Prof. Ionildo José Sanches Algoritmos – EL71C Prof. Ionildo José Sanches

Conceito de Computador Informática é a ciência que estuda o tratamento automático e racional da informação.

Conceitos de Hardware e Software Os elementos que diferem a parte física da parte lógica são chamados de Hardware e Software. Hardware: Refere-se a qualquer elemento físico que acompanha o equipamento. Ex: teclado, mouse, impressora, monitor, etc... Software: O software é o elemento responsável pela manipulação do hardware, a fim de executar as funções desejadas pelo usuário. Ex: sistema operacional, compiladores, jogos, utilitários, etc...

Linguagens de Programação As Linguagens de Programação (LPs) realizam a comunicação do homem com o computador dentro de um conjunto de regras, estabelecendo assim uma sintaxe: Linguagem de Máquina Linguagem de Baixo Nível Linguagem de Alto Nível Linguagem Natural

Tradutores Para que um computador “entenda” um programa escrito em uma linguagem de programação é necessário traduzir o código para a linguagem de máquina. Os tradutores são chamados de interpretadores, compiladores, pré-processadores ou montadores, dependendo da forma pela qual eles executam a tradução.

Compilador É um tradutor que transforma um programa escrito em linguagem de alto nível (Pascal, C, Fortran, etc) em um programa em linguagem de máquina.

Estrutura Geral de um Compilador

Algoritmo Algoritmo, em informática, é um conjunto de regras e operações bem definidas e ordenadas, destinadas à solução de um problema, ou de uma classe de problemas, em um número finito de etapas. Um algoritmo é uma sequência de passos computacionais que transformam a entrada na saída (CORMEN et al., 2002). Um algoritmo é uma sequência finita de instruções cuja execução, em tempo finito, resolve um problema computacional (SALVETTI, 1999).

Algoritmo

Formas de representação

Exemplo Elaborar um algoritmo para trocar uma lâmpada queimada.

Algoritmo e Fluxograma Desejando telefonar para alguém, a sequência de etapas ou o algoritmo, em linguagem natural, para a solução deste problema poderá ser: Pegar a agenda de telefones ou a lista telefônica. Procurar o nome desejado. Encontrar o número do telefone. Tirar o fone do gancho. Discar o número. Falar com que atender o telefone. Desligar o telefone.

Fluxograma A representação gráfica de um algoritmo chama-se Fluxograma e seus elementos mais comuns são apresentados a seguir:

Simbologias Básicas

Simbologias Básicas MANZANO, José Augusto N. G., Estudo Dirigido: ALGORITMOS - Editora Érica, 2000.

Algoritmo e Fluxograma

MatLab MATLAB (MATrix LABoratory) é um ambiente de computação numérica multi-paradigma e linguagem de programação de quarta geração. O MATLAB é uma ferramenta de software matemático que oferece um ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) com uma linguagem de programação proprietária (linguagem M). Está disponível para as plataformas Unix, Windows, Mac OS X e GNU/Linux. Desenvolvedor: MathWorks Versão estável: R2017a (09/03/2017) Site: http://www.mathworks.com/

MatLab O MATLAB permite manipulações de matrizes, implementação de algoritmos, criação de interfaces de usuário e interface com programas escritos em outras linguagens, incluindo C, C ++, C#, Java, Fortran e Python. Aplicações comuns do MATLAB envolvem o uso do Command Window como um shell matemático interativo ou a execução de arquivos de texto contendo o código MATLAB (arquivos .m).

MatLab - Interface

MatLab MatLab pode executar um sequência de declarações armazenada em arquivos chamados "Arquivos M" (devido à extensão ".m"). Os arquivos M podem ser scripts ou funções.

MatLab - Arquivos Scripts Um script consiste em uma sequência de comandos do MatLab. Se o arquivo tem um nome, por exemplo, hello.m, então o comando hello fará o MatLab executar os comandos declarados no arquivo hello.m.

MatLab - Arquivos Funções Arquivos funções fornecem flexibilidade ao MatLab. Pode-se criar novas funções específicas para o problema. Tais funções têm o mesmo status de qualquer outra função do MatLab.

