AULA de Introdução a Lógica de Programação - Comandos de Decisão

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Objetivos

Após a aula o aluno deverá:

  • Compreender condições e tomada de decisão durante a execução dos algoritmos;
  • Compreender e utilizar os principais operadores relacionais e lógicos;
  • Identificar claramente dados de entrada e saída do algoritmo;
  • Elaborar algoritmos simples usando fluxogramas e pseudocódigo com comandos de decisão e com aninhamento de comandos.

OBS: Toda a notação e semântica de operadores usada é baseada na Linguagem C para facilitar o estudo da Linguagem nas próximas aulas.

Expressões com operadores relacionais

Na aula anterior estudamos como construir expressões usando operadores aritméticos e o operador de atribuição. Vamos continuar este tópico aumentando o poder das expressões através dos operadores relacionais e lógicos.

Os operadores relacionais permitem realizar comparações entre dois operandos. Os operadores são os seguintes:

Operador Significado
> maior que
>= maior ou igual que
< menor que
<= menor ou igual que
== igual a (se o operando a esquerda é igual ao da direita)
!= ou ainda <> diferente de (se o operando a esquerda é diferente do da direita)
LEMBRETE: Os operadores mostrados são da linguagem C. Conferir os equivalentes na literatura.

Note que com operadores relacionais e lógicos podemos construir expressões tais como indicado no exemplo abaixo:

Exemplo

O algoritmo abaixo lê dois número inteiros para dentro das variáveis A e B e atribue à variável X o resultado da comparação do primeiro com o segundo. Observe que a variável X é do tipo booleano.


ALGORITMO exemplo
VARIÁVEIS:
   A: inteiro
   B: inteiro
   X: booleana
INÍCIO
   LER A
   LER B
   X = A>B
   MOSTRAR "A condição A>B é ", X
FIM

EXERCÍCIO

Fazer um fluxograma para o algoritmo acima.

Expressões com Operadores Lógicos

É possível construir expressões ainda mais completas usando os operadores lógicos, apresentados abaixo:

Operador Significado
&& AND (E)
|| OR (OU)
! NOT (NÃO)


Uma expressão lógica tem como resultado da sua avaliação um valor VERDADEIRO (1 no caso do C) ou FALSO (0). Para manter a coerência com a linguagem C, qualquer expressão que resultar em 0 será considerada FALSA e se resultar em algo diferente de 0 será considerada verdadeira.

Exemplo

Considere uma variação do exercício anterior onde se compara 3 números inteiros: o primeiro com o segundo e o primeiro com o terceiro.

ALGORITMO exemplo
VARIÁVEIS:
   A: inteiro
   B: inteiro
   C: inteiro
   X: booleana
INÍCIO
   LER A
   LER B
   LER C
   X = (A>B) E (A < C)
   MOSTRAR "A expressão A>B E A<C é ", X
FIM


EXERCÍCIO

Para cada uma das expressões abaixo determine se a expressão é verdadeira ou falsa.


Expressões com operadores relacionais e lógicos
Expressão A B C D Valor
(A>B) E (C>D) 10 8 20 15
(A>B) E (C>D) 10 12 15 15
(A<=B) OU (C>10) 5 5 3 5
(A<=B) OU ((C==D) E (D<A)) 3 10 4 4
(A==B) OU (C==D) 3 1 4 4
((A==B) E (B<30)) OU (C>=D) 5 5 10 5

Controle do Fluxo de Execução: Estruturas de Decisão

Estruturas de Decisão

Você deve ter observado que, no fluxograma, instruções simples (retângulo) possuem uma entrada e uma saída indicando que o fluxo de saída está claramente determinado.

Em algumas situações é necessário realizar algum teste sobre uma expressão e neste caso a execução é condicional. Esta expressão NORMALMENTE vai se utilizar de OPERADORES LÓGICOS e RELACIONAIS. O teste da expressão pode resultar em VERDADEIRO e neste caso uma sequência de ações é realizada. Se o resultado for FALSO, uma outra sequência é realizada.

Seja o problema:

Exemplo: Problema do Controle de Acesso

PROBLEMA: Controlar o acesso a uma porta usando uma senha pré-configurada no sistema.

