Programação Estruturada e Desenho de Algoritmos

Question 1

Solução de um problema

Answer 1

Definição do problema
Modelação matemática
(construção do modelo)
Determinação da solução
Análise dos resultados
- validação do modelo
- análise da solução

Question 2

Definição do problema

Answer 2

Definir/descrever o problema real que se pretende resolver

Question 3

Modelação matemática(Construção do modelo)

Answer 3

• O problema real é transformado num problema matemático, por uma
  formulação matemática denominada modelo matemático
• Geralmente, o modelo matemático possui mais soluções que o problema real

Question 4

Determinação da solução

Answer 4

*Escolha do método
*Elaboração do algoritmo
*Implementação do algoritmo
*Obtenção da solução

Question 5

Escolha do método mais apropriado

Answer 5

Devemos ter em conta:
*precisão desejada para os resultados
*capacidade do método em conduzir aos resultados desejados
*esforço computacional despendido (tempo de processamento e memória)

Question 6

Elaboração do algoritmo

Answer 6

A descrição do algoritmo é feita por um conjunto de comandos que, quanto
ativados (executados), resultam numa sucessão finita de ações (acontecimentos)
- Em vez de se implementar um método diretamente numa linguagem de programação, é
preferível descrevê-lo por uma notação algorítmica
*é possível abstrair-se dos detalhes da linguagem de programação do computador e
concentrar-se apenas nos aspetos matemáticos do método (raciocínio matemático)
*melhora o entendimento do algoritmo, facilitando assim a implementação do método
em qualquer linguagem de programação

Question 7

Implementação do algoritmo(codificação do programa)

Answer 7

*O algoritmo é implementado na linguagem de programação escolhida
*Uma vez que os aspetos matemáticos do método já foram pensados na fase de
elaboração do algoritmo, agora apenas é necessário preocupar-se com os detalhes de
implementação na linguagem adotada

Question 8

Obtenção da solução(Execução do programa)

Answer 8

• O código obtido da implementação do algoritmo deve ser executado pelo computador
• Se for detetado algum erro lógico na fase de processamento (a execução do programa
  produzir resultados inesperados), então deve-se regressar à fase de elaboração do
  algoritmo para o corrigir
• Se não for detetado qualquer erro lógico na fase de processamento, então foram
  obtidos os resultados do modelo matemático (a solução)

Question 9

Análise dos dados

Answer 9

*Verificar a consciência da solução obtida
*Validação do modelo
*Análise da solução

Question 10

Verificar a consciência da solução obtida

Answer 10

para o modelo matemático (validação do modelo), e
- a sua adequação ao problema real (análise da solução)

Question 11

Validação do mundo

Answer 11

Se a solução não for satisfatória para o modelo (modelo
não válido), então deve-se
* construir um novo modelo matemático (uma nova formulação matemática), e
* determinar as soluções do novo modelo matemático

Question 12

Análise da solução

Answer 12

Alguns modelos matemáticos podem
* produzir várias soluções (e não apenas uma), e
* algumas delas (ou todas) não terem sentido (ex: tempo negativo, …)
Um dos objetivos desta etapa é identificar qual a solução válida para o problema real
entre as várias obtidas para o modelo matemático (se existirem)

Question 13

Programação estruturada

Answer 13

*Define um conjunto de regras para elaboração de programas/algoritmos,
*baseia-se no desenho modular dos programas/algoritmos (programação modular), e
*baseia-se no refinamento gradual do topo para a base (método descendente)
*Segundo este paradigma um programa pode ser definido da seguinte forma:
Programa = Estrutura de Dados + Algoritmo
* um algoritmo manipula os dados, que podem ser de diversos tipos
* a estrutura de dados é o modo como os dados são organizados, acedidos e alterados
*A Programação Estruturada permite o desenvolvimento de algoritmos usando um
número restrito de estruturas básicas de controle, para a construção da lógica de
um programa
* qualquer algoritmo, independentemente da área de aplicação, da sua complexidade e da linguagem de programação usada na sua codificação, pode ser descrito através destas
estruturas básicas de controlo

Question 14

Goto

Answer 14

Comando de desvio incondicional (saltos)
técnica independente da linguagem de programação usada, que tem como
objetivo construir programas claros, legíveis, eficientes e de fácil manutenção
- Programa escrito com indentação (realce), espaços em branco e comentários para
facilitar a leitura do mesmo
- Desenho descendente e segmentação em módulos (subprogramas/funções)
- Construção de módulos (subprogramas/funções) de tamanho adequado
- Declaração do domínio de ação das variáveis locais (dentro das funções) e
globais (no programa inteiro)
- Documentação do programa

Question 15

Programação Linear

Answer 15

Usa desvios incondicionais (saltos) para construir a lógica do programa
- a instrução goto era usada para implementar tais desvios incondicionais e o seu uso foi
descontinuado com o aparecimento da programação estruturada
- dependendo do tamanho do programa, esta abordagem podia tornar muito difícil a
manutenção do programa para correção de erros ou simples evolução do programa
- linguagens que usam este paradigma: “FORTRAN”

