CURSO PROFISSIONAL PROGRAMADOR DE INFORMÁTICA 10º … · Nesta fase as ações dos algoritmos...
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Programação e Sistemas de Informação
CURSO PROFISSIONAL
PROGRAMADOR DE INFORMÁTICA
10º ANO (2017/2018)
1
Prof. António Travassos
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Módulo 1ALGORITMOS
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AlgoritmosDesignação da UFCD:
Algoritmos
Código:
0804
Carga Horária:
25 horas
Pontos de crédito:
2,25
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ConteúdosLinguagem estruturada
◦ Estruturas lógicas
◦ Desenho das estruturas diagramáticas
◦ Sintaxe da linguagem
Construção de um algoritmo◦ Noções de ação e estado da ação
◦ Acções e a sua sintaxe
◦ Verbos
◦ Sintaxe
◦ Alinhamento das frases
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ConteúdosEstruturas lógicas básicas e o seu controlo
◦ Estrutura sequencial, alternativa e repetitiva
◦ Condições e regras de inicialização e alteração
◦ Estruturas diagramáticas como representação algorítmica
Tipos de dados em algoritmia◦ Constantes e Variáveis
Descrição da entrada e saída de dados◦ Elementos de linguagem
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ConteúdosTécnicas de construção de algoritmos
◦ Contadores
◦ Totalizadores
◦ Expressões aritméticas
◦ Funções predefinidas
◦ Validação de dados
Construção de procedimentos◦ Procedimentos de entrada e saída e chamada de procedimentos
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ObjetivoEsclarecer conceitos básicos necessários à atividade de programar, que consiste na elaboração de programas de computador.
Promoção do raciocínio lógico e preparação para a resolução de problemas de programação mais ou menos complexos.
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Noções básicas de programação
O que é um Programa?
É um conjunto de instruções organizadas de uma forma lógica e previamente estabelecida destinadas a serem processadas num sistema informático para realizar determinada tarefa.
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Atenção:Antes de se começar a escrever um programa numa determinada linguagem de programação, há algumas ações a ter em conta;
Após a escrita desse programa, a atividade do programador não termina, pois são necessárias outras tarefas.
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Fases/etapas de criação de um programa
1ª - Definição do problema;
2ª - Planificação da resolução;
3ª - Codificação;
4ª - Teste e depuração;
5ª - Documentação;
6ª - Manutenção.
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1ª - Definição do problema
Tem de se definir/identificar muito bem o problema que se pretende resolver.
Não se pode passar à fase seguinte, sem ter um enunciado preciso de todos os aspetos da situação ou problema a resolver.
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2ª - Planificação da resolução
Depois de se ter a noção exata da situação ou problema, devemos recorrer a uma estratégia para o abordar.
Diferentes estratégias de abordagem ao problema podem conduzir à solução.
É nesta fase que surgem os ALGORITMOS.
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3ª CodificaçãoDepois de definir o algoritmo adequado ao problema passa-se à codificação;◦ Nesta fase as ações dos algoritmos passam a instruções
da linguagem de programação que se vai utilizar.
Pode dizer-se que um programa consiste num algoritmo ou num conjunto de algoritmos interligados num todo.
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Introdução à Programação e Algoritmia
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4ª Teste e Depuração
Após a obtenção do código do programa, há que testá-lo com diversos tipos de dados e em diferentes situações, de modo a poderem detetar-se eventuais erros, falhas ou omissões.
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5ª - Documentação
Deve-se elaborar dois tipos de documentação;◦ Uma para os programadores e outra para os utilizadores.
Para os programadores a documentação é a explicação do código do programa e serve para possibilitar eventuais alterações ou melhoramentos do mesmo.
Para os utilizadores a documentação visa facilitar o modo de operar com o programa.
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6ª - ManutençãoEsta fase diz respeito a alterações que sejam necessárias ou a aperfeiçoamentos que se revelem úteis.
Esta fase ocupa uma grande parte do trabalho dos programadores.
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Introdução à Programação e Algoritmia
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AlgoritmosConjunto finito de regras/instruções bem determinadas para a resolução de um problema, através de um número finito de operações.
Isto é:
Um algoritmo é uma sequência finita e logicamente ordenada de ações para se chegar à solução de um problema.
