INF1005: Programação I. Capítulo 2. Ivan Mathias Filho Algoritmo

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1 INF1005: Programação I Capítulo 2 Ivan Mathias Filho ivan@inf.puc-rio.br 1 Algoritmo Devido às características da CPU, a solução de um problema tem a forma de uma seqüência finita de instruções elementares; Esta seqüência finita de instruções é chamada de algoritmo. 2 1

2 Algoritmo Definição Informal (1) Um algoritmo é uma sequência finita de instruções que, uma vez seguida, realiza uma tarefa específica Ele deve satisfazer as seguintes propriedades: Entrada existem zero ou mais valores que são fornecidos externamente; Saída pelo menos um valor deve ser produzido; Exatidão cada instrução deve ser clara e não-ambígua ; 3 Algoritmo Definição Informal (2) Continuação: Finitude se rastrearmos as instruções de um algoritmo, ele deverá terminar após um número finito de passos, para todos os possíveis dados de entrada fornecidos; Efetividade cada instrução deve ser básica o suficiente para ser realizada, em princípio, por uma pessoa portando lápis e papel. Não é suficiente que as instruções sejam precisas; elas também têm de ser factíveis. 4 2

3 Algoritmo Representação Dentre as formas de representação de algoritmos mais conhecidas pode-se citar: Descrição narrativa; Fluxograma Convencional; Pseudocódigo. 5 Descrição Narrativa Os algoritmos são expressos diretamente em linguagem natural. Exemplo: Descascar uma Cesta de Batatas traga a cesta com batatas do porão; traga a panela do armário; se "saia é clara" então "coloque um avental"; enquanto "número de batatas é insuficiente" faça descasque uma batata; devolva a cesta ao porão; 6 3

4 Fluxograma Convencional Notação gráfica que usa formas geométricas diferentes para representar instruções e estruturas de controle distintas. Exemplo: 7 Pseudocódigo (1) Assemelhar-se bastante à forma como os programas são escritos; Permite grande riqueza de detalhes na descrição de um algoritmo, como a definição dos tipos de dados das variáveis usadas; Facilita a tradução de um algoritmo para uma linguagem de programação específica. 8 4

5 Pseudocódigo (2) algoritmo "exemplo" var n1,n2,media: real inicio escreval("informe duas notas") leia(n1,n2) media<-(n1+n2)/2 se media >= 7 entao escreva("aprovado") senao escreva("reprovado") fimse fimalgoritmo 9 Linguagem de Programação Estruturada (LPE) Permite representar algoritmos sem que se preocupe com as regras rígidas de uma linguagem de programação real; Por não ser uma linguagem de programação real, não é possível executar um programa escrito nesta linguagem em um computador real; Apesar de possuir certo formalismo, é permitido "afrouxar" suas regras sintáticas quando for conveniente. 10 5

6 Estrutura de um Programa LPE (1) algoritmo "<nome>" var <nome> : <tipo> <nome> : <tipo> inicio <comando> <comando> fimalgoritmo 11 Estrutura de um Programa LPE (2) Na estrutura de um programa LPE, tudo o que estiver em negrito será um elemento da própria linguagem; O que estiver entre < > será posteriormente substituído por uma construção do programador; Essas construções, porém, terão também de obedecer às regras da LPE. 12 6

7 Nomes O nome de uma variável é uma sequência de um ou mais caracteres alfanuméricos, além do caractere sublinhado ( _ ); O primeiro caractere tem de ser obrigatoriamente alfabético; O número máximo de caracteres é 30; A linguagem LPE não faz distinção entre caracteres maiúsculos e minúsculos. 13 Nomes Exemplos calcula_media a nome_aluno c8 valor xyz data_nascimento 14 7

8 Nomes Contraexemplos calcula media 5a nome#aluno 44 época 15 Variáveis (1) Os computadores convencionais se baseiam no conceito de uma memória principal; Ela é constituída de células elementares, cada qual identificada por um endereço; O conteúdo de uma célula é o valor da mesma; O valor de uma célula pode ser lido e/ou modificado; A modificação é feita pela substituição de um valor por outro. 16 8

9 Variáveis (2) Uma linguagem de programação pode ser considerada como uma abstração do comportamento de um computador convencional; Nesse contexto, o conceito de variável é visto como uma abstração de uma célula de memória, e o conceito de comando de atribuição como uma operação destrutiva sobre tal célula. 17 Variáveis (3) Uma variável possui nome, tipo e valor; O nome é usado para identificar e fazer referência à variável; O valor de uma variável é representado, de forma codificada, na área de memória ligada à variável; Essa codificação é interpretada de acordo com o tipo da variável. 18 9

