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Algoritmos e Estruturas de Dados
Aula 1
07/08/2012
Profª Ms. Engª Elaine Cecília Gatto
Unidade 1: Apresentação da Disciplina
Curso de Bacharelado em Engenharia de Computação
Universidade do Sagrado Coração – USC
Bauru/SP
Lógica de programação
• Significa o uso correto das leis de pensamento, da “ordem de razão” e de processos de raciocínio e simbolização formais na programação de computadores, objetivando racionalidade e o desenvolvimento de técnias que cooperem para produção de soluções logicamente válidas e coerentes, que resolvam com qualidade os problemas que se deseja programar.
• Programação: é responsável pela instrução do computador do que e de como um problema deve ser resolvido.
• Algoritmo: é uma sequencia ordenada e sem ambiguidade de passos que visam atingir um objetivo bem definido e, consequentemente levam à solução de um problema. 2
Lógica de programação
• Em um algoritmo, é importante salientarmos:
• Deve descrever exatamente quais são as instruções que devem ser executadas e em que sequencia;
• Eficiente: resolve o problema com o mínimo de recursos;
• Eficaz: consegue resolver o problema em qualquer situação. Todas as situações de exceção, que possa alterar o comportamento do algoritmo devem ser especificados e tratados.
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Como construir um algoritmo
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Problema
Análise Preliminar
Solução
Teste de qualidade
Alteração
Produto Final
Entenda o problema com a maior precisão possível
Desenvolva um algoritmo para resolver o problema
Execute o algoritmo para vários testes cujos resultados sejam conhecidos Algoritmo pronto para ser
aplicado – implementado
Se o resultado não for satisfatório, altere o algoritmo e teste novamente
Exemplo
• Algoritmo para troca de uma lampada queimada.
1. Remova a lâmpada queimada
2. Coloque um a nova lâmpada
• Detalhando ou refinando os passos:
• Vamos trocar uma lâmpada de rosquear. Se a lâmpada está queimada não é necessário fazer o teste se está ou não funcionando. Temos uma lâmpada em casa igual àquela que queimou – voltagem e potência. Temos uma lâmpada para trocar pela outra. Temos uma escada para auxiliar na troca.
• Sempre enumerar os passos a serem executados.
• Primeiro fazer a grosso modo e depois detalhar. 5
Exemplo
1.1. Coloque uma escada embaixo da lâmpada queimada.
1.2. Suba na escada até alcançar a lâmpada queimada.
1.3. Gire a lâmpada queimada no sentido anti-horário até que ela se solte.
2.1. Escolha uma nova lâmpada da mesma potência/vontagem da queimada.
2.2. Posicional a lâmpada nova no soquete.
2.3. Gire a lâmpada no sentido horário, até que ela se firme.
2.4. Desça da escada.
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Exemplo
• Ordenando os passos:
1.1. Coloque uma escada embaixo da lâmpada queimada.
2.1. Escolha uma nova lâmpada da mesma potência/vontagem da queimada.
1.2. Suba na escada até alcançar a lâmpada queimada.
1.3. Gire a lâmpada queimada no sentido anti-horário até que ela se solte.
2.2. Posicional a lâmpada nova no soquete.
2.3. Gire a lâmpada no sentido horário, até que ela se firme.
2.4. Desça da escada. 7
Detalhando mais ainda os passos – versão 1
1. Coloque uma escada embaixo da lâmpada queimada.
2. Escolha uma lâmpada nova.
3. Enquanto a potência/voltagem não for a mesma da queimada.
• Descarte a lâmpada escolhida.
• Escolha outra lâmpada.
4. Suba um degrau da escada.
5. Enquanto não possa alcançar a lâmpada queimada
• Suba um degrau da escada.
6. Gire a lâmpada no sentido anti-horário.
7. Enquanto a lâmapda nao estiver livre do soquete
• Gire a lâmpada no sentido anti-horário.
8. Posicione a nova lâmpada no soquete.
9. Gire a lâmpada no sentido horário.
10. Enquanto a lâmpada não estiver firme no soquete.
• Gire a lâmpada no sentido horário.
