cuja capacidade é de apenas duas pessoas. Por questões de segurança, o índios não querem ficar em minoria, em nenhum momento e em nenhuma das margens. Escreva um algoritmo que oriente os índios para realizarem a travessia nas condições fixadas. 2. O show de uma banda de rock, que será realizado na margem de um rio, deve começar exatamente às 21h. Atrasados, às 20h43min, os quatro integrantes da banda estão na outra margem do rio e necessitam, para chegar ao palco, atravessar uma ponte. Há somente uma lanterna e só podem passar uma ou duas pessoas juntas pela ponte, e sempre com a lanterna. A lanterna não pode ser jogada e cada integrante possui um tempo diferente para atravessar a ponte: o vocal leva 10 minutos, o guitarrista 5 minutos, o baixista 2 minutos e o baterista 1 minuto. Evidentemente, quando dois atravessam juntos, o tempo necessário é o do mais lento. Escreva um algoritmo que permite a banda atravessar a ponto de modo que o show comece na hora marcada. 3. Verifique se as variáveis a seguir possuem nomes corretos e justifique as alternativas falsas: a) n#1 b) $din c) n1 d) dep e) tempo f) n 1 g) U F h) nome2 i) n_1 j) K2K k) 2nome l) val#r 4. Sabe-se que o uso incorreto da precedência de operadores ocasiona erros. Pensando nisso, avalie as expressões a seguir e: a) Classifique a ordem em que as operações deverão ser executadas. b) Determine o resultado das operações. Considere os seguintes valores para as variáveis: A 8; B 5; C 4; D 2 a) Delta B^2 4 * A * C b) J Hoje < > HOJE c) Media (A + B + C + D) / 4 d) Media A + B + C + D / 4 e) Resultado A mod D / 5 f) Resultado (A mod D) / 5 g) X (A + B) 10 * C h) X A + B 10 * C
8 Linguagem de Programação i) Y A > 8.e. B + C > D j) Y A > 3 * 2.ou. B + C < > D 5. Dadas as expressões a seguir, identifique o resultado verdadeiro ou falso que cada uma delas retornaria, em função dos valores dados. A 2; B 7 a) A = 3.e. B = 7 b) A = 2.e. B = 5 c) A < 3.ou. B < > 7 d) A <= 2.e. B = 7 e).não. A = 2.e. B = 7 f) A < 5.e. B > 2.ou. B < > 7 6. Complete a tabela-verdade a seguir: Operador.e..ou..não. Expressão A = 4 B < > 5 A = 4.e. B < > 5 A = 4.ou. B < > 5.não. A = 4 Resultados possíveis 7. Dados os enunciados a seguir, identifique quais variáveis e/ou constantes serão necessárias para representar os valores exigidos para resolver os problemas: a) Uma pessoa foi ao armazém e comprou 5 kg de um determinado legume, cujo preço do quilo é R$ 3,00. Considerando que essa pessoa poderia comprar outros produtos, como poderíamos escrever uma expressão que pudesse ser aproveitada para calcular o valor total da compra de dada produto? b) A área de um retângulo é dada pela multiplicação do comprimento pela altura. c) O cálculo do delta é obtido pela subtração de b elevado ao quadrado pelo resultado da multiplicação de 4 por a e por c. d) Ler o nome da pessoa e sua data de nascimento. A partir da data atual, calcula a idade da pessoa. e) O índice de massa corporal (IMC) é uma fórmula utilizada para verificar se um adulto está acima do peso, obeso ou abaixo do peso ideal considerado saudável. A fórmula utilizada para calcular o IMC é dada pela expressão: IMC = peso / (altura) 2. f) O salário mínimo é reajustado anualmente. Para isso, o governo determina o percentual de reajuste. g) A velocidade média de um veículo é dado pela expressão: Vm = S / T, onde: S: variação de espaço (ponto de chegada ponto de partida) em quilômetros. T: intervalo de tempo (tempo final tempo inicial) em horas. 8. Faça um programa que receba quatro números inteiros, calcule e mostre a soma desses números. 9. Faça um programa que receba três notas, calcule e mostre a média aritmética entre elas. 10. Faça um programa que receba três notas e seus respectivos pesos, calcule e mostre a média ponderada dessas notas.
