Introdução à algoritmia - O que é um programa e programar

Introdução à algoritmia
Carlos Santos
LabMM 3 - NTC - DeCA - UA
Aula 02, 15-09-2011

O que é um programa?

• Um programa é um conjunto de instruções que:

• tem como objectivo a resolução de um ou vários problemas;

• é normalmente escrito com o apoio de uma linguagem de computador;

• é interpretado e executado por uma máquina/computador.

O que é programar?

• É o acto de ordenar um conjunto de instruções pré-deﬁnidas de forma
lógica, com o objectivo de resolver um problema.

• O que é a lógica ?

• “É a ciência que estuda as leis e critérios de validade que regem o
pensamento e a demonstração, ou seja, ciência dos princípios formais
do raciocínio.” (Manzano, 2000: 3)

• Usar o “raciocínio” lógico implica compreender os processos de
geração de conhecimento, implica seguir uma sequência coerente e
regular de acontecimentos.

Passos a seguir no acto de programar

1. Definir o problema e identificar todas as suas especificidades;

2. Escolher a estratégia ou método para a resolução do problema;

3. Resolver o problema numa sequência lógica de instruções;

4. Codificar essas instruções numa linguagem de programação (JavaScript,
Actionscript, Pascal, Java, C, C++, Objective C,….);

5. Testar e corrigir erros;

6. Documentar o programa.

1. Definição do problema

• Identificar claramente:

• Qual o objectivo final a atingir com a resolução do problema?

• Quais os dados e que tipo de dados estão em causa?

• Quais as variantes que o problema pode ter e em que situações?

• Quais os limites dos dados?

1. Definição do problema

• Para dar resposta a estas questões devem ser definidas:

• Especificações de entrada (input de dados)

• Especificações de saída (output de dados)

• Variações (condicionantes, variantes em função de determinadas
condições)

2. Estratégias ou métodos de resolução de
problemas

• Estratégia Top-down

• baseada na divisão do problema em sub-problemas resolvendo um a um
para chegar ao todo. Abordagem dos problemas gerais para a
especificidade. Aplica-se a programação estruturada.

• Estratégia Bottom-up

• baseada na divisão do problema em sub-problemas mas partindo das
especificidades conhecidas, evolui definindo as condições de combinação
das especificidades num todo complexo.

• Estratégia tentativa-erro

• sequência de tentativas e experiências até atingir a solução correcta.

2. Estratégias ou métodos de resolução de
problemas

• E na prática?

• divisão entre estratégias não é totalmente “estanque”;

• uma combinação de métodos é aplicada dependendo do problema e da
experiência do programador.

• 1ª regra na adopção de estratégias é não “desesperar” perante um problema
que pode parecer demasiado complicado!

3. Resolução do problema

• ... desenvolver um algoritmo capaz de dar resposta a todas as
necessidades do problema.

• O que é um algoritmo?

• Um algoritmo é uma sequência de instruções delimitadas, um conjunto
de passos claros e objectivos, que permitem resolver um problema ou
problemas.

• O acto de construir algoritmos é programar!

• Descrever algoritmos consiste na representação gráﬁca ou numa
linguagem próxima do homem dos processos de resolução e surge como
um passo intermédio à codiﬁcação numa linguagem de computador.

Características de um algoritmo

• Etapas fundamentais de um algoritmo:

• input de dados

• processamento

• output de dados


Os algoritmos, segundo Donald E. Knuth, têm cinco características
importantes:

• Finitude

• Todos os passos definidos num algoritmo têm de ter um fim previsto,
não podem ser deixados condicionantes que levem à infinitude.

• Definitude

• Um algoritmo e os seus passos têm de ser definidos até à exaustão,
não pode ser deixada qualquer ambiguidade que leve à indefinição de
instruções para o computador.

(Donald E. Knuth, "Fundamental algorithms", V1 de "The Art of Computer Programming", 2ª edição, Addison-
Wesley Publishing Company, Reading, Massachusetts, 1973.)