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Algoritmos
Um mesmo algoritmo pode servir de base à codificação de um programa em diversas linguagens de programação ou com diferentes técnicas de implementação.
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Características de um AlgoritmoUm algoritmo deve ser rigoroso. A definição das ações tem de ser clara e precisa, sem ambiguidades, isto quer dizer que um algoritmo não pode estar sujeito a diferentes interpretações.
Um algoritmo deve ser eficaz. Deve resolver o problema, independentemente da situação, de uma forma isenta de erros e de qualquer falha.
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Características de um AlgoritmoUm algoritmo deve ser eficiente. Deve ter capacidade de resolver o problema com o mínimo de recursos.
Um algoritmo deve terminar. O algoritmo deve levar a uma situação em que o objetivo tenha sido atingido e não existam mais instruções para ser executadas.
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Exemplos de algoritmosA substituição de uma lâmpada fundida por uma em bom estado;
A substituição de um pneu de um automóvel;
A utilização de um eletrodoméstico para uma finalidade especifica;
Uma receita culinária;
A resolução de um problema de matemática.
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Exemplos de algoritmosExemplo do algoritmo para substituição de uma lâmpada fundida
O algoritmo enuncia a sequência das operações:
1 – Preparar uma lâmpada nova
2 – Retirar a lâmpada fundida
3 – Colocar a lâmpada nova
Temos uma sequência ordenada de forma linear em três passos.
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Mas, entretanto podemos acrescentar outras ações:
4 – Ligar o interruptor para verificar se a nova lâmpada acende ou não.
5 – Se a lâmpada acender, podemos dar o processo por concluído, mas se não acender teremos de repetir os passos de 1 a 4.
Com estas ações a sequência já não se mantém numa simples ordem linear.
Pois a uma determinada altura surge uma condição associada à palavra “SE”
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Exemplos de algoritmos
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Essa condição tem 2 ramificações distintas:
- se a condição se verificar (se a lâmpada acende), processo concluído.
- se a condição não se verificar (se a lâmpada não acender), teremos de repetir os passos anteriores.
Estas SITUAÇÕES CONDICIONAIS são um elemento comum nos algoritmos e nos programas.
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Exemplos de algoritmos
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Mas ainda podemos acrescentar outras ações e assim o algoritmo fica mais completo
Podemos ainda adicionar as ações ir buscar um escadote para mudar a lâmpada, assim fica:
1 – Preparar a lâmpada nova;
2 – Colocar o escadote debaixo do candeeiro;
3 – Retirar a lâmpada fundida;
4 – Colocar a lâmpada nova;
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Exemplos de algoritmos
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5 – Descer o escadote;
6 – Ligar o interruptor para verificar se a nova lâmpada acende ou não;
7 – Se a lâmpada acender, podemos dar o processo por concluído;
8 – Arruma-se o escadote;
9 - Se a lâmpada não acender teremos de repetir os passos de 1 a 6.
Assim teremos o algoritmo mais completo.
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Exemplos de algoritmos
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Regras para a construção de um algoritmo
Usar somente um verbo por frase;
Imaginar que se está a desenvolver um algoritmo para pessoas que não trabalham com informática;
Usar frases curtas e simples;
Ser objetivo;
Procurar usar palavras que não tenham sentido duvidoso.
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Exercícios1. Elabore um algoritmo para substituição de um pneu de
um automóvel
2. Dados uma balança de pratos e um conjunto de maçãs, determinar qual a maça mais pesada.
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Resolução:Substituição de um pneu de um automóvel
1. Abrir o carro
2. Retirar o pneu suplente
3. Colocar o macaco na posição adequada
4. Levantar o carro
5. Retirar os parafusos do pneu
6. Retirar o pneu furado
7. Colocar o novo pneu
8. Retirar o macaco do carro
9. Arrumar o macaco
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Resolução:Conjunto de maçãs
1. Colocar duas maçãs na balança (uma em cada prato)
2. Determinar qual é a maçã mais leve
3. Retirar essa maçã da balança
4. Se houver mais maçãs, colocar outra no prato vazio
5. Repetir os passos 2 a 4 enquanto houver maçãs que ainda não foram pesadas
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Metodologia Top-downEsta metodologia parte do topo para a base, isto é, o problema é abordado como um todo que se vai decompondo em blocos.