DADO DE ENTRADA: SENHA (variável alfanumérica)

DADO DE SAÌDA: porta aberta (simulado com msg "PORTA ABERTA") ou mensagem de "SENHA NAO CONFERE"

VARIÁVEIS: SENHA (tipo alfanumérica)

Algoritmo usando Fluxograma

FluxogramaControleAcessoI.jpg ControleDeAcessoSimples.jpg

Algoritmo usando Pseudo-código
ALGORITMO ControleAcesso
VARIÁVEIS
   SENHA: alfanumérica
INICIO
   APRESENTAR "Entre com a SENHA"
   LER SENHA 
   SE SENHA=="alfa" ENTÃO
          "Abrir a porta"
   SENÃO
          "Senha não confere"
   FIMSE
   IR PARA INICIO
FIM
NOTA: Considera-se tempo de execução ZERO das instruções. Na prática, uma instrução pode levar nano, micro ou milisegundos.

EXERCÍCIO

Suponha que existe um sensor de porta aberta. Considere que este sensor é representado por uma VARIÁVEL BOOLEANA chamada SENSOR_PORTA e que é automaticamente setada para TRUE se a porta estiver fechada ou FALSE, caso contrário. O sistema de entrada de senha somente aceita abrir a porta se ela estiver fechada. Modifique o algoritmo acima, usando um fluxograma para prever esta situação.

Outros Exemplos

Exemplo 1 - Um Fluxograma para uma Calculadora

PROBLEMA: Entrar com dois números e na sequência uma operação aritmética. O resultado da operação sobre os dois números deve ser mostrado.

DADOS DE ENTRADA: OPERANDO1(real), OPERANDO2 (real) e OPERADOR (caracter)

DADOS DE SAÍDA: RESULTADO (real)

Atenção: para fins de simplificação não são mostradas mensagens para as entradas de dados.

FluxogramaCalculadora.jpg

EXERCÍCIO

Modificar o fluxograma acima para evitar a DIVISÃO por ZERO.

Em um computador, a divisão por zero pode levar a uma exceção e ao encerramento do programa. Evitar ou prever esta possibilidade é uma boa prática.

Exemplo 2 - Um Fluxograma para Cálculo de Juros Simples OU Composto ao MÊS

Elaborar um fluxograma para calcular o capital acumulado em um dado período de meses, considerando JUROS SIMPLES ou COMPOSTOS mensais. O algoritmo deve testar esta condição.

DADOS DE ENTRADA: CapitalInicial (real), Modo ('s' - simples ou 'c' - composto), Juro, e Periodo (inteiro) em meses

DADOS DE SAÍDA: CapitalAcumulado

NOTA: Ver Juros Simples X Composto aqui.

FluxogramaJuros.jpg

EXERCÍCIO 1

O fluxograma acima NÃO testa a condição 's'. Modificá-lo para prever esta situação. Fornecer mensagem de erro e encerrar em caso de não ser nenhuma das condições.

EXERCÍCIO 2

Modifique o exercício para atender a seguinte situação. Um banco tem um fundo que proporciona juros simples (Fundo A) a uma taxa definida a cada mês e outro a juros composto (FUNDO B) que também permite a aplicação a JUROS COMPOSTO com uma taxa igual a metade do FUNDO A.

Faça um algoritmo que permite entrar com o CAPITAL INICIAL, A TAXA DE JURO mensal do FUNDO A e o período desejado. O algoritmo deve calcular o CAPITAL ACUMULADO para os dois fundos e compará-los informando qual o melhor fundo para o período em questão e qual a diferença entre os capitais acumulados.

Aninhamento de estruturas de decisão

Note que é possível aninhar estruturas de decisão. Se você resolveu o exercício da calculadora para evitar divisão por zero, este aninhamento já aconteceu.

Seja o exemplo que lê três lados de um possível triângulo e imprime se NÂO é um triângulo, ou, caso seja, imprime se é EQUILÁTERO, ISÓSCELES ou ESCALENO.

ALGORITMO triangulo
VARIAVEIS
  lado1,lado2,lado3: real
INICIO
  LER lado1
  LER lado2
  LER lado3
  SE lado1>(lado2+lado3) OU lado2>(lado1+lado3) OU lado3>(lado1+lado2) ENTÃO
      MOSTRAR "não é triângulo"
  SENÃO
      SE lado1==lado2 E lado1==lado3 ENTÃO
         MOSTRAR "equilatero"
      SENAO
         SE lado1==lado2 OU lado1==lado3 OU lado2==lado3 ENTÃO
             MOSTRAR "isósceles"
         SENÃO
             MOSTRAR "escaleno"
         FIMSE
      FIMSE
  FIMSE
FIM

EXERCÍCIO

Construir um fluxograma para o algoritmo acima.