11. Desça da escada.
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Detalhando mais ainda os passos – versão 2
1. Coloque uma escada embaixo da lâmpada queimada.
2. Escolha uma lâmpada nova.
3. Enquanto a potência/voltagem não for a mesma da queimada.
• Descarte a lâmpada escolhida.
• Escolha outra lâmpada.
4. Suba um degrau da escada.
5. Enquanto não possa alcançar a lâmpada queimada
• Suba um degrau da escada.
6. Gire a lâmpada no sentido anti-horário.
7. Enquanto a lâmapda nao estiver livre do soquete
• Gire a lâmpada no sentido anti-horário.
8. Posicione a nova lâmpada no soquete.
9. Gire a lâmpada no sentido horário.
10. Enquanto a lâmpada não estiver firme no soquete.
• Gire a lâmpada no sentido horário.
11. Desça um degrau da escada.
12. Enquanto não possa alcançar o chão. • Desça um degrau da escada.
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Estrutura condicional
Se condição
Então
Comandos 1
Senão
Comandos 2
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Tipos de dados
• O objetivo principal de qualquer computador é a resolução de problemas através da manipulação de dados, que podem ser de vários tipos.
• Tipos primitivos: tipos de dados básicos utilizados na construção de algoritmos.
• Inteiro: informação pertencente ao conjunto dos números inteiros. Exemplo: -10, 0, 5, 100.
• Real: informação pertencente ao conjunto dos números reais. Exemplo: 5.2 (tem que usar ponto e não vírgula), -3.93, 0.0, 7.
• Caracter: informação composta por um conjunto de caracteres alfanuméricos. Exemplo: ‘a’, ‘ABC’, “F10B5’, ‘$?!5’.
• Lógico: informação que pode receber (assumir) apenas dois valores possíveis: verdadeiro (V) ou falso (F). 11
Tipos de dados
• Constante: um dados é constante quando não se modifica durante a execução do algoritmo (programa). Pode ser de qualquer tipo primitivo.
• Variáveis: um dado é variável quando possui um conteúdo (valor) que pode variar durante a execução de algoritmo (programa).
• Embora a variável possa assumir diferentes valores, ela só pode armazenar um valor a cada instante. Toda variável é conhecida no algoritmo por um nome ou identificador. Ele é formado por uma única letra ou então por uma letra seguida de letras ou dígitos. Exemplo: X, Y, Z, salário, ano, etc.
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Observações
• O cálculo – em computação – é feito com dados, geralmente são números, porém podem ser caracteres. O computador faz cálculos, o programa executa as instruções que damos. Dados são jogados dentro da variável ou constante.
• Tipos primitivos são utilizados no algoritmo, porque já vem definido na linguagem. A maioria das linguagens utilizam os quatro tipos de dados.
• Tipo inteiro: números dos conjuntos dos números inteiros, positivos, negativos e nulos.
• Números naturais: só números inteiros positivos.
• Tipo real: mais abrangentes, casas decimais. A casa decimal é representada por ponto e não vírgula. 13
Observações
• Os números inteiros está contido no conjunto dos números reais.
• O caracter tem que vir com apóstrofo – ou aspas simples – ‘ABC’ – cadeia de caracteres.
• Tipo lógico: ou é verdadeiro ou é falso. Por exemplo: x = 7 > 2, então x = V.
• Tipo constante: espaço de memória onde o dado é jogado e não muda o valor. Exemplo: pi = 3.14.
• Variável: espaço de memória do computador onde é guardado um dado e pode ser alterado.
• Cada espaço tem um nome obrigatoriamente. Três espaços de memória para três variáveis. 14
Observações
• Se chama variável porque os valores podem se alterar. Só precisa saber o nome da variável.
• Geralmente a variável terá um nome parecido com o programa – nome sugestivo.
• O DOS só reconhece 8 digítos – caracteres.
• O tamanho do espaço – ou seja, bytes de memória – vai variar conforme o tipo das variáveis.
• O número máximo para os números inteiros são (faixa de valores): -32.756 a 32.756.
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Observações
Memória
7 -3 X
2 0 Y
-5 1 Z
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O 7 é apagado e substituído por -3. Só podemos guardar um valor em cada espaço.
X = 7 Y = 2 Z = -5
X = -3 Y = 0 Z = 1
Expressões aritméticas
• São expressões em que os operadores são aritméticos e os operandos são constantes e/ou variáveis numéricos.
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Operadores Aritméticos
Operador Função
+ Adição
- Subtração
* Multiplicação
/ Divisão
Operadores Aritméticos
Operador Função
pot(x,y) Potenciação. Ex: pot(2,3) = 8
rad(x,y) Radiciação. Ex: rad(4) = 2
sqrt(x) sqrt(4)
mod Resto da divisão. Ex: 9 mod 4 = 1
div Quociente da divisão. Ex: 9 div 4 = 2
sqr(x) Quadrado de x. Ex: sqr(4) = 16
Prioridades
Parenteses mais internos
pot rad sqr
* / div mod
+ -
Exemplo:
pot(5,2) – 4/2 + rad(1+3*5)/2
pot(5,2) – 4/2 + rad(1+15)/2
pot(5,2) – 4/2 + rad(16)/2
25 – 4/2 + rad(16)/2
25 – 2 + 4/2
25 – 2 + 2
23 + 2
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Expressões lógicas
• São expressões cujos operadores são lógicos, ou relacionais e cujos operandos são relações, constantes e/ou variáveis do tipo lógico.
• Operadores relacionais: são utilizados para realizar comparações entre dois valores do mesmo tipo. Estes valores podem ser constantes, variáveis ou expressões aritméticas.
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Operador Função
= Igual a
> Maior que
< Menor que
> = Maior ou igual a
< = Menor ou igual a
< > Diferente
Expressões lógicas
• O resultado obtidode uma expressão realcional é sempre um valor lógico – V ou F. Exemplo:
2 * 4 = 24 / 3
8 = 8
V
Operadores Lógicos:
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Operador Função
Não ( ~ ) Negação
E ( ^ ) Conjunção
Ou ( v ) Disjunção
Tabelas verdade
• Sejam p e q proposições:
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Negação
p não p
V F
F V
Conjunção
p q p e q
F F F
F V F
V F F
V V V
Disjunção
p q p ou q
F F F
F V V
V F V
V V V
O resultado de uma expressão lógica é sempre um valor lógico – V ou F. Prioridades: não e ou
Prioridades entre todos os parênteses: Parênteses mais internos Operadores aritméticos Operadores relacionais Operadores lógicos
Exemplos
d = sqr(b) – 4 * a * c
2 < 5 e 15 / 3 = 5
2 < 5 e 5 = 5
V e V
V
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∆ = 𝑏2 − 4𝑎𝑐
Exemplos
não V ou pot(3,2) / 3 < 15 - 35 mod 7
não V ou 9 / 3 < 15 - 35 mod 7 (operadores atitméticos)
não V ou 3 < 15 - 35 mod 7 (operadores atitméticos)
não V ou 3 < 15 - 0 (operadores relacionais)
não V ou 3 < 15 (operadores relacionais)
não V ou V (operadores lógicos)
F ou V (operadores lógicos)
V
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Exemplos
não ( 5 < > 10 / 2 ou V e 2 – 5 > 5 – 2 ou V )
não ( 5 < > 5 ou V e 3 > 3 ou V )
não ( F ou V e F ou V )
não ( V e F ou V )
não ( F ou V )
não ( V )
F
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Exercícios
• Supondo A, B e C são variáveis do tipo inteiro, com valores iguais a5, 10 e -8, respectivamente, e uma variável D de 1,5, quais os resultados das expressões aritméticas a seguir?
a) 2 * A mod 3 – C
b) rod( - 2 * C ) div 4
c) ( ( 20 div 3 ) div 3 ) pot( 2, 8) / 2
d) ( 30 mod 4 * pot (3,3) ) * ( -1 )
e) pot( - C, 2 ) + ( D * 10 ) / A
f) Rad( pot( A, B/A) ) + C * D
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