Esta metodologia procura identificar os pontos essenciais da questão e parte dos ponto mais gerais para os mais particulares, até ao nível do pormenor desejado.
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Exemplo:
Elaborar um programa para gerir os livros de uma biblioteca.
Antes de começarmos a elaborar o algoritmo, segundo esta metodologia teremos de identificar as tarefas gerais que pretendemos realizar com o nosso programa e só passaremos aos detalhes numa fase posterior.
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Operações principais:
1 – Registar os livros num ficheiro
2 – Consultar os dados dos livros
3 – Registar os empréstimos e as devoluções
Depois de identificadas as operações gerais do programa, poderíamos formular uma interface com um menu apresentando as opções do programa, permitindo escolher a opção desejada.
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De seguida, podemos tratar cada opção como um subprograma ou um subalgoritmo.
Por exemplo, a opção:
1 - Registar os livros num ficheiro
Pode-se subdividir em tarefas mais especificas, como:◦ Criar um formulário para a introdução dos dados relativos a cada
livro (nome do autor, título da obra, etc);
◦ Criar um ficheiro adequado a operar com estes registos.
Isto teria de se fazer para todas as opções até termos todos os detalhes necessários ao programa.
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Operações elementares de um sistema informático
Um sistema informático é constituído por blocos ou unidades funcionais, tais como:
◦ Dispositivos de input ou entrada de dados.
◦ Unidade central de processamento ( a que podemos associar a memória primária).
◦ Dispositivos de output ou saída de dados.
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Operações elementares de um sistema informático
Assim sendo, podemos considerar que as operações básicas e fundamentais de um sistema informático são:
◦ Operações de input – ou entrada de dados;
◦ Operações de processamento interno;
◦ Operações de output ou saída de dados.
• Para a elaboração de um algoritmo devemos convencionar determinadas palavras para as referidas operações elementares.
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Operações elementares de um sistema informático• Exemplo:
• Para as operações de entrada ou input de dados utilizamos as palavras LER ou OBTER
• Para as operações de saída ou output de dados, utilizamos ESCREVER ou APRESENTAR
• Nas operações de processamento, não interessa o que o processador faz (a nível de linguagem máquina), mas as operações que pretendemos realizar.
• Essas operações serão essencialmente operações de cálculos aritméticos e lógicos
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Exemplo: Calcular a média final do aluno
Os alunos realizaram 3 provas: P1, P2 e P3.
Onde: Média Final = (P1+P2+P3)/3
Para elaborar o algoritmo proposto, faremos três perguntas:
a) Quais são os dados de entrada?
R: Os dados de entrada são P1, P2 e P3
b) Qual será o processamento a ser utilizado?
R: O procedimento será somar todos os dados de entrada e dividi-los por 3: (P1+P2+P3)/3
c) Quais serão os dados de saída?
R: O dado de saída será a média final
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Operações elementares de um sistema informático
O algoritmo para calcular média do aluno seria:
1. Obter a nota da prova1.
2. Obter a nota de prova2.
3. Obter a nota de prova3.
4. Somar todas as notas e dividir o resultado
por 3.
5. Apresentar o resultado da divisão, ou seja, o valor da média.
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Exercício1. Elabore um algoritmo que visa calcular a área de um retângulo a
partir das medidas dadas em relação ao comprimento e à largura desse mesmo retângulo.
