123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261 |
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- <head>
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- <title>Exemplos</title>
- </head>
- <body>
- <h1>3 - Perguntas básicas para implementar um algoritmo</h1>
- <p>
- No restante desta apostila procuraremos mostrar como desenvolver programas utilizando as linguagens C e Python. Os problemas que abordaremos são, em sua
- maioria, bastante simples, no sentido de ser possível resolvê-los manualmente (sem o auxílio de programas de computador). A dificuldade consiste em obter
- soluções computacinais para tais problemas, ou seja, em escrever um processo que resolva tais problemas servindo-se de uma linguagem extremamente rígida e
- um pouco limitada.<br />
- Um <b>programa</b> pode ser entendido como uma sequência finita de comandos que manipulam um numero limitado de variaveis e que deve devolver
- algum conjunto-resposta. Em geral, os problemas que admitem solucoes via computador apresentam caracterısticas de repeticao, isto ́e, permitem que
- uma mesma sequência de passos seja repetida (um numero finito de vezes) ate que se obtenha o resultado desejado.<br />
- Sugerimos ao leitor, principalmente aos iniciantes em programação, que se concentre em quatro questões chaves à resolução de problemas via algoritmos,
- independentemente da linguagem a ser utilizada, seja ela qual for.<br />
- <ul>
- <li><b>1ª Pergunta:</b> Quais variáveis são necessárias?</li>
- <li><b>2ª Pergunta:</b> Quais comandos devem apareceer dentro de um bloco de repetição?</li>
- <li><b>3ª Pergunta:</b> Qual a condição para que continue a repetição?</li>
- <li><b>4ª Pergunta:</b> Quais os comandos neceessários antes e depois do bloco de repetição?</li>
- </ul>
- <br />
- Nem sempre é possível responder completamente estas perguntas nesta sequência. Muitas vezes, ao longo da descrição do programa surge a necessidades de novas
- variáveis, que devem ser acrescentadas à lista inicialmente pensada como resposta à 1ª pergunta. Por outro lado, com o passar do tempo (e aquisiçao de
- experiência na programação), será natural que ao tentar responder a 2ª pergunta ja se note a necessidade de alguns comandos que devem aparecer antes do
- bloco de repetição (4ª pergunta). Alem disto, somente “problemas pequenos” possuem um ́unico bloco de repetição, sendo que as perguntas 2 a 4 devem ser
- levadas em conta para cada novo bloco de repetição. No entanto, a experiência tem-nos mostrado que, pelo menos enquanto se esta comecando a aprender a
- descrever processos em liguagens estruturadas, estas perguntas servem como um bom roteiro ao programador iniciante.<br />
- Veremos, a seguir, o desenvolvimento de programas para alguns problemas.
- </p>
- <h2>3.1 - Como somar um número arbitrário de valores</h2>
- <p>
- <b>Problema: </b> Faça um programa que leia uma sequência de números inteiros, diferentes de zero, e calcule a sua soma.<br />
- <br />
- Se a sequência de entrada tivesse um tamanho fixo conhecido, digamos 4, a descrição do processo não seria complicada, bastando escrever:
- <center>
- <table border='1'>
- <tr>
- <th> C </th>
- <th>Python</th></tr>
- <tr>
- <td>
- <pre>
- #include < stdio.h> //inclui a biblioteca que lida com scanf e printf
- int main(){ //inicia a função principal
- int n1, n2, n3, n4, soma; //cria as 5 variáveis que serão utilizadas
- scanf("%d %d %d %d", &n1, &n2, &n3, &n4); //lê 4 inteiros
- soma = n1+n2+n3+n4; //soma os 4 inteiros lidos
- printf("%d", soma); //imprime o resultado da soma
- return 0; //finaliza a função principal
- }
- </pre>
- </td>
- <td>
- <pre>
- n1 = input() //lê o primeiro inteiro
- n2 = input() //lê o segundo inteiro
- n3 = input() //lê o terceiro inteiro
- n4 = input() //lê o quarto inteiro
- soma = n1+n2+n3+n4 //soma os 4 inteiros
- print(soma) //imprime o resultado da soma
- </pre>
- </td>
- </tr>
- </table>
- </center>
- <br />
- No entanto a solução muda radicalmente se desejamos escrever um algoritmo que funcione para um número arbitrário de valores de entrada (este número é
- definido pelo usuário durante a execução do algoritmo). Neste caso, a dificuldade reside no fato de o programa ser capaz de somar uma sequência de qualquer
- tamanho.<br /><br />
- Antes de continuar, reflita um pouco sobre esta questão e tente escrever um código que permita a soma de uma sequência de qualquer tamanho.<br /><br />
- Duas possíveis soluções são:
- <ul>
- <li>Ao início da execução do algoritmo o usuário digitar qual o tamanho da sequência</li>
- <li>Utilizarmos um caracter de escape que indicará o final da sequência</li>
- </ul>
- <br />
- Abaixo iremos apresentar a segunda solução, utilizar um caracter de escape.<br />
- Uma boa técnica para iniciar o processo de rogramação é admitir algumas sequências de dados de entrada e pensar a partir destes dados. Então examinaremos,
- por exemplo, a soma da seguinte sequência de entrada: 8 11 3 -7 2 ... 0
- <ol>
- <li>Leia o primeiro número 8;</li>
- <li>Como o número lido !=(diferente) 0, leia o próximo número 3, guardando a soma destes dois 19+3 = 22;</li>
- <li>Como o último número lido != 0, leia o próximo número 3, guardando com a soma anterior 19+3=22;</li>
- <li>Como o último número lido != 0, leia o próximo número -7, guardando com a soma anterior 22+(-7)=15;</li>
- <center>
- <pre>
- .