• Entrada

• Para a definição de um algoritmo é necessário identificar os dados de
entrada, se existirem.

• Saída

• O algoritmo procura a resolução de um problema e portanto terá de
produzir dados de saída, é necessário identificar os dados ou métodos
de saída.

• Eficácia

• Os passos de um algoritmo não devem ultrapassar um nível de
complexidade que não possam ser entendidos ou executados pelo
programador o que leva a problemas em implementar, testar e corrigir.

Como “escrever” um algoritmo?

Diferentes técnicas de representação:

• Pseudo-código

+ linguagem próxima de língua natural

+ facilidade de representação e entendimento

- pode conduzir a erros de interpretação

- menor objectividade

Como “escrever” um algoritmo?

• Fluxograma ou diagramas de blocos

+ representação por diagramas padronizados

+ objectivo e sintético

- exige o conhecimento dos símbolos e métodos de representação de
processos

• Linguagem de programação

• programadores experimentes têm a capacidade e o conhecimento
necessário para escrever soluções de problemas directamente na
linguagem de programação. Não deve ser considerada uma técnica de
representação de algoritmos

Pseudo-código

• Português estruturado e simpliﬁcado para evitar redundâncias

• Menos rigoroso que as L.P. para facilitar o entendimento

• Cada expressão deve ser colocada numa linha separada, usar a indentação

• Colocar comentários precedidos de *

• Cada algoritmo deve ser delimitado por INICIO e 1 ou vários FIM

• Termos e expressões reservadas em MAIÚSCULAS

• Exemplo ferramenta: http://fernando.softdr.com/produtos/ipe.html

Pseudo-código (exemplo)

• Exemplo de um algoritmo para lavar a roupa na máquina (1) - 3 passos

INICIO

Colocar a roupa na máquina

Iniciar o programa de lavagem
Retirar a roupa da máquina
FIM


• Exemplo de um algoritmo para lavar a roupa na máquina (2)

INICIO
Fechar o óculo da máquina
Colocar detergente na máquina
REPETIR ENQUANTO o programa não termina
ver estado do programa
FIM DE REPETIÇÃO
FIM



INICIO
SE óculo da máquina fechado
ENTÃO abrir óculo da máquina
FIM SE
Colocar detergente na máquina (...)
EXECUTAR programa de lavagem
FIM DE REPETIÇÃO
Abrir óculo da máquina
Fechar óculo da máquina
FIM

Fluxograma

• Conceito

• Representação padronizada, pela utilização de símbolos deﬁnidos, da
sequência de instruções e processos lógicos de um algoritmo.

• Vantagens

+ objectividade

+ clareza na interpretação

+ facilita a transposição para qualquer linguagem de programação

Fluxograma

• Principais símbolos utilizados num ﬂuxograma ou num diagrama de blocos
(norma ISO 5807: 1985)

Fluxogramas

• Como desenhar?

• Papel e lápis são sempre um excelente ponto de partida!

• Ferramentas especíﬁcas:

• Aplicações locais:

• Microsoft Visio

• OmniGrafﬂe (mac)

• Online:

• Gliffy

• ...

Fluxograma (exemplo)

• Exemplo de um algoritmo para lavar a roupa na máquina (1) - 3 passos

INICIO




FIM



INICIO
Colocar detergente na máquina
FIM DE REPETIÇÃO
FIM


• Ex. de um algoritmo para lavar a roupa na máquina (3)

INICIO
SE óculo da máquina fechado
ENTÃO abrir óculo da máquina
FIM SE
Colocar detergente na máquina (...)
EXECUTAR programa de lavagem
FIM DE REPETIÇÃO
Abrir óculo da máquina
Fechar óculo da máquina
FIM

Outras questões a resolver...

• E se a máquina de lavar estivesse a funcionar?

• (sugestões de outros problemas...)

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