Lógica de Programação by Ronneesley Moura Teles

RONNEESLEY MOURA TELES

´ ˜ LOGICA DE PROGRAMAC ¸ AO

´ SUMARIO 1

O CURSO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.1 Ementa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Introdu¸c˜ ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3 Ferramentas utilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.4 Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

˜ A CIENCIAS ˆ ˜ INTRODUC ¸ AO DA COMPUTAC ¸ AO . . . . . . . . . . . . .

2.1 Processamento de Dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 Evolu¸c˜ ao da Tecnol´ ogica dos Computadores

. . . . . . . . . . . . . .

2.3 O Computador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3.1

Anal´ogico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3.2

Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4 Estrutura de um computador digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.5 Pe¸cas do Computador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.5.1

A Mem´oria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.5.2

A Unidade Central de Processamento (CPU) . . . . . . . . . . . . . 12

2.5.3

Teclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.5.4

Monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.5.5

Impressora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.5.6

Disquete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.6 Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3

ALGORITMOS

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.1 Conceito de A¸c˜ ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2 Conceito de Algoritmo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.3 Refinamentos Sucessivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.3.1

Estrutura Condicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.3.2

Estrutura de Repetic¸˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.3.3

Conclus˜ao do Algoritmo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.4 Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4

ALGORITMOS ESTRUTURADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.1 Plajenamento do Algoritmo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.2 Previs˜ ao e Capacidade dos Primeiros Algoritmos . . . . . . . . . . . . 23

4.3 Consequˆ encia da Evolu¸c˜ ao das Tecnologias na Eletrˆ onica . . . . . . . 24 4.4 Desenvolvimento Estruturado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.5 Diagrama de Blocos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.6 Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5

˜ LINGUAGENS DE PROGRAMAC ¸ AO

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1 Mais Antigas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.1.1

Fortran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.2

Cobol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.1.3

Basic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5.2 Mais Recentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.2.1

Pascal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

5.2.2

5.2.3

C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.2.4

Perl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5.2.5

Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.2.6

PHP (Hypertext Preprocessor) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.2.7

Ruby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.2.8

Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.3 Scripts

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.3.1

Shell Script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.3.2

JavaScript . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

FUNDAMENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6.1 Constantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6.1.1

Num´ericas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6.1.2

L´ogicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6.1.3

Literais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6.2 Vari´ aveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 6.2.1

Formac¸˜ao dos Identificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.2.2

Declarac¸˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.3 Coment´ arios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 6.4 Express˜ oes aritm´ eticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 6.5 Express˜ oes l´ ogicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.5.1

Relac¸o˜es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.5.2

Operadores l´ogicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.5.3

6.5.2.1

Conjunc¸˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.5.2.2

Disjunc¸˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.5.2.3

Negac¸˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Prioridade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.6 Express˜ oes Literais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 6.7 Comando de Atribui¸c˜ ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 6.8 Comandos de entrada e sa´ıda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 6.8.1

Comando de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

6.8.2

Comando de sa´ıda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

6.9 Fun¸c˜ oes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 6.10 Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 7

CONTROLE DE FLUXO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 7.1 Estrutura sequencial

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

7.2 Estrutura condicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 7.2.1

Estrutura condicional simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

7.2.2

Estrutura condicional composta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

7.3 Estrutura de repeti¸c˜ ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 7.3.1

Interrupc¸˜ao no in´ıcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

7.3.2

Interrupc¸˜ao no meio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

7.3.3

Interrupc¸˜ao no fim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

7.4 Estrutura de repeti¸c˜ ao nas linguagens de programa¸c˜ ao . . . . . . . . 63 7.4.1

Estrutura enquanto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

7.4.2

Estrutura repita ... at´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

7.4.3

A estrutura de repetição para interrupções no meio . . . . . . . . . 63

7.4.4

A estrutura para . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

7.5 Exerc´ıcios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 ˆ REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

O CURSO A disciplina Lógica de Programação ou Técnicas de Programação são disciplinas que

tratam dos princ´ıpios básicos para criação de softwares. Pré-requisitos: operação de computadores (instalar programas, usar o computador, etc.). 1.1

Ementa Desenvolvimento de algoritmos. Tipos de dados b´asicos e estruturados. Comandos de

uma linguagem de programação. Metodologia de desenvolvimento de programas. Modularidade e abstração. 1.2

Introdu¸c˜ ao Neste curso, ser˜ao apresentados os conceitos de: constantes, vari´aveis, tipos de da-

dos, palavras-chave, nomenclatura de variáveis, expressões (lógicas, literais e aritméticas), estruturas de programação (sequencial, condicional e repetição), funções, vetores, matrizes, modularização. 1.3

Ferramentas utilizadas ´ • Code.org: trata-se de um ambiente de apredizado para iniciantes em programação. E uma ferramenta Web gratuita dispon´ıvel em hhttps://code.orgi, precisa apenas cadastrarse para utilizá-la. • Portugol Studio: trata-se de um ambiente que permite simular um algoritmo no com´ uma ferramenta gratuita que pode ser obtida no endereço hhttp://lite.acad. putador1 . E univali.br/portugoli.

1.4

Exerc´ıcios

1. O que é uma máquina de Turing? 2. Qual a similaridade da máquina de Turing com os computadores atuais? 1

A partir do momento que é poss´ıvel executar no computador, este é chamado de programa. Neste contexto é chamado de algoritmo somente por questões didáticas.

3. Quem foi o primeiro programador de computador? 4. Qual a versË&#x153;ao atual do Portugol Studio? 5. Cite pelo menos trË&#x2020;es sistemas operacionais. 6. Cite o nome de pelo menos trË&#x2020;es editores de textos.

˜ A CIENCIAS ˆ ˜ INTRODUC ¸ AO DA COMPUTAC ¸ AO

2 2.1

Processamento de Dados Processar dados consiste em obter uma informação, processá-la e exibir os resultados.

Quando o ser humano começou a processar grandes quantidades de dados ele tentou construir uma máquina para ajudá-lo na tarefa. O computador é o resultado destas tentativas e hoje é uma das principais invenço˜es do século XX (FARRER et al., 1999, p. 1). 2.2

Evolu¸c˜ ao da Tecnol´ ogica dos Computadores Primeira geração, aconteceu de 1951 até 1959, usavam circuitos eletromecânicos e

válvulas (Figura 1a). Os computadores chegavam a ocupar prédios inteiros (Figura 1b). Segunda geração, durante os anos de 1959 até 1965, ocorreu a invensão do transistor (Figura 2) para substituição das válvulas. O transistor era aproximadamente 100 vezes menor que a válvula, não precisava de tempo para aquecimento, consumia menos energia e era mais rápido e mais confiável. Figura 1 – Componentes da primeira geração. (b) ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer).

(a) V´alvula.

Figura 2 – Quatro diferentes modelos de transistor.

Terceira geração, aconteceu de 1965 até 1975, ocorreu a substituição dos transistor pelos circuitos integrados (Figura 3). Figura 3 – Circuito integrado.

Quarta geração, de 1975 até ..., os circuitos integrados (CI’s) ainda menores chamados de: LSI (Large Scale of Integration), VLSI (Very Large Scale of Integration) e ULSI (Ultra Large Scale of Integration). Figura 4 – Computador Apple Lisa.

Alguns autores mais atuais mencionam a quinta geração ocorrendo de 1991 até os dias de atuais. Nestas estariam presentes os computadores de 64 bits, processadores que utilizam as arquiteturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) e CISC (Complex Instruction Set Computer), discos r´ıgidos com capacidade superior a 600 GB (Figura 5), pen-drives superiores a 1 GB (FARIAS, 2017). Figura 5 – iMac.

2.3

O Computador Existem dois tipos de computadores: os anal´ ogicos (do grego analogos, significa pro-

porcionado), e os digitais (do grego digitus, significa dedo). 2.3.1 Analógico O termômetro é uma exemplo de funcionamento analógico. Nele a dilatação do mercúrio é análoga a mudança de temperatura. A caracter´ıstica principal dos computadores analógicos é lidar com grandezas cont´ınuas. As variáveis de um problema são representadas por tensões, que são quantidades f´ısicas cont´ınuas. A Figura 6 apresenta alguns computadores analógicos.

Figura 6 – Computadores Anal´ogicos (b) AKAT-1: O primeiro analisador de ED usando transistores.

(a) ELWAT: Analisador de equac¸˜ oes diferenciais (ED), modelagem e controle de processos.

2.3.2 Digital São os mais utilizados e o estudo de algoritmos se dará com eles. “Os computadores digitais são capazes de somar, subtrair, multiplicar, dividir e comparar através de pulsações elétricas que, em u´ltima análise, representam os d´ıgitos 0 (ausência de corrente) e 1 (presença de corrente)” (FARRER et al., 1999, página 2). A Figura 7 apresenta exemplos de computadores digitais. Figura 7 – Computadores Digitais (b) PDA (Personal Digital Assistants). (a) Computador Pessoal.

2.4

Estrutura de um computador digital O computador digital possui cinco divis˜oes: unidade de entrada, unidade de controle,

unidade lógica e aritmética, unidade de sa´ıda e memória. A Figura 8 apresenta o relacionamento entre estas divisões, onde as setas indicam as direções de comunicação entre elas (FARRER et al., 1999, p. 2). Figura 8 – Unidade Central de Processamento

A unidade de entrada traduz a informação de uma grande variedade de dispositivos em código que a unidade central de processamento é capaz de entender. De outro lado está a unidade de sa´ıda na qual os dados processados são convertidos de impulsos elétricos em palavras ou números que podem ser “escritos” em impressoras ou apresentados em v´ıdeos ou outros dispositivos. A memória armazena os dados e os programas. A unidade lógica aritmética realiza todos os cálculos aritméticos e qualquer manipulação de dados, sejam eles numéricos ou não. Por fim, a unidade de controle é responsável pelo “tráfico” dos dados. Ela obtém os dados armazenados na memória e interpreta-os. Controla a transferência de dados da memória para a unidade lógica e aritmética, da entrada para a memória e da memória para a sa´ıda.

2.5

Pe¸cas do Computador

Figura 9 – Peças do Computador. 01- Monitor; 02- Placa-Mãe; 03- Processador; 04- Memória RAM; 05- Placas de Rede, Placas de Som, V´ıdeo, Fax...; 06- Fonte de Energia; 07Leitor de CDs e/ou DVDs; 08- Disco R´ıgido (HD); 09- Mouse (Rato); 10- Teclado.