MatLab - Arquivos .M Para escrever um M-file, deve-se selecionar "New + M-File" ou clicar no botão de atalho . Com isso, o Editor/Debugger é aberto e um programa M-file pode ser criado.

GNU Octave Software livre, que pode ser executado em GNU/Linux, MacOS, BSD e Windows; A sintaxe do Octave é amplamente compatível com o MatLab; Site: http://www.gnu.org/software/octave/ Última versão: GNU Octave 4.2.1 (24/02/17).

GNU Octave (GUI)

GNU Octave – Novo Script

GNU Octave – Nova Função

Variáveis O MATLAB é uma linguagem de programação fracamente tipada porque os tipos são implicitamente convertidos. As variáveis podem ser atribuídas sem declarar seu tipo.

Regras Sintáticas para Nomes de Variáveis Na escolha dos nomes das variáveis, devem ser obedecidos os seguintes critérios: os caracteres podem ser alfanuméricos (letras e números), desde que iniciados por letras; letras maiúsculas e minúsculas definem nomes diferentes (linguagem case sensitive); o caracter ‘_’ (underscore, underline ou sublinhado) pode ser usado no meio do nome; são permitidos nomes com, no máximo, 32 caracteres.

Variáveis Fazemos a atribuição com o sinal de igual (=). 17 >> num = 1.5 num = 1.5 >> msg = 'hello' msg = hello

Operadores Aritméticos No Octave, assim como outras linguagens de programação, as operações obedecem uma precedência de acordo com a tabela abaixo:

Exemplo de Algoritmo 1 % Exemplo de Script M-File para calcular a soma de dois números % Comando clc (CLear Screen) para limpar a tela clc % definição das variáveis e atribuição de valores x = 10 y = 20 soma = x + y

Execução do Arquivo

Exemplo de Algoritmo 2 % Exemplo de Script M-File para calcular a soma de dois números % Comando clc (CLear Screen) para limpar a tela clc % definição das variáveis e atribuição de valores x = 10 y = 20 soma = x + y; % comando de escrita disp('O valor da soma é: '); soma

Execução do Arquivo

Comandos de Leitura e Escrita Em um script, podem ser empregadas as estruturas normalmente usadas em linguagens de programação, tais como if-end, if-else-end, while-end, for-end, etc. A seguir, são mostradas três funções pré-programadas (input, disp e printf):

Comandos de Leitura e Escrita Sintaxe input N = input(‘Mensagem’); disp disp(x); printf printf(“tipos de saída”, lista de variáveis); Exemplos: x = input(‘Digite um número: ‘); disp(‘O valor de x é: ‘); disp(x); printf(‘O valor de x é: ‘); printf(‘%d’, x); printf(‘O valor de x é: %d’, x); printf(‘Soma = %d \n’, x + y);

Exemplo de Algoritmo 3 % Exemplo de Script M-File para calcular a soma de dois números % Comando clc (CLear Screen) para limpar a tela clc % definição das variáveis e LEITURA de valores x = input('Digite um número: '); y = input('Digite um número: '); soma = x + y; % comando de escrita disp ('O valor da soma é: '); soma

Execução do Arquivo

Exemplo de Algoritmo 4 % Exemplo de Script M-File para calcular a soma de dois números % Comando clc (CLear Screen) para limpar a tela clc % definição das variáveis e LEITURA de valores x = input('Digite um número: '); y = input('Digite um número: '); soma = x + y; % comando de escrita disp ('O valor da soma é: '); disp(soma);

Execução do Arquivo

Exemplo de Algoritmo 5 % Exemplo de Script M-File para calcular a soma de dois números % Comando clc (CLear Screen) para limpar a tela clc % definição das variáveis e LEITURA de valores x = input('Digite um número: '); y = input('Digite um número: '); soma = x + y; % comando de escrita printf('O valor da soma é: %d \n', soma);

Execução do Arquivo

Algoritmo em Português Estruturado algoritmo SOMA_DE_NUMEROS var num1, num2, soma : inteiro inicio escreva "Informe o primeiro número: " leia num1 escreva "Informe o segundo número: " leia num2 soma  num1 + num2 escreva "O valor da soma é: ", soma fimalgoritmo

Exemplo de Algoritmo Desenvolver a lógica para um programa que efetue o cálculo da área de uma circunferência, apresentado a medida da área calculada.