Algumas considerações adicionais sobre a elaboração do Fluxograma/Pseudocódigo

  • Um algoritmo deve resolver um determinado problema. Tenha ciência de qual problema pretende-se resolver...
  • Se coloque no lugar do "computador". Ele deve ler o algoritmo, instrução após instrução e executar uma após outra, na sequência. É isto que um microprocessador (CPU) faz, somente que em linguagem de máquina...
  • Fique atento aos momentos de entrada de dados e a ordem no uso das variáveis. A qualquer momento pode ser realizada a entrada e a saída de dados. Analise o problema para verificar quando será necessário...
  • Identifique claramente os dados de entrada e saída do algoritmo. Veja o algoritmo como uma sequência de instruções que transforma os dados de entrada nos dados de saída...
  • Use nomes significativos para as variáveis. Tenha consciência que as variáveis e constantes são manipuladas pelos algoritmos;
  • Uma variável é uma caixa de armazenamento (memória). Se colocar algo lá, tudo que estava armazenado nela é perdido. Uma caixa pode ter uma "sujeira" se não foi nada colocado nela...
  • Estude o problema a ser resolvido. Identifique variáveis e constantes a serem usadas. Observe qual tipo de variável vai usar...
  • Mudança na ordem de instruções pode acarretar em problemas...

Exercícios

  1. Para o problema de controle de acesso descrito acima, conceber um procedimento para modificar a senha de acesso do USUÁRIO. Neste caso a senha deverá ser armazenada em uma variável.Para tanto, assuma a existência de uma senha de administrador fixa (por exemplo, "ADMIN"). Se a senha do administrador for fornecida, mostrar uma mensagem de ENTRE COM A NOVA SENHA (do USUÁRIO).
    Solução - Exercicio 01

    Prg1-ControleAcessoEx1.jpg

  2. Inserir a noção de UserID. Para abrir a porta o usuário entra com o UserId e com a senha. De fábrica o UserId é "alfa" e a senha "alfa". O UserId do admin é "admin" e a senha "beta". O administrador pode abrir a porta ou mudar a senha do UserId. Para tanto uma pergunta adicional deve ser feita. Solução com problema.
    Solução - Exercicio 02

    Aula 02 Exercicio02 Prog1.jpg

  3. Inserir a noção de bloqueio do usuário. Se o usuário comum tentar 3 vezes e errar ele é bloqueado. A mudança da senha deve desbloquear o usuário. Erro na solução: Caixa de entrada para bloqueio.
    Solução - Exercicio 03

    Aula 02 Exercicio03 Prog1.jpg

  4. Implementar em pseudocódigo um algoritmo que realiza a leitura de dois números reais e imprime uma mensagem dizendo que a média entre estes dois números é maior que 5.
    Solução - Exercicio 04

    Aula 02 Exercicio04 Prog1.jpg

  5. Implementar um algoritmo em pseudocódigo para receber os 3 coeficientes de uma equação do segundo grau e então calcular as raízes indicando as três condições possíveis. ATENÇÃO: prever a não execução da divisão por zero. Quantas variáveis são necessárias para resolver o problema? Tente fazer uma solução com o menor número possível de variáveis.
    Solução - Exercicio 05
    ALGORITMO  EQUACAO
     a, b, c, delta, x1, x2 : real
    INICIO
     Ler a
     Ler b
     Ler c
    SE a = 0 
        MOSTRAR O a não pode ser igual a zero
    SENÃO 
       delta = (b*b) - 4*a*c  
       SE delta >= 0  ENTÃO
         x1 = (-b+delta)/(2*a)
         MOSTRAR "x1"
         x2 = (-b-delta)/(2*a)
         MOSTRAR x2
       SENÃO
         SE delta < 0 ENTÃO
            MOSTRAR "O delta não pode ser menor que zero"
          FIMSE
        FIMSE
    FIMSE
    FIM
    
  6. Implementar um algoritmo através de um fluxograma que recebe cinco números reais. O algoritmo deve mostrar a média e a quantidade de números (dentre estes cinco números) que estão acima da média. Identifique (através de comentários ao lado do fluxograma) quem são os DADOS DE ENTRADA e DE SAÍDA. Qual o número de variáveis que estão sendo usadas no algoritmo? Quantas constantes?
  7. Considere o exercício anterior. Tente conceber uma versão do algoritmo que usa o menor número de variáveis possível.
  8. Implementar um algoritmo através de um pseudocódigo, que recebe as três cores de um resistor e informa em ohms o valor do mesmo. Identifique as entradas, saídas, constantes e variáveis envolvidas.
  9. Implementar um algoritmo através de um fluxograma que recebe 3 números inteiros e imprime os números em ordem decrescente.