Algoritmos

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Algoritmos

• CONCEITOS BÁSICOS

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LÓGICA

• É a arte de bem pensar.
• Ciência das formas de pensamento estuda a
  correção do raciocínio (forma mais complexa do
  pensamento).
• Visa a ordem da razão - Coloca ordem no
  pensamento.
• 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.

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LÓGICA

• Exemplos
• Todo mamífero é um animal.
• Todo cavalo é um mamífero.
• Portanto todo cavalo é um animal.
• A gaveta está fechada
• A caneta está dentro da gaveta.
• Precisamos primeiro abrir a gaveta para depois
  pegar a caneta.

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LÓGICA

• Fatores que influenciam a lógica
• calma
• conhecimento
• vivência
• versatilidade
• experiência
• criatividade
• ponderação
• responsabilidade e etc.

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LÓGICA

• Seu uso na programação Lógica de Programação
• Significa o uso correto das leis do pensamento,
  da ordem da razão e de processos de raciocínio e
  simbolização formais na programação de
  computadores, objetivando a racionalidade e o
  desenvolvimento de técnicas que cooperem para a
  produção de soluções logicamente válidas e
  coerentes, que resolvam com qualidade os
  problemas que se deseja programar.
• O objetivo principal da Lógica de Programação é a
  construção de algoritmos.

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ALGORITMOS

• É o conceito central da lógica de programação
  que basicamente consiste na construção de
  algoritmos.

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ALGORITMOS

• Presentes em nosso dia-a-dia. Ex.
• Tomar banho
• Instruções para o uso de um aparelho
  eletrodoméstico
• Receita de preparo de algum prato
• Trocar pneu de um carro
• Sacar dinheiro de um caixa eletrônico

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ALGORITMOS Conceitos

• Um conjunto finito de regras que provê uma
  seqüência de operações para resolver um tipo de
  problema específico
• KNUTH
• Seqüência ordenada, e não ambígua, de passos que
  levam à solução de um dado problema
• TREMBLAY
• Processo de cálculo, ou de resolução de um grupo
  de problemas semelhantes, em que se estipulam,
  com generalidade e sem restrições, as regras
  formais para a obtenção do resultado ou da
  solução do problema
• AURÉLIO

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ALGORITMOS Importância

• É necessária a especificação de uma seqüência de
  passos lógicos para que o computador possa
  executar uma determinada tarefa
• O computador não possui vontade própria, faz
  apenas o que mandamos
• Com uma ferramenta algorítmica, podemos conceber
  uma solução para um dado problema, independendo
  de uma linguagem específica e até mesmo do
  próprio computador.

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ALGORITMOS Características

• ter fim
• não dar margem à dupla interpretação (não
  ambíguo)
• capacidade de receber dado(s) de entrada do mundo
  exterior
• poder gerar informações de saída para o mundo
  externo ao do ambiente do algoritmo
• ser efetivo (todas as etapas do algoritmo devem
  ser alcançáveis em um tempo finito).

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ALGORITMOS Exemplo

• Vamos nos colocar na situação de um cozinheiro
  que para fazer certos pratos, precisa seguir uma
  receita.
• EXEMPLO Receita de Bolo
• Providencie manteiga, ovos, 2 Kg de massa, etc.
• Misture os ingredientes
• Unte a fôrma
• Despeje a mistura na fôrma de bolo
• Leve a fôrma ao forno
• Espere 20 minutos
• Retire a fôrma do forno
• Deixe esfriar
• Experimente

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ALGORITMOS

• Mas o que um cozinheiro tem a ver com algoritmo e
  com programação?
• A receita deve ser seguida exatamente da maneira
  como se apresenta.
• Você poderia imaginar que o cozinheiro pudesse
  despejar a mistura na fôrma antes de juntar os
  ingredientes? É impossível, concorda? Logo a
  seqüência das ações precisa ser respeitada para
  obtermos um produto final.

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ALGORITMOS

• Então
• Na medida em que precisamos especificar uma
  seqüência de passos, é necessário utilizar
  ordem,ou seja, pensar com ordem, portanto
  precisamos utilizar lógica.

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ALGORITMOS

• Um algoritmo tem por objetivo representar mais
  fielmente o raciocínio envolvido na lógica de
  programação e , dessa forma, permite-nos abstrair
  de uma série de detalhes computacionais, que
  podem ser acrescentados mais tarde. Foco no que é
  importante a lógica da construção de algoritmos.

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ALGORITMOS - Princípios

• São formas de resolução de um problema, através
  da especificação passo-a-passo de como
  resolvê-lo.
• A noção de algoritmo é básica em computação, mas
  pode ser aplicada a vários contextos. Como ao do
  cozinheiro.

