Pensamento Computacional - Métodos no Java

Objetivos da Aula

• Conceituar métodos, parâmetros e valor de retorno no Java;

• Definir, declarar e chamar métodos no Java;

• Aplicar métodos para resolver subproblemas de um grande problema;

O que é um método no Java

Uma método (também pode ser visto como uma função) é um "bloco de código" que resolve um dado problema
específico,  que possui um nome associado e 
que pode ser chamado quando necessário. Ao final da execução
do código do método, o fluxo de execução retorna para quem "chamou" o método.  

Exemplo: para calcular o seno de um ângulo chamamos um método para resolver 
o problema específico: "calcular um seno". Dados de entrada devem ser fornecidos,
no caso o ângulo. O dado de saída é o seno computado deste ângulo.

Notar que a função permite REAPROVEITAR o código. Não precisamos a todo momento
reescrever um código que computa o seno. Basta chamar a função.

EXEMPLO: Desenhar um retângulo no terminal exige um certo número de linhas de código. É uma tarefa bem específica que poderia ser "ENCAPSULADA" em um método. Seria algo da forma:

import java.util.Scanner;

public class MetodoDesenhaRetangula {

    public static void DesenhaRetangulo() {

        for(int i = 0; i < 10; i++ ) {        
            for(int j = 0; j < 20; j++ ) {
                System.out.print("X");
            }
            System.out.println("");             
        }

        System.out.println("");         
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Vou desenhar um retangulo...");
        DesenhaRetangulo();  
        System.out.println("Vou desenhar um outro retangulo...");
        DesenhaRetangulo();                
    }

}

DISCUSSÃO: Neste exemplo existem dois métodos: o main() e DesenhaRetangulo(). Podemos dizer que ao executar o programa, o método main() é AUTOMATICAMENTE chamado. Uma após outra, as instruções do método main() são executadas. Inicialmente a instrução:

 System.out.println("Vou desenhar um retangulo...");

Esta instrução é uma CHAMADA ao método println()... Este método está na biblioteca e tem como objetivo imprimir mensagens na tela.

Na sequência é executada a seguinte instrução:

         DesenhaRetangulo();

Esta instrução TAMBÉM é uma chamada de um método. OBSERVE o significado de CHAMAR: é o desvio do fluxo de execução do programa para o código do método. O código será executado até o final quando então o fluxo de execução retorna para QUEM/QUE chamou.

Observe que a implementação do método DesenhaRetângulo() foi fornecida pelo próprio programador. Já o método println() já está implementado na biblioteca.

Após a chamada do DesenhaRetângulo(), novamente é chamado o método println:

          System.out.println("Vou desenhar um outro retangulo...");

E finalmente é chamado mais uma vez o método DesenhaRetangulo();.

 Trata-se de um exemplo simples mostrando que podemos chamar quantas vezes quisermos um determinado código de um método.

Parâmetros de um método

No exemplo anterior, o método DesenhaRetangulo() cumpre bem a sua tarefa de desenhar um retângulo. Entretanto, o que podemos fazer se desejarmos configurar o número de linhas e a largura do retângulo?

Aqui entra o conceito de PARAMETRIZAR o método, ou seja, repassar valores para que ele possa ser PERSONALIZADO ("customized" em inglês).

Vamos a um exemplo onde PARAMETRIZAMOS a LARGURA do retângulo:

import java.util.Scanner;

public class MetodoDesenhaRetangula {

    public static void DesenhaRetanguloLarguraConfiguravel(int largura) {

        for(int i = 0; i < 10; i++ ) {        
            for(int j = 0; j < largura; j++ ) {
                System.out.print("X");
            }
            System.out.println("");             
        }

        System.out.println("");         
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Vou desenhar um retangulo...");
        DesenhaRetanguloLarguraConfiguravel(10);  
        System.out.println("Vou desenhar um outro retangulo...");
        DesenhaRetanguloLarguraConfiguravel(20);                
    }

}

DISCUSSÃO: Agora conseguimos repassar a largura que queremos ao chamar o método DesenhaRetanguloLarguraConfiguravel(). Observe que o valor repassado (no caso 10) é COPIADO para o parâmetro FORMAL largura, ANTES do método ser chamado ("invoked" em inglês). Desta forma, quando o código do método começa a ser executado, o parâmetro largura conterá o valor 10. Observe que "largura" é uma variável especial que serve como interface entre QUEM CHAMA e o CHAMADO.

