Mudanças entre as edições de "PRG1-2012-2-Engenharia"
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Edição das 15h15min de 9 de outubro de 2012
PRG1 - PROGRAMAÇÃO I
CARGA HORÁRIA
TOTAL: 72 HORAS (4 HORAS/SEMANA)
TEÓRICA: 36 HORAS
LABORATÓRIO: 36 HORAS
DIAS COM AULA: 36 (18 semanas)
PRÉ REQUISITOS: LÓGICA
EMENTA
Introdução a lógica de programação e algoritmos. Constantes, variáveis e tipos de dados. Operadores aritméticos, relacionais e lógicos. Concepção de fluxograma e pseudocódigo. Estruturas de decisão e estruturas de repetição. Introdução a linguagem de programação c. Vetores de caracteres e multidimensionais. Ponteiros e aritmética de ponteiros. Funções: chamada por valor e por referência. Chamada recursiva de funções. Tipos de dados compostos. Operação com arquivos textos e binários.
Bibliografia Básica
- SCHILDT, Herbert. C Completo e Total - 3.ed. [S.l.]: Makron, 1997. 830p. ISBN 978-8534605953
Referências Complementares
- Apostila adotada: Curso de Linguagem C - Engenharia Elétrica - UFMG
AULAS
AULA 1
Como fazer um churrasco
Vamos observar atentamente este vídeo para iniciarmos o nosso curso de programação:
O que tem o churrasco com a nossa aula?? Trata-se de uma sequência de passos para execução de um objetivo.
EXERCÍCIO: Na forma textual, descrever as etapas para fazer um bom churrasco.
O que é um algoritmo
Um algoritmo pode ser visto como uma sequência de instruções ou operações que resolvem um dado problema.
A receita de um bom churrasco corresponde a um algoritmo.
Como representar um algoritmo ?
Uma forma é representar na forma textual ordenada:
1.Comprar a carne 2.Colocar carvão na churrasqueira 3.Acender o carvão 4.Cortar a carne (picanha) 5.Espetar a carne 6.Salgar a carne 7.Colocar a carne na churrasqueira 8.Aguardar a carne ficar no ponto desejado 9.Bater a carne 10.Servir a carne
Outras formas são mais apropriadas para o uso no meio computacional:
- pseudo-código
- fluxogramas
A PENSAR: É possível mudar a ordem das instruções? É possível paralelizar algumas instruções?
O problema da raposa, do milho e da galinha
EXERCÍCIO 1: Descrever na forma de etapas um solução para o problema da raposa, do milho e da galinha.
Note que somente é possível escrever o algoritmo se tivermos uma solução para o problema.
EXERCÍCIO 2: Descrever na forma de etapas uma solução para o problema dos canibais/padres.
Torres de Hanoi
Veja este jogo:
EXERCÍCIO 3: Escrever na forma de etapas numeradas a solução para o problema das torres de Hanói usando 3 discos.
EXERCÍCIO 4: Escrever na forma de etapas numeradas a solução para o problema das torres de Hanói usando 4 discos.
E para quem são os algoritmos?
Uma receita de bolo é apropriada para ser executada por um ser humano. Um procedimento de como trocar um pneu também. Mas muitas vezes queremos que o algoritmo seja executado por uma máquina! O computador é perfeito para isto!
Neste curso vamos nos concentrar no desenvolvimento de algoritmos simples, desde a sua concepção até a sua implementação através de uma LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO, em um computador.
Um PROGRAMA implementa um algoritmo. É o algoritmo materializado na forma de uma sequência de instruções.
Neste sentido, vamos entender minimamente o funcionamento de um computador.
Como funciona um computador? Como ele executa programas ("receitas")?
- Partes de um computador:
- O computador é digital:
- Dados e Instruções são sequências de bits
- Representação de dados em sistemas computacionais: uso de códigos (ex:código ASCII);
A -> 01000001 B -> 01000010
- As instruções também são palavras binárias interpretadas pela CPU;
De forma simplificada podemos dizer que as instruções ficam em uma memória de programa enquanto os dados a serem processados pelo programa ficam em uma memória de DADOS;
O programa que está na memória de programa está escrito em LINGUAGEM DE MÁQUINA
- Funcionamento Simplificado de um Computador
Suponha que um programa a ser executado se encontra em uma memória de programa. Ao ligar o sistema, a CPU busca na memória de programa uma instrução a ser executada (ciclo de busca) e, então, executa a instrução (ciclo de execução). Na SEQUÊNCIA, a CPU busca a PRÓXIMA instrução na memória de programa, e assim sucessivamente...
O fluxo de execução do programa é, a princípio SEQUENCIAL no sentido que a execução de uma instrução é realizada somente após a execução da instrução antecedente.
(apresentação do Prof.Semprebom sobre computadores)
Possíveis linguagens de programação
Na prática, é inviável desenvolver programas complexos em LINGUAGEM DE MÁQUINA. Em geral, utilizamos linguagens de ALTO NÍVEL que podem, de alguma forma, serem traduzidas (compiladas) para a linguagem de baixo nível ou interpretadas em tempo de execução.
