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Prof. Ionildo José Sanches
Algoritmos – EL71C Prof. Ionildo José Sanches
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Conceito de Computador
Informática é a ciência que estuda o tratamento automático e racional da informação.
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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...
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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
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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.
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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.
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Estrutura Geral de um Compilador
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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).
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Algoritmo
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Formas de representação
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Exemplo Elaborar um algoritmo para trocar uma lâmpada queimada.
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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.
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Fluxograma A representação gráfica de um algoritmo chama-se Fluxograma e seus elementos mais comuns são apresentados a seguir:
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Simbologias Básicas
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Simbologias Básicas MANZANO, José Augusto N. G., Estudo Dirigido: ALGORITMOS - Editora Érica, 2000.
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Algoritmo e Fluxograma
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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:
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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).
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MatLab - Interface
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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.
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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.
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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.
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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.
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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: Última versão: GNU Octave (24/02/17).
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GNU Octave (GUI)
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GNU Octave – Novo Script
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GNU Octave – Nova Função
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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.
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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.
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Variáveis Fazemos a atribuição com o sinal de igual (=).
17 >> num = 1.5 num = 1.5 >> msg = 'hello' msg = hello
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Operadores Aritméticos
No Octave, assim como outras linguagens de programação, as operações obedecem uma precedência de acordo com a tabela abaixo:
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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
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Execução do Arquivo
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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
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Execução do Arquivo
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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):
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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);
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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
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Execução do Arquivo
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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);
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Execução do Arquivo
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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);
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Execução do Arquivo
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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
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Exemplo de Algoritmo Desenvolver a lógica para um programa que efetue o cálculo da área de uma circunferência, apresentado a medida da área calculada.
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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 ( , sendo uma constante na fórmula) e R o valor do raio. Sendo assim, basta estabelecer:
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Algoritmo 1. Ler um valor para o raio, no caso variável R;
2. Estabelecer que possui o valor de ; 3. Efetuar o cálculo da área, elevando ao quadrado o valor de R e multiplicando por ; 4. Apresentar o valor da variável A.
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Diagrama de Bloco
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Português Estruturado
algoritmo "area_circulo" var A, R, PI : real inicio leia(R) PI A PI * (R ^ 2) escreva(A) fimalgoritmo
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Exemplo de Algoritmo 6 % Programa para cálculo da área de uma circunferência clc % definição do valor de PI PI = ; % 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);
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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);
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Funções Trigonométricas
As funções trigonométricas do MatLab trabalham com valores de ângulos expressos em radianos.
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Funções Exponenciais
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Exercícios 1. Escreva as expressões abaixo no Octave:
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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.
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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.
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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.
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Exercícios 8. Ler uma temperatura expressa em graus Celsius e apresentá-la convertida em graus Fahrenheit. A fórmula de conversão é 𝐹= 9.𝐶 , 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%.
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Material na Internet Na internet encontram-se vários tutoriais sobre a linguagem de programação do Octave/MatLab, por exemplo:
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Referências MANZANO, José Augusto N. G., Estudo Dirigido: ALGORITMOS - Editora Érica, 2000. Página Prof. Simão:
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