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O algoritmo para calcular a área do rectângulo seria:
1. Obter valor do comprimento
2. Obter valor da largura
3. Calcular área: comprimento x largura
4. Apresentar o valor da área
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Introdução à Programação e Algoritmia
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Operadores aritméticos
OPERADOR OPERAÇÃO
+ Adição
- Subtracção
* Multiplicação
/ Divisão
^ Exponenciação
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Operadores relacionais ou de comparação
Operador Significado
= Igualdade
< Menor
> Maior
<= Menor ou igual
>= Maior ou igual
<> Diferente de
43
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Operadores lógicos
Operador Significado
Not (não) Negação
And (e) Conjunção
Or (ou) Disjunção
44
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Tabelas de Verdade
AND
P Q P Q
V V V
V F F
F V F
F F F
45
E
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Tabelas de verdadeNegação:
46
Not
p ~p
V F
F V
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Tabelas de verdadeOU
47
OR
P Q P Q
V V V
V F V
F V V
F F F
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Ordem de prioridade dos operadores(usados na linguagem Pascal)
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Calculo de expressõesa) 10 + 5 > 10 AND 10 < 10 – 5
15 > 10 AND 10 < 5
V AND F
F
b) R = 3; Y=2
R * Y / 2
3 * 2 / 2
6 / 2
3
49
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Exercícios com expressões lógicas1 - Considerando que P=3 e Q=2, determine o valor das expressões:
a) P + Q * 5
b) (P + Q ) * 5
c) P + 5 * Q / 2
d) (P + 5 * Q) / 2
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2 – Determine os valores lógicos de cada expressão, sabendo que X=10 e Y=5 (apresente todos os cálculos).
a) X > 5 and X >= 10
b) X > 0 or X > 20
c) X = 10 and Y<>5
d) Not (Y=5) or X <> 10
e) X >= 10 and y < 5
f) Not (X > 10) and (Y<5)
g) Not (X>10) or (Y<5)
h) X >=5 and x <10 or y>=0 and y <=5
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Tipos de dadosOs principais tipos de dados utilizados em algoritmia e programação são:
◦ Caracteres, cadeias de caracteres ou texto;
◦ Números (podendo este ser de diferentes tipos, inteiros (negativos, zero e positivos), reais (com casas decimais));
◦ Dados do tipo lógico ou booleano, este têm apenas 2 resultados possíveis verdadeiro (true) ou falso (false)
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Tipos de dados
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Funções Pré definidas
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Introdução à Programação e Algoritmia
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Constantes e VariáveisEm algoritmos e em programas, os dados podem surgir sob a forma de constantes ou de variáveis.
◦ Constante - é um dado que permanece inalterável do início ao fim do algoritmo.
◦ Variável - é um dado que pode sofrer alterações durante o algoritmo.
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Constantes e Variáveis
56
As constantes podem surgir:◦ Sob a forma directa, ou seja, valores numéricos ou
alfanuméricos, por exemplo: 0,75; “Junho”.
◦ Sob a forma de identificadores, ou seja, nomes que representam ou identificam determinados dados, por exemplo:
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Constantes e VariáveisIdentificador – é um nome que é associado (pelo programador) a uma constante, a uma variável ou a outro tipo de elemento.
As variáveis surgem sempre designadas através de identificadores, ou seja, os nomes que as identificam.
Cada variável surge associada a um determinado tipo de dados (inteiro, real, string, etc.)
57
Variável Idade : inteiro
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Constantes e Variáveis
Instruções de atribuição – são as operações internas de um algoritmo ou programa que atribuem valores às variáveis◦ Nos algoritmos o símbolo que se utiliza na operação de
atribuição é
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Nome ”Maria João” Custo 15
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Pseudocódigo e FluxogramasPseudocódigo – Representa o código de um programa numa linguagem formal, com termos convencionais que representam as acções a executar pelo programa.
Fluxogramas – É outra forma de representar os algoritmos, recorrendo a símbolos convencionais, que representam as sequências de acções dos algoritmos.
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Introdução à Programação e Algoritmia
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Pseudocódigo
Vantagens:◦ Como é baseado na linguagem corrente, é fácil de elaborar;
◦ Pode atingir vários níveis de complexidade, conforme o detalhe com que se escrever;
◦ Permite acompanhar o tratamento dos dados facilitando o teste do programa;
◦ Permite implementar as estruturas elementares da programação estruturada;
◦ Serve de base à própria documentação
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Pseudocódigo
Desvantagens:◦ Não possui regras padrão, pois depende do estilo de escrita de cada programador;
◦ Não permite uma rápida visualização de pormenores, pois usa a linguagem escrita, o que obriga à sua leitura integral;
◦ Para problemas mais complicados a linguagem torna-se muito complexa e de difícil compreensão.