2.5.1 A Memória A Unidade Central de Processamento (CPU) utiliza uma memória de alta velocidade para armazenar, temporariamente, dados e programas que serão processados. Qualquer programa para ser executado deve estar na memória. Costuma ser chamada de: “memória temporária”, “memória de trabalho”, “memória principal” e Memória RAM. Figura 10 – Memória RAM (Random Access Memory )

Ao menor item de informação binária da-se o nome de BIT (BInary digiT ). Pode assumir dois valores: 0 e 1. São agrupados (Tabela 1) para representar dados e programas. Tabela 1 – Múltiplos do byte. Unidade 1 byte (B) 1 quilobyte (kB ou Kbytes) 1 megabyte (MB ou Mbytes) 1 gigabyte (GB ou Gbytes) 1 terabyte (TB ou Tbytes) 1 petabyte (PB ou Pbytes) 1 exabyte (EB ou Ebytes) 1 zettabyte (ZB ou Pbytes) 1 yottabyte (YB ou Ybytes)

Quantidade 8 bits 1024 bytes 1024 quilobytes 1024 megabytes 1024 gigabytes 1024 terabytes 1024 petabytes 1024 exabytes 1024 zettabytes

Quando os programas precisam ser armazenados para utilização futura ou periódica são armazenados em outros tipos de memórias. Estas memórias são denominadas “memórias de armazenamento secundário” ou “memórias auxiliares”; Os dados e programas não são perdidos ao deligar o sistema (FARRER et al., 1999, p. 3). Figura 11 – Memórias Secundárias (a) Disco R´ıgido (HD).

(b) DVD (Digital Versatile Disc).

2.5.2 A Unidade Central de Processamento (CPU) A sigla CPU significa Central Processing Unit que em português quer dizer Unidade Central de Processamento, esta também é chamada simplemente de processador (Figura 12). Devido a sua complexidade é dividida em duas partes: unidade de controle e unidade lógica e aritmética. 12

Figura 12 – CPU em dois ˆangulos. (a) CPU parte de cima.

(b) CPU parte de baixo.

2.5.3 Teclado Figura 13 – Teclados. (b) Teclado com desenho moderno. (a) Teclado padr˜ao.

2.5.4 Monitor Figura 14 – Monitores. A superficie na qual a imagem é projetada chamamos de tela, ecrã ou écran. (b) Monitor LCD (Liquid Crystal Display) ou Display de Cristal L´ıquido.

(a) Monitor CRT (Cathode Ray Tube ou Tubo de Raios Cat´ odicos).

2.5.5 Impressora Figura 15 – Impressoras. (b) Impressora matricial.

(a) Impressora jato de tinta.

2.5.6 Disquete Figura 16 – Disquetes. (b) Disquete de 8 polegadas. (a) Disquete de 3,5 polegadas.

2.6

Exerc´ıcios

1. Em que consiste a tarefa de processamento de dados? 2. Qual foi a atitude dos homens quando se depararam com grandes quantidade de dados para processar? 3. Qual o nome dado a máquina criada no século XX para processamento de dados? 4. Descreva cada uma das quatro gerações da evolução tecnológica dos computadores. 5. Cite os principais componentes eletrônicos criados que marcaram as quatro geraço˜es. 6. Cite pelo menos três outros computadores antigos como o ENIAC. 7. Quais os dois tipos de computadores? 8. Cite exemplos de funcionamento analógico. 9. Pode-se dizer que computadores são somente os computadores pessoais (PCs)? Justifique sua resposta. 10. Qual a capacidade dos disquetes de 3,5 polegadas e dos de 8 polegadas? 11. Qual a diferença entre impressora matricial e a impressora jato de tinta? 15

12. Qual monitor é mais fino e leve: CRT ou LCD? 13. Classifique os dispositivos (teclado, monitor, monitor touchscreen, scanner, impressora, impressora multifuncional, disquete, pen-drive, microfone, câmera e caixa de som) quanto a sua natureza: entrada, sa´ıda ou entrada/sa´ıda. 14. Calcule quantos bits são 5 GB. 15. Calcule quantos gigabytes são 5.000 MB.

ALGORITMOS

3.1

Conceito de A¸c˜ ao Antes de definir algoritmos deve-se entender o que é uma ação. Uma ação parte de um

estado inicial e após um tempo produz um estado final previs´ıvel e bem definido (FARRER et al., 1999, p. 14). Sequência de Fibonacci é definida com os dois primeiros termos iguais a 1 (um) e cada termo seguinte é a soma dos dois termos imediatamente anteriores1 .   

se n = 1 ou n = 2



f ib(n − 1) + f ib(n − 2)

se n > 2

f ib(n) = 

Isto resulta na sequência: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, ... Estes números são observados nos mercados financeiros, pode ser aplicado na Ciência da Computação, na teoria ´ dos jogos e aparece na natureza como nas folhas de uma bromélia (Figura 17) (WIKIPEDIA, 2011). Figura 17 – A sequência de Fibonacci na espiral de uma bromélia.

Dada a sequência solicitou-se que três pessoas escolhessem um valor numérico L. Elas deviam escrever os termos da sequência de Fibonacci inferiores a este valor: • Ana (L = 50): 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34; • Bob (L = 13): 1, 1, 2, 3, 5, 8; 1

Algumas definic¸˜ oes utilizam os dois primeiros n´ umeros iguais a 0 e 1, respectivamente.

• Pedro (L = 1): não escreveu nada. Apenas parte do que as três pessoas fizeram é uma ação. A escolha dos valores de L (50, 13 e 1) é impreviss´ıvel então não é considerada uma ação. Já a escrita dos termos da sequência inferiores a L é uma ação, pois seu estado inicial é o valor escolhido para L, após um per´ıodo de tempo limitado (alguns segundos), chega-se num estado final que foi a sequência escrita ou o que não foi. Mesmo iniciando em momentos diferentes, partindo de valores iniciais distintos e com resultados diferentes. Todos obedeceram um padrão de comportamento ou norma de execução. Este padrão de comportamento poderia ser escrito assim: escreva os termos da sequência de Fibonacci inferiores a L. 3.2

Conceito de Algoritmo Algoritmo ´e um conjunto de comandos que ao serem obedecidos resulta em v´arias

ações sucessivas (FARRER et al., 1999, p. 14). Todo algoritmo é escrito para resolver um problema. Assim define-se um conjunto de comandos que ao serem seguidos obtém a solução do problema. Pode-se dizer que Ana, Bob e Pedro após a escolha do valor L, executaram o algoritmo (FARRER et al., 1999, p. 15). Algoritmo 1: Algoritmo da sequência Fibonacci. Algoritmo

Escreva os termos da sequˆencia de Fibonacci inferiores a L.

fim algoritmo.

3.3

Refinamentos Sucessivos Os algoritmos podem ser encontrados em vários lugares, como: em instruções de como

utilizar um equipamento eletrodoméstico, numa receita para preparo de um prato, num guia de preenchimento da declaração de imposto de renda, na maneira como as contas de água, luz e telefone são calculadas mensalmente e no cálculo da média escolar é calculada. Um algoritmo pode ou não ser considerado completo. Quando todos os comandos são de entendimento do destinatário2 o algoritmo é classificado como completo. Os comandos que 2

Geralmente o destinat´ario de um algoritmo ´e o computador.

não são compreendidos pelo destinatário devem ser desdobrados em novos comandos. Este ato de desdobrar é chamado de refinamento (FARRER et al., 1999, p. 15). Quando um algoritmo é formado por mais de um comando, significa que existem estados intermediários entre o estado inicial e o estado final. O Algoritmo 6 que escreve os números inferiores a L, poderia ser desdobrado assim: Algoritmo 2: Refinamento: Escreva os termos de Fibonacci inferiores a L. 1

Receba o valor L;

Processe os dois primeiros termos;

Processe os termos restantes; Os algoritmos e seus refinamentos s˜ao formados por comandos que determinam as

ações a serem executadas pelo seu destinatário. Além disto, existem estruturas de controle que determinam a ordem em que os comandos são executados. Estas estruturas controlam se os comandos devem ser executados ou não, e quando eles devem ser repetidos. Em algoritmos simples, como o Algoritmo 2, vigora a estrutura sequencial, nela os comandos são executados um após o outro (de cima para baixo). Se um comando de um refinamento for vago ele também deverá ser desdobrado. Algoritmo 3: Ref: Processe os dois primeiros termos. 1

Atribua o valor 1 ao primeiro termo;

se ele for menor que L ent˜ ao escreva-o

3 4

fim

Atribua o valor 1 ao segundo termo;

se ele for menor que L ent˜ ao escreva-o

7 8

fim

3.3.1 Estrutura Condicional A segunda estrutura de controle3 é a estrutura condicional. Com as estruturas condicionais pode-se provocar ou não a execução de um comando. Algoritmo 4: Forma geral da estrutura condicional. se condição ent˜ ao

comandos

fim

3.3.2 Estrutura de Repetição A terceira estrutura de controle é a estrutura de repetição. Nas estruturas de repetição os comandos são executados enquanto uma condição for verdadeira; Neste caso a condição é “novo termo for menor que L”. Algoritmo 5: Ref: Processe os termos restantes. 1

Calcule o novo termo somando os 2 anteriores;

enquanto novo termo for menor que L fa¸ca

Escreva o novo termo;

Calcule o novo termo somando os 2 anteriores;

fim No caso de Bob que escolheu L = 13, o percurso percorrido foi: calcula o novo termo,

1 + 1 = 2, como 2 < 13, escreve o valor 2, calcula o novo termo, 1 + 2 = 3, como 3 < 13, escreve o valor 3, calcula o novo termo, 2 + 3 = 5, como 5 < 13, escreve o valor 5, calcula o novo termo, 3 + 5 = 8, como 8 < 13, escreve o valor 8, calcula o novo termo, 5 + 8 = 13, como 13 não é menor que 13 e interrompe. 3.3.3 Conclusão do Algoritmo Após estes refinamentos o algoritmo estará completo, exceto que o destinatário: não saiba fazer adição de dois termos ou não entenda diretamente algum comando. Caso o algoritmo esteja completo, deve-se colocar em forma de comentário os comandos 3

A primeira estrutura apresentada foi a estrutura sequencial.

que foram refinados e substituir por seus refinamentos. Algoritmo 6: Algoritmo da sequˆencia Fibonacci. 1

Algoritmo

// Escreva os termos da sequˆ encia de Fibonacci inferiores a L.

Receba o valor L;

// Processe os dois primeiros termos

Atribua o valor 1 ao primeiro termo;

se ele for menor que L ent˜ ao escreva-o

7 8

fim

Atribua o valor 1 ao segundo termo;

se ele for menor que L ent˜ ao escreva-o

11 12

fim

// Processe os termos restantes

Calcule o novo termo somando os 2 anteriores;

enquanto novo termo for menor que L fa¸ca

Escreva o novo termo;

Calcule o novo termo somando os 2 anteriores;

18 19

3.4

fim fim algoritmo. Exerc´ıcios

1. Escreva um algoritmo para encontrar o maior e o menor valor entre dois números. 2. Escreva um algoritmo para encontrar o valor de f (x) em uma função do primeiro grau. Dado que: f (x) = a · x + b. 3. Escreva um algoritmo para encontrar a raiz de uma função do primeiro grau. Dado que a ra´ız é encontrada igualando f (x) a zero, logo 0 = a · x + b de outra forma a · x + b = 0. 4. Escreva um algoritmo para encontrar o valor de f (x) em uma função do segundo grau. Dado que: f (x) = a · x2 + b · x + c.

5. Escreva um algoritmo para encontrar as ra´ızes de uma func¸˜ao do segundo grau. Dado que: ∆ = b2 − 4 · a · c e x =

√ −b± ∆ 2·a

e que não há ra´ızes quando o delta é negativo.