Exemplo:
- Linguagem C
- Fortran
- Basic
- C++
- Pascal
- Java
- Python
Neste curso utilizaremos a linguagem C. Por que? É uma linguagem muito usada na implementação de produtos eletrônicos, incluindo àqueles voltados as Telecomunicações.
Um exemplo completo
PROBLEMA: Computar a média de dois números reais fornecidos pelo teclado. Mostrar o resultado no monitor.
SOLUÇÃO:
ALGORITMO DADOS DE ENTRADA: NUM1 e NUM2 DADOS DE SAÍDA: MEDIA INÍCIO 1.Ler NUM1 2.Ler NUM2 3.MEDIA <- (NUM1+NUM2)/2 4.Mostrar MEDIA FIM
/* Calculador de media de dois números reais */
#include <stdio.h>
main()
{
float num1,num2;
scanf(&num1);
scanf(&num2);
media = (num1+num2)/2;
printf ("media =\n", media);
}
EXERCÌCIO 5: Implementar o algoritmo com o Scratch.
Plano de Ensino
Agora que temos uma ideia do que será tratado neste curso, vamos apresentar o plano de ensino.
AULA 2
Objetivos
O aluno deverá ser capaz de:
- Entender o significado de variáveis e sua relação com a memória de um computador;
- Utilizar fluxogramas para descrever algoritmos simples, usando caixa de ínicio/fim, caixa de processos (instruções) e caixas decisão;
- Identificar os pontos fortes e fracos no uso de fluxogramas;
- Identificar tipo de variáveis
- Construir expressões usando variáveis e constantes usando os 4 operadores matemáticos e exponenciação;
- Construir expressões usando operadores lógicos;
- Construir instruções de atribuição a uma variável;
Recordando o significado de algoritmo
Um algoritmo é um "um conjunto de instruções para resolver um determinado problema".
O nome advém de al-Khwārizmī
Segundo Knuth um algoritmo deve:
- Sempre terminar após um determinado número de passos. Caso contrário, é chamado (por Knuth) de método computacional;
- Cada passo do algoritmo deve ser precisamente definido (sem ambiguidades);
- Um certo número (ou nenhum) de dados de entrada deve ser fornecido no início ou dinamicamente na execução do algoritmo;
- Ter dados de saída, resultantes do processamento dos dados de entrada;
- Ser efetivo, no sentido que suas operações sejam simples e se executem em tempo finito de tempo;
Não existe algoritmo para fazer um algoritmo
É sempre bom lembrar que não existe um algoritmo para fazer um algoritmo. Podemos considerar que fazer um algoritmo é uma forma de arte.
No entanto, existem algumas diretrizes que podem ser consideradas. Vamos ver estas:
- Comprender bem o problema é fundamental para a solução;
“If I had an hour to solve a problem I'd spend 55 minutes thinking about the problem and 5 minutes thinking about solutions.” ― Albert Einstein
- Tentar enumerar estratégias possíves;
- Tentar dividir o problema e resolver os subproblemas.
A Descrição de Algoritmos usando Fluxogramas
Um fluxograma é uma linguagem semi-gráfica que pode ser utilizada para descrição de algoritmos.
Exemplo: O algoritmo de cálculo da média de dois números da aula anterior:
Pontos fortes:
- permite fácil entendimento do algoritmo, mesmo para pessoas leigas;
Ponto fraco:
- a descrição das estrutura dos dados inexiste. O usuário deve descrevê-los a parte;
Observe no exemplo anterior que nada é dito sobre as variáveis NUM1, NUM2 e MEDIA.
Símbolos de um Fluxograma
Teste de Mesa
Constantes, Variáveis
Algoritmos operam sobre dados. O que podem ser estes dados?
Variáveis e Constantes
No exemplo anterior podemos identificar três variáveis NUM1, NUM2 e MEDIA Também podemos identificar uma CONSTANTE. O número 2.
- Tipo de Variáveis:
- Numéricas: reais e inteiras
Ex: NUM1 = 5.5 /* NUM1 é uma variável real */
- Booleanas: true ou false
Ex: RES = TRUE /* RES é uma variável booleana */
- caracter:
Ex: LETRA = 'A'
- alfanumérica
Ex: FRASE = "ALO MUNDO"
E como estas variáveis armazenam os dados?? Depende da linguagem usada. Vamos passar uma primeira noção do C
Expressões
Expressões sentenças que relacionam variáveis e constantes através de operadores matemáticos e que RESULTAM em um valor. A instrução do algoritmo:
MEDIA = (NUM1 + NUM2) / 2
será considerada como uma expressão, que usa os operadores '+', '/' e '='
O operador '=' é um OPERADOR DE ATRIBUIÇÃO e indica que a expressão do lado direito do '=' será atribuída a variável do lado esquerdo.
Neste curso, para mantermos coerência com a Linguagem C, consideraremos que a expressão como um todo resulta no valor que é atribuído a variável.
