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SABEC-CENTRO EDUCACIONAL DE BARRA MANSA Automação - Computação (1º Módulo) LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO Professor: Juliano Ribeiro e-mail: [email protected] Ultima Atualização: 29 de Setembro de 2004. 1. Introdução à Lógica de Programação 1.1 Lógica A lógica de programação é necessária para pessoas que desejam trabalhar com desenvolvimento de sistemas e programas, ela permite definir a seqüência lógica para o desenvolvimento. Então o que é lógica? Lógica de programação é a técnica de encadear pensamentos para atingir determinado objetivo. 1.2 Seqüência Lógica Estes pensamentos, podem ser descritos como uma seqüência de instruções, que devem ser seguidas para se cumprir uma determinada tarefa. Seqüência Lógica são passos executados até atingir um objetivo ou solução de um problema. 1.3 Instruções Na linguagem comum, entende-se por instruções “um conjunto de regras ou normas definidas para a realização ou emprego de algo”. Em informática, porém, instrução é a informação que indica a um computador uma ação elementar a executar. Convém ressaltar que uma ordem isolada não permite realizar o processo completo, para isso é necessário um conjunto de instruções colocadas em ordem seqüencial lógica. Por exemplo, se quisermos fazer uma omelete de batatas, precisaremos colocar em prática uma série de instruções: descascar as batatas, bater os ovos, fritar as batatas, etc... É evidente que essas instruções tem que ser executadas em uma ordem adequada – não se pode descascar as batatas depois de fritá-las. Dessa maneira, uma instrução tomada em separado não tem muito sentido; para obtermos o resultado, precisamos colocar em prática o conjunto de todas as instruções, na ordem correta. Instruções são um conjunto de regras ou normas definidas para a realização ou emprego de algo. Em informática, é o que indica a um computador uma ação elementar a executar. ____________________________________________Lógica de Programação 2 1.4 Algoritmo Um algoritmo é formalmente uma seqüência finita de passos que levam a execução de uma tarefa. Podemos pensar em algoritmo como uma receita, uma seqüência de instruções que dão cabo de uma meta específica. Estas tarefas não podem ser redundantes nem subjetivas na sua definição, devem ser claras e precisas. Como exemplos de algoritmos podemos citar os algoritmos das operações básicas (adição, multiplicação, divisão e subtração) de números reais decimais. Outros exemplos seriam os manuais de aparelhos eletrônicos, como um videocassete, que explicam passo-a-passo como, por exemplo, gravar um evento. Até mesmo as coisas mais simples, podem ser descritas por seqüências lógicas. Por exemplo: “Chupar uma bala”. 1) Pegar a bala; 2) Retirar o papel; 3) Chupar a bala; 4) Jogar o papel no lixo; “Somar dois números quaisquer”. 1) Escreva o primeiro número no retângulo A 2) Escreva o segundo número no retângulo B 3) Some o número do retângulo A com número do retângulo B e coloque o resultado no retângulo C Retângulo A Retângulo B + Resultado = 1.5 Programas Os programas de computadores nada mais são do que algoritmos escritos numa linguagem de computador (Pascal, C, Cobol, Java, Visual Basic entre outras) e que são interpretados e executados por uma máquina, no caso um computador. Notem que dada esta interpretação rigorosa, um programa é por natureza muito específico e rígido em relação aos algoritmos da vida real. ____________________________________________Lógica de Programação 3 1.6 Exercícios 1) Crie uma seqüência lógica para tomar banho; 2) Faça um algoritmo para somar dois números e multiplicar o resultado pelo primeiro número; 3) Descreva a seqüência lógica para trocar um pneu de um carro; 4) Faça um algoritmo para trocar uma lâmpada. 2. Desenvolvendo Algoritmos 2.1 Pseudocódigo Os algoritmos são descritos em uma linguagem chamada pseudocódigo. Este nome é uma alusão à posterior implementação em uma linguagem de programação, ou seja, quando formos programar em uma linguagem, por exemplo Java, estaremos gerando código em Java. Por isso os algoritmos são independentes das linguagens de programação. Ao contrário de uma linguagem de programação não existe um formalismo rígido de como deve ser escrito o algoritmo. O algoritmo deve ser fácil de se interpretar e fácil de codificar. Ou seja, ele deve ser o intermediário entre a linguagem falada e a linguagem de programação. 2.2 Regras para construção do Algoritmo Para escrever um algoritmo precisamos descrever a seqüência de instruções, de maneira simples e objetiva. Para isso utilizaremos algumas técnicas: Usar somente um verbo por frase; Imaginar que você está desenvolvendo um algoritmo para pessoas que não trabalham com informática; Usar frases curtas e simples; Ser objetivo; Procurar usar palavras que não tenham sentido dúbio (duplo). 