6. Um algoritmo n˜ ao pode conter um comando como: “Escreva todos os termos da sequˆencia de Fibonacci”. Por quˆe? 7. Escrever um algoritmo que, partindo de diferentes estados iniciais, produza os valores: • 2 4 6 8 10 12 14 • 1 3 5 7 9 11 13 8. Escreva um algoritmo para calcular o deslocamento em um Movimento Retil´ıneo Uniforme (MRU). Dado que: S = So + v · t. 9. Escreva um algoritmo para calcular o deslocamento em um Movimento Retil´ıneo Uniformemente Variado (MRUV). Dado que: S = So + vo · t +

a·t2 2

10. Escreva um algoritmo para calcular a m´edia entre quatro notas.

ALGORITMOS ESTRUTURADOS Os computadores foram criados para serem mais r´apidos que as pessoas em algumas

tarefas, deste modo Farrer et al. (1999) o descrevem: Os computadores são máquinas destinadas a resolver problemas com grande rapidez: uma operação aritmética pode ser efetuada num tempo da ordem de 1 microssegundo, isto é, 1 milionésimo de segundo; os computadores mais potentes estão atingindo o tempo de 1 nanosegundo, isto é, 1 milionésimo de microsegundo (FARRER et al., 1999, p. 19).

Uma decisão humana pode demorar dezenas de segundos (às vezes, horas ou dias); Logo de nada adiantaria se após uma operação feita em 1 nanosegundo, o computador tivesse que esperar uma decisão humana (dezenas de segundos, horas ou dias) para executar a próxima operação. 4.1

Plajenamento do Algoritmo Mesmo com o prec¸o mais acess´ıvel, o computador ´e comprado para diversas finalidades.

Desta forma ele tem que ser flex´ıvel, e flexibilidade quer dizer que o computador tenha formas de resolver cada problema levado a ele. Para que isto aconteça é necessário ter um planejamento das operaço˜es a serem executadas. Este planejamento deve acontecer antes mesmo de se utilizar o computador. Sendo assim, a utilização de um computador para resolver um problema exige antes de tudo um algoritmo, ou seja, um conjunto de comandos que obedecidos “provocarão uma sucessão finita de aço˜es que resultarão na resolução do problema proposto.” (FARRER et al., 1999, p. 19). 4.2

Previs˜ ao e Capacidade dos Primeiros Algoritmos Este algoritmo tem que ser transmitido ao computador e armazenado em sua memória, para em seguida ser posto em execução e conduzir o computador para a solução desejada. O algoritmo deve, portanto, prever antecipadamente todas as situações que possam ocorrer quando for posto em execução. (FARRER et al., 1999, p. 20).

Quando o problema é simples, é fácil desenvolver um algoritmo para solucioná-lo. No entanto, quando o problema é complexo necessita-se de técnicas especiais para desenvolvê-lo. Na década de 50, quandos os computadores começaram a ser fabricados em escala industrial, eles ainda eram máquinas bastante lentas e com pouca

capacidade de mem´oria. O porte dos problemas que podiam ser processados nestes computadores era muito limitado. (FARRER et al., 1999, p. 20)

4.3

Consequˆ encia da Evolu¸c˜ ao das Tecnologias na Eletrˆ onica Através do desenvolvimento de tecnologias na eletrônica, a velocidade, a memória e as

potencialidades do computador cresceram exponencialmente. Já se tem feito a comparação de que se a ind´ ustria automobil´ıstica tivesse evolu´ıdo de forma equivalente aos computadores, qualquer automóvel nacional custaria hoje menos de um dolar, faria um milhão de quilômetros com um litro de gasolina e poderia desenvolver a velocidade de cem milh˜ oes de ometros por hora (FARRER et al., 1999, p. 20). quilˆ

4.4

Desenvolvimento Estruturado Com esta evolução, também aumentou-se o porte e a complexidade dos problemas

levados ao computador. Alguns algoritmos são muito complexos e outros ainda nem foram desenvolvidos pelo ser humano. Devido a esta complexidade e volume de problemas surgiu as técnicas de desenvolvimento estruturado de algoritmos. Os objetivos destas técnicas são (FARRER et al., 1999, p. 20): 1. facilitar o desenvolvimento dos algoritmos; 2. facilitar o entendimento pelos seres humanos; 3. antecipar a comprovação da sua correção; 4. facilitar a sua manutenção e a sua modificação; 5. permitir que o seu desenvolvimento possa ser empreendido simultaneamente por uma equipe de pessoas. Deste modo recomenda-se que os algoritmos sejam desenvolvidos por refinamentos sucessivos. Também chamado de “construção hierárquica de algoritmos” e “desenvolvimento de cima para baixo” (em inglês, top-down) (FARRER et al., 1999, p. 20). E, também, que os sucessivos refinamentos são módulos, que delimitam poucas funções e são o mais independente poss´ıvel, isto é, conservam poucos v´ınculos com os outros módulos. Apenas as recomendaço˜es do desenvolvimento estruturado não atingem os objetivos. O programador deve buscar simplicidade e clareza. 24

Utilizando estas recomendações consegue-se uma abordagem segura e objetiva do problema, a integração dos módulos torna-se melhor. a alteração dos módulos já desenvolvidos é teoricamente desnecessária, os módulos de mais alto n´ıvel podem ser testados antes do desenvolvimento dos módulos de mais baixo n´ıvel. Além disso, contorna-se a limitação humana do entendimento da complexidade geral de um problema. Cada módulo pode ser desenvolvido de forma quase independente, logo cada módulo pode ser desenvolvido por uma pessoa. Estes benef´ıcios são important´ıssimos quando se faz a manutenção (melhora, correção e aperfeiçoamento) e modificação (atender novas aplicações) do algoritmo. 4.5

Diagrama de Blocos Recomenda-se que algoritmos mais complexos bem documentados e se poss´ıvel ilustra-

dos. Para ficar mais f´acil o entendimento dos algoritmos costuma-se criar diagramas de blocos para ilustr´a-los como apresentado na Figura 18.

Figura 18 – Diagrama de Blocos do algoritmo de escrita da sequˆencia de Fibonacci menores que L.

4.6

Exerc´ıcios

1. Quais os motivos que levaram a criação do computador? 2. Quais os objetivos do desenvolvimento estruturado? 3. Quais as recomendaço˜es do desenvolvimento estruturado? 4. Quais as vantagens do desenvolvimento estruturado? 5. No diagrama de blocos existem várias represetações para os comandos, como retângulos, paralelep´ıpedos e losanglos. Busque na Internet ou em Livros o significado de cada um deles. 6. Quais os principais paradigmas de programação existentes?

7. Quais as caracter´ısticas da programação estruturada? 8. Qual o principal paradigma de programação usado atualmente?

˜ LINGUAGENS DE PROGRAMAC ¸ AO

Os algoritmos devem ser programados em uma linguagem de computador para que possam comandar as operações do computador. Programar um algoritmo é transcrevê-lo para uma linguagem que o computador entenda diretamente ou indiretamente. Os computadores só podem executar diretamente códigos em linguagem de máquina. A linguagem de máquina é capaz de lidar diretamente com os componentes eletrônicos do computador, sendo que é espec´ıfica para cada tipo de computador e arquitetura, são caracterizadas por serem dif´ıceis de entender por serem extremamente rudimentar e exigem que até mesmo as operações mais simples sejam refinadas e expressas em termos de registros, acumuladores e outros dispositivos de máquina. Além disso é expressa em forma binária ou hexadecimal o que dificulta ainda mais o entendimento, e exige um cuidado para o posicionamento dos dados e das instruções na memória (FARRER et al., 1999, p. 22). 5.1

Mais Antigas

5.1.1 Fortran Surgiu em 1957 e criada pela IBM, significa: IBM Mathematical FORmula TRANslation System. Foi a primeira linguagem criada que teve aceitação mundial. Código 5.1 – Linguagem Fortran 90. Nota-se que este programa já foi escrito usando a versão melhorada da linguagem. 1

program FibMenorL

i m p l i c i t none

integer

: : L , A, B, C,

ierr

4 5

! Receba L

w r i t e ( ∗ , ∗ ) ” D i g i t e o v a l o r de L : ”

r e a d ( ∗ , ∗ , i o s t a t= i e r r ) L

8 9

! Processe os d o i s p r i m e i r o s termos

A = 1

i f (A < L ) w r i t e ( ∗ , ∗ ) A

B = 1

i f (B < L ) w r i t e ( ∗ , ∗ ) B

14 15

! Processe os termos r e s t a n t e s

C = A + B

do w h i l e (C < L )

write (∗ ,∗) C

A = B

B = C

C = A + B

enddo

23 24

end program FibMenorL

O Código 5.1 deve ser salvo com o nome fib menor L.f90, para compilar o arquivo no Linux deve-se usar o comando: gfortran fib menor L.f90 -o fib menor L.bin. Se a compilação ocorreu sem erros, o arquivo em código de máquina será gerado, sendo poss´ıvel executá-lo com o comando ./fib menor L.bin. 5.1.2 Cobol Surgiu em 1960 e criada por Grace Hopper, William Selden, Gertrude Tierney, Howard Bromberg, Howard Discount, Vernon Reeves e Jean E. Sammet para desenvolver aplicativos comerciais, financeiros e administrativos, seu nome significa: COmmon Business Oriented Language. (a) Grace Hopper (b) Jean E. Sammet

C´odigo 5.2 – Linguagem Cobol (Cuidado com os espac¸os a esquerda). 1

IDENTIFICATION DIVISION .

PROGRAM−ID . FIBONACCI .

ENVIRONMENT DIVISION .

DATA DIVISION .

WORKING−STORAGE SECTION .

PIC 9 ( 1 2 ) VALUE 0 .

10 11 12

PROCEDURE DIVISION . ∗ Receba L DISPLAY ” D i g i t e o v a l o r de L : ” .

ACCEPT L .

14 ∗ Processe os d o i s p r i m e i r o s termos

15 16

COMPUTE A = 1 .

I F A < L , DISPLAY A .

COMPUTE B = 1 .

I F B < L , DISPLAY B .

20 ∗ Processe os termos r e s t a n t e s

21 22

COMPUTE C = A + B .

PERFORM UNTIL C >= L

DISPLAY C

COMPUTE A = B

COMPUTE B = C

COMPUTE C = A + B

28 29

END−PERFORM

STOP RUN .

O Código 5.2 deve ser salvo com o nome fib menor L.cob. Para compilá-lo no Linux deve-se usar o comando cobc -x fib menor L.cob -o fib menor L.bin. A execução se dá da mesma forma uma vez que trata-se de um arquivo binário ./fib menor L.bin. 5.1.3 Basic Criada por John G. Kemeny e Thomas E. Kurtz em 1964 para ser mais simples que o Fortran e para fins didáticos, seu nome significa Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code. Para codificá-la no Linux deve-se utilizar o programa Basic256 que possui funções próprias para execução. (a) John George meny.

Ke-

(b) Thomas Kurtz.