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ALGORITMOS - Princípios

• Contexto Administrativo
• Verifique preenchimento do formulário
• Se (preenchimento correto) então
• Arquive o documento
• Forneça o protocolo
• Se não
• Lamente
• Mande o cliente comprar outro formulário
• Despeça-se educadamente do cliente

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ALGORITMOS - Princípios

• Logo, percebe-se que o conceito de algoritmo
  associado a área de computação, pode ser
  entendido, no seu sentido mais amplo, como
  sinônimo de processo, rotina ou procedimento, e
  nesse sentido, ele se insere em qualquer
  contexto.
• E mais, algoritmos só se aprende
• construindo algoritmos
• testando algoritmos

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ALGORITMOS representação

• Descrição Narrativa
• Faz-se uso do português para descrever
  algoritmos.
• EXEMPLO Troca de lâmpada
• Pegue uma escada
• Posicione-a embaixo da lâmpada
• Busque uma lâmpada nova
• Suba na escada
• Retire a lâmpada velha
• Coloque a lâmpada nova

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ALGORITMOS representação

• Fluxograma
• Utilização de símbolos gráficos para representar
  algoritmos.
• No fluxograma existem símbolos padronizados para
  início, entrada de dados, cálculos, saída de
  dados, fim, etc.

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ALGORITMOS representação

• Fluxograma - Exemplo

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ALGORITMOS representação

• Fluxograma
• Vantagens
• Uma das ferramentas mais conhecidas
• Figuras dizem muito mais que palavras
• Padrão mundial.
• Desvantagens
• Faz com que a solução do problema já esteja
  amarrada a dispositivos físicos
• Pouca atenção aos dados, não oferecendo recursos
  para descrevê-los ou representá-los
• Complica-se à medida que o algoritmo cresce.

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ALGORITMOS representação

• Linguagem Algorítmica
• Consiste na definição de uma pseudolinguagem de
  programação, cujos comandos são em português,
  para representar algoritmos
• EXEMPLO
• Algoritmo CALCULA_DOBRO
• Início
• Leia NUM
• DOBRO 2 NUM
• Escreva DOBRO
• Fim

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ALGORITMOS representação

• Linguagem Algorítmica
• Estrutura geral
• Algoritmo Nome do algoritmo
• Declaração de constantes, tipos e variáveis
• Início
• atribuições
• seqüências de comandos
• estruturas de controle
• comandos de E/S
• Fim

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ALGORITMOS representação Visual G

• Algoritmo "ltnome do algoritmogt"
• var
• lt declaração de variáveisgt
• inicio
• lt lista de comandosgt
• fimalgoritmo

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ALGORITMOS representação

• Linguagem Algorítmica
• Vantagens
• Independência física da solução (solução lógica
  apenas)
• Usa o português como base
• Pode-se definir quais e como os dados vão estar
  estruturados
• Passagem quase imediata do algoritmo para uma
  linguagem de programação qualquer.
• Desvantagens
• Exige a definição de uma linguagem não real para
  trabalho
• Não padronizado.

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ALGORITMOS representaçãoregras importantes

• 1.O algoritmo sempre deve possuir um nome.
• 2.É importante descrever o objetivo do algoritmo.
• 3.Iniciar o algoritmo com a palavra Início.
• 4.Descrever a entrada de dados.
• 5.Para facilitar a leitura e compreensão,
  utilizar espaços de tabulações (identação) nos
  blocos de instruções.
• 6.Utilizar somente um verbo por instrução.
• 7.Utilizar frases (instruções) simples e curtas
  para facilitar o entendimento.
• 8.Enumerar cada uma das instruções.
• 9.Inserir comentários explicativos para as
  instruções, principalmente quando estiver
  programando.
• 10.Destacar as palavras que indicam ações ou
  condições a serem executadas ou seguidas, como
  por exemproLer, escrever, se, enquento, faça e
  outras.
• 11.Descrever a saída de dados.
• 12.Encerrar o algoritmo com a palavra Fim.

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ALGORITMOS representaçãoregras importantes

• Nome Média
• Objetivo Calcular a média de um aluno e
  apresentar a mensagem aprovado ou reprovado.
• Entrada de dados Notas do 1º e 2º bimestre
  (Nota1 e Nota2)
• Saída de dados Exibir a média e resultado
  aprovado ou reprovado
• Início
• 1.Ler a nota do primeiro bimestre (Nota1)
• 2. Ler a nota do segundo bimestre (Nota2)
• 3. Calcular a média Media (Nota1 Nota2)/2
• 4.Se Media gt 6,0 então
• 4.1 imprimir aprovado
• senão
• 4.2 imprimir reprovado
• fim se
• 5. Imprimir o valor da Media
• Fim

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ALGORITMOS Resolvendo

• Suponha que queiramos resolver o seguinte
  problema
• a partir de dois números que serão informados,
  calcular a adição dos mesmos.
• Se você fosse encarregado de efetuar essa tarefa,
  seria bem provável que utilizasse os passos a
  seguir
• saber quais são os números
• calcular a soma dos números
• responder à questão com o valor do resultado.

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ALGORITMOS

• ESTRUTURAS CHAVES DA CONSTRUÇÃO DE ALGORITMOS
• Existem 3 estruturas básicas de controle nas
  quais se baseiam os algoritmos
• Sequenciação
• Decisão
• e Repetição.

