PRG1-2013-1-Engenharia Programação 1 - Engenharia

PRG1 - PROGRAMAÇÃO I

CARGA HORÁRIA

TOTAL: 72 HORAS (4 HORAS/SEMANA)

TEÓRICA: 36 HORAS

LABORATÓRIO: 36 HORAS

DIAS COM AULA: 36 (18 semanas)

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

• Apostila sobre Lógica de Programação

AULAS

AULA 1 DIA 2/04/2013

AULA 1 DIA 2/04/2013 Como fazer um churrasco Vamos observar atentamente este vídeo para iniciarmos o nosso curso de programação: EmbedVideo received the bad id "U0xSYIXE9vo#!" for the service "youtube". 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 EmbedVideo received the bad id "yifW9XueSaI#!" for the service "youtube". 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: EmbedVideo received the bad id "hLnuMXO95f8#!" for the service "youtube". 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 - a linguagem C, 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: UCP (CPU) (Unidade Central de Processamento) Barramentos Memórias: Primária (semicondutora -> RAM e ROM) e Secundárias (disco, pendrive) Dispositivos de Entrada e Saída de Dados (Teclado, Monitor etc) 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 DIA 5/04/2013

AULA 2 DIA 5/4/2013 Objetivos 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 Editor Yed Sheldon e o fluxograma da amizade Vamos observar o fluxograma da amizade do Sheldom da série de TV "Big Bang Theory" EmbedVideo received the bad id "VAX4jLlNo-Q#!" for the service "youtube". 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: $y=5x+2$. 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;