Eugene

C´odigo 5.3 – Linguagem Basic. 1

REM Receba L

p r i n t ” D i g i t e o v a l o r de L : ”

input L

4 5

REM P r o c e s s e o s d o i s p r i m e i r o s t e r m o s

A = 1

i f A < L then p r i n t A

B = 1

i f B < L then p r i n t B

10 11

REM P r o c e s s e o s t e r m o s r e s t a n t e s

C = A + B

while C < L

print C

A = B

B = C

C = A + B

end w h i l e

5.2

Mais Recentes

5.2.1 Pascal Criada por Niklaus Wirth em 1970 para ensinar programação estruturada e utilizar na sua fábrica de software. Durante muito tempo foi a escolha na maioria das universidades para ensino de linguagem de programação. (a) Niklaus 1969.

Wirth

em (b) Niklaus Wirth mais recente.

C´odigo 5.4 – Linguagem Pascal 1

program FibMenorL ;

var

L , A, B, C: i n t e g e r ;

begin { Receba L}

5 6

w r i t e ( ’ D i g i t e o v a l o r de L :

readln (L) ;

’);

8 { Processe os d o i s p r i m e i r o s termos }

9 10

A := 1 ;

i f (A < L ) t h e n w r i t e l n (A) ;

B := 1 ;

i f (B < L ) t h e n w r i t e l n (B) ;

14 15

{ Processe os termos r e s t a n t e s }

C := A + B ;

w h i l e (C < L ) do b e g i n

w r i t e l n (C) ;

A := B ;

B := C ;

C := A + B ;

22 23

end ; end .

O Código 5.4 deve ser salvo com o nome fib menor L.pas. Para compilá-lo deve-se utilizar o comando fpc fib menor L.pas. A execução do código binário é identica ./fib menor L, exceto que o arquivo gerado não possui extensão. 5.2.2 C Criada por Dennis Ritchie em 1972 para desenvolver o sistema operacional Unix. Uma das mais populares linguagens de programação, possui um compilador para quase todas as arquiteturas. (a) Ken Thompson (criador linguagem B) e Dennis Ritchie.

(b) Dennis Ritchie em 1998.

C´odigo 5.5 – Linguagem C 32

#i n c l u d e <s t d i o . h>

2 3

i n t main ( ) {

i n t L , A, B, C;

// Receba L

p r i n t f ( ” D i g i t e o v a l o r de L : ” ) ;

s c a n f ( ”%d ” , &L ) ;

// P r o c e s s e o s d o i s p r i m e i r o s t e r m o s

A = 1;

i f (A < L ) p r i n t f ( ”%d\n ” , A) ;

B = 1;

i f (B < L ) p r i n t f ( ”%d\n ” , B) ;

13 14

// P r o c e s s e o s t e r m o s r e s t a n t e s

C = A + B;

w h i l e (C < L ) {

p r i n t f ( ”%d\n ” , C) ;

A = B;

B = C;

C = A + B; }

21 22 23 24

return 0; }

O Código 5.5 deve ser salvo com o nome fib menor L.c. A compilação é feita com o comando gcc fib menor L.c -o fib menor L.bin. E a execução ./fib menor L.bin. 5.2.3 C++ Criada por Bjarne Stroustrup em 1985 para adicionar o conceito de classes na linguagem C. Posteriormente foi-se adicionado os conceitos de funções virtuais, sobrecarga de operadores, herança múltipla, gabaritos e tratamento de exceço˜es. (a) Bjarne Stroustrup mais novo.

(b) Bjarne Stroustrup mais recente.

C´odigo 5.6 – Linguagem C++ 1

#i n c l u d e

u s i n g namespace s t d ;

3 4

i n t main ( ) {

i n t L , A, B, C;

6 7

// Receba L

c o u t << ” D i g i t e o v a l o r de L : ” ;

c i n >> L ;

10 11

// P r o c e s s e o s d o i s p r i m e i r o s t e r m o s

A = 1;

i f (A < L ) c o u t << A << ” \n ” ;

B = 1;

i f (B < L ) c o u t << B << ” \n ” ;

16 17

// P r o c e s s e o s t e r m o s r e s t a n t e s

C = A + B;

w h i l e (C < L ) {

c o u t << C << ” \n ” ;

A = B;

B = C;

C = A + B; }

24 25 26 27

return 0; }

O Código 5.6 deve ser salvo com o nome fib menor L.cpp. Para compilá-lo deve-se usar o comando: g++ fib menor L.cpp -o fib menor L.bin. A execução se dá com o comando: ./fib menor L.bin. 5.2.4 Perl Criada por Larry Wall em 1987 é muito usada em aplicações de missão cr´ıtica e para desenvolvimento Web.

Figura 24 – Larry Wall

C´odigo 5.7 – Linguagem Perl 1 #Receba L 2

p r i n t ” D i g i t e o v a l o r de L : ” ;

$ l = <STDIN>;

4 5 #P r o c e s s e o s d o i s

p r i m e i r o s termos

$a = 1 ;

i f ( $a < $ l ) { p r i n t ” $a \n ” ; }

8 9 10

$b = 1 ; i f ( $b < $ l ) { p r i n t ” $b \n ” ; }

11 12 #P r o c e s s e o s t e r m o s 13

$c = $a + $b ;

w h i l e ( $c < $ l ) {

restantes

p r i n t ” $c \n ” ;

15 16

$a = $b ;

$b = $c ;

$c = $a + $b ;

}

O Código 5.7 deve-ser salvo com o nome fib menor L.pl. Por se tratar de uma linguagem interpretada apenas é necessário um comando para execução: perl fib menor L.pl. 5.2.5 Python Criada por Guido van Rossum em 1991 “projetada com a filosofia de enfatizar a importância do esforço do programador sobre o esforço computacional. Prioriza a legibilidade do ´ código sobre a velocidade ou expressividade” (WIKIPEDIA, 2012).

(a) Guido van Rossum em 2006.

(b) Guido van Rossum em 2008.

Código 5.8 – Linguagem Python (cuidado com as tabulações). 1 #Receba L 2

l = i n t ( r a w i n p u t ( ” D i g i t e o v a l o r de L : ” ) )

3 4 #P r o c e s s e o s d o i s

p r i m e i r o s termos

a = 1

i f (a < l ) : print a

7 8

b = 1

i f (b < l ) : print b

10 11 #P r o c e s s e o s t e r m o s 12

c = a + b

while c < l : print c

14 15

a = b

b = c

restantes

c = a + b

O Código 5.8 deve ser salvo com o nome fib menor L.py. Também é uma linguagem interpretada assim como o Perl, portanto para execução basta o comando python fib menor L.py. 5.2.6 PHP (Hypertext Preprocessor) Criada por Rasmus Lerdorf surgiu em 1995 para substituir um conjunto de scripts em Perl.

(a) Rasmus Lerdorf em 2002.

(b) Rasmus Lerdorf em 2007.

C´odigo 5.9 – Linguagem PHP 1

<?php

2 3

// Receba L

$ l = $ REQUEST [ ”L” ] ;

5 6

// P r o c e s s e o s d o i s p r i m e i r o s t e r m o s

$a = 1 ;

i f ( $a < $ l ) { e c h o ” $a” ; }

9 10

$b = 1 ;

i f ( $b < $ l ) { e c h o ” $b” ; }

12 13

// P r o c e s s e o s t e r m o s r e s t a n t e s

$c = $a + $b ;

w h i l e ( $c < $ l ) {

e c h o ” $c” ;

$a = $b ;

$b = $c ;

19 20

$c = $a + $b ; }

21 22

5.2.7 Ruby Criada por Yukihiro Matsumoto em 1995 para ser uma linguagem mais poderosa do que Perl e mais orientada a objetos do que Python.

(a) Yukihiro Matsumoto em 2007. (b) Yukihiro Matsumoto em 2009.

C´odigo 5.10 – Linguagem Ruby 1

#Receba L

p r i n t ” D i g i t e o v a l o r de L : ”

l = gets . t o i

4 5

#P r o c e s s e o s d o i s p r i m e i r o s t e r m o s

a = 1

i f (a < l )

8 9

puts a end

b = 1

i f (b < l )

12 13

puts b end

14 15

#P r o c e s s e o s t e r m o s r e s t a n t e s

c = a + b

w h i l e c < l do

puts c

a = b

b = c

21 22

c = a + b end

O Código 5.10 deve ser salvo com o nome fib menor L.rb. Por também ser uma linguagem interpretada a execução é feita com o comando: ruby fib menor L.rb. 5.2.8 Java Criada por James Gosling e Sun Microsystems em 1995 seu o objetivo não era uma nova linguagem, mas sim, antecipar e projetar a “próxima” onda do mundo digital.

(a) James Gosling mais antiga.

(b) James Gosling em 2008.

C´odigo 5.11 – Linguagem Java 1

import java . u t i l . ∗ ;

2 3

c l a s s FibMenorL {

public

s t a t i c v o i d main ( S t r i n g [ ]

args ){

i n t L , A, B, C;

6 7

// Receba L

S c a n n e r l e i t o r = new S c a n n e r ( System . i n ) ;

System . o u t . p r i n t ( ” D i g i t e o v a l o r de L : ” ) ;

L = l e i t o r . nextInt () ;

11 12

// P r o c e s s e o s d o i s p r i m e i r o s t e r m o s

A = 1;

i f (A < L ) System . o u t . p r i n t l n (A) ;

B = 1;

i f (B < L ) System . o u t . p r i n t l n (B) ;

17 18

// P r o c e s s e o s t e r m o s r e s t a n t e s

C = A + B;

w h i l e (C < L ) {

System . o u t . p r i n t l n (C) ;

A = B;

B = C;

C = A + B; }

25 }

26 27

}

O Código 5.11 deve ser salvo com o nome FibMenorL.java. Deve-se compilar o código para bytecode com o comando javac FibMenorL.java. E a execução é feita com o comando java FibMenorL. Nota-se que não existe arquivo binário sendo gerado, apenas o bytecode para que a Máquina Virtual Java (JVM) o interprete.

5.3

Scripts

5.3.1 Shell Script Trata-se de uma linguagem script de vários sistemas operacionais. Um interpretador de comandos para esta linguagem é o bash, usado nas distribuições do GNU/Linux. Código 5.12 – Linguagem Shell Script 1

#! / b i n / b a s h

2 3

#Receba L

e c h o −n ” D i g i t e o v a l o r de L : ”

read l

6 7

#P r o c e s s e o s d o i s p r i m e i r o s t e r m o s

a=1

[ $a − l t

10 11

] ; then

e c h o $a fi

12 13

b=1

[ $b − l t

15 16

] ; then

e c h o $b fi

17 18

#P r o c e s s e o s t e r m o s r e s t a n t e s

c=$ ( ( $a + $b ) )

w h i l e [ $c − l t

] ; do

e c h o $c

a=$b

b=$c

24 25

c=$ ( ( $a + $b ) ) done

O Código 5.12 deve ser salvo com o nome fib menor L.sh. Para a execução deve-se utilizar o comando sh fib menor L.sh. 5.3.2 JavaScript Criada por Brendan Eich em 1995 é a principal linguagem usada para programção do lado do cliente (client-side) em navegadores.

(a) Brendan Eich mais antiga. (b) Brendan Eich mais recente.