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ALGORITMOS Sequenciação

• Os comandos do algoritmo fazem parte de uma
  seqüência
• é relevante a ordem na qual se encontram os
  mesmos
• serão executados um de cada vez, estritamente, de
  acordo com essa ordem.
• Comando-1
• Comando-2
• Comando-3
• Comando-n

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ALGORITMOS Sequenciação

• Tem-se uma sequenciação de n comandos na qual os
  comandos serão executados na ordem em que
  aparecem
• o comando de ordem i1 só será executado após a
  execução do de ordem i (o 3o só será executado
  após o 2o)
• Todo algoritmo é uma seqüência
• A sequenciação é aplicada quando a solução do
  problema pode ser decomposta em passos
  individuais.

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ALGORITMOS Decisão

• Também conhecida por seleção ou estrutura
  condicional
• Há a subordinação da execução de um ou mais
  comandos à veracidade de uma condição
• Se ltcondiçãogt Então
• ltcomando-1gt
• Senão
• ltcomando-2gt

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ALGORITMOS Decisão

• Se a ltcondiçãogt for verdadeira será executado o
  ltcomando-1gt
• caso contrário, teremos a execução do
  ltcomando-2gt
• A decisão deve ser sempre usada quando há a
  necessidade de testar alguma condição e em função
  da mesma tomar uma atitude
• Em nosso dia-a-dia, estamos sempre tomando
  decisões, vejamos um exemplo
• Se tiver dinheiro suficiente, então vou almoçar
  em um bom restaurante.
• Caso contrário (senão), vou comer um sanduíche na
  lanchonete da esquina.

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ALGORITMOS Repetição

• Também conhecida por looping ou laço
• Permite que tarefas individuais sejam repetidas
  um número determinado de vezes ou tantas vezes
  quantas uma condição lógica permita
• Exemplos
• vou atirar pedras na vidraça até quebrá-la
• baterei cinco pênaltis
• enquanto tiver saúde e dinheiro, vou desfrutar a
  vida.

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ALGORITMOS Repetição

• No exemplo (a), vai-se repetir a ação de atirar
  pedras na janela até que seja satisfeita a
  condição de quebrar a janela.
• No exemplo (b), haverá a repetição da atitude de
  bater um pênalti um número determinado de vezes
  (cinco).
• No exemplo (c), a condição que me permitirá
  continuar desfrutando a vida é ter dinheiro e
  saúde.
• A utilização combinada dessas 3 estruturas
  descritas vai permitir expressar, usando qualquer
  que seja a ferramenta, a solução para uma gama
  muito grande de problemas.
• Todas as linguagens de programação oferecem
  representantes dessas estruturas.

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ALGORITMOS refinamentos sucessivos

• Um algoritmo é considerado completo se os seus
  comandos forem do entendimento do seu
  destinatário
• Caso um comando não seja do entendimento do
  destinatário, ele terá que ser desdobrado em
  novos comandos
• Estes novos comandos constituirão um refinamento
  do comando inicial, e assim sucessivamente, até
  que os comandos sejam entendidos pelo
  destinatário.

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ALGORITMOS refinamentos sucessivos

• Por exemplo, o algoritmo para calcular a média
  aritmética de dois números pode ser escrito da
  seguinte forma
• Algoritmo CALCULA_MÉDIA
• Início
• Receba os dois números
• Calcule a média dos dois números
• Exiba o resultado
• Fim
• Podemos desdobrar o comando Calcule a média dos
  dois números em
• Soma os dois números
• Divida o resultado por 2

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ALGORITMOS refinamentos sucessivos

• Após esse refinamento, o algoritmo pode ser
  considerado completo
• a menos que o destinatário não saiba fazer as
  operações de adição e divisão, ou não seja capaz
  de entender diretamente algum comando.
• Algoritmo CALCULA_MÉDIA
• Início
• Receba os dois números
• Soma os dois números
• Divida o resultado por 2
• Exiba o resultado
• Fim

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ALGORITMOS refinamentos sucessivos

• Um algoritmo completo, com os refinamentos
  sucessivos inseridos nos seus devidos lugares
  permite
• ter uma visão global de como o algoritmo deve ser
  executado
• À medida que o algoritmo passa a ser maior e mais
  complexo, esta visão global torna-se menos clara
• Neste caso, um algoritmo apresentado com os
  refinamentos sucessivos separados oferece uma
  melhor abordagem para quem precisar entendê-lo.

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ALGORITMOS Exercícios

• Cite alguns algoritmos que podemos encontrar na
  vida quotidiana.
• Suponha que temos um robô a nossa disposição.
  Esse robô precisa ser ensinado a fazer
  determinadas tarefas. Para ensiná-lo, vamos fazer
  uso do português para passar-lhe as instruções
  necessárias à execução de cada atividade. Escreva
  os passos necessários para o robô
• encher uma bacia com água
• Fazer uma ligação de um telefone fixo
• calcular a sua idade daqui a 20 anos
• calcular a média de um aluno com 3 notas
• Fazer um suco de laranja.