- .
- .
- </pre>
- </center>
- <li>Lê o 0, e como o número lido foi 0 imprime a soma final</li>
- </ol>
- <h3>Quais variáveis são necessárias?</h3>
- Vemos a necessidades de 2 variáveis: uma para guardar o último número lido e outra para guardar a soma dos número já lidos. Então teremos:
- <center>
- <table border='1'>
- <tr>
- <th> C </th>
- <th>Python</th></tr>
- <tr>
- <td>
- <pre>int num, soma;</pre>
- </td>
- <td>
- <pre>
- num = 0
- soma = 0</pre>
- </td>
- </tr>
- </table>
- </center>
- <h3>Quais os comandos necessários antes e depois do bloco de repetição?</h3>
- <p>
- Inicialmente, no código em C o valor das variáveis(quaisquer) está indefinido, já no código em Python está definido em 0 e portanto devemos cuidar das
- "inicializações" antes do primeiro teste <b>while (num !=0)</b>. Quanto deve valer a variável num neste momento inicial?<br />
- Uma solução possível é o tratamento do primeiro número da sequência como caso à parte, antes de entrarmos no comando de repetição. Deste modo, devemos ler
- o primeiro número fora da repetição e já contabilizar na soma.<br />
- <br />
- <b>Exercício 1</b> Tente elaborar outra solução, que não faça uma primeira leitura de num dentro do laço<br />
- <br />
- Após a repetição devemos imprimir o conteúdo da variável <b>soma</b>, que deverá conter a soma dos elementos da sequência de entrada.<br />
- Escrevendo o código temos:<br />
- <center>
- <table border='1'>
- <tr>
- <th> C </th>
- <th>Python</th></tr>
- <tr>
- <td>
- <pre>
- 1 int num, soma;
- 2 scanf("%d", &num);
- 3 soma = num;
- 4 while (num != 0){
- 5 scanf(%d, &num);
- 6 soma = soma + num;
- 7 }
- 8 printf("%d",soma);
- </pre>
- </td>
- <td>
- <pre>
- 1 num = input();
- 2 soma = num;
- 3 while num != 0
- 4 num = input()
- 5 soma = soma + num
- 6 print(soma)
- </pre>
- </td>
- </tr>
- </table>
- </center>
- <h3>Conceito de simulação de um Algoritmo</h3>
- Um conceito muito importante à programação é o processo de <b>simulação</b> de um algoritmo. Útil na verificação da corretude do mesmo e também para entender
- o seu funcionamento. Na simulação de um algoritmo/programa devemos anotar todas as alterações, de todas suas variáveis, ao longo de seu fluxo de execução para algum
- conjunto de entrada<br />
- Melhor que muitas explicações complicadas é um bom exemplo. Vejamos a simulação do programa acima para o conjunto de entradas 10 3 4 0 no algoritmo em C:
- <center>
- <table border='1'>
- <tr>
- <th>num</th>
- <th>soma</th>
- <th>comando em execução</th>
- <th>observações</th>
- </tr>
- <tr>
- <td>?</td>
- <td>?</td>
- <td> </td>
- <td>no início do programa valores das variáveis são desconhecidos, elas apenas foram declaradas</td>
- </tr>
- <tr>
- <td>10</td>
- <td>?</td>
- <td>scanf("%d", &num)</td>
- <td>pega o 1º número de entrada e guarda em num</td>
- </tr>
- <tr>
- <td>10</td>
- <td>10</td>
- <td>soma = num</td>
- <td>Atribui o valor de num a soma</td>
- </tr>
- <tr>
- <td>10</td>
- <td>10</td>
- <td> while (num != 0) </td>
- <td>Como num é diferente de 0, executa os comandos dentro do bloco de repetição (linhas 5 e 6)</td>
- </tr>
- <tr>
- <td>3</td>
- <td>10</td>
- <td> scanf("%d", num) </td>
- <td>Recebe o 2º número de entrada e guarda em num</td>
- </tr>
- <tr>
- <td>3</td>
- <td>13</td>
- <td> soma = soma + num </td>
- <td>atribui a soma o valor da expressão soma + num</td>
- </tr>
- <tr>
- <td>3</td>
- <td>13</td>
- <td> while(num!=0) </td>
- <td>Como num é diferente de 0, o programa continuará a repetição</td>
- </tr>
- <tr>
- <td>4</td>
- <td>13</td>
- <td> scanf("%d", num) </td>
- <td></td>
- </tr>
- <tr>
- <td>4</td>
- <td>17</td>
- <td>soma = soma+ num</td>
- <td></td>
- </tr>
- <tr>
- <td>4</td>
- <td>17</td>
- <td>while(num!=0)</td>
- <td></td>
- </tr>
- <tr>
- <td>0</td>
- <td>17</td>
- <td> soma = soma + num </td>
- <td></td>
- </tr>
- <tr>
- <td>0</td>
- <td>17</td>
- <td> while(num!=0) </td>
- <td>Como soma é igual a 0, o programa pula para a linha 8</td>
- </tr>
- <tr>
- <td>0</td>
- <td>17</td>
- <td>printf("%d", soma)</td>
- <td>Imprime o valor de soma: 17</td>
- </tr>
- </table>
- </center>
- </p>
- </body>
- </html>
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