C´odigo 5.13 – Linguagem JavaScript 1 <html> 2

<head>

< s c r i p t t y p e=” t e x t / j a v a s c r i p t ”>

// Receba L

v a r L = p a r s e I n t ( prompt ( ’ D i g i t e o v a l o r de L :

’));

6 7

// P r o c e s s e o s d o i s p r i m e i r o s t e r m o s

var A = 1;

i f (A < L ) document . w r i t e (A + ”” ) ;

var B = 1

i f (B < L ) document . w r i t e (B + ”” ) ;

12 13

// P r o c e s s e o s t e r m o s r e s t a n t e s

var C = A + B;

w h i l e (C < L ) {

document . w r i t e (C + ”” ) ;

A = B;

B = C;

C = A + B;

}

</ s c r i p t >

22 23

</head> </html>

6 6.1

FUNDAMENTOS Constantes Uma constante é um valor fixo que não se modificará ao longo da execução de um

programa. Ela pode ser um número (como na Matemática), um valor lógico ou uma sequência de caracteres. Conforme o tipo elas são classificadas como: númerica, lógica ou literal (FARRER et al., 1999, p. 29). 6.1.1 Numéricas ´ feita usando-se a representação decimal, podendo ser um número com ou sem parte E fracionária, como 55 e 78, 4. As vezes usa-se as constantes vindas da Matemática que possuem um valor numérico e uma parte exponencial: 7, 8 × 104 . Além disso, as constantes podem ser positivas ou negativas. Para isto basta colocar o sinal. Caso ele esteja ausente, ela será considerada positiva (conforme na Matemática). São exemplos de constantes com sinal: 15, +15 ou −15; 0, 456, −4, 7689, 5, 9 × 107 ; −7, 9 × 104 , 7, 9 × 10−4 ou −7, 9 × 10−4 ; e 103 , −103 ou −10−3 . 6.1.2 Lógicas ´ um valor verdadeiro ou falso, estes são muito usados em proposi¸c˜ E oes l´ ogicas. 6.1.3 Literais Pode ser qualquer sequência de caracteres (letras, d´ıgitos ou s´ımbolos especiais). Toda constante literal deve aparecer entre aspas (“) para não ser confundida com outro item do algoritmo. Exemplos: “Ronneesley Moura Teles”, “Olá Mundo”, “Mensagem ao presidente”, “12345”, “&BX123”, “07/03/1988” e “verdadeiro”. Quando um número está entre aspas ele é considerado literal. Nota-se que “verdadeiro” é uma constante literal, enquanto apenas verdadeiro é uma constante lógica. A presença da aspas torna qualquer valor em constante literal.

6.2

Vari´ aveis Na Matemática, variável é a “representação simbólica dos elementos de um certo

conjunto” (FARRER et al., 1999, p. 30). Nos algoritmos, cada variável ocupa uma posição de memória, cuja o conteúdo pode variar durante a execução de um programa. Mesmo podendo armazenar valores diferentes, ela só pode armazenar um valor a cada instante. As var´ıaveis são identificadas por um nome que também é chamado de identificador (FARRER et al., 1999, p. 30). Nos algoritmos as variáveis são comuns, como nas situações descritas: 1) equação do segundo grau (f (x) = a·x2 +b·x+c), os identificadores a, b e c podem representar posições na memória para armazenar os coeficientes da equação; 2) MRU (Movimento Retil´ıneo Uniforme) na F´ısica: S = So + v · t, os identificadores S, So, v e t; e 3) MRUV (Movimento Retil´ıneo Uniformemente Variado) na F´ısica: S = So + v · t +

a·t2 , 2

os identificadores S, So, v, t e a.

6.2.1 Formação dos Identificadores A formação do nome de uma variável deve respeitar algumas regras. Estas regras variam em cada linguagem de programação, no entanto, estas variações geralmente fazem apenas a inclusão de alguns caracteres espec´ıficos como o sublinhado ( ) e o cifrão ($). As regras gerais são: 1) formado por um ou mais caracteres; 2) o primeiro destes caracteres deve ser obrigatoriamente uma letra; 3) os seguintes podem ser letras ou d´ıgitos; 4) não é permitido o uso de caracteres especiais1 ; 5) um identificador não pode conter o caractere espaço; e 6) o identificador não pode ser uma palavra-chave2 . Recomenda-se que os identificadores sejam o mais significativos poss´ıvel. Esta caracter´ıstica é marcante, pois facilita a manutenção, embora não seja uma regra, é importante respeitá-la. A seguir alguns identificadores permitidos: C, N OT A, M AT RICU LA, IN SCRICAO, M EDIA, F IG10. Não permitidos seriam: 5K, A(45), X : O, K ∗ 5, A − B. 6.2.2 Declaração Assim como as constantes as variáveis são classificadas como numéricas, lógicas e literais. Além disto elas só podem armazenar valores de seu tipo de dado (FARRER et al., 1 2

Considera-se caractere especial aqueles que não são letras ou n´ umeros, ex: [, ], ), (, , %, etc. Palavras-chave são aquelas reservadas para funções espec´ıficas como declaração de variáveis, funç˜ oes, estruturas condicionais e repetição, tais como: declare, num´ erico, enquanto, se, etc.

1999, p. 31). Isto quer dizer que, variáveis numéricas só podem armazenar números, lógicas só podem armazenar os valores verdadeiro ou falso, e literais só podem armazenar cadeias de caracteres. Caso esta regra seja desrespeitada, o compilador ou interpretador irá acusar um erro3 . A Figura 30 esclarece a relação entre os valores e as variáveis. Os valores são as peças encaixáveis, as variáveis, por sua vez, são os furos no cubo. O cubo representa a memória RAM do computador. Assim, na situação da criança, que está com a bola na mão, só é poss´ıvel encaixar este valor no espaço circular que é a variável. Tentar encaixar a bola em qualquer outro lugar resulta em um erro. Figura 30 – Criança encaixando as peças no brinquedo e os tipos de variáveis. Fonte: www.eunascinoviladaserra.com.br.

Para indicar o tipo de uma ou mais variáveis é feita a declaração de variáveis. No mesmo momento da declaração é escolhido o nome ou identificador da variável. Uma vez declarada, qualquer referência ao “seu identificador implica a referência ao conteúdo do local de memória representado pelo mesmo” (FARRER et al., 1999, p. 31). O Algoritmo 7 apresenta a forma geral de declaração de variáveis. Algoritmo 7: Forma geral de declarações de variáveis 1 3

declare lista-de-identificadores nome-do-tipo

Hoje os erros s˜ao chamados comumente de bug.

O Algoritmo 8 apresenta a declaração de oito variáveis em três diferentes comandos de declaração. Nota-se que é necessário um comando para cada tipo de variável. Algoritmo 8: Exemplos de declarações de variáveis 1

declare NOTA, CODIGO, MATRICULA num´ erico

declare TESTE, SIM l´ ogico

declare NOME, ENDERECO, SOBRENOME literal

6.3

Coment´ arios ´ um texto ou O coment´ario ´e um instrumento para melhorar a clareza do algoritmo. E

apenas uma frase que aparece sempre entre chaves ({comentário}) 4 . Eles podem ser colocados em qualquer ponto do algoritmo que se faça necessário. O Algoritmo 9 apresenta a declaração de seis variáveis, cada uma com um comentário. Nota-se que os identificadores não foram representativos, portanto o programador optou por colocar comentários para aumentar a clareza. Esta situação era corriqueira em linguagens de programação antigas que permitiam no máximo oito caracteres para um identificador. Algoritmo 9: Exemplos de comentários 1

declare MAT, {N´umero de matr´ıcula do aluno}

NOTA, {Total de pontos obtidos no semestre letivo}

COD {C´odigo do curso do aluno}

num´ erico

declare NOM, {Nome do aluno}

END, {Enderec¸o do aluno}

C {Conceito final}

literal

6.4

Express˜ oes aritm´ eticas “Denomina-se expressão aritmética aquela cujos operadores são aritméticos e cuja os

operandos são constantes e/ou variáveis do tipo numérico.” (FARRER et al., 1999, p. 32). Os operadores artiméticos são: adição, subtração, multiplicação, divisão, potenciação e radiciação. A seguir alguns exemplos de expressões aritméticas: • X + Y , X − Y e 2 × N OT A; 4

A grande maioria das linguagens de programação utilizam o comentário com a marcação //.

• T OT AL/N , •

√

P e SOM A2 ;

F I + G2 − H, A × B + C e

T OT M

+ K x;

As expressões aritméticas usadas nos algoritmos utilizam a mesma notação da Matemática, porém não é permitido omitir o operador de multiplicação. Por exemplo na expressão AB + C, não seria poss´ıvel saber se AB é o identificador de uma variável ou A e B são duas variáveis distintas e AB quer dizer a multiplicação de A por B. Para evitar esse problema usa-se a forma A × B + C. As operaço˜es possuem prioridade igual a da Matemática (Tabela 2). Tabela 2 – Prioridade Matemática das expressões aritméticas. Prioridade 1 2 3

6.5

Opera¸c˜ ao Potenciação e Radiação Multiplicação e Divisão Adição e Subtração

Express˜ oes l´ ogicas ´ comum nos algoritmos surgirem situações em que a execução de uma E ação, ou sequência de subações, está sujeita a uma certa condição. Esta condição é representada no texto do algoritmo por meio de uma expressão l´ ogica. [...] Denomina-se expressão lógica a expressão cujos os operadores são l´ ogicos e cujos operandos sào relações, constantes e/ou variáveis do tipo l´ ogico. (FARRER et al., 1999, p. 35)

6.5.1 Relações Uma expressão relacional é uma comparação de dois valores de um mesmo tipo básico. Estes valores são representados nas relações através de constantes, variáveis ou expressões aritméticas. Os operadores relacionais indicam a comparação a ser realizada entre os termos da relação: = igual a, 6= diferente de, > maior que, < menor que, ≥ maior ou igual a, e ≤ menor ou igual a. O resultado obtido de uma relação é sempre um valor lógico, ou seja, verdadeiro ou falso. Ao analisar uma relação, como X + Y = Z, o resultado só poderá ser verdadeiro ou falso. Isto dependerá dos valores atribu´ıdos as três variáveis, ou seja, conforme o resultado da expressão aritmética X + Y seja igual ou diferente do conteúdo da variável Z. A Tabela 3 apresenta alguns exemplos de relaço˜es. 46

Tabela 3 – Exemplo de relac¸o˜es. X

Vari´ aveis COR

1 4 1 1

2 3 1 2

5 1 2 1

“AZUL” “VERDE” “BRANCO” “AZUL”

