1. conceitos básicos de solução de problemas

8/16/2019 1. Conceitos Básicos de Solução de Problemas

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PACProf. Fabrício PereiraCEFET-RJ


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CONCEITOS BÁSICOS DE

SOLUÇÃO DE PROBLEMAS


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SUMÁRIO Sistemas de numeraçãoSistemas computacionaisEstrutura de um computador

Sistemas operacionaisAlgoritmo – IntroduçãoFormas de representação de algoritmos


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SISTEMAS DE NUMERAÇÃO


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SISTEMAS DE NUMERAÇÃO Como fazer a conversão entre o sistemadecimal e o sistema utilizado numcomputador?


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BASE

Base ou raiz de um sistema de numeração:é o número de algarismos distintos usadosnesse sistema de numeração.

Exemplo: o sistema decimal possui base 10,isto é, usa 10 algarismos distintos.


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NOTAÇÃO POSICIONAL

É o nome dado à notação usada por algunssistemas numéricos, onde cada algarismotem, além do seu valor absoluto , um valorde posição dentro de cada número dessesistema em que ele aparece.Por exemplo, no sistema decimal:

O valor absoluto 2 no número 2000 representauma grandeza diferente do que o 2 em 20 .


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SISTEMA DECIMAL OU DE BASE 10

Possui 10 algarismos distintos (algarismosarábicos = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9) e usanotação posicional.

Ex.:

Obs. : Na notação posicional (qualquer queseja a base) o primeiro algarismo a esquerdada vírgula, representa uma potência da basecom expoente igual a 0 (zero) e esseexpoente inteiro e crescente para aesquerda.

7 = 7 x 10 0

35 = 30 + 5 = 3 x 10 1 + 5 x 10 081,508 = 8 x 10 1 + 1 x 10 0 + 5 x 10 -1+ 0 x 10 -2 + 8 x 10 -3


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SISTEMA BINÁRIO OU DE BASE 2

Usa notação posicional e possui doisalgarismos distintos: 0 e 1.

Problema:

Como converter2358 (10) para a base 2?

E 100101 (2) para a base10?


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CONVERSÃO DE BASE Conversão da base b (qualquer) para decimal:

Para converter um número na base b paradecimal, basta somar os produtos dos algarismospelas potências da base b que eles representam.

Ex.: Converter os números abaixo para a base 10(10) 16 = 1x16 1 + 0x16 0 = (16) 10 (F30A)16 = 15x16 3 + 3x16 2 + 0x16 1 + 10x16 0 =(62218) 10 (1101) 2 = 1x2 3 + 1x2 2 + 0x2 1 + 1x2 0 = (13) 10 (10001111) 2 = 2 7 + 2 3 + 2 2 + 2 1 + 2 0 = (143) 10


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CONVERSÃO DE BASE Conversão de decimal para a base b

(qualquer):Para converter um número decimal para abase b, devem ser feitas divisões inteirassucessivas por b até que se encontrequociente 0 (zero).O número correspondente na base b seráformado pelos restos das divisões, da últimaaté a primeira divisão, nessa ordem.


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CONVERSÃO DE BASE

Converter o número 45286 (base decimal)para hexