Apostila - Algoritmos e Logica de Programação, Notas de estudo de Engenharia Civil

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Faculdade FORTIUM

Curso de Sistemas de Informação

Algoritmos e Lógica de

Programação

Prof. Giselle Barbosa Gomes Machado

Algoritmos e Lógica de Programação

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1- INTRODUÇÃO

A automatização de tarefas é um aspecto marcante da sociedade moderna. O aperfeiçoamento tecnológico alcançado, com respeito a isto, teve como elementos fundamentais a análise e a obtenção de descrições da execução de tarefas em termos de ações simples o suficiente, tal que pudessem ser automatizadas por uma máquina especialmente desenvolvida para este fim, O COMPUTADOR. Em Ciência da Computação houve um processo de desenvolvimento simultâneo e interativo de máquinas (hardware) e dos elementos que gerenciam a execução automática (software) de uma dada tarefa. E essa descrição da execução de uma tarefa, como considerada acima, é chamada algoritmo. O objetivo dessa matéria é a Lógica de Programação dando uma base teórica e prática, suficientemente boa, para que, o aluno domine os algoritmos e esteja habilitado a aprender uma linguagem de programação. Será mostrado também um grupo de algoritmos clássicos para tarefas cotidianas, tais como: ordenação e pesquisa.

2- DEFINIÇÕES DE ALGORITMO

• "O conceito central da programação e da Ciência da Computação é o conceito de algoritmos, isto é, programar é basicamente construir algoritmos."
• É a descrição, de forma lógica, dos passos a serem executados no cumprimento de determinada tarefa.
• "O algoritmo pode ser usado como uma ferramenta genérica para representar a solução de tarefas independente do desejo de automatizá-las, mas em geral está associado ao processamento eletrônico de dados, onde representa o rascunho para programas (Software)."
• "Serve como modelo para programas, pois sua linguagem é intermediária à linguagem humana e às linguagens de programação, sendo então, uma boa ferramenta na validação da lógica de tarefas a serem automatizadas."
• "Um algoritmo é uma receita para um processo computacional e consiste de uma série de operações primitivas, interconectadas devidamente, sobre um conjunto de objetos. Os objetos manipulados por essas receitas são as variáveis."
• Como qualquer modelo, um algoritmo é uma abstração da realidade. A abstração é o processo de identificar as propriedades relevantes do fenômeno que esta sendo modelado. Usando o modelo abstrato, podemos nos centrar unicamente nas propriedades relevantes para nós, dependendo da finalidade da abstração, e ignorar as irrelevantes.
• É a forma pela qual descrevemos soluções de problemas do nosso mundo , de forma que possam ser implementadas utilizando os recursos do mundo computacional. Como o mundo computacional possuí severas limitações em relação ao nosso mundo, é necessário que sejam impostas algumas regras básicas na forma de solucionar os problemas, para que possamos utilizar os recursos de hardware e software disponíveis. Algoritmos apesar de servirem para representar a solução de qualquer problema, no caso do Processamento de Dados, eles devem seguir as regras básicas de programação para que sejam compatíveis com as linguagens de programação.

Algoritmos e Lógica de Programação

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2.3- Como Construir um algoritmo

a) Análise Preliminar

Entenda o problema, identifique os dados envolvidos e os resultados esperados.

b) Solução

Desenvolver algoritmo para resolver o problema

c) Teste de qualidade (Teste de mesa)

Ideal testar o algoritmo com o máximo de combinações possíveis

d) Alteração

Caso o resultado do algoritmo não seja satisfatório, altere-o e submeta a um novo teste.

e) Produto Final

Algoritmo concluído e testado.

2.4- Decomposição (Top-Down)

Dividir o problema em problemas menores.

Exemplo.

1. Troque o pneu furado.
2. Pegue o material necessário (Inicio)

2.Troque o pneu furado (Meio)

3.Guarde o material (Fim)

Abra o porta-malas

Retire o macaco, o estepe e a chave em cruz e o sinalizador

Coloque o sinalizador atrás do carro

Afrouxe as porcas do pneu furado

Coloque o macaco na posição correta

Levante o carro

Retire as porcas

Retire o pneu

Coloque o estepe

Detalhamento

Pequeno

Um pouco mais

de Detalhes

Operações Detalhadas

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Coloque as porcas

Desça o carro

Retire o macaco

Aperte as porcas do pneu trocado

Guarde o macaco, o pneu furado , o sinalizador e a chave em cruz.

Feche o porta-malas

Obs. Algumas instruções poderiam ser dividas mais uma vez.

2.5- Desenvolvimento Estruturado

São técnicas que permitem sistematizar e ajudar no desenvolvimento de algoritmos para

a resolução de grandes e complexos problemas computacionais.

Objetivos destas técnicas

• Facilitar o desenvolvimento do algoritmo
• Facilitar o seu entendimento pelos humanos
• Antecipar a comprovação de sua correção
• Facilitar a sua manutenção e modificação
• Permitir que o seu desenvolvimento possa ser empreendido simultaneamente por uma

equipe de pessoas

2.6- Formas de representação

a) Descrição Narrativa

Ex. Cálculo da média de um aluno:

• Obter as notas da primeira e da segunda prova
• Calcular a média aritmética entre as duas
• Se a média for maior ou igual a 7, o aluno foi aprovado, senão ele foi reprovado

Algoritmos e Lógica de Programação

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Observe como ficaria este fluxograma:

• A princípio marcamos o início do fluxograma;
• Em seguida, armazenamos em uma posição de memória (variável), o resultado do cálculo 360,00 dividido por 30;
• Em seguida, apresentamos a frase “O valor diário é” seguido do valor constante na posição de memória (variável) VlrDia O valor diário é: 32,
• Em seguida, finalizamos o fluxo.

c) Pseudocódigo, também conhecido como Linguagem Estruturada ou Portugol. A representação de um algoritmo na forma de pseudocódigo é a seguinte:

Algoritmo Nome_Do_Algoritmo Variáveis Declaração das variáveis Procedimentos Declaração dos procedimentos Funções Declaração das funções Início Corpo do Algoritmo Fim

Inicio

VlrDia <- 360,00 / 30

“O valor diário é:”, VlrDia

Fim

Algoritmos e Lógica de Programação

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Exemplo.

Algoritmo “ Média”

Variáveis

N1, N2, Média: real

Início

Escreva (“informe o primeiro valor”) Leia (N1) Escreva (“informe o segundo valor”) Leia (N2) Média <- (N1+N2)/ Se Média >= 7 Então Escreva ( “Aprovado!!”) Senão Escreva ( “Reprovado!!)” Fim se

Fim.

A identação (deslocamento para a direita) de uma instrução significa que tais instruções

estão subordinadas a instrução anterior e facilita em muito a compreensão e manutenção

do algoritmo e dos códigos fontes em uma linguagem de programação.

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1. Inicio
   2. Some as duas primeiras notas
   3. Some a terceira nota com o resultado da instrução 2
   4. Some a Quarta nota com o resultado da instrução 3
   5. Divida resultado da instrução 4 por 4
   6. Se o resultado da instrução 5 for maior ou igual a 7
      7. Aprove o aluno
   7. Se o resultado da instrução 5 for menor que 7
      9. Reprove o aluno

10.Fim

Se as quatro notas são 10,5,8,1 a execução das instruções ficara da seguinte forma

1. Inicio
   2. 10+5 = 15
   3. 15+8 =
   4. 23+1 =
   5. 24 / 4=
   6. Resposta negativa
   7. Resposta afirmativa
      resultado < 7 então
      aluno reprovado
2. Fim

Note que a instrução 6 foi executada. Como a resposta foi negativa (a média foi inferior a

sete), o aluno foi reprovado não sendo executada a instrução sete.

c) Processamento com repetição

Conjunto de instruções (pode ser apenas uma) que é executado um determinado número

de vezes.

Sendo determinada uma condição de parada.

Algoritmos e Lógica de Programação

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Ex. Obter a média aritmética das quatro notas de todos os alunos da sala.

1. Inicio
2. Para cada aluno da sala
   3. Some as duas primeiras notas
   4. Some a terceira nota com o resultado da instrução 3
   5. Some a Quarta nota com o resultado da instrução 4
   6. Divida o resultado da instrução 5 por 4
3. Fim

Se existem dois alunos na sala e suas notas são: 10, 5, 8, 1 e 4, 6, 7, 3 a execução das

instruções ficará da seguinte forma

Observe que um laço de repetição necessita sempre de uma condição de parada

que seja válida, caso contrário o programa entrará em um “laço” infinito.

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Não pode possuir espaços em branco;
Não pode ser uma palavra reservada a uma instrução de programa;
Não poderão ser utilizados outros caracteres que não sejam letras e números.
Os nomes escolhidos devem explicitar seu conteúdo.

Qualquer caminho seguido no diagrama abaixo levara a um nome de variável valido:

Onde: Letra: Qualquer letra do alfabeto [a..z, A..Z] Digito: Dígitos de [0..9]

São identificadores válidos: NOMEUSUARIO, FONE1, X, DELTA25, Z4, Idade, X1, mODELoDeVeiculo,

São identificadores inválidos: *nome, 2Fone, NOME/USUARIO, mODELO-DE-VEICULO, Nota do Aluno

2.10- Declaração de variáveis

Para que os programas manipulem valores, estes devem ser armazenados em variáveis e para isso, devemos declará-las de acordo com a sintaxe:

NomeVariável : Tipo

Ex.: VARIÁVEIS SalMes, Inss: REAL Nome: CARACTER[30] // Cadeia de caracteres Sexo: CARACTER // Caractere

Nesta definição, deveremos seguir as regras seguintes:

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• VARIÁVEIS é a palavra chave, que deverá ser utilizada uma única vez na definição das variáveis e antes do uso das mesmas;
• Variáveis de tipos diferentes deverão ser declaradas em linhas diferentes;
• Em uma mesma linha, quando quisermos definir variáveis de mesmo tipo, deveremos usar o símbolo de vírgula (,) para separar as mesmas.

2.11- Constantes

Tudo aquilo que é fixo ou estável

Ex. o valor do

- 3.

EXERCÍCIOS:

1 - Identifique os atributos e declare variáveis para um objeto automóvel 2 - Identifique os Atributos e declare variáveis para um objeto Pessoa 3 - Identifique os atributos e declare variáveis para um objeto Eleitor

4 - Assinale com C os nomes corretos de variável e com I os incorretos. Explique o que está errado nos nomes incorretos.

(a) ( ) certo (b) ( ) *oi (c) ( ) oi! (d) ( ) 'Lucio' (e) ( ) soda# (f) ( ) i (g) ( ) Nota do Aluno (h) ( ) o (i) ( ) arquivox11 (j) ( ) 1ate

5 - Classifique os dados especificados abaixo de acordo com seu tipo, assinalando com I os dados do tipo inteiro, com R os reais, com C os caracteres (literais), com B os lógicos (booleanos), e com N aqueles para os quais não é possível definir o tipo de dado.

(a) ( ) -988786,987 (b) ( ) "34,50" (c) ( ) "Casa do Titio" (d) ( ) .F. (e) ( ) site (f) ( ) - (g) ( ) ".V". (h) ( ) 0, (i) ( ) .'V'. (j) ( ) ".F." (l) ( ) 12,89 (m) ( ) 215333

Algoritmos e Lógica de Programação

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Assim como classificamos os operadores, podemos também classificar as expressões quanto ao seu tipo, conforme mostra a lista a seguir:

• Expressão aritmética: quando o resultado de sua avaliação for um número, podendo este ser positivo ou negativo assim como inteiro ou real;
• Expressão lógica : quando o resultado de sua avaliação for um valor lógico, ou seja, verdadeiro (.T.) ou falso (.F.);
• Expressão literal: quando o resultado de sua avaliação for um valor literal.

Cada uma das expressões vistas acima possui seus operadores em específico. A seguir, vamos mostrar uma tabela contendo esses operadores:

b) Operadores

Na solução da grande maioria dos problemas é necessário que as variáveis tenham seus valores consultados ou alterados e para isto devemos definir um conjunto de OPERADORES , sendo eles:

• OPERADOR DE ATRIBUIÇÃO:

NomeDaVariavel ← Valor ou Expressão Atribuída.

ATENÇÃO!!

Em nossa disciplina usaremos o símbolo ← para atribuição.

• OPERADORES ARITMÉTICOS:

• Adição a Div b Divisão Inteira ***** Multiplicação a Resto b Resto da divisão de inteiros

- Subtração ou inversor do sinal. ^ Exponenciação ab^ (^ ou **) / Divisão - FUNÇÕES PRIMITIVAS: SEN(x); COS(x); TG(x); ABS(x); INT(x); Raizq(x). - OPERADORES RELACIONAIS: São utilizados para relacionar variáveis ou expressões, resultando num valor lógico (Verdadeiro ou Falso), sendo eles:

= - igual (==) <> - diferente (!=) < - menor > - maior <= - menor ou igual >= - maior ou igual

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• OPERADORES LÓGICOS:

São utilizados para avaliar expressões lógicas, sendo eles:

.E. - e lógico ou conjunção. .Ou. - ou lógico ou disjunção. Não - negação.

A B A .E. B A .OU. B

VERDADEIRO/TRUE/.T./.V./1 VERDADEIRO/TRUE/.T./. V./

VERDADEIRO/TRUE/.T./.V. /

VERDADEIRO/TRUE/.T./.V./ 1 VERDADEIRO/TRUE/.T./.V./1 FALSO/FALSE/.F./0 FALSO/FALSE/.F./0 VERDADEIRO/TRUE/.T./.V./ 1 FALSO/FALSE/.F./0 VERDADEIRO/TRUE/.T./. V./

FALSO/FALSE/.F./0 VERDADEIRO/TRUE/.T./.V./ 1 FALSO/FALSE/.F./0 FALSO/FALSE/.F./0 FALSO/FALSE/.F./0 FALSO/FALSE/.F./ Tabela verdade dos operadores .E. e .OU.

APROVADO?? (Media >= 60) .E. (Frequencia > 0.75)

REPROVADO?? (Media < 60) .OU. (Frequencia < 0.75)

TABELA VERDADE DO OPERADOR .E. A B A .E. B 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0

TABELA VERDADE DO OPERADOR .OU.

A B A .OU. B

1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0

TABELA VERDADE DO OPERADOR .Não. A Não(A) 1 0 0 1

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passagem de dados do mundo externo para a memória do computador, como por exemplo, o teclado, unidade de CD-ROM, etc... Já os periféricos de saída recebem os dados do computador para outro equipamento externo, como por exemplo, o monitor de vídeo, impressora, etc...

Toda instrução, primitiva ou não possui uma sintaxe, ou seja, uma regra que deverá ser seguida para a construção de seu código e caso esta não seja obedecida, o seu programa pode simplesmente não funcionar.

Devemos saber também que o conjunto de ações que serão realizadas pelo computador após a execução de um determinado comando é conhecida como semântica.

EXERCÍCIOS:

1. Quais os valores das expressões a seguir: 2 + 3 * 6 12 / 3 * 2 – 5 31 / 4 31 div 4 31 Resto 4 9 ** (3-1) 3 ** 3

2. Considere o seguinte trecho do algoritmo: Algoritmo “Exercicio2” Variaveis Pig,Vari, Total, A, I : Inteiro ValorA, X : Real Inicio Vari ← 2 Total ← 10 ValorA ← 7. A ← - I ← 80 X ← 4. X ← Total / Vari X ← X + 1 A ← A + I Pig ← 10 A ← I div Pig A ← A + I Resto 6 ValorA ← Pig * ValorA + X Fim

Pig Vari Total A I ValorA X

Mostre quais os valores armazenados em cada uma das variáveis após a execução de cada um dos comandos do algoritmo acima.

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3. Considerando o conteúdo das variáveis conforme a seguir, diga qual o valor de cada uma das expressões:

Nome Apelido Qquer Aux Resp K Karol “ANA” “flor” “ana” 10 .F. 3 2

a) Nome == Apelido b) (Nome == Qquer) .E. (Nome <> “ANa”) c) Nome == “Nome” d) (K >= Karol + 1) .OU. (Qquer == “ana”) e) Não Resp f) (Não Resp) .E. (K < Aux) g) (Aux <= Aux / K + K) .E. ((Resp) .OU. (Apelido == “flor”)) h) K > Karol + (K – Karol) i) ((Não Resp .E. Resp) .OU. (Não Resp)) .E. (Resp .OU. (Não Resp))

4. Faça o teste de mesa do algoritmo a seguir:

Algoritmo “exercicio4” Variaveis Q, W, R : inteiro Ex : Real Inicio Q ← 10 Q ← 10 + 30 W ← - W ← W + Q Q ← Q Resto W Q ← W div (Q + 4) Ex ← 2 * Q / W R ← 0 R ← R + 1 R ← R + 1 Fim

5. Considerando as variáveis abaixo, indique o resultado de cada uma das expressões a seguir: X Y Z W Q .V. 2 4 1,50 “PROVA”

a) (2 * (5 resto 3) + Y + W * 2) > Z .OU. (Y < Z -1) .E. não((Z * (Y – 1) + Y) < 100) ( ) b) (X .OU. .V.) .OU. (Z * 2 div Y < W * Y) ( ) c) .F. .E. X = não(.V.) .OU. Y < Z ( ) d) Y + 4 * (Z RESTO 3 + 1) ( ) e) (3 + W – (Y + 1) / 2) + 1,5 ( )