NOME

X +Y >Z

“PAULO” ´ “JOSE” “PEDRO” ´ “JOSE”

falso verdadeiro falso verdadeiro

Rela¸c˜ oes COR = “AZUL” verdadeiro falso falso verdadeiro

N OM E 6= ´ “JOSE” verdadeiro falso verdadeiro falso

6.5.2 Operadores lógicos “A Algebra das Proposições define três conectivos usados na formação de novas proposições a partir de outras já conhecidas.” (FARRER et al., 1999, p. 36). Estes conectivos são os operadores nas expressões lógicas: e (conjunção), ou (disjunção), e n˜ ao (negação). Nos algoritmos serão consideradas preposições como sendo variáveis lógicas, uma relação ou uma expressão lógica composta. 6.5.2.1 Conjunção Duas preposições podem ser combinadas pelo conectivo e para formar uma preposição chamada conjun¸c˜ ao das preposiço˜es originais. A conjunção das preposições p e q representase por: p ∧ q lê-se p e q. A conjunção de duas preposições é verdadeira se e somente se ambas as preposiço˜es são verdadeiras (FARRER et al., 1999, p. 36). Falar que “a conjunção de duas preposições é verdadeira se e somente se ambas as preposições são verdadeiras” não parece muito matemático, por isto, existe um meio mais simples de análise e mais exato. Este meio se chama tabela verdade. A Tabela 4 apresenta a tabela verdade de uma conjunção. Tabela 4 – Tabela verdade da conjunção. V significa verdadeiro e F falso. p V V F F

q V F V F

p∧q V F F F

6.5.2.2 Disjunção Duas preposiço˜es quaisquer podem ser combinadas pelo conectivo ou (com sentido de e/ou) para formar uma preposição que é chamada disjunção das preposições originais. A disjunção de duas preposições p e q é designada por: p ∨ q que é lida como p ou q A disjunção de duas preposiço˜es é verdadeira se e somente se, pelo menos, uma delas for verdadeira. (FARRER et al., 1999, p. 37). A Tabela 5 apresenta a tabela verdade de uma disjunção. Tabela 5 – Tabela verdade da disjunção. V significa verdadeiro e F falso. p V V F F

q V F V F

p∨q V V V F

6.5.2.3 Negação Dada uma proposição p qualquer, um outra proposição, chamada negação de p, pode ´ falso que” antes de p ou, se poss´ıvel, inserindo a palavra “não” ser formada escrevendo-se “E em p. Simbolicamente, designa-se a negação de p por ¬p. Se p é verdadeira então ¬p é falsa, se p é falsa então ¬p é verdadeira (FARRER et al., 1999, p. 37). A Tabela 6 apresenta a tabela verdade para a negação. Tabela 6 – Tabela verdade da negação. V significa verdadeiro e F falso. p V F

¬p F V

6.5.3 Prioridade As expressões lógicas podem conter mais de um operador lógico na mesma expressão, por exemplo: não SIM e QU OCIEN T E(Z, Y ) + 1 = X; ou N OM E = ”JORGE” e SIM ou X 2 < Z + 10. Em alguns casos, a ordem em que as expressões lógicas são efetudas altera o resultado final. Isto também acontece na Matemática, por exemplo 3 + 2 × 5, se a soma for 48

efetuada primeiro o resultado é 25, mas se a multiplicação for efetuada primeiro o resultado é apenas 13. Assim como na matemática as expressões lógicas também podem possuir parênteses para deixar claro a órdem das operações. A Tabela 7 apresenta a prioridade de todos os operadores conhecidos. Tabela 7 – Prioridade de todos os operadores conhecidos. Prioridade 1a 2a 3a 4a 5a

6.6

Operador aritm´etico relacional n˜ao e ou

Express˜ oes Literais “Uma expressão literal é aquela formada por operadores literais e operandos que são

constantes e/ou variáveis do tipo literal” (FARRER et al., 1999, p. 39). A formação de literais tem grande importância no desenvolvimento de programas. No entanto grande parte destas operações variam a cada linguagem de programação. A principal operação entre literais é chamada de concatenação e seu operador é o s´ımbolo |, por exemplo: A|B. A concatenação “fornece como resultado um uńico literal formado pelo conteúdo de A seguido do conteúdo de B” (FARRER et al., 1999, p. 39). Por exemplo se A contém o literal “BOA” e B contém o literal “NOITE”, o valor fornecido pela concatenação de A com B, ou seja, A|B é o literal “BOANOITE”. As outras operações envolvendo literais são fornecidas nas linguagens de programação como funções, as principais são: o comprimento do literal (número de caracteres); os n primeiros caracteres de um literal, onde n é um número inteiro; os n u´ltimos caracteres de um literal, onde n é um número inteiro (FARRER et al., 1999, p. 40). 6.7

Comando de Atribui¸c˜ ao Uma vez que um comando é “a descrição de uma ação a ser executada em um dado

momento” (FARRER et al., 1999, p. 40). O comando de atribuição “permite que se forneça um valor a uma certa variável, onde a natureza deste valor tem de ser compat´ıvel com o tipo da variável na qual está sendo armazenado” (FARRER et al., 1999, p. 40). 49

A forma geral de um comando de atribuição é identif icador ← expressão. Neste contexto identif icador é o nome da variável a qual está sendo atribuido um valor, ← é o s´ımbolo de atribuição, e expressão pode ser uma expressão aritmética, expressão lógica ou expressão literal de cuja avaliação é obtido o valor a ser atribu´ıdo à variável. Dado que existem as variáveis a seguir: K, M EDIA, SOM A, N , X e Y de tipo numérico, T EST E, COD e SIM de tipo lógico, COR de tipo literal A e B devem ser do mesmo tipo (lógico ou numérico ou literal). A seguir alguns exemplos de comandos de atribuição:

6.8

• K ← 1;

• M EDIA ← SOM A/N ;

• COR ← ”V ERDE”;

• COD ← N 2 + 1 ≥ 5;

• T EST E ← falso;

• SIM ← X = 0 e Y 6= 2;

• A ← B;

• T OT AL ←

√

N + X2 + Y .

Comandos de entrada e sa´ıda “Sabe-se que as unidades de entrada e sa´ıda s˜ao dispositivos que possibilitam a comu-

nicação entre o usuário e o computador” (FARRER et al., 1999, p. 41). Através de um teclado o usuário consegue informar dados a um programa e consequentemente à memória principal. Em contrapartida, o computador consegue processar os dados e informar resultados para o usuário através do monitor ou, até mesmo, de uma impressora. ´ o programador que determina quando e como serão feitas entrada e sa´ıda de dados. E Os comandos de entrada e sa´ıda são ferramentas para estas finalidades. 6.8.1 Comando de entrada Um dos comandos de entrada é o “leia” que permite a leitura de dados através de um dispositivo de entrada. Sua forma geral é apresentada no Algoritmo 10, neste contexto leia é uma palavra-chave, lista-de-identificadores são os nomes das variáveis, separados por v´ırgula, nas quais serão armazenados os valores provenientes do meio de entrada. Algoritmo 10: Forma geral do comando leia 1

leia lista-de-identificadores

O Algoritmo 11 indica que dois valores numéricos serão lidos de um dispositivo de entrada. Após a leitura, estes valores serão armazenados nos conteúdos das variáveis. Algoritmo 11: Exemplo do comando de entrada “leia”. 1 2 3

Algoritmo leia NOTA, NUM fim algoritmo.

6.8.2 Comando de sa´ıda Um dos comandos de sa´ıda é o “escreva” que permite a escrita de dados em um dispositivo de sa´ıda. Sua forma geral é apresentada no Algoritmo 12, onde escreva é uma palavra-chave e lista-de-identificadores são os nomes das variáveis, separados por v´ırgula, cujos conteúdos serão mostrados ao usuário através de um meio de sa´ıda. Além dos conteúdos das variáveis, o valor de uma constante pode ser emitido diretamente. Algoritmo 12: Forma geral do comando escreva 1

escreva lista-de-identificadores e/ou constantes O Algoritmo 13 indica que trˆes valores ser˜ao escritos em um dispositivo de sa´ıda. Dos

três valores, os dois primeiros são duas variáveis e o terceiro é uma constante. Algoritmo 13: Exemplo do comando de sa´ıda “escreva”. 1 2 3

6.9

Algoritmo escreva A, X, 35 fim algoritmo. Fun¸c˜ oes Pode-se usar nos algoritmos func¸o˜es existentes na Matem´atica (FARRER et al., 1999,

p. 33). A Tabela 8 apresenta func¸o˜es matem´aticas comuns usadas nos algoritmos.

Tabela 8 – Funço˜es Matemáticas. EA, EAx e EAy – Expressões Aritméticas. Nome LOG(EA) LN (EA) EXP (EA) ABS(EA) T RU N CA(EA) ARREDON DA(EA) SIN AL(EA)

QU OCIEN T E(EAx, EAy) REST O(EAx, EAy)

6.10

Resultado Logaritmo na base 10 de EA Logaritmo neperiano de EA O número e (base dos logaritmos neperianos) elevado a EA Valor absoluto de EA Parte inteira de um número fracionário Transforma, por arredondamento, um número fracionário em inteiro Fornece o valor -1, 1 ou zero conforme o valor de EA seja negativo, positivo ou igual a zero Quociente inteiro da divisão de EAx por EAy Resto da divisão de EAx por EAy

Exerc´ıcios

1. Identifique cada tipo de constante: a) 98;

c) ”falso”;

b) ”Barco”;

d) 3, 9 × 10− 9;

e) verdadeiro.

2. Escreva dois exemplos de cada tipo de constante (numérica, lógica e literal). 3. Dado que as variáveis NOME, IDADE, CPF e SALARIO servem para armazenar respectivamente o nome do funcionário, sua idade, seu CPF (Cadastro de Pessoa F´ısica) e seu salário. Declare corretamente estas variáveis. Lembre-se associá-las corretamente ao seu tipo de dado. 4. São identificadores válidos: a) VALOR

e) NOTA

i) NOMEDAEMPRESA

b) X2

f) SALARIO-LIQUIDO

j) AH!

c) 3 X 4

g) NOTA*DO*ALUNO

k) B248

d) XYZ

h) MARIA

l) A1B2C3 52

m) KM/H

n) SALA215

o) M(A)

5. Dados os valores para A = 10, B = 3, X = 2,5 e Y = 1,2 encontre o resultado das express˜oes: a) QUOCIENTE(A, B)

k) TRUNCA(B 2 + X)

b) RESTO(A, B)

l) TRUNCA(A/3 + 1)

c) QUOCIENTE(X, 2)

m) TRUNCA(X − 3, 2)

d) RESTO(X, 2)

n) ABS(A − B 3 )

e) SINAL(X + Y − A) o) ABS(A − B) 2

f) SINAL(A − B + Y ) p) EXP(Y × (B + 2) − 6)

g) SINAL(A − 4 × X) h) ARREDONDA(A − X)

√ q) EXP( A + 2 × B − B)

i) ARREDONDA(B + Y )

r) QUOCIENTE(B + Y , X + 1)

j) ARREDONDA(Y − X)

s) RESTO(B + Y , X + 1)

6. Sendo P, Q, R e S variáveis do tipo numérico, cujos conteúdos são iguais a 2, 3, 12 e 4,5, respectivamente, quais os valores fornecidos por cada uma das expressões aritméticas abaixo? a) 100 × QU OCIEN T E(Q, P ) + R b) P × REST O(R, 5) −

Q 2

c) SIN AL(S − R) + EXP (Q2 − R4 × P − 3) √ d) R + P 2 + ARREDON DA(S) e) REST O(S, P + 1) − Q × R √ f) 1 + 5 P 3 + 2 × R − T RU N CA(S − 1) g) 1 + QU OCIEN T E(R + S, Q2 ) × SIN AL(2 × P × Q − R) h) P + ARREDON DA(2, 9 + T RU N CA(0, 3 + S) × 2) ˜ completar 7. Dadas as variáveis numéricas A e B, as variáveis literais NOME e PROFISSAO, a Tabela 9, preenchendo os espaços em branco com os resultados lógicos (falso ou

verdadeiro) obtidos como resultados das relações, tendo em vista os valores atribu´ıdos a estas variáveis: Tabela 9 – Tabela a ser preenchida.