2.3 Fases No capítulo anterior vimos que ALGORITMO é uma seqüência lógica de instruções que podem ser executadas. É importante ressaltar que qualquer tarefa que siga determinado padrão pode ser descrita por um algoritmo, como por exemplo: Como fazer arroz doce ou então calcular o saldo financeiro de um estoque, entretanto ao montar um algoritmo, precisamos primeiro dividir o problema apresentado em três fases fundamentais. ____________________________________________Lógica de Programação 4 ENTRADA PROCESSAMENTO SAÍDA Onde temos: Entrada: São os dados de entrada do algoritmo. Processamento: São os procedimentos utilizados para chegar ao resultado final. Saída: São os dados já processados. Analogia com o homem: 2.4 Exemplo de Algoritmo Imagine o seguinte problema: Calcular a média final dos alunos da 8ª Série. Os alunos realizarão quatro provas: P1, P2, P3 e P4. Onde: Média Final = P1 + P2 + P3 + P4 4 Para montar o algoritmo proposto, faremos três perguntas: a) Quais são os dados de entrada? R: Os dados de entrada são P1, P2, P3 e P4 ____________________________________________Lógica de Programação 5 b) Qual será o processamento a ser utilizado? R: O procedimento será somar todos os dados de entrada e dividi-los por 4 c) Quais serão os dados de saída? R: O dado de saída será a média final Algoritmo Receba a nota da prova1 Receba a nota de prova2 Receba a nota de prova3 Receba a nota da prova4 Some todas as notas e divida o resultado por 4 Mostre o resultado da divisão 2.5 Teste de Mesa Após desenvolver um algoritmo ele deverá sempre ser testado. Este teste é chamado de TESTE DE MESA, que significa, seguir as instruções do algoritmo de maneira precisa para verificar se o procedimento utilizado está correto ou não. Veja o exemplo: Nota da Prova 1 Nota da Prova 2 Nota da Prova 3 Nota da Prova 4 Utilize a tabela abaixo: P1 P2 P3 P3 Média 2.6 Exercícios 1) Identifique os dados de entrada, processamento e saída no algoritmo abaixo: - Receba código da peça - Receba valor da peça - Receba Quantidade de peças - Calcule o valor total da peça (Quantidade * Valor da peça) - Mostre o código da peça e seu valor total 2) Faça um algoritmo para “Calcular o estoque médio de uma peça”, sendo que ESTOQUE_MÉDIO = (QUANTIDADE_MÍNIMA + QUANTIDADE_MÁXIMA) / 2 ____________________________________________Lógica de Programação 6 3. Diagrama de Bloco 3.1 O que é um diagrama de bloco? O diagrama de blocos é uma forma padronizada e eficaz para representar os passos lógicos de um determinado processamento. Com o diagrama podemos definir uma seqüência de símbolos, com significado bem definido, portanto, sua principal função é a de facilitar a visualização dos passos de um processamento. 3.2 Simbologia Existem diversos símbolos em um diagrama de bloco. No decorrer do curso apresentaremos os mais utilizados. Veja no quadro a seguir alguns dos símbolos que iremos utilizar: Símbolo Descrição Terminal Processamento Função Símbolo que indica o inicio ou o fim de um processamento. Ex: inicio do algoritmo Símbolo de processamento em geral. Ex: cálculo de dois números Símbolo que indica a entrada de dados Entrada de dado através do teclado. Ex: digitar a nota da prova 1 manual Exibir Símbolo que mostra informações ou exibe resultados. Ex: mostre o resultado do cálculo Conectar Símbolo utilizado para conectar partes do digrama de bloco. duas Comparar Símbolo utilizado para comparação entre expressões. Ex: código <= 1000 (sim/não) ____________________________________________Lógica de Programação 7 Dentro do símbolo sempre terá algo escrito, pois somente os símbolos não nos dizem nada. Veja no exemplo a seguir: Exemplos de Diagrama de Bloco: Chupar uma Bala aidéM a raluclaC satoN 4 ed Inicio oicinI Pegar a Bala Retirar o Papel 1n rebe ce R 2n rebe ce R 3n rebe ce R Chupar a Bala 4n rebe ce R Jogar o Papel no Lixo ra lu c la C 4/4n+3n+2n+1n=aidéM Fim aidéM miF Veja que no exemplo da bala seguimos uma seqüência lógica somente com informações diretas, já no segundo exemplo da média utilizamos cálculo e exibimos o resultado do mesmo. ____________________________________________Lógica de Programação 8 3.3 Exercícios 1) Construa um diagrama de blocos que : - Leia a cotação do dólar - Leia um valor em dólares - Converta esse valor para Real - Mostre o resultado 2) Desenvolva um diagrama que: - Leia 4 (quatro) números - Calcule o quadrado para cada um - Somem todos e - Mostre o resultado 3) Construa um algoritmo para pagamento de comissão de vendedores de peças, levando-se em consideração que sua comissão será de 5% do total da venda e que você tem os seguintes dados: - Identificação do vendedor - Código da peça - Preço unitário da peça - Quantidade vendida E depois construa o diagrama de blocos do algoritmo desenvolvido, e por fim faça um teste de mesa. 4. Constantes, Variáveis e Tipos de Dados Variáveis e constantes são os elementos básicos que um programa manipula. Uma variável é um espaço reservado na memória do computador para armazenar um tipo de dado determinado. Variáveis devem receber nomes para poderem ser referenciadas e modificadas quando necessário. Um programa deve conter declarações que especificam de que tipo são as variáveis que ele utilizará e as vezes um valor inicial. Tipos podem ser por exemplo: inteiros, reais, lógicos, caracteres, etc. As expressões combinam variáveis e constantes para calcular novos valores. 4.1 Constantes Constante é um determinado valor fixo que não se modifica ao longo do tempo, durante a execução de um programa. Conforme o seu tipo, a constante é classificada como sendo numérica, lógica e literal. ____________________________________________Lógica de Programação 9 Exemplo de constantes: N1 + N2 + N3 3 Constante 4.2 Variáveis Variável é a representação simbólica dos elementos de um certo conjunto. Cada variável corresponde a uma posição de memória, cujo conteúdo pode se alterado ao longo do tempo durante a execução de um programa. Embora uma variável possa assumir diferentes valores, ela só pode armazenar um valor a cada instante. Exemplos de variáveis: Variável Conteúdo da Variável TOTAL = Produto * Quantidade NOME = “JOSE” Variáveis IDADE = 30 4.3 Tipos de Variáveis As variáveis e as constantes podem ser basicamente de quatro tipos: Numéricas, caracteres, alfanuméricas ou lógicas. 