Question 16

Algoritmo

Answer 16

Descrição detalhada (passo a passo) do método escolhido
para determinar a solução do modelo matemático que representa o problema real
- o problema real tem dados que têm que ser tratados computacionalmente
- o modelo matemático que foi construído para representar matematicamente o problema
real, tem que definir os dados e os resultados do problema real matematicamente
- o método que foi criado para resolver o modelo matemático, é definido através de
expressões aritméticas e lógicas para tratar os dados e os resultados (solução)

Question 17

Programa

Answer 17

Tradução de um algoritmo numa determinada linguagem de
programação, de modo que possa ser executado pelo computador
*é a expressão de um algoritmo
Um programa pode ser definido da seguinte forma (segundo o PPE):
Programa = Estrutura de Dados + Algoritmo
- as estruturas de dados tratam os dados, e
- o algoritmo manipula os dados

Question 18

Estrutura de dados

Answer 18

Forma ou processo como os dados são organizados
e tratados (acedidos e alterados)

Question 19

Elaboração de um algoritmo

Answer 19

É uma das fases mais importantes na resolução de
um problema real, pois traduz o método escolhido para resolver o modelo
matemático construído numa forma próxima da linguagem de programação
Passos na elaboração do algoritmo:
- identificar os dados de entrada
- identificar os dados de saída (resultados)
- identificar o que é preciso para transformar os dados de entrada nos resultados (método
dividir-para-conquistar)
- construir o algoritmo
- testar manualmente o algoritmo
- executar o algoritmo

Question 20

Método Cartesiano de Dividir-para-Conquistar

Answer 20

Também conhecido por método descendente (“top-down method”) ou método
de refinamento passo-a-passo
- Consiste em
- decompor o problema principal em subproblemas (modularização)
- refinar os subproblemas até encontrar problemas mais simples,
- refinar até se chegar a um nível de detalhe que permita implementar o algoritmo na
linguagem de programação

Question 21

Modularização

Answer 21

Permite dividir o programa em módulos, com subprogramas
claramente delimitados, que podem ser implementados, separadamente, por
diversos programadores de uma equipa

Question 22

Características fundamentais de um Algoritmo

Answer 22

*Finitude
*Definição
*Entradas
*Saídas
*Eficiência

Question 23

Finitude

Answer 23

Um algoritmo deve sempre terminar após em número finito de passos

Question 24

Definição

Answer 24

Cada passo de um algoritmo deve ser precisamente definido; as ações devem ser definidas rigorosamente e sem ambiguidades

Question 25

Entradas

Answer 25

Um algoritmo deve ter zero ou mais entradas (as quantidades que lhe são fornecidas antes do algoritmo iniciar)

Question 26

Saídas

Answer 26

Um algoritmo deve ter zero ou mais saídas (as quantidades, com uma relação específica com as entradas)

Question 27

Eficiência

Answer 27

Todas as operações devem ser suficientemente básicas de modo que
cada uma delas possa ser, em princípio, executada com precisão num tempo
finito por um ser humano usando papel e lápis

Question 28

Representação de um algoritmo

Answer 28

Existem várias formas de representar um algoritmo (notação algorítmica)
- descrição narrativa (usando uma linguagem natural)
- fluxograma (ou diagrama de fluxo)
- pseudocódigo (ou pseudo-linguagem)

Question 29

Variáveis

Answer 29

• Para resolver problemas no computador é necessário manipular dados, sejam
  números ou caracteres
• Se for necessário calcular o resultado de uma única operação, então
  provavelmente o melhor seria utilizar uma calculadora
• A utilidade de se escrever um programa aparece quando usamos variáveis que
  possuem a capacidade de guardar valores; é então possível calcular o resultado
  de várias operações
• As variáveis são identificadas por um nome (o chamado identificador)
• A denominação de variável deriva da possibilidade dos valores guardados nas
  variáveis poderem variar (poderem serem substituídos)

Question 30

Atribuição de valores

Answer 30

Para um programa, uma variável é um pedaço de memória identificado por um
nome, onde são guardados/armazenados dados
- Existem várias maneiras de indicar-se a atribuição de um valor a uma variável:
A = 5
d ← 8
- Numa linguagem de programação, isto é feito pela instrução mais importante das
instruções, a denominada “instrução de atribuição”
- A sintaxe (maneira como se escreve) varia de linguagem para linguagem
- O funcionamento é simples: após a execução da instrução pelo computador, a
variável recebe/guarda o valor indicado
- Exemplo: a variável x recebe/guarda o valor 10
x ←10 (linguagem algorítmica)
x = 10 (linguagem C)

Question 31

Notações algorítmicas

Answer 31

• É uma representação diretamente numa linguagem natural, usando expressões
  que evidencie como o problema pode ser resolvido computacionalmente
• Apesar de pouco usada na prática, pois o uso da linguagem natural muitas vezes
  causa má interpretação, ambiguidades e imprecisões, pode ser útil quando não
  se consegue abstrair uma solução computacional para o problema apresentado
• Não há um padrão da forma de representar um algoritmo
• Exemplo: calcular a soma de dois números e mostrar o resultado
  1. Inserir/ler um número
  2. inserir/ler outro número
  3. calcular a soma entre os dois números inseridos/lidos
  4. mostrar/escrever o resultado da soma