Vari´ aveis ˜ NOME PROFISSAO

3 5 2,5

16 64 9

”MIRIAM” ”PEDRO” ”ANA”

A+1≥

√

Rela¸c˜ oes N OM E 6= ”ANA”

˜ PROFISSAO = ´ ”MEDICO”

”ADVOGADO” ´ ”MEDICO” ”PROFESSOR”

8. Dadas as variáveis numéricas X, Y e Z, contendo os valores 2, 5 e 9, respectivamente; a variável literal NOME, contendo o literal “MARIA”; e a variável lógica SIM, contendo o valor lógico falso, observar os resultados obtidos das expressões lógicas a seguir: a) X + Y > Z e N OM E = ”M ARIA” b) SIM ou Y ≥ X c) não SIM e QU OCIEN T E(Z, Y ) + 1 = X d) N OM E = ”JORGE” e SIM ou X 2 < Z + 10 9. Usando os dados da tabela abaixo e sabendo que a variável TESTE tem o valor lógico falso, faça o cálculo das seguintes relações: R1) A + 1 ≥ R2) A + 1 ≥

√ √

B ou N OM E 6= ”AN A” ˜ 6= ”MEDICO” ´ B e PROFISSAO

˜ = ”MEDICO”e ´ R3) N OM E 6= ”AN A” ou PROFISSAO A+1≥

√

˜ = ”MEDICO”ou ´ R4) PROFISSAO T EST E √ ˜ = ”MEDICO”) ´ R5) não T EST E e (A + 1 ≥ B ou não PROFISSAO √ R6) não (A + 1 ≥ B e T EST E) Tabela 10 – Tabela a ser preenchida. F significa falso.

A 3 5 2,5

B 16 64 9

Vari´ aveis ˜ NOME PROFISSAO ”MIRIAM” ”ADVOGADO” ´ ”PEDRO” ”MEDICO” ”ANA” ”PROFESSOR”

TESTE F F F

Rela¸c˜ oes R2 R3 R4 R5

10. Considerando A, B e C variáveis numéricas, contendo os valores, 1, 4,5 e 8, respectivamente; NOME e COR variáveis literais contendo as sequências de caracteres ”TANIA”e ”BRANCO”e TESTE variável lógica contendo o valor verdadeiro, determinar os resultados obtidos da avaliação das seguintes expressões lógicas: a) A = 1 e TESTE b) N OM E = ”P EDRO” ou COR 6= ”BRAN CO” c) não T EST E ou REST O(B, 2) = 0, 5 d) C < 10 ou T EST E e COR = ”P RET O” √ e) A2 + 3 C = 3 e (A − T RU N CA(B + C) > 13 ou N OM E = ”AN A”) f) T EST E e não T EST E 11. Dado que p é uma variável lógica chamada OK, onde cujo conteúdo é verdadeiro; q é uma relação lógica A = 0, onde o valor de A é 3; r é uma variável lógica chamada TESTE cujo conteúdo é falso; e s é uma relação lógica B 6= 1, onde o conteúdo de B é 2. Calcule as expressões a seguir: a) p ∧ s

b) p ∧ r

c) q ∧ s

d) q ∧ r

12. Dado que p é uma variável lógica chamada OK cujo conteúdo é verdadeiro; q é uma relação lógica A = 0, onde o valor de A é 3; r é uma variável lógica chamada T EST E cujo conteúdo é falso; s é uma relação lógica B 6= 1, onde o conteúdo de B é 2. a) p ∨ s

b) p ∨ r

c) q ∨ s

d) q ∨ r

13. Quais seriam os valores obtidos das express˜oes literais a seguir, supondo A, B e C vari´aveis literais contendo os valores ”BENS”, ”!”e ”PARA”, repectivamente? a) A|B|C

b) A|C|B

c) C|A|B

14. Sendo SOM A, N U M , X variáveis numéricas, N OM E, COR, DIA variáveis literais e T EST E, COD, T U DO variáveis lógicas, assinalar os comandos de atribuição considerados inválidos:

a) N OM E ← 5

f) X ← X + 1

b) SOM A ← N U M + 2 × X

g) N U M ← ” ∗ ABC ∗ ”

c) T EST E ← COD ou X 2 6= SOM A

h) DIA ← ”SEGU N DA” √ i) SOM A + 2 ← X 2 − N U M

d) T U DO ← SOM A e) COR ← ”P RET O −

√ X

j) X ← N OM E ≥ COD

15. Quais os valores armazenados em SOMA, NOME e TUDO, supondo-se que NUM, X, COR, DIA, TESTE e COD valem, respectivamente, 5; 2,5; ”AZUL”; ”TERC ¸ A”: falso e verdadeiro? a) N OM E ← DIA b) SOM A ← N U M 2 /X + ARREDON DA(X + 1) c) T U DO ← não T EST E ou COD e SOM A < X 16. Interprete o Algoritmo 14, dadas as variáveis: N e P do tipo literal, X e A do tipo numérico; e uma linha digitada com o conteúdo: MMAA

Algoritmo 14: Algoritmo a ser interpretado 1

X←0

leia N, A

X ←X +A

P ←N

escreva P, X

X ←X +A

escreva X

A←X

escreva N, X, A

CONTROLE DE FLUXO

7.1

Estrutura sequencial Num algoritmo aparecem em primeiro lugar as declarações seguidas por comandos que, se não houver indicação em contrário, deverão ser executados em uma sequência linear, seguindo-se o texto em que estão escritos, de cima para baixo (FARRER et al., 1999, p. 44).

Algoritmo 15: Modelo de algoritmo. di representa i-ésima declaração e ci representa o i-ésimo comando. 1

Algoritmo

fim algoritmo. O Algoritmo 16 apresenta um exemplo de estrutura sequencial. Assim o algoritmo ´e

analisado de cima para baixo, primeiramente declarando as variáveis A, B e C (linha 1), em seguida fazendo a leitura das variáveis A e B (linha 2), executando o comando de atribuição

(linha 4) e, por fim, escrevendo os valores das vari´aveis (linha 5). Algoritmo 16: Exemplo da estrutura sequencial de um algoritmo. 1

Algoritmo

declare A, B, C num´ erico

leia A, B

C ← (A + B) × B

escreva A, B, C

7.2

fim algoritmo. Estrutura condicional A estrutura condicional permite a escolha do grupo de ações e estruturas a ser executado quando determinadas condições, representadas por express˜ oes l´ ogicas, são ou não satisfeitas (FARRER et al., 1999, p. 45).

7.2.1 Estrutura condicional simples O Algoritmo 17 apresenta a forma geral de uma estrutura condicional. Neste caso a sequência de comandos só será executada se a condição for verdadeira. Uma sequência de comandos pode ter um ou mais comandos e pode conter uma ou mais estruturas. Algoritmo 17: Modelo da estrutura condicional simples. 1

se condição ent˜ ao sequência de comandos

2 3

fim O Algoritmo 18 apresenta um exemplo de uso da estrutura condicional na linha 5 a 7.

Neste caso, se A + B < C então será escrita uma mensagem no dispositivo de sa´ıda padrão. Algoritmo 18: Exemplo da estrutura condicional simples. 1

Algoritmo

declare A, B, C num´ erico

leia A, B, C

escreva A, B, C

se A + B < C ent˜ ao escreva ”MENSAGEM”

6 7 8

fim fim algoritmo.

7.2.2 Estrutura condicional composta O Algoritmo 19 apresenta a estrutura condicional composta possui a presença da palavra-chave sen˜ ao. Esta permite executar ações caso a condição seja falsa. Neste caso a sequência A de comandos só será executada se a condição for verdadeira. Caso a condição seja falsa, ou seja, senão for verdadeira, será executada a sequência B de comandos. Algoritmo 19: Modelo da estrutura condicional composta. 1

se condição ent˜ ao sequência A de comandos

2 3

sen˜ ao sequˆencia B de comandos

4 5

fim O Algoritmo 20 apresenta um exemplo de estrutura condicional composta. Caso A = B

for falso, os comandos das linhas 9 e 10 ser˜ao executados. Algoritmo 20: Exemplo da estrutura condicional composta. 1

Algoritmo

declare A, B, X, Y num´ erico

leia A, B

escreva A, B, C

se A = B ent˜ ao

X ← 1, 5

Y ← 2, 5

sen˜ ao

X ← −1, 5

Y ← −2, 5

fim

escreva X, Y

7.3

fim algoritmo. Estrutura de repeti¸c˜ ao “Permite que uma sequˆencia de comandos seja executada repetidamente at´e que uma

determinada condição de interrupção seja satisfeita.” (FARRER et al., 1999). Esta condição de interrupção pode aparecer em três momentos da estrutura de repetição: no in´ıcio, no meio ou 59

no fim. Esta posição apesar de inicialmente parecer irrelevante afeta a tradução do algoritmo para uma linguagem de programação. 7.3.1 Interrupção no in´ıcio O Algoritmo 21 apresenta uma estrutura de repetição com interrupção no in´ıcio. Nesta estrutura a sequência B de comandos será repetida até que a condição seja verdadeira. Quando isto ocorrer a repetição será interrompida, devido a presença da palavra chave interrompa. Assim, a sequência de comandos que vier logo após a instrução fim repita será executada. Algoritmo 21: Forma geral de uma estrutura de repetição com interrupção no in´ıcio. 1

repita

se condic¸˜ao ent˜ ao

interrompa

fim

Sequˆencia B de comandos

fim repita O Algoritmo 22 apresenta um exemplo de estrutura de repetic¸˜ao nas linhas 5 a 11. Este

calcula a soma dos números pares de 100 até 200, ele é interrompido quando P AR > 200, por fim escreve a soma na linha 12. Algoritmo 22: Soma os números pares desde 100 até 200 inclusive. 1

Algoritmo

declare PAR, SOMA num´ erico

SOM A ← 0

P AR ← 100

repita

se P AR > 200 ent˜ ao interrompa

7 8

fim

SOM A ← SOM A + P AR

P AR ← P AR + 2

fim repita

escreva SOMA

fim algoritmo.