10 Tipo de uma Variável O tipo de uma variável define o domínio dos valores que podem ser associados à variável; Ele também define as operações que podem ser usadas para criar, acessar e modificar estes valores. 19 Tipo de Dados Existentes na LPE (1) inteiro usado para representar valores inteiros positivos e negativos. As operações disponíveis para o tipo inteiro são representadas pelos operadores + (soma), - (subtração), * (multiplicação), \ (quociente da divisão inteira) e % (resto da divisão inteira); real usado para representar valores decimais com representação finita. As operações disponíveis para o tipo real são representadas pelos operadores + (soma), - (subtração), * (multiplicação), / (divisão); 20 10

11 Tipo de Dados Existentes na LPE (2) lógico usado para representar os valores lógicos verdadeiro e falso. As operações disponíveis para o tipo lógico são representadas pelos operadores e, ou, xou e nao; caractere O tipo caractere é usado para representar qualquer cadeia de caracteres, tais como nomes, endereços e etc. A LPE não oferece nenhuma operação sobre valores do tipo caractere, mas pode-se comparar cadeias de caracteres através dos operadores relacionais. 21 Amarração Variável-Valor (1) A amarração entre uma variável e o valor armazenado na célula de memória correspondente é, em geral, dinâmica, já que este valor pode ser modificado por operações de atribuição; Uma atribuição como b<-a causa o armazenamento de uma cópia do valor da variável a na área de memória amarrada à variável b; O valor anterior da variável b é substituído pelo valor da variável a

12 Amarração Variável-Valor (2) Algumas linguagens permitem o congelamento da amarração entre uma variável e o seu valor; Isso é feito quando a amarração é estabelecida; A entidade resultante é, sob qualquer aspecto, uma constante simbólica definida pelo programador. Por exemplo: constantes pi = Constantes Literais Constante cujo nome é a representação escrita do seu valor; Por exemplo, 21 é a representação decimal de um objeto de dados cujo valor é 21; Outros exemplos: /* tipo real */ verdadeiro falso /* tipo lógico */ /* tipo inteiro */ "PUC-Rio" "A" "123" /* tipo caracter */ 24 12

13 Expressões Fórmula ou regra de computação que sempre produz um valor (resultado); Consiste de operandos e operadores; Os operandos são constantes e variáveis; Exemplos: 3 // uma constante é uma expressão abc // uma variável é uma expressão n % 2 salário * 1.25 (renda_bruta - desconto) * Operadores Relacionais Usados para relacionar duas expressões e criar uma nova; O valor desta nova expressão será sempre uma valor lógico, isto é, verdadeiro ou falso. Os operadores relacionais são os seguintes: = (igual) <> (diferente) > (maior) < (menor) >= (maior ou igual) <= (menor ou igual) 26 13

14 Precedência dos Operadores As regras implícitas de precedência dos operadores da LPE são mostradas abaixo (do maior para o menor): 1. Parênteses 2. Operadores Aritméticos a. +, - (unários) b. *, /, \, % c. +, - (binários) 3. Operadores Relacionais 4. nao 5. e 6. ou, xou 27 Comando de Atribuição (1) O comando de atribuição tem a seguinte sintaxe: <variável> <- <expressão> O termo <variável> dever ser substituído por uma variável declarada na seção var; O termo <expressão> deve ser substituído por uma expressão válida na linguagem LPE

15 Comando de Atribuição (2) Esta expressão tem de ser de um tipo compatível com o tipo da variável à esquerda do operador de atribuição; O comando de atribuição irá avaliar a expressão à direita do operador de atribuição e substituir o valor da variável à esquerda do operador pelo valor da expressão. idade <- 3 // uma constante é uma expressão x <- n % 2 salario <- salario * 1.25 imposto <- (renda_bruta - desconto) * 0.15 endereco <- "Rua JK, 23" 29 Comando de Leitura (1) O comando de leitura tem a seguinte sintaxe: leia(<var1>,<var2>,,<varn>) Os termos <vark> devem ser substituídos por variáveis declaradas na seção var; O comando de leitura tem por objetivo transferir dados de um periférico (por exemplo, o teclado) e armazenálos nas variáveis fornecidas no comando

16 Comando de Leitura (2) Exemplo: leia(matricula,nome,idade,sexo) 31 Comando de Escrita (1) O comando de escrita tem a seguinte sintaxe: escreva(<exp1>,<exp2>,,<expn>) Os termos <expk> devem ser substituídos por expressões válidas na linguagem LPE; O comando de escrita tem por objetivo transferir dados da memória principal para um periférico como, por exemplo, o monitor de vídeo

17 Comando de Escrita (2) Exemplos: escreva("o Nome do Aluno e ",nome) escreval("salário - ",salario," Imposto - ",salario*0.1) Observação: o comando escreval pula uma linha após exibir os dados no monitor. 33 Exemplo Completo Escreva um algoritmo, usando a LPE, que leia as duas notas de um aluno e exiba a média das mesmas. algoritmo "calcula_media" var n1,n2,media: real inicio leia(n1,n2) media<-(n1+n2)/2 escreva("média=",media) fimalgoritmo 34 17