4.3.1 Numéricas Específicas para armazenamento de números, que posteriormente poderão ser utilizados para cálculos. Podem ser ainda classificadas como Inteiras ou Reais. As variáveis do tipo inteiro são para armazenamento de números inteiros e as Reais são para o armazenamento de números que possuam casas decimais. 4.3.2 Caracteres Específicas para armazenamento de conjunto de caracteres que não contenham números (literais). Ex: nomes. 4.3.3 Alfanuméricas Específicas para dados que contenham letras e/ou números. Pode em determinados momentos conter somente dados numéricos ou somente literais. Se usado somente para armazenamento de números, não poderá ser utilizada para operações matemáticas. 4.4.4 Lógicas Armazenam somente dados lógicos que podem ser Verdadeiro ou Falso. ____________________________________________Lógica de Programação 10 4.4 Declaração de Variáveis As variáveis só podem armazenar valores de um mesmo tipo, de maneira que também são classificadas como sendo numéricas, lógicas e literais. 4.5 Exercícios 1) O que é uma constante? Dê dois exemplos. 2) O que é uma variável? Dê dois exemplos. 3) Faça um teste de mesa no diagrama de bloco abaixo e preencha a tabela abaixo com os dados do teste: Inicio Recebe Salário Salário 600,00 350,00 980,00 1500,00 Abono 60,00 Salnovo 660,00 Recebe Abono Salnovo=Salario + Abono Salnovo Fim ____________________________________________Lógica de Programação 11 3) Sabendo-se que José tem direito a 15% de reajuste de salário, complete o diagrama abaixo e simule um teste de mesa: Inicio NOME="JOSE" Nome José Antônio Suely Salário Reajuste 1200,00 15% 900,00 15% 1750,00 15% VALOR 180,00 Salário Novo 1380,00 SALARIO ATUAL= 1200,00 REAJUSTE= VALOR DO REAJUSTE= SALARIO NOVO = SALARIO NOVO Fim ____________________________________________Lógica de Programação 12 5. Operadores Os operadores são meios pelo qual incrementamos, decrementamos, comparamos e avaliamos dados dentro do computador. Temos três tipos de operadores: - Operadores Aritméticos - Operadores Relacionais - Operadores Lógicos 5.1 Operadores Aritméticos Os operadores aritméticos são os utilizados para obter resultados numéricos. Além da adição, subtração, multiplicação e divisão, podem utilizar também o operador para exponenciação. Os símbolos para os operadores aritméticos são: Operação Adição Subtração Multiplicação Divisão Exponenciação Símbolo + * / ** Hierarquia das Operações Aritméticas 1 º ( ) Parênteses 2 º Exponenciação 3 º Multiplicação, divisão (o que aparecer primeiro) 4 º + ou – (o que aparecer primeiro) Exemplo: TOTAL = PREÇO * QUANTIDADE 1 + 7 * 2 ** 2 –1 = 28 3 * (1 – 2) + 4 * 2 = 5 ____________________________________________Lógica de Programação 13 5.2 Operadores Relacionais Os operadores relacionais são utilizados para comparar String de caracteres e números. Os valores a serem comparados podem ser caracteres ou variáveis. Estes operadores sempre retornam valores lógicos (verdadeiro ou falso/ True ou False). Para estabelecer prioridades no que diz respeito a qual operação executar primeiro, utilize os parênteses. Os operadores relacionais são: Descrição Igual a Diferente de Maior que Menor que Maior ou igual a Menor ou igual a Símbolo = <> > < >= <= Exemplo: Tendo duas variáveis A = 5 e B = 3. Os resultados das expressões seriam: Expressão A=B A <> B A>B A<B A >= B A <= B Resultado Falso Verdadeiro Verdadeiro Falso Verdadeiro Falso Símbolo Utilizado para comparação entre expressões: Campo com Constante Numérica Campo com Campo Sim Sim cod=codant Não Campo com Constante Alfanumérica cod > 1000 Não Sim Nome = “José” Não ____________________________________________Lógica de Programação 14 5.3 Operadores Lógicos Os operadores lógicos servem para combinar resultados de expressões, retornando se o resultado final é verdadeiro ou falso. Os operadores lógicos são: E OU NÃO AND OR NOT AND/E Uma expressão AND é verdadeira se todas as condições forem verdadeiras OR/OU Uma expressão OR é verdadeira se pelo menos uma condição for verdadeira NOT/NÃO Uma expressão NOT inverte o valor da expressão ou condição, se verdadeira inverte para falsa e vice-versa. A tabela abaixo mostra todos os valores possíveis criados pelos três operadores lógicos (AND, OR e NOT). 1º Valor Operador 2º Valor Resultado T T F F T T F F T F AND AND AND AND OR OR OR OR NOT NOT T F T F T F T F T F F F T T T F F T Exemplos: Suponha que temos três variáveis A = 5, B = 8 e C =1 Os resultados das expressões seriam: Expressões A=B A <> B A>B A<B A >= B A <= B AND OR NOT AND OR NOT B>C B<C B>C B=C Resultado Falso Verdadeiro Verdadeiro Verdadeiro Falso Falso ____________________________________________Lógica de Programação 15 5.4 Exercícios 1) Tendo as variáveis SALARIO, IR e SALLIQ, e considerando os valores abaixo. Informe se as expressões são verdadeiras ou falsas. SALÁRIO 100,00 200,00 300,00 IR 0,00 10,00 15,00 SALLIQ 100,00 190,00 285,00 EXPRESSÃO V ou F (SALLIQ >= 100,00) (SALLIQ < 190,00) SALLIQ=SALÁRIO - IR 2) Sabendo que A=3, B=7 e C=4, informe se as expressões abaixo são verdadeiras ou falsas. a) b) c) d) e) (A+C) > B B >= (A + 2) C = (B –A) (B + A) <= C (C+A) > B ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) 3) Sabendo que A=5, B=4 e C=3 e D=6, informe se as expressões abaixo são verdadeiras ou falsas. a) (A > C) AND (C <= D) b) (A+B) > 10 OR (A+B) = (C+D) c) (A>=C) AND (D >= C) ( ) ( ) ( ) 6. Operações Lógicas Operações Lógicas são utilizadas quando se torna necessário tomar decisões em um diagrama de bloco. Num diagrama de bloco, toda decisão terá sempre como resposta o resultado VERDADEIRO ou FALSO. Como no exemplo do algoritmo “CHUPAR UMA BALA”. Imaginemos que algumas pessoas não gostem de chupar bala de Morango, neste caso teremos que modificar o algoritmo para: “Chupar uma bala”. Pegar a bala A bala é de morango? Se sim, não chupe a bala Se não, continue com o algoritmo Retirar o papel Chupar a bala Jogar o papel no lixo ____________________________________________Lógica de Programação 16 Exemplo: Algoritmo “Chupar Bala” utilizando diagrama de Blocos 6.1 Exercícios 1) Elabore um diagrama de blocos que leia um número. Se positivo armazene-o em A, se for negativo, em B. No final mostrar o resultado 2) Ler um número e verificar se ele é par ou ímpar. Quando for par armazenar esse valor em P e quando for ímpar armazená-lo em I. Exibir P e I no final do processamento. 3) Construa um diagrama de blocos para ler uma variável numérica N e imprimi-la somente se a mesma for maior que 100, caso contrário imprimi-la com o valor zero. 4) Tendo como dados de entrada a altura e o sexo de uma pessoa, construa um algoritmo que calcule seu peso ideal, utilizando as seguintes fórmulas: Para homens: (72.7*h) - 58 Para mulheres: (62.1*h) - 44.7 (h = altura) ____________________________________________Lógica de Programação 17 5) Faça um teste de mesa do diagrama apresentado abaixo, de acordo com os dados fornecidos: Teste o diagrama com os dados abaixo: SALBASE 3.000,00 1.200,00 500,00 GRATIF 1.200,00 400,00 100,00 Memória SALBASE GRATIF SALBRUTO IR SALLIQ Dados de Saída SALLIQ Elabore um algoritmo levando-se em conta o diagrama apresentado acima: ____________________________________________Lógica de Programação 18 7. Estrutura de Decisão e Repetição Como vimos no capítulo anterior em “Operações Lógicas”, verificamos que na maioria das vezes necessitamos tomar decisões no andamento do algoritmo. Essas decisões interferem diretamente no andamento do programa. Trabalharemos com dois tipos de estrutura. A estrutura de Decisão e a estrutura de Repetição. 7.1 Comandos de Decisão Os comandos de decisão ou desvio fazem parte das técnicas de programação que conduzem a estruturas de programas que não são totalmente seqüenciais. Com as instruções de SALTO ou DESVIO pode-se fazer com que o programa proceda de uma ou outra maneira, de acordo com as decisões lógicas tomadas em função dos dados ou resultados anteriores. As principais estruturas de decisão são: “Se Então”, “Se então Senão” e “Caso Selecione” 7.1.1 SE ENTÃO / IF ... THEN A estrutura de decisão “SE/IF” normalmente vem acompanhada de um comando, ou seja, se determinada condição for satisfeita pelo comando SE/IF então execute determinado comando. Imagine um algoritmo que determinado aluno somente estará aprovado se sua média for maior ou igual a 5.0, veja no exemplo de algoritmo como ficaria. SE MEDIA >= 5.0 ENTÃO ALUNO APROVADO Em diagrama de bloco ficaria assim: em Java: If (Media >= 5.0) System.out.println(“APROVADO!!!”); ____________________________________________Lógica de Programação 19 7.1.2 SE ENTÃO SENÃO / IF ... THEN ... ELSE A estrutura de decisão “SE/ENTÃO/SENÃO”, funciona exatamente como a estrutura “SE”, com apenas uma diferença, em “SE” somente podemos executar comandos caso a condição seja verdadeira, diferente de “SE/SENÃO” pois sempre um comando será executado independente da condição, ou seja, caso a condição seja “verdadeira” o comando da condição será executado, caso contrário o comando da condição “falsa” será executado. Em algoritmo ficaria assim: SE MÉDIA >= 5.0 ENTÃO ALUNO APROVADO SENÃO ALUNO REPROVADO Em diagrama: em Java: If (Media >= 5.0) System.out.println(“APROVADO!!!”); else System.out.println(“REPROVADO!!!”); No exemplo acima está sendo executada uma condição que, se for verdadeira, executa o comando “APROVADO”, caso contrário executa o segundo comando “REPROVADO”. Podemos também dentro de uma mesma condição testar outras condições. Como no exemplo a seguir: ____________________________________________Lógica de Programação 20 em algoritmo ficaria assim: SE MÉDIA >= 5.0 ENTÃO SE MÉDIA >= 7.0 ENTÃO ALUNO APROVADO SENÃO O ALUNO NECESSITA FAZER OUTRA AVALIAÇÃO SENÃO ALUNO REPROVADO em Java: If (Media >= 5.0) If (Media >= 7.0 System.out.println(“Aluno APROVADO!!!”); else System.out.println(“O aluno necessita fazer outra avaliação.”); elseif (Media < 5.0) System.out.println(“Aluno REPROVADO!!!”); 7.1.3 CASO SELECIONE / SELECT ... CASE A estrutura de decisão CASO/SELECIONE é utilizada para testar, na condição, uma única expressão, que produz um resultado, ou, então, o valor de uma variável, em que está armazenado um determinado conteúdo. Compara-se, então, o resultado obtido no teste com os valores fornecidos em cada cláusula “Caso”. No exemplo do diagrama de blocos abaixo, é recebido uma variável “Op” e testado seu conteúdo, caso uma das condições seja satisfeita, é atribuído para a variável título a string “Opção X”, caso contrário é atribuído a string “Opção Errada”. ____________________________________________Lógica de Programação 21 Em Java utilizamos a seguinte seqüência de comandos para representar o diagrama anterior. char título int Op; switch (OP) { case 1: tITULO = “Opcao 1”; break; case 2: tITULO = “Opcao 