7.3.2 Interrupção no meio O Algoritmo 23 apresenta a forma geral de uma estrutura de repetição com interrupção no meio. Nesta estrutura as sequências A e B de comandos serão repetidas até que a condição seja verdadeira. Quando isto ocorrer a repetição será interrompida. A sequência de comandos que vier logo após a instrução fim repita será executada. Algoritmo 23: Forma geral de uma estrutura de repetição com interrupção no interior. 1

repita

Sequˆencia A de comandos

se condic¸˜ao ent˜ ao

interrompa

fim

Sequˆencia B de comandos

fim repita O Algoritmo 24 apresenta a mesma soma dos n´umeros pares de 100 a 200, por´em com

uma interrupção no meio da estrutura de repetição. Nota-se que na linha 4, a variável P AR teve de ser inicializada com o valor 98, uma vez que a primeira conta realizada na estrutura de repetição é a soma do valor 2 a ela na linha 6. Algoritmo 24: Soma os números pares desde 100 até 200 inclusive. 1

Algoritmo

declare PAR, SOMA num´ erico

SOM A ← 0

P AR ← 98

repita

P AR ← P AR + 2

se P AR > 200 ent˜ ao interrompa

8 9 10

fim SOM A ← SOM A + P AR

fim repita

escreva SOMA

fim algoritmo.

7.3.3 Interrupção no fim Por u´ltimo, o Algoritmo 25 apresenta a forma geral de uma estrutura de repetição com interrupção no fim. Nesta estrutura a sequência A de comandos será repetida até que a condição seja verdadeira. Quando isto ocorrer a repetição será interrompida. A sequência de comandos que vier logo após a instrução fim repita será executada. Algoritmo 25: Forma geral de uma estrutura de repetição com interrupção no fim. 1

repita

Sequˆencia A de comandos

se condic¸˜ao ent˜ ao

interrompa

fim

fim repita O Algoritmo 26 apresenta novamente a soma dos n´umeros pares de 100 a 200. Os

comandos que realizam a contagem e soma dos valores foram posicionados nas linhas 6 e 7. Nota-se portanto que existe uma equivalência entre as três formas de estrutura de repetição. Algoritmo 26: Soma os números pares desde 100 até 200 inclusive. 1

Algoritmo

declare PAR, SOMA num´ erico

SOM A ← 0

P AR ← 100

repita

SOM A ← SOM A + P AR

P AR ← P AR + 2

se P AR > 200 ent˜ ao interrompa

9 10

fim

fim repita

escreva SOMA

fim algoritmo.

7.4

Estrutura de repeti¸c˜ ao nas linguagens de programa¸c˜ ao

7.4.1 Estrutura enquanto A estrutura enquanto repete os comandos enquanto a condição for verdadeira. Algoritmo 28 apresenta a equivalência do Algoritmo 27 utilizando a estrutura enquanto. Nota-se que na linha 1 a condição foi negada para manter a mesma funcionalidade no . Algoritmo 27: Interrupção no in´ıcio. 1

Algoritmo 28: Equivalˆencia usando a estrutura enquanto.

repita

se condic¸˜ao ent˜ ao

interrompa

fim

Sequˆencia B de comandos

enquanto ¬condição fa¸ca Sequência B de comandos fim

fim repita

7.4.2 Estrutura repita ... até A estrutura de repetição repita ... at´ e, executa um conjunto de comandos até que uma condição seja verdadeira. O Algoritmo 30 apresenta a equivalência do Algoritmo 29. Algoritmo 29: Interrupção no fim. 1

Algoritmo 30: Equivalˆencia usando a estrutura repita ... at´e.

repita

Sequˆencia A de comandos

se condic¸˜ao ent˜ ao

interrompa

fim

fim repita

repita Sequência A de comandos at´ e condição;

7.4.3 A estrutura de repetição para interrupções no meio Na prática só existem as estruturas de repetição enquanto e repita ... at´ e, esta seção apresenta como implementar laços com interrupção no meio. Os algoritmos 32 e 33 apresentam a solução para o Algoritmo 31.

Algoritmo 31: Interrupc¸˜ao no meio. 1

Algoritmo 32: Equivalente com enquanto.

repita

Sequˆencia A de comandos

se condic¸˜ao ent˜ ao

enquanto ¬condic¸˜ao fa¸ca

interrompa

Sequˆencia B de comandos Sequˆencia A de comandos

fim

Sequˆencia B de comandos

fim repita

fim

Algoritmo 33: Equivalente com repita ... at´e. 1

repita

Sequˆencia A de comandos

se ¬condição ent˜ ao Sequência B de comandos

fim

5 6

at´ e condic¸˜ao;

7.4.4 A estrutura para Na prática não existe estrutura de repetição para a interrupção no meio. No entanto, existe alguns laços compensão este déficit, uma delas é o laço para. Recomenda-se utilizar este laço quando o in´ıcio e o fim do laço é um valor numérico ou a quantidade de vezes que irá repetir é bem definida. A sequência A de comandos é repetida até o contador atinja o valor final. O contador normalmente é qualquer variável do tipo numérico que serve para guardar o valor inicial e ser incrementada até chegar no valor final. O programador escolhe a forma de incremento da variável contadora. Geralmente o incremento se dá de 1 em 1, no entanto este valor é espec´ıfico de cada problema. Algoritmo 34: Forma geral do laço para. 1

para contador ← valor inicial at´ e valor final fa¸ca

Sequˆencia A de comandos

contador ← contador + 1

{Incremento}

fim

O Algoritmo 35 apresenta um exemplo de uso do laço para. Neste caso realiza-se a coma dos números pares de 100 a 200, como nos algoritmos já apresentados. Nota-se que a variável P AR foi usada como variável contadora, uma vez que seu valor inicial e final são numéricos. O incremento na linha 5 foi realizado de 2 em 2 unidades, uma vez que trata-se de números pares. Algoritmo 35: Soma os números pares desde 100 até 200 inclusive. 1

declare PAR, SOMA n´ umerico

SOM A ← 0

para P AR ← 100 at´ e 200 fa¸ca

SOM A ← SOM A + P AR

P AR ← P AR + 2

fim

escreva SOMA

7.5

{Incremento de 2 em 2}

Exerc´ıcios

1. Fazer um algoritmo que leia trˆes valores inteiros, determine e imprima o menor deles. Algoritmo 36: Vis˜ao ampla do algoritmo. 1

Algoritmo

Defina os tipos das vari´aveis

Leia os n´umeros

Determine o menor n´umero

Escreva o menor n´umero

fim algoritmo.

2. Dados três valores X, Y e Z verificar se eles podem ser os comprimentos dos lados de um triângulo e, se forem verificar se é um triângulo equilátero, isósceles ou escaleno. Se eles não formarem um triângulo, escrever uma mensagem. • Propriedade dos triˆ angulos: O comprimento de cada lado de um triângulo é menor do que a soma dos comprimentos dos outros dois; • Equil´ atero: se os três lados tiverem comprimentos iguais; • Is´ osceles: se possuir apenas dois lados de comprimentos iguais; • Escaleno: o comprimento dos três lados são diferentes. 65

3. Após a execução do algoritmo abaixo. C estará armazenando o valor falso se, originalmente (FARRER et al., 1999, p. 51): 1 2

Algoritmo se A2 ≤ B3 ent˜ ao T EST E ← verdadeiro

3 4

sen˜ ao T EST E ← falso

5 6

fim

C ← T EST E

fim algoritmo.

a) A2 < B3

c) A2 ≥ B3

b) A2 ≤ B3

d) A2 > B3

e) A2 = B3

4. Dado três valores distintos colocá-los em ordem crescente. 5. Após a execução do algoritmo abaixo (FARRER et al., 1999, p. 52): 1

Algoritmo

D←0

se A ≤ B e C ≥ B ent˜ ao D←5

4 5 6

fim fim algoritmo.

D estar´a armazenando o valor 5 se: a) A < B < C

b) A ≤ B ≤ C

c) A < B ≤ C

d) B < C < A

6. Executando seguinte algoritmo, que valores ser˜ao escritos? (FARRER et al., 1999, p.

56) 1

Algoritmo

declare N, QUADRADO num´ erico

N ← 10

repita

QU ADRADO ← N 2

escreva QUADRADO

se N = 1 ent˜ ao interrompa

8 9 10 11 12

fim N ←N −1 fim repita fim algoritmo.

7. Executando seguinte algoritmo, que valores ser˜ao escritos? (FARRER et al., 1999, p. 57) 1

Algoritmo

declare A, Q, TERMO num´ erico

A←1

Q←3

T ERM O ← A

repita

se T ERM O ≥ 2000 ent˜ ao interrompa

8 9

fim

escreva TERMO

T ERM O ← T ERM O × Q

12 13

fim repita fim algoritmo.

8. Executando seguinte algoritmo, que valor seria escrito se fosse lido o valor 30? (FARRER

et al., 1999, p. 57) 1

Algoritmo

declare D, K, NUMERO, SOMA num´ erico

leia NUMERO

SOM A ← N U M ERO + 1

K ← QU OCIEN T E(N U M ERO, 2)

D←2

repita

se D > K ent˜ ao interrompa

9 10

fim

se REST O(N U M ERO, D) = 0 ent˜ ao SOM A ← SOM A + D

12 13

fim

D ←D+1

fim repita

escreva SOMA

fim algoritmo.

9. Reescreva o algoritmo abaixo usando os lac¸os enquanto ou repita ... at´ e. 1

Algoritmo

declare PAR, SOMA num´ erico

SOM A ← 0

P AR ← 100

repita

se P AR > 200 ent˜ ao interrompa

7 8

fim

SOM A ← SOM A + P AR

P AR ← P AR + 2

fim repita

escreva SOMA

fim algoritmo.

10. Reescreva o algoritmo abaixo usando os lac¸os enquanto e repita ... at´ e. 1

Algoritmo

declare PAR, SOMA num´ erico

SOM A ← 0

P AR ← 98

repita

P AR ← P AR + 2

se P AR > 200 ent˜ ao interrompa

8 9 10

fim SOM A ← SOM A + P AR

fim repita

escreva SOMA

fim algoritmo.

11. Reescreva o algoritmo abaixo usando os lac¸os enquanto ou repita ... at´ e. 1

Algoritmo

declare PAR, SOMA num´ erico

SOM A ← 0

P AR ← 100

repita

SOM A ← SOM A + P AR

P AR ← P AR + 2

se P AR > 200 ent˜ ao interrompa

9 10

fim

fim repita

escreva SOMA

fim algoritmo.

12. Escreva um algoritmo que some os números no intervalo de 1 até 70 usando o laço para. 13. Escreva um algoritmo que imprima todos os números impares no intervalo de 90 a 150.

ˆ REFERENCIAS

FARIAS, G. Introdu¸c˜ ao ` a Computa¸c˜ ao. 2017. Dispon´ıvel em: hhttp://producao.virtual. ufpb.br/books/camyle/introducao-a-computacao-livro/livro/livro.chunked/index.htmli. Acesso em: 07 fev. 2017. FARRER, H. et al. Algoritmos Estruturados. Rio de Janeiro: LTC - Livros T´ecnicos e Cient´ıficos Editora S. A., 1999. ´ WIKIPEDIA. N´ umero de Fibonacci. 2011. Dispon´ıvel em: hhttps://pt.wikipedia.org/wiki/ Sequ%C3%AAncia de Fibonaccii. Acesso em: 24 jan. 2011. ´ WIKIPEDIA. Python. 2012. Dispon´ıvel em: hhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Pythoni. Acesso em: 26 jan. 2012.