Introdução à algoritmia

Carlos SantosLabMM 3 - NTC - DeCA - UAAula 02, 14-09-2012

O que é um programa?

• Um programa é um conjunto de instruções que:

• tem como objetivo a resolução de um ou vários problemas;

• é normalmente escrito com o apoio de uma linguagem de computador;

• é interpretado e executado por uma máquina/computador.

O que é programar?

• É o acto de ordenar um conjunto de instruções pré-definidas de forma lógica, com o objetivo de resolver um problema.

• O que é a lógica ?

• “É a ciência que estuda as leis e critérios de validade que regem o pensamento e a demonstração, ou seja, ciência dos princípios formais do raciocínio.” (Manzano, 2000: 3)

• Usar o “raciocínio” lógico implica compreender os processos de geração de conhecimento, implica seguir uma sequência coerente e regular de acontecimentos.

Passos a seguir no acto de programar

1. Definir o problema e identificar todas as suas especificidades;

2. Escolher a estratégia ou método para a resolução do problema;

3. Resolver o problema numa sequência lógica de instruções;

4. Codificar essas instruções numa linguagem de programação (JavaScript, PHP, Actionscript, Pascal, Java, C, C++, Objective C,….);

5. Testar e corrigir erros;

6. Documentar o programa.

1. Definição do problema

• Identificar claramente:

• Qual o objetivo final a atingir com a resolução do problema?

• Quais os dados e que tipos de dados estão em causa?

• Quais as variantes que o problema pode ter e em que situações?

• Quais os limites dos dados?

1. Definição do problema

• Para dar resposta a estas questões devem ser definidas:

• Especificações de entrada (input de dados)

• Especificações de saída (output de dados)

• Variações (condicionantes, variantes em função de determinadas condições)

2. Estratégias ou métodos de resolução de problemas

• Estratégia Top-down

• baseada na divisão do problema em sub-problemas resolvendo um a um para chegar ao todo. Abordagem dos problemas gerais para a especificidade. Aplica-se a programação estruturada.

• Estratégia Bottom-up

• baseada na divisão do problema em sub-problemas mas partindo das especificidades conhecidas, evolui definindo as condições de combinação das especificidades num todo complexo.

• Estratégia tentativa-erro

• sequência de tentativas e experiências até atingir a solução correta.

2. Estratégias ou métodos de resolução de problemas

• E na prática?

• divisão entre estratégias não é totalmente “estanque”;

• uma combinação de métodos é aplicada dependendo do problema e da experiência do programador.

• 1ª regra na adoção de estratégias é não “desesperar” perante um problema que pode parecer demasiado complicado!

3. Resolução do problema

• ... desenvolver um algoritmo capaz de dar resposta a todas as necessidades do problema.

• O que é um algoritmo?

• Um algoritmo é uma sequência de instruções delimitadas, um conjunto de passos claros e objetivos, que permitem resolver um problema ou problemas.

• O acto de construir algoritmos é programar!

• Descrever algoritmos consiste na representação gráfica ou numa linguagem próxima do homem dos processos de resolução e surge como um passo intermédio à codificação numa linguagem de computador.

Características de um algoritmo

Os algoritmos, segundo Donald E. Knuth, têm cinco características importantes:

• Finitude

• Todos os passos definidos num algoritmo têm de ter um fim previsto, não podem ser deixados condicionantes que levem à infinitude.

• Definitude

• Um algoritmo e os seus passos têm de ser definidos até à exaustão, não pode ser deixada qualquer ambiguidade que leve à indefinição de instruções para o computador.

(Donald E. Knuth, "Fundamental algorithms", V1 de "The Art of Computer Programming", 2ª edição, Addison-Wesley Publishing Company, Reading, Massachusetts, 1973.)

Características de um algoritmo

• Entrada

• Para a definição de um algoritmo é necessário identificar os dados de entrada, se existirem.

• Saída

• O algoritmo procura a resolução de um problema e portanto terá de produzir dados de saída, é necessário identificar os dados ou métodos de saída.

• Eficácia

• Os passos de um algoritmo não devem ultrapassar um nível de complexidade que não possam ser entendidos ou executados pelo programador; o que leva a problemas em implementar, testar e corrigir.

Características de um algoritmo

• Etapas fundamentais de um algoritmo:

• entrada de dados (input)

• processamento dos dados

• output de dados (output)

Desafio para a próxima OT

• Exercício a lançar para recordar entrada e saída de dados com JavaScript

• enunciado lançado online

• resolução em casa

• esclarecimento de dúvidas online e na OT

Como “escrever” um algoritmo?

Diferentes técnicas de representação:

• Pseudo-código

+ linguagem próxima de língua natural

+ facilidade de representação e entendimento

- pode conduzir a erros de interpretação

- menor objetividade

Como “escrever” um algoritmo?

• Fluxograma ou diagramas de blocos

+ representação por diagramas padronizados

+ objetivo e sintético

- exige o conhecimento dos símbolos e métodos de representação de processos

• Linguagem de programação

• programadores experimentes têm a capacidade e o conhecimento necessário para escrever soluções de problemas diretamente na linguagem de programação. Não deve ser considerada uma técnica de representação de algoritmos

Pseudo-código

• Português estruturado e simplificado para evitar redundâncias

• Menos rigoroso que as L.P. para facilitar o entendimento

• Cada expressão deve ser colocada numa linha separada, usar a indentação

• Colocar comentários precedidos de *

• Cada algoritmo deve ser delimitado por INICIO e um ou vários FIM

• Termos e expressões reservadas em MAIÚSCULAS

Pseudo-código

Fluxograma

• Conceito

• Representação padronizada, pela utilização de símbolos definidos, da sequência de instruções e processos lógicos de um algoritmo.

• Vantagens

+ objetividade

+ clareza na interpretação

+ facilita a transposição para qualquer linguagem de programação

Fluxograma

• Principais símbolos utilizados num fluxograma ou num diagrama de blocos (norma ISO 5807: 1985)

Fluxograma

• Principais símbolos utilizados num fluxograma ou num diagrama de blocos (norma ISO 5807: 1985)

XX X X

Fluxogramas

• Como desenhar?

• Papel e lápis são um excelente ponto de partida!

• Ferramentas específicas:

• Aplicações locais:

• Microsoft Visio

• OmniGraffle (mac)

• Online:

• Gliffy

E “no antigamente”? :)

IBM Data Processing Techniques, Flowcharting Techniques (1969)http://www.fh-jena.de/~kleine/history/software/IBM-FlowchartingTechniques-GC20-8152-1.pdf

Exemplos de aplicação

• um recurso com exemplos básicos (pseudo-código e fluxograma)

• http://www.comp.dit.ie/rlawlor/prob_solv/flowcharts/ch03%20Flowchart%20and%20Pseudocode%20Examples.pdf

Como mudar um pneu furado de um carro?

• que passos são necessário?

Como mudar um pneu furado de um carro?

Ver possível solução em:http://www.rff.com/flat_tire.htm

Exemplos

• exemplo da troca de pneu furado e outros exemplos com diferentes níveis de complexidade

• http://www.rff.com/flowchart_samples.htm