Operadores Aritméticos
Os operadores aritméticos que usaremos neste curso serão os disponíveis no C:
Operador | Significado |
---|---|
+ | adição |
- | subtração |
* | multiplicação |
/ | divisão |
% | resto |
O único operador desconhecido aqui é o resto, cujo significado é o resto entre dois números inteiros. Exemplo, se B possui o valor 9, então o resultado da atribuição na expressão: A = B%2 será 1.
Operadores relacionais
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 maior que o da direita) |
!= | diferente de (se o operando a esquerda é diferente do da direita) |
LINK PARA O EDITOR YED
Se você quiser um editor de fluxogramas pode utilizar a ferramenta abaixo:
Se baixar o zip com o java, descompactar, entrar no diretório e executar com:
java -jar yed.jar
Sheldon e o fluxograma da amizade
Vamos observar o fluxograma da amizade do Sheldom da série de TV "Big Bang Theory"
Observer que a caixa no formato de LOSANGO permite testar uma condição: é uma caixa de decisão.
Controle do Fluxo de Execução: Caixas de Decisão
Em algumas situações é necessário realizar algum teste sobre uma expressão. Seja o problema:
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"
EXERCÍCIO: Elaborar um fluxograma para o o problema de controle de acesso prevendo um procedimento para modificar a senha de acesso. Para tanto, assuma a existência de uma senha de administrador fixa (por exemplo, "xY12"). Se a senha do administrador for fornecida, mostrar um menu de modificação de senha. A nova senha deve ser repetida.
Exercícios
OBS: sempre anote antes do fluxograma os tipos e significado das variáveis usadas, caracterizando os dados de entrada e os de saída.
- Apresentar um fluxograma para ler 3 números e fazer a média;
- Fazer um teste de mesa usando como valores de entrada 2.0, 5.0 e 3.0;
- Construir um fluxograma para ler 3 números e calcular a média dos dois maiores números lidos;
- Refazer o exercício anterior, para calcular a média do maior e do menor número entre os 3 lidos.
- Considere um algoritmo para calcular o comprimento de uma circunferência. Quem são os dados de entrada e os dados de saída. Fazer um fluxograma para resolver o problema;
- Modifique o algoritmo acima para calcular, além do comprimento, a área da circunferência;
- Considere que a função de uma reta é dada por: . Elabore um fluxograma para calcular o valor de y dado o valor de x.
- Um estudo sobre sensibilidade de pessoas a temperaturas da água identificou que a maioria das pessoas considera fria a água com temperaturas abaixo de 25 graus, morna entre 25 e 30 graus, e quente acima de 30 graus. Escreva um algoritmo na forma de fluxograma que mostre as palavras "fria", "morna" ou "quente" dependendo da temperatura da água que for informada;
AULA 3
Objetivos
O aluno deverá ser capaz de:
- construir fluxogramas usando estruturas de repetição;
- utilizar expressões com operadores lógicos;
- compreender o aninhamento de estruturas de controle de fluxo
AULA 4
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AULA 30
AULA 31
AULA 32
AULA 33
AULA 34
AULA 35
SOLUÇÔES:
1.Atravessar G 2.Retornar 3.Atravessar M 4.Retornar G 5.Atravessar R 6.Retornar 7.Atravessar G
1.ATR CP 2.RET P 3.ATR CC 4.RET C 5.ATR PP 6.RET PC 8.ATR PP 9.RET C 10.ATR CC 11.RET C 12.ATR CC
PROBLEMA: determinar as raízes da equação do segundo grau (Baskara) DADOS DE ENTRADA: coeficientes reais A, B e C DADOS DE SAÍDA: raízes X1-REAL,X1-IMG e X2-REAL, X2-IMAG VARÍAVEIS INTERMEDIÁRIAS: DELTA COMENTÁRIO: DELTA pode ser positivo, 0 ou negativo. O valor de DELTA deve ser testado.
FLUXOGRAMA
- Construir um fluxograma para ler 3 números e calcular a média dos dois maiores números lidos;
- Construir um fluxograma para ler 3 números e calcular a média do maior e do menor número entre os 3 lidos.
- Refazer o exercício para ler 3 números e calcular a média dos dois maiores números lido usando variáveis auxiliares MAIOR e MENOR;
- Refazer o exercício 4 para calcular a média do maior e do menor número entre os 3 lidos usando variáveis auxiliareas MAIOR e MENOR;
- Construir um fluxograma para ler 6 números e calcular a média dos dois maiores números lidos. Faça um teste de mesa;
- Faça um algoritmo para fazer a divisão de dois números reais. Antes de dividí-los deve ser feito um teste de validade. Caso não seja possível dividi-los, deve ser mostrada uma mensagem de erro. Se for possível, deve-se mostrar o resultado da divisão;
- Fazer um algoritmo para computar a área e perímetro de um retângulo. Entrar com os dois lados;
- Fazer um programa para computar as áreas de um retângulo e de um círculo. O programa deve mostrar uma mensagem indicando qual figura possui maior área;