Lógica de Programação 9 11. Faça um programa que receba o salário de um funcionário, calcule e mostre o novo salário, sabendo-se que este sofreu um aumento de 25%. 12. Faça um programa que receba o salário de um funcionário e o percentual de aumento, calcule e mostre o valor do aumento e o novo salário. 13. Faça um programa que receba o salário-base de um funcionário, calcule e mostre o salário a receber, sabendo-se que esse funcionário tem gratificação de 5% sobre o salário-base e paga imposto de 11% sobre o salário-base. 14. Faça um programa que recebe o salário-base de um funcionário, calcule e mostre o seu salário a receber, sabendo-se que esse funcionário tem gratificação de R$ 50,00 e paga imposto de 10% sobre o salário-base. 15. Faça um programa que receba o valor de um depósito e o valor da taxa de juros, calcule e mostre o valor do rendimento e o valor total depois do rendimento. 16. Faça um programa que calcule e mostre a área de um triângulo. Sabe-se que: área = (base * altura)/2 17. Faça um programa que calcule e mostre a área de um círculo. Sabe-se que: Área = R 2 18. Faça um programa que receba um número positivo e maior que zero, calcule e mostre: a) O número digitado ao quadrado b) O número digitado ao cubo c) A raiz quadrada do número digitado d) A raiz cúbica do número digitado 19. Faça um programa que receba dois números maiores que zero, calcule e mostre um elevado ao outro. 20. Sabe-se que: 1 pé = 12 polegadas 1 jarda = 3 pés 1 milha = 1.760 jardas Faça um programa que receba uma medida em pés, faça as conversões a seguir e mostre os resultado a) Polegadas b) Jardas c) Milhas 21. Faça um programa que receba o ano de nascimento de uma pessoa e o ano atual, calcule e mostre: a) A idade dessa pessoa b) Quantos anos essa pessoa terá em 2015 22. O custo ao consumidor de um carro novo é a soma do preço de fábrica com o percentual de lucro do distribuidor e dos impostos aplicados ao preço de fábrica. Faça um programa que receba o preço de fábrica de um veículo, o percentual de lucro do distribuidor e o percentual de impostos. Calcule e mostre: a) O valor correspondente ao lucro do distribuidor. b) O valor correspondente aos impostos. c) O preço final do veículo. 23. Faça um programa que receba o número de horas trabalhadas e o valor do salário mínimo. Calcule e mostre o salário a receber seguindo as regras abaixo: a) A hora trabalhada vale a metade do salário mínimo. b) O salário bruto equivale ao número de horas trabalhadas multiplicado pelo valor da hora trabalhada. c) O imposto equivale a 3% do salário bruto.
10 Linguagem de Programação d) O salário a receber equivale ao salário bruto menos o imposto. 24. Pedro comprou um saco de ração com peso em quilos. Pedro possui dois gatos para os quais fornece a quantidade de ração em gramas. Faça um programa que receba o peso do sado de ração e a quantidade de ração fornecida para cada gato. Calcule e mostre quanto restará de ração no saco após cinco dias. 25. Cada degrau de uma escada tem X de altura. Faça um programa que receba essa altura e a altura que o usuário deseja alcançar subindo a escada. Calcule e mostre quantos degraus o usuário deverá subir para atingir seu objetivo, sem se preocupar com a altura do usuário. 26. Faça um programa que receba a medida do ângulo formado por uma escada apoiada no chão e encostada na parede e a altura da parede onde está a ponta da escada. Calcule e mostre a medida desta escada. 27. Faça um programa para calcular e mostrar a que distância deve estar uma escada da parede. O usuário deve fornecer o tamanho da escada e a altura em que deseja pregar o quadro. Lembre-se de que o tamanho da escada deve ser maior que a altura que se deseja alcançar. X altura em que deseja pregar o quadro. Y distância em que deverá ficar a escada. Z tamanho da escada. Bibliografia Fundamentos da Programação de Computadores Ana Fernanda Gomes Ascencio, Edilene Aparecida Veneruchi de Campos São Paulo: Pearson Prentice Hall Lógica de programação e estrutura de dados, com aplicações em Java Sandra Puga, Gerson Rissetti São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009 Programando com Pascal Jaime Evaristo São Paulo: Book Express, 2002 Algoritmos e Programação Ricardo Reis Pereira, Jerffeson Teixeira de Souza, Jeandro de Mesquita Bezerra Fortaleza: RDS, 2009