Sintaxe do método com PARÂMETROS

Observe que os parâmetros são declarados dentro de parênteses, tal como se fossem variáveis. Vamos modificar o código acima para que sejam passados dois parâmetros: largura e altura:

import java.util.Scanner;

public class MetodoDesenhaRetangula {

    public static void DesenhaRetanguloLarguraConfiguravel(int largura, int altura) {

        for(int i = 0; i < altura; i++ ) {        
            for(int j = 0; j < largura; j++ ) {
                System.out.print("X");
            }
            System.out.println("");             
        }

        System.out.println("");         
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Vou desenhar um retangulo...");
        DesenhaRetanguloLarguraConfiguravel(10, 10);  
        System.out.println("Vou desenhar um outro retangulo...");
        DesenhaRetanguloLarguraConfiguravel(20, 15);                
    }

}

O detalhe de como é realizada a chamada e passagem de parâmetros é mostrada abaixo. Em vermelho, mostrando a cópia de valores para os parâmetros formais largura e altura.

Exercício 1

Implemente no método main() um código que lê pelo teclado os valores da altura e largura desejada do retângulo. Na sequência o método de desenho de retângulo deve ser chamado com os valores lidos.

Exercício 2

O problema resolvido pelo método de desenho de retângulo poderia ainda ser decomposto no desenho de linha. Crie um método de desenho de linha e chame-o a partir do método de desenho de retângulo.

Valor de Retorno de um Método

Os parâmetros do método podem ser vistos como DADOS DE ENTRADA para o código do método. Em várias situações o método pode produzir um valor que deverá ser RETORNADO para o código que chamou. Vamos a um exemplo simples de um método para computar a média de 3 números:

PROBLEMA> Computar a média de 3 números reais. DADOS DE ENTRADA (parâmetros): os 3 números SAÍDA: média computada

import java.util.Scanner;

public class MediaTresNumeros {

    public static double MediaTresNumeros(double  num1, double num2, double num3) {
        double mediaCalculada;

        mediaCalculada = (num1 + num2 + num3) / 3;

        return mediaCalculada;
    }

    public static void main(String[] args) {
        double media;
        System.out.println("Vou calcular a media de 3 números...");
            
        media = MediaTresNumeros ( 10.5, 9.5, 10.0 );
        System.out.println("Media de 10.5, 9.5 e 10.0 é " + media);
    }

}

DISCUSSÂO: Este exemplo é puramente didático. Possivelmente não se justificaria um método para este cálculo. O método aceita os 3 parâmetros de entrada e retorna o valor da média calculada. Observe que em termos de fluxo de execução, um método sempre retorna (pelo menos os "bem comportados"). Entretanto, neste caso acompanha um VALOR de retorno que é o resultado do processamento. Este resultado, em geral, deverá ser armazenado em algum local, no caso, na variável media do método chamador (main()).

Sintaxe associada ao retorno

Um ponto interessante a ser observado é que na implementação do método, o TIPO DE RETORNO deve ser informado. Se não retornar valor então será usada a palavra reservada "void". Confira nos exemplos de desenho de retângulo, onde não era retornado nenhum valor. Se o método retorna um valor, então o TIPO DE RETORNO é explicitado. Veja o detalhe:

DISCUSSÃO: Observe que o método de cálculo de média usa a instrução 'return' acompanhada do valor a ser retornado, no caso, o conteúdo da variável 'mediaCalculada'. Normalmente esta instrução está no final do método, mas não necessariamente. Podem existir inclusive várias instruções 'return' em um mesmo método.

Exercício 3

Implemente um método Java para cálculo da área de um círculo. Quais seriam os parâmetros deste método? Qual seria o valor de retorno?

Exercício 4

Implemente um método Java para cálculo da área de um anel composto por dois círculos. Reutilize o método acima.

Exercício 5

Implemente um método Java para computar o fatorial de um número. Quais seriam os parâmetros deste método? Qual seria o retorno? No programa principal, mostre em uma única instrução como seria a computação da soma de dois fatoriais: $somaFatorial=N!+M!$

Variáveis locais

Variáveis declaradas no bloco de código do método são LOCAIS no sentido que são "vistas" somente pelo código do método. O tempo de vida destas variáveis é o tempo em que a o método se executa. Assim que houver um retorno para quem chamou (invocou), esta variável deixa de existir.

DISCUSSÃO: No exemplo acima observe que a variável mediaCalculada é declarada dentro do método MediaTresNumeros(). Desta forma, o método main() não "enxerga" esta variável, que somente será criada quando o método for invocado e destruída quando o método retornar.

É interessante observar que a variável media, declarada dentro do main() também é uma variável local. Como o método main() é invocado pelo "sistema" quando o programa começa a ser executado, esta variável tem um tempo de vida correspondente ao tempo em que o programa se executa, sendo destruída quando o main() retorna.

Na realidade, este conceito de variáveis locais se estende a qualquer bloco.