2” break; ____________________________________________Lógica de Programação 22 case 3: tITULO = “Opcao 3”; break; case 4: tITULO = “Opcao 4”; break; case 5: tITULO = “Opcao 5”; break; default: titulo = “Opcao errada!”; break; } System.out.println(titulo); 7.1.4 Exercícios 1) João, pescador, comprou um microcomputador para controlar o rendimento diário de seu trabalho. Toda vez que ele traz um peso de peixes maior que o estabelecido pelo regulamento de pesca do estado de São Paulo (50 quilos) deve pagar um multa de R$ 4,00 por quilo excedente. João precisa que você faça um diagrama de blocos que leia a variável P (peso de peixes) e verifique se há excesso. Se houver, gravar na variável E (Excesso) e na variável M o valor da multa que João deverá pagar. Caso contrário mostrar tais variáveis com o conteúdo ZERO. 2) Elabore um diagrama de bloco que leia as variáveis C e N, respectivamente código e número de horas trabalhadas de um operário. E calcule o salário sabendo-se que ele ganha R$ 10,00 por hora. Quando o número de horas exceder a 50 calcule o excesso de pagamento armazenando-o na variável E, caso contrário zerar tal variável. A hora excedente de trabalho vale R$ 20,00. No final do processamento imprimir o salário total e o salário excedente. 3) Desenvolva um diagrama que: · · · · Leia 4 (quatro) números; Calcule o quadrado de cada um; Se o valor resultante do quadrado do terceiro for >= 1000, imprima-o e finalize; Caso contrário, imprima os valores lidos e seus respectivos quadrados. 4) Faça um diagrama de bloco que leia um número inteiro e mostre uma mensagem indicando se este número é par ou ímpar, e se é positivo ou negativo. 5) Elabore um algoritmo que dada a idade de um nadador classifique-o em uma das seguintes categorias: Infantil A = 5 a 7 anos Infantil B = 8 a 11 anos Juvenil A = 12 a 13 anos Juvenil B = 14 a 17 anos Adultos = Maiores de 18 anos ____________________________________________Lógica de Programação 23 7.2 Comandos de Repetição Utilizamos os comandos de repetição quando desejamos que um determinado conjunto de instruções ou comandos sejam executados um número definido ou indefinido de vezes, ou enquanto um determinado estado de coisas prevalecer ou até que seja alcançado. Trabalharemos com modelos de comandos de repetição: Faça Enquanto x, processar... Faça Até que x, processar... Processar..., Enquanto x Processar..., Até que x Para... Até... Seguinte While... Do... While... While... Do... While... For... 7.2.1 Faça Enquanto x, Processar... Neste caso, o bloco de operações será executado enquanto a condição x for verdadeira. O teste da condição será sempre realizado antes de qualquer operação. Enquanto a condição for verdadeira o processo se repete. Podemos utilizar essa estrutura para trabalharmos com contadores. Em diagrama de bloco a estrutura é a seguinte: Exemplo de contador em java: int Nr = 0; While (Nr <= 100) { Nr = Nr + 1; } ____________________________________________Lógica de Programação 24 7.2.2 Faça Até que x, processar... Neste caso, o bloco de operações será executado até que a condição seja satisfeita, ou seja, somente executará os comandos enquanto a condição for falsa. Em diagrama de bloco: em Java: int Nr = 0; While (Nr = 100) Nr = Nr + 1; 7.2.3 Processar..., Enquanto... Neste caso primeiro são executados os comandos, e somente depois é realizado o teste da condição. Se a condição for verdadeira, os comandos são executados novamente, caso seja falso é encerrado. em Java: int Nr = 0; do { Nr = Nr + 1; } while (Nr <= 100) ____________________________________________Lógica de Programação 25 7.2.4 Processar ..., Até que x... Neste caso, executa-se primeiro o bloco de operações e somente depois é realizado o teste de condição. Se a condição for verdadeira, o fluxo do programa continua normalmente. Caso contrário é processado novamente os comandos antes do teste da condição. em Java: int Nr = 0; do { Nr = Nr + 1; } while (Nr <= 100) 7.2.5 Exercícios 1) Faça um algoritmo que determine o maior entre N números. A condição de parada é a entrada de um valor 0, ou seja, o algoritmo deve ficar calculando o maior até que a entrada seja igual a 0 (ZERO). 2) Uma rainha requisitou os serviços de um monge e disse-lhe que pagaria qualquer preço. O monge, necessitando de alimentos , indagou à rainha sobre o pagamento, se poderia ser feito com grãos de trigo dispostos em um tabuleiro de xadrez, de tal forma que o primeiro quadro deveria conter apenas um grão e os quadros subseqüentes , o dobro do quadro anterior. A rainha achou o trabalho barato e pediu que o serviço fosse executado, sem se dar conta de que seria impossível efetuar o pagamento. Faça um algoritmo para calcular o número de grãos que o monge esperava receber. 