Question 32

Fluxograma

Answer 32

• É uma representação gráfica de algoritmos, em que símbolos (ou formas)
  geométricos diferentes implicam ações (instruções, comandos) distintas
• Cada símbolo geométrico define a sua função genérica e no seu interior haverá
  uma descrição do passo do algoritmo, donde se inclui as representações das três
  estruturas básicas de controlo mencionadas antes: sequência, seleção e repetição
• Os símbolos geométricos são ligados entre si por flechas que indicam o sentido
  do fluxo das ações
• É uma forma intermédia entre a descrição narrativa e o pseudocódigo, mas é
  mais precisa do que a primeira
• Não se preocupa com detalhes de implementação do programa, como o tipo das
  variáveis usadas
• Preocupa-se com detalhes de nível físico da implementação do algoritmo, como
  distinguir dispositivos onde ocorrem as operações de entrada e de saída de dados

Question 33

Pseudocódigo

Answer 33

• É a forma de representar algoritmos, podendo já indicar alguns requisitos que as
  linguagens de programação necessitam, tais como os tipos de variáveis e as
  instruções (comandos) similares aos usados em linguagens de programação
• Nesta representação o algoritmo é descrito numa forma muito próxima de uma
  linguagem de programação de computadores
• O pseudocódigo também é uma linguagem estruturada, pois deve seguir uma
  estrutura (ou padrão) que possui um formato semelhante ao das linguagens de
  programação, facilitando a codificação em qualquer linguagem de programacao

Question 34

Estrutura do algoritmo(pseudocódigo)

Answer 34

• O algoritmo deve iniciar-se com
  algoritmo <nome-do-algoritmo></nome-do-algoritmo>
• O algoritmo deve terminar com
  fim_algoritmo
• Os dados necessários à execução do algoritmo são indicados pelo comando (opcional)
  parâmetros de entrada: <lista-de-variáveis></lista-de-variáveis>
• onde <lista-de-variáveis> são os nomes das variáveis que recebem os dados iniciais</lista-de-variáveis>
• Os dados obtidos pelo algoritmo (resultados) são indicados pelo comando (opcional)
  parâmetros de saída: <lista-de-variáveis></lista-de-variáveis>
• onde <lista-de-variáveis> são os nomes das variáveis que recebem os resultados</lista-de-variáveis>
• A escrita de comentários para clarificar o algoritmo (parte não executável)
  { <comentários> }</comentários>

Question 35

Comando de atribuição

Answer 35

• O símbolo ← é usado para atribuir o resultado de uma expressão a uma variável,

<variável> ← <expressão>
- onde <expressão> é uma expressão matemática ou um caráter
</expressão></expressão></variável>

Question 36

Estruturas de entrada e saída

Answer 36

• Para a entrada/leitura de dados
  ler: <lista-de-variáveis></lista-de-variáveis>
• indica a <lista-de-variáveis> que está disponível para receber valores</lista-de-variáveis>
• Para a saída/escrita de dados
  escrever: <lista-de-variáveis, mensagens>
• deve ser utilizado para
• indicar quais e onde certos valores devem ser escritos,
• mostrar mensagens

Question 37

Estruturas alternativas ou condicionais

Answer 37

• Permite a escolha de um conjunto de comandos a ser executado, mediante se uma
  condição lógica é satisfeita ou não
• Estrutura simples
  se <condição> então
  </condição><comandos>
  fim_se
  </comandos>
• Estrutura composta
  se <condição> então
  </condição><comandos_1>
  senão
  <comandos_2>
  fim_se
  </comandos_2></comandos_1>

Question 38

Ciclos

Answer 38

• Permite que um conjunto de comandos seja executado repetidamente, mediante se uma
  condição lógica é satisfeita ou não (executa os comandos se a condição for satisfeita)
• Verifica a condição lógica antes de executar os comandos (verifica à entrada do ciclo)
  enquanto <condição> fazer
  </condição><comandos>
  fim_enquanto
  </comandos>
• Verifica a condição lógica depois de executar os comandos (verifica à saída do ciclo)
  fazer
  <comandos>
  enquanto <condição>
  </condição></comandos>

Question 39

Expressões

Answer 39

É uma sequência de operandos e operadores
- Existem, essencialmente, dois tipos de expressões, dependendo do tipo de
operadores e de operandos (valores e variáveis) envolvidos
- aritméticas, e
- lógicas

Question 40

Expressão Aritmética

Answer 40

É uma sequência de
- operadores aritméticos
- valores numéricos (inteiros e reais)
- variáveis do tipo numérico com valores
- funções matemáticas predefinidas: trigonométricas e numéricas

Question 41

Expressão lógica(Condição)

Answer 41

É uma sequência de
- operadores relacionais e lógicos
- expressões matemáticas e carateres