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Introdução à Programação e Algoritmia
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FluxogramasVantagens:
◦ Como são baseados numa representação gráfica, é mais fácil de visualizar;
◦ Os símbolos utilizados são normalizados e universais;
◦ Como cada símbolo tem um significado, isso simplifica a resolução do problema;
◦ São fáceis de testar e permitem uma rápida deteção e correção de erros de lógica.
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Fluxogramas
Desvantagens:◦ São pouco práticos para efetuar alterações;
◦ Os dados tem de ser definidos à parte, porque os fluxogramas não permitem representar a estrutura dos dados;
◦ Se os programas forem muito grandes os fluxogramas tornam-se muito grandes e complexos.
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Símbolos utilizados nos fluxogramas
Símbolo de inicio ou de fim
Estes são usados para representar o inicio ou o fim das operações de um algoritmo
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Símbolos utilizados nos fluxogramasSímbolo de linha de fluxo
Estabelece a ligação entre as acções e indica o sentido da sequência delas
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Símbolos utilizados nos fluxogramasSímbolo de entrada ou de saída de dados
Representa uma ação de entrada (input) ou de saída (output) de dados no sistema
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Símbolos utilizados nos fluxogramasSímbolo de processamento interno
Representa uma operação de processamento interno, como, por exemplo, a atribuição de um valor a uma variável
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Símbolos utilizados nos fluxogramasSímbolo de Comentário
………….
Este símbolo é usado para fazer comentários explicativos do algoritmo
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Símbolo de conector
Usado para representar a ligação ou conexão entre diferentes fluxos de acções representadas num algoritmo
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Símbolos utilizados nos fluxogramas
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Símbolo de decisão
Representa uma condição ou expressão lógica de que dependerá uma decisão a seguir num sentido ou noutro
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Símbolos utilizados nos fluxogramas
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Símbolo de selecção múltipla
Representa uma situação em que o algoritmo pode seguir por diversas vias, opções ou sequência de acções
71
Símbolos utilizados nos fluxogramas
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Símbolo de subalgoritmo
Representa um subalgoritmo, ou seja uma unidade mais pequena em que o algoritmo foi decomposto, por outras palavras é uma rotina, um procedimento ou um conjunto de instruções
72
Símbolos utilizados nos fluxogramas
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Convenções do pseudocódigo
Aqui, não há regras generalizadas, mas existem palavras que representam as principais operações que os algoritmos poderão conter.
Exemplo:◦ LER – Entrada de dados
◦ Escrever – Saída de dados
◦ As strings estão sempre entre “ “ ou ‘ ‘
◦ As variáveis começam sempre por letras e não utilizam acentos, nem espaços
◦ O simbolo indica a operação de atribuição
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ExercícioCriar um algoritmo que calcule a área de um retângulo, em linguagem informal:
1 – Obter o valor do comprimento
2 – Obter o valor da largura
3 – Calcular a área: comprimento x largura
4 – Apresentar o valor da área.
Para fazermos o algoritmo correcto teremos de utilizar os operadores utilizados em algoritmia e em programação.
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Problema:
Calcular a área de um rectângulo
◦ Dados de entrada (input) : comprimento e largura
◦ Dados de saída (output) : valor da área
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Em pseudocódigoInicio
Ler (comprimento, largura)
area comprimento * largura
escrever (area)
Fim
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O fluxograma será:
77
Início
Ler (comp, larg)
Área comp * larg
Escrever (área)
Fim
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Estruturas de decisão“se…então…senão” - “if…then…else”
Exemplo:
Verificar se a nota de um aluno é superior a 10, escrever o resultado aprovado ou reprovado segundo a avaliação.
Variável: nota
Processamento: verificar se é superior a 10
Escrita: “aprovado” ou “reprovado”
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Estruturas de decisãoLinguagem formal
InicioLer(nota)
Se(nota>=10) então
escrever “Aprovado”
Senão
escrever “Reprovado”
Fim
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Estruturas de decisão
80
Inicio
Ler(nota)
Nota>10 Escrever(“aprovado”)
Fim
Escrever(“Reprovado”)
Sim
Não
Fluxograma
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ExercícioEscreva um algoritmo que compare dois números e escreva o maior deles.
a) Escreva o algoritmo em linguagem formal
b) Escreva o algoritmo em fluxograma.
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