PROGRAMAÇÃO ESTRUTURADA (MODULARIZAÇÃO/SUBPROGRAMAÇÃO) UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA ENGENHARIA CIVIL PROGRAMAÇÃO ESTRUTURADA (MODULARIZAÇÃO/SUBPROGRAMAÇÃO) Enfatizar melhor a passagem por valor e referencia quando estiver trabalhando com C. E apresentar funções recursivas. Aula 09 e lista 06 do Backes. Exceto exercicios 2, 3, 5 e 8. Fabíola Gonçalves

Roteiro Introdução; Escopo das variáveis; Passagem de parâmetro; Argumentos; Função.

MODULARIZAÇÃO INTRODUÇÃO Característica fundamental da programação estruturada: Modular a resolução do problema através da sua divisão em subproblemas menores e mais simples; Neste processo, cada subproblema pode ser analisado de forma individual e independente dos demais. Objetivo: Facilitar o trabalho com problemas complexos; Permitir a reutilização de módulos. Com a modularização de um programa, as partes que o compõem podem ser desenvolvidas por diferentes equipes.

MODULARIZAÇÃO INTRODUÇÃO Refinamentos Sucessivos (top-down): Divisão do problema inicial em subproblemas, e estes em partes ainda menores, sucessivamente, até que cada parte seja descrita através de um algoritmo claro e bem-definido. Um algoritmo que resolve um determinado subproblema é denominado subalgoritmo.

MODULARIZAÇÃO SUBALGORITMOS (MÓDULOS) A subprogramação é uma ferramenta que contribui com a tarefa de programar: Favorecendo a estruturação do programa; Facilitando a correção do programa; Facilitando a modificação do programa; Melhorando a legibilidade do programa; Divisão do problema a ser resolvido em partes (modularização).

MODULARIZAÇÃO SUBALGORITMOS (MÓDULOS) Por convenção, um subalgoritmo deve ser declarado acima dos módulos que o chamam; Todo subalgoritmo tem por objetivo a resolução de um determinado subproblema; Portanto, mantém as mesmas características de um algoritmo comum: Pode ter dados de entrada; Dados de saída; e Conter qualquer tipo de comando aceito por um algoritmo.

Exemplos:Algol: bloco; SUBPROGRAMAÇÃO As linguagens de programação oferecem algum tipo de suporte à subprogramação. Exemplos:Algol: bloco; FORTRAN: subrotina; Modula: co-rotinas; ADA: tarefas; C: funções; Visualg: procedimentos e funções. Pascal: procedimentos e funções.

SUBPROGRAMAÇÃO Procedimentos Procedimento é uma forma de criar um sub-programa; Quando um determinado conjunto de instruções tiver que ser repetido dentro da solução de um problema, é conveniente colocá-lo dentro de um procedimento; Para se criar um procedimento é necessário: Um identificador (o nome do procedimento); Uma lista de parâmetros (que possibilitam a comunicação entre o programa principal e o procedimento); As ações a serem executadas (que formam o corpo do procedimento).

SUBPROGRAMAÇÃO Funções Função também é uma forma de criar um sub- programa; A função deve obrigatoriamente retornar um valor processado através do seu nome identificador; Uma função deve ser ativada em um contexto de expressão.

Subalgoritmos (Módulos) Escopo das Variáveis Por serem tratados de forma independente dos demais módulos, cada subalgoritmo só pode manipular variáveis/constantes: Globais: declaradas no início do algoritmo principal ; Fora de todas as funções; Elas são conhecidas e podem ser alteradas por todas as funções do programa. Locais: declaradas no próprio subalgoritmo; Só têm validade dentro do bloco no qual são declaradas.

SUBALGORITMOS (MÓDULOS) PASSAGEM DE PARÂMETRO A passagem de parâmetros é o meio de comunicação entre as unidades de um programa, pode acontecer com um dos seguintes propósitos: apenas fornecer um valor para que a subrotina realize um processamento; apenas retornar um valor processado pela subrotina; fornecer um valor para processamento pela subrotina, e também ser responsável pelo retorno de um valor processado.

SUBALGORITMOS (MÓDULOS) PASSAGEM DE PARÂMETRO Existem duas formas de interagir com subalgoritmos: Explícita: quando a troca é feita através de argumentos. Existem 2 modos de passar argumentos/parâmetros para um subalgoritmo: Por valor: o argumento será uma variável independente, ou seja, ocupará um espaço na memória durante a execução do módulo. Qualquer alteração no argumento, não afeta a variável. Por referência: o argumento não ocupará espaço de memória, pois utilizará o espaço já alocado pela variável. Qualquer alteração realizada no subalgoritmo afetará a variável.

SUBALGORITMOS (MÓDULOS) PASSAGEM DE PARÂMETRO Existem duas formas de interagir com subalgoritmos: Implícita: quando a troca é feita pela utilização de variáveis globais. Esta forma funciona de modo similar à passagem de argumentos por referência, pois não necessita de nova alocação de memória e qualquer alteração realizada durante a execução do módulo afeta o conteúdo da variável para os demais módulos.