3) Faça um algoritmo que conte de 1 a 100 e a cada múltiplo de 10 emita uma mensagem: “Múltiplo de 10”. ____________________________________________Lógica de Programação 26 Noções Básicas de JAVA ____________________________________________Lógica de Programação 27 A história do Java Talvez a contribuição mais importante da revolução dos microprocessadores até esta data seja o fato dela ter tornado possível o desenvolvimento de computadores pessoais que logo podem chegar ao número de 300 milhões em todo mundo. Os computadores pessoais tiveram um profundo impacto sobre as pessoas e maneira como as organizações conduzem e gerenciam seus negócios. Muitas pessoas acreditam que a próxima área importante em que os microprocessadores terão um impacto profundo serão os dispositivos eletrônicos inteligentes destinados ao consumidor final. Reconhecendo isso, a Sun Microsystems financiou uma pesquisa corporativa interna com o codinome Green em 1991. O projeto resultou no desenvolvimento de uma linguagem baseada em C e C++ que seu criador, James Gosling, chamou de Oak (carvalho) em homenagem a uma árvore que dava para a janela de seu escritório na Sun. Descobriu-se mais tarde que já havia uma linguagem de computador chamada Oak. Quando uma equipe da Sun visitou uma cafeteria local, o nome Java (cidade de origem de um tipo de café importado) foi sugerido e pegou. Mas o projeto Green atravessava algumas dificuldades. O mercado para dispositivos eletrônicos inteligentes destinados ao consumidor final não estava se desenvolvendo tão rapidamente como a Sun tinha previsto. Pior ainda, um contrato importante pelo qual a Sun competia fora concedido a outra empresa. Então o projeto estava em risco de cancelamento. Por pura sorte, World Wide Web explodiu em popularidade em 1993 e as pessoas da Sun viram o imediato potencial de utilizar Java para criar páginas da Web com o chamado conteúdo dinâmico. Isso deu nova vida ao projeto. Em maio de 1995, a Sun anunciou Java formalmente em uma conferência importante. Normalmente, um evento como esse não teria muita atenção. Entretanto, Java gerou interesse imediato na comunidade comercial por causa do fenomenal interesse pela World Wide Web. Java é agora utilizado para criar páginas da Web com conteúdo interativo e dinâmico, para desenvolver aplicativos corporativos de larga escala, para aprimorar a funcionalidade de servidores da World Wide Web (os computadores que fornecem o conteúdo que vemos em nossos navegadores da Web), fornecer aplicativos para dispositivos destinados ao comsumidor final (como telefones celulares, pagers e PDAs) e assim por diante. ____________________________________________Lógica de Programação 28 Introdução Java é uma linguagem de programação que está revolucionando o desenvolvimento de software com código orientado a objetos e uso intensivo de multimídia, independente de plataforma, para aplicativos convencionais e applets baseados em Internet, Intranet e Extranet. Programas Java consistem em partes chamadas classes. Estas consistem em partes chamadas métodos que realizam tarefas e retornam informações ao completarem suas tarefas. Você pode programar cada “pedaço” que talvez você precise para formar um programa Java. No entanto, mais programadores Java tiram proveito de ricas coleções de classes existentes em bibliotecas de classes Java. As bibliotecas de classes são também conhecidas como Java APIs (Applications Programming Interfaces – interfaces de programas aplicativos). Portanto, há realmente duas partes para aprender o “mundo” de Java. A primeira é aprender a própria linguagem Java de modo que você possa programar suas próprias classes e a segunda é aprender como utilizar as classes nas extensas bibliotecas de classes Java. Ao programar em Java, você geralmente utilizará os seguintes blocos de construção: classes de bibliotecas de classes, classes e métodos que você mesmo cria e classes e métodos que outras pessoas criam e tornam disponíveis. Apresentação Java como linguagem de programação: Desenvolvimento de aplicações locais, centralizadas e distribuídas; Desenvolvimento de aplicações cliente/servidor que executam em browsers Java como plataforma: Ambiente de execução neutro (JRE-Java Runtime Environment) para diferentes plataformas; Desenvolvimento de Programas Código Fonte Processador da Linguagem Código Código Objeto Executável Código Objeto ____________________________________________Lógica de Programação 29 Implementações da Linguagem de Programação (LP) Compilação: geração de código executável depende da plataforma de execução tradução lenta X execução rápida Interpretação pura: sem geração de código execução lenta, independente de plataforma Híbrida: geração de código intermediário independente de plataforma de execução tradução rápida X execução não muito rápida Ambiente de compilação e execução Compilação: Java é compilado para um código intermediário conhecido como bytecode Execução: Bytecodes são interpretados pela JVM (Java Virtual Machine) executada no ambiente hospedeiro (arquitetura neutra) Fonte Bytecode I INTERNET Interpretador JAVA Compilador JAVA Plataforma Local Browser {HTML} Interpretador JAVA Plataforma Remota ____________________________________________Lógica de Programação 30 Compilação x Interpretação Problema: Para ter flexibilidade e segurança, abre-se mão do tempo de execução; Um programa Java típico roda 10 vezes mais lento que um programa equivalente em linguagem nativa Solução: Compiladores JIT(Just-in-time compilation) convertem programas Java para linguagem de máquina nativa assim que os mesmos são lidos. Penalidade: a leitura dos programas se torna mais lenta. Arquivos fontes e executáveis Arquivo fonte : Prod.java Arquivos executáveis: .class Escola.clas Prod.class public class Prod PP bytecodes Grupo.class class Grupo {... bytecodes Convenção para Nomes Java, como C/C++ distingue entre letras maiúsculas e minúsculas Exemplo: benvindo difere de Benvindo Nomes de classes iniciam com maiúscula Exemplo: class Benvindo Nomes de variáveis iniciam com minúsculas Exemplo: int peso; Nomes de métodos são verbos que iniciam com minúscula e após usam maiúsculas. Exemplo: alteraPeso ____________________________________________Lógica de Programação 