Algoritmo Para efetuar o cálculo da área de um circulo é necessário conhecer a fórmula que executa este cálculo, sendo esta: em que A é a variável que conterá o resultado do cálculo da área,  é o valor de PI (3.14159265, sendo uma constante na fórmula) e R o valor do raio. Sendo assim, basta estabelecer:

Algoritmo 1. Ler um valor para o raio, no caso variável R; 2. Estabelecer que  possui o valor de 3.14159265; 3. Efetuar o cálculo da área, elevando ao quadrado o valor de R e multiplicando por ; 4. Apresentar o valor da variável A.

Diagrama de Bloco

Português Estruturado algoritmo "area_circulo" var A, R, PI : real inicio leia(R) PI  3.14159265 A  PI * (R ^ 2) escreva(A) fimalgoritmo

Exemplo de Algoritmo 6 % Programa para cálculo da área de uma circunferência clc % definição do valor de PI PI = 3.14159265; % Leitura do raio da circunferência R = input('Digite o valor do raio: '); A = PI * (R * R); % Escrita do resultado printf('O valor da área é: %f \n', A);

Exemplo de Algoritmo 7 % Programa para cálculo da área de uma circunferência clc % Leitura do raio da circunferência R = input('Digite o valor do raio: '); % usando o valor de pi definido no Octave e o operador “^” (Potenciação) A = pi * (R ^ 2); % Escrita do resultado printf('O valor da área é: %f \n', A);

Funções Trigonométricas As funções trigonométricas do MatLab trabalham com valores de ângulos expressos em radianos.

Funções Exponenciais

Exercícios 1. Escreva as expressões abaixo no Octave:

Exercícios 2. Elaborar um algoritmo/programa para o cálculo da soma, subtração, multiplicação e divisão de dois números reais fornecidos pelo usuário. 3. Elabore um programa que calcule f(x) = cos(2x) + 1, para um determinado valor real de x fornecido pelo usuário.

Exercícios 4. Elaborar um algoritmo para o calcular a média de três números inteiros fornecidos pelo usuário. 5. Escreva um programa que leia as dimensões de um retângulo e calcule a sua área, perímetro e comprimento da diagonal.

Exercícios 6. Elabore um algoritmo que calcule a área de um triângulo retângulo, a partir da leitura do comprimento dos catetos. 7. Elabore um programa que dado r (raio), calcule o valor do volume da esfera gerada por r, a área do círculo e o comprimento da circunferência.

Exercícios 8. Ler uma temperatura expressa em graus Celsius e apresentá-la convertida em graus Fahrenheit. A fórmula de conversão é 𝐹= 9.𝐶+160 5 , sendo F a temperatura em Fahrenheit e C a Temperatura em Celsius. 9. Escreva um programa que lê um determinado salário e informe o valor do novo salário, com um reajuste de 5%.

Material na Internet Na internet encontram-se vários tutoriais sobre a linguagem de programação do Octave/MatLab, por exemplo: http://www.rodrigofernandez.com.br/ecomp/ref/octave-final.pdf http://www.ime.unicamp.br/~biloti/download/refcard-a4.pdf http://www.castilho.prof.ufu.br/cn/Octave.pdf http://www2.fct.unesp.br/docentes/carto/galo/_Softwares_Free/Octave/2016_Octave_Tutorial_Unesp.pdf https://www.telecom.uff.br/pet/petws/downloads/apostilas/MATLAB.pdf http://uft.edu.br/engambiental/prof/catalunha/arquivos/octave/octave_Nuno.pdf http://www.infobitsolucoes.com/antigos/Ebooks/Octave%20-%20Seus%20primeiros%20passos%20na%20programacao%20cientifica%20-%20Casa%20do%20Codigo.pdf

Referências MANZANO, José Augusto N. G., Estudo Dirigido: ALGORITMOS - Editora Érica, 2000. Página Prof. Simão: http://www.dainf.ct.utfpr.edu.br/~jeansimao/