PASSAGEM DE PARÂMETROS Passagem por valor: Apenas o valor é transferido. Então, as alterações feitas nos parâmetros formais (da subrotina) não alteram os reais (unidade ativadora). Por referência: O endereço do parâmetro real é transferido. Então, as alterações nos parâmetros formais da subrotina na verdade estão sendo feitas sobre os parâmetros reais. Declaração

PASSAGEM DE PARÂMETROS POR VALOR Quando e porque passagem por valor: apenas fornecer um valor à subrotina para que ela realize um determinado processamento; utilizados somente para “valores de entrada”; protegem automaticamente o parâmetro real; deve ser explorado sempre que possível.

PASSAGEM DE PARÂMETROS POR REFERÊNCIA Quando e porque passagem por referência: Quando e porque passagem por :quando a unidade ativada (subrotina) necessitar retornar um valor a ser utilizado pela unidade ativadora; seu uso deve ser cuidadoso.

Subalgoritmos (Módulos) Argumentos Na escrita de um subalgoritmo, os dados necessários para a resolução do subproblema podem ser informados na declaração do módulo. Ex: real expoente( real BASE, int FATOR) resultado ← expoente(NRO, EXP);

SUBALGORITMOS (MÓDULOS) FUNÇÕES Sintaxe: tipo_retornado nome_funcao (tipo arg1, tipo arg2, ... , tipo argN) <declaração de variáveis/constantes locais> inicio <bloco de comandos> fim fim-funcao var ← nome_funcao(var1, var2, ... , varN);

subprograma Um subprograma pode ser ativado em qualquer parte do programa (em algumas linguagens somente depois de definido); Sua ativação se dá através do uso de seu identificador como uma instrução;

SUBALGORITMOS (MÓDULOS) FUNÇÕES Exemplo: int Square (int a) inicio return(a*a); fim int num; escreva("Entre com um numero: "); leia (num); num <- Square(num); escreva("O seu quadrado vale: ", num);

SUBPROGRAMAÇÃO Exemplo de aplicação: Fazer um algoritmo para calcular a combinação (análise combinatória) de N elementos tomados P a P. Sabe-se que isto é possível através da seguinte expressão:

SUBPROGRAMAÇÃO A solução deste problema pelos métodos vistos até agora (sem o uso da subprogramação) teria N e P como argumentos de entrada e C como argumento de saída; Seriam necessários os seguintes passos: Calcular o fatorial de N (armazenar numa variável, ex: FatN); Calcular o fatorial de P (armazenar numa segunda variável, ex: FatP); Calcular o fatorial de N-P (armazenar numa terceira variável, ex:FatNP); E finalmente calcular a expressão: FatN/(FatP*FatNP).

SUBPROGRAMAÇÃO Note que nesta solução teríamos que descrever várias vezes uma mesma sequência de ações que são utilizadas para o cálculo do fatorial de um número; Esta sequência tem um comportamento padrão. Suponha que tivéssemos à disposição um procedimento genérico, chamado FAT, para calcular o fatorial de um número qualquer: .....

SUBPROGRAMAÇÃO Uma subrotina é um subprograma com variáveis e comandos próprios e que, para ser executada, precisa ser chamada pelo programa principal. Existem dois tipos de subrotinas: Procedimento (procedure) Função (function) Diferença entre elas: A função retorna um valor O procedimento não retorna valor

Exercícios Crie um programa que leia três números. Para cada número, imprima o dobro. Use uma função que recebe como parâmetro um número inteiro e devolve o seu dobro. O valor calculado deve ser impresso na função principal. Faça um programa receba dois números e execute as seguintes funções: Verificar se o número digitado é positivo ou negativo. Sendo que o valor de retorno será 1 se positivo, 0 se negativo ou -1 se for igual a 0. Receber dois números inteiros positivos por parâmetro e retorne a soma dos N números inteiros existentes entre eles.

Exercícios Faça uma função que receba por parâmetro dois valores X e Z. Calcule e retorne o resultado de X^Z para o programa principal. Atenção não utilize nenhuma função pronta de exponenciação. Crie um programa que receba a nota de 10 alunos obtida ao longo do semestre (foram realizadas quatro avaliações). Elabore funções para: Calcular a média aritmética de todos os alunos; Indicar o aluno que deverá fazer recuperação, ou seja, aqueles com média inferior a 6. Dica: Opção 1 – ler as 10 notas dentro a função de média (sejam em variáveis ou vetor); Opção 2 – criar 10 variáveis no programa principal e passar como argumento; Opção 3 – ler um vetor de tamanho 10 e passar o vetor como parâmetro para a função.

REFERÊNCIAS Martins, L. G. A., Silva, A. J. Introdução à Algoritmos. Apostila da FACOM-UFU.