31 Programas JAVA Aplicações são programas carregados e executados localmente pelo interpretador Java possuem acesso a todos os recursos do ambiente local: diretórios, arquivos sempre contém um método principal (main) onde inicia a execução podem fazer chamadas a programas em código nativo. Applets (Little Applications): cliente são programas inseridos em páginas HTML e executados pelo browser (interpretador Java) programas (classes) podem ser carregados remotamente restrições de segurança: não podem acessar recursos locais Servlets: servidor executados sob o controle do servidor classe carregada dinamicamente por requisição de um cliente Tipos de Dados Primitivos byte short int long char boolean float double inteiro 8 bits -128 até 127 inteiro 16 bits -32768 até 32767 inteiro 32 bits -2147483648 até 2147483647 inteiro 64 bits -9223372036854775808 até 9223372036854775807 caracter Unicode 1.1 de 16 bits true ou false 32 bits +- 3,40282347E+38F 64 bits +- 1,79769313486231570E+308 Valor padrão de inicialização Tipo byte/short/int long float double boolean char objetos Valor 0 0L 0.0F 0.0 False ‘\u0000’ Null ____________________________________________Lógica de Programação 32 Operadores de Incremento/Decremento Formato pré-fixado e pós-fixado: Expressão count++ ++count count ---count Operação Adiciona 1 Adiciona 1 Subtrai 1 Subtrai 1 Valor da Expressão anterior posterior anterior posterior Exemplo: Se count contém 45, então total=count++; atribui 45 ao total e 46 a count. Se total=++count; atribui o valor 46 a ambos (total e count). Operadores de Atribuição Atribuição com atualização: Operador += -= *= /= %= Exemplo x+ = y x- = y x* = y x/ = y x% = y Equivalente a x=x+y x=x–y x=x*y x=x/y x=x%y Classes Programas Java consistem em partes chamadas classes. Estas consistem em partes chamadas métodos que realizam tarefas e retornam as informações ao completarem suas tarefas. CLASSE Nome CLASSE Nome1 Mesmo nome Nome.java CLASSE Nome1 CLASSE Nome2 Nome da classe principal. Nome1.java ____________________________________________Lógica de Programação 33 Exemplo de Classe: apenas o método principal Class Benvindo { public static void main (String[ ] args { System.out.println (“Benvindo a Programação Java!”); } } Exemplo de Classe: com dois métodos Class Benvindo2 { static void imprime() { System.out.println (“Benvindo a Programação Java!”); } public static void main (String[ ] args) { imprime(); } } Exemplo de Programa: com dados primitivos class Primitivo{ public static void main (String args[ ]) { float raio = 3.4f; double area = Math.PI * raio * raio; System.out.println("Area do circulo:" + area); } } Exemplo de Objeto/Método System.out.println (“Benvindo ao Java.”); objeto método parâmetro ____________________________________________Lógica de Programação 34 Estruturas de Controle Normalmente, instruções em um programa são executadas uma após a outra na ordem em que são escritas. Isso é chamado de execução seqüencial. Várias instruções de Java permitem que se especifique que a próxima instrução a ser executada pode ser outra que não a próxima na seqüência . Isso é chamado de transferência de controle. O Java possui sete estrutura de controle: sequência, três tipos de seleção e três tipos de repetição. Cada programa é formado combinando tantos tipos de estruturas de controle quanto forem apropriados para o algoritmo que o programa implementa. A estrutura de seleção if Um estrutura de seleção é utilizada para escolher entre cursos de ação alternativos em um programa. Por exemplo, suponha que a nota de aprovação em um exame seja 60 (em 100). Então, a instrução em pseudocódigo pode ser escrita na seguinte forma: Se (if) a nota do aluno é maior do que ou igual a 60 Imprima “Aprovado” A instrução em pseudocódigo Se (if) precedente pode ser escrita em Java na seguinte forma: if ( notaAluno >= 60 ) System.out.println( “Aprovado!”); A estrutura de seleção if/else A estrutura de seleção if realiza uma ação indicada somente quando a condição é avaliada como true; de outro modo, a ação é pulada. A estrutura de seleção if/else permite ao programador especificar que uma ação diferente será realizada quando a condição for verdadeira e quando a condição for falsa. Por exemplo, a instrução em pseudocódigo: Se (if) a nota do aluno é maior do que ou igual a 60 Imprima “Aprovado!” senão (else) Imprima “Reprovado!” A estrutura if/else do pseudocódigo acima pode ser escrita em Java como: if ( notaAluno >= 60 ) System.out.println( “Aprovado!”); else System.out.println( “Reprovado!”); ____________________________________________Lógica de Programação 35 Exemplo de estruturas if/else aninhadas: Em pseudocódigo: Se a nota do aluno é maior do que ou igual a 90 Imprima “A” senão Se a nota do aluno é maior do que ou igual a 80 Imprima “B” senão Se a nota do aluno é maior do que ou igual a 70 Imprima “C” senão Se a nota do aluno é maior do que ou igual a 60 Imprima “D” senão Imprima “F” Em Java: If (notaAluno >= 90) System.out.println(“A”); else if (notaAluno >= 80) System.out.println(“B”); else if (notaAluno >= 70) System.out.println(“C”); else if (notaAluno >= 60) System.out.println(“D”); else System.out.println(“F”); A estrutura de repetição while Uma estrutura de repetição permite ao programador especificar que uma ação será repetida enquanto alguma condição permanecer verdadeira. A instrução em pseudocódigo Enquanto (while) houver mais itens em minha lista de compras Compre o próximo item e risque-o de minha lista descreve a repetição que ocorre durante as compras. A condição “enquanto houver mais itens em minha lista de compras” pode ser verdadeira (true) ou falsa (false). Se ela for verdadeira, então a ação “Compre o próximo item e risque-o de minha lista” é executada. Essa ação será executada repetidamente enquanto a condição permanecer verdadeira. ____________________________________________Lógica de Programação 36 Exemplo: int product =2; while (product <= 1000) product = 2 * product; System.out.println(product + “\n”); Quando o fluxo do código entra na estrutura while, product é 2. A variável product é repetidamente multiplicada por 2, assumindo os valores 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 e 1024 sucessivamente. Quando product torne-se 1024 como valor final de product <= 1000 na estrutura while torna-se false. Isso termina a repetição com 1024 como valor final de product. Exercício: Considere a seguinte definição do problema: “Uma classe de dez alunos se submeteu a um teste. As notas (inteiros no intervalo 0 a 100) para esse teste estão disponíveis. Determine a média da classe no teste.” Princípios básicos da repetição controlada por contador A repetição controlada por contador requer quatro elementos: 1. O nome da variável de controle (ou contador de laço); 2. O valor inicial da variável de controle; 3. O incremento (ou o decremento) pelo qual a variável de controle é modificada a cada passagem pelo laço (também conhecido como cada interação do laço); 4. A condição que testa o valor final da variável de controle (isto é, se o laço deve continuar). A estrutura de repetição for A estrutura de repetição for cuida de todos os detalhes da repetição controlada por contador. Veja o exemplo abaixo: Palavra-chave for Nome da variável de controle Valor final da variável de controle for ( int contador = 1; contador <= 10; contador++ ) Valor inicial da variável de controle Condição de continuação do laço Incremento da variável de controle ____________________________________________Lógica de Programação 37 O formato geral da estrutura for é: for ( expressão1; expressão2; expressão3 ) instrução onde expressão1 nomeia a variável de controle do laço e fornece seu valor inicial, expressão2 é a condição de continuação do laço (contendo o valor final da variável de controle) e a expressão3 incrementa a variável de controle. Exemplos utilizando a estrutura for Os seguinte exemplos mostram métodos de variação da variável de controle em uma estrutura for. Em cada caso, escrevemos o cabeçalho for apropriado. Observe a alteração no operador relacional para laços que decrementam a variável controle. a) Faça a variável de controle variar de 1 a 100 em incrementos de 1. for ( int i=1; i <= 100; i++) b) Faça a variável de controle variar de 100 a 1 em incrementos de –1 (decremento de 1) for ( int i=100; i >=1; i--) Exercício: Faça um programa utilizando a estrutura de repetição for para somar todos os inteiros pares de 2 a 100. A estrutura de seleção múltipla switch Discutimos anteriormente a estrutura if de seleção única e a estrutura if/else de seleção dupla. Ocasionalmente, um algoritmo conterá uma série de decisões em que uma variável ou expressão é testada separadamente para cada um dos vários valores integrais constantes (isto é, valores do tipo byte, short, int, long e char) que ela pode assumir e ações diferentes são tomadas. Java fornece a estrutura de seleção múltipla switch para tratar tal tomada de decisão. Exemplo: switch (expressão_ordinal) { case ordinal1: diretiva3; break; case ordinal2: diretiva2; break; default: diretiva_default; } ____________________________________________Lógica de Programação 38 A expressão utilizada pelo switch deve necessariamente retornar um resultado ordinal. Conforme o resultado é selecionado um dos casos é indicado pela construção case ordinal. As diretivas encontradas a partir do caso escolhido são executadas até o final da diretiva switch ou até uma diretiva break que encerra o switch. Se o valor resultante não possuir um caso específico são executadas as diretivas default colocadas, opcionalmente, ao final da diretiva switch. Exemplo: // exemploSwitch.java import java.io.*; public class exemploSwitch { public static void main (String args [ ] ) { if (args.length > 0) { switch (args [0].charAt(0)) { case ‘a’: case ‘A’: System.out.println(“Vogal A”); break; case ‘e’: case ‘E’: System.out.println(“Vogal E”); break; case ‘i’: case ‘I’: System.out.println(“Vogal I”); break; case ‘o’: case ‘O’: System.out.println(“Vogal O”); break; case ‘u’: case ‘U’: System.out.println(“Vogal U”); break; default: System.out.println(“Não é uma vogal!”); } } else { System.out.println(“Não foi fornecido nenhum argumento!”); } } } ____________________________________________Lógica de Programação 39 A estrutura de repetição do/while A estrutura de repetição do/while é semelhante à estrutura while. Na estrutura while, a condição de continuação do laço é testada no começo do laço antes do corpo do laço ser executado. A estrutura do/while testa a condição de continuação do laço depois do corpo ser executado; portanto, o corpo do laço sempre é executado pelo menos uma vez. Quando um do/while termina, a execução continua com a instrução depois da cláusula while. Sintaxe: do { instrução } while (condição) Exemplo: int cont =1; do { cont = 2 * cont; System.out.println(cont + “\n”); } while (cont <= 500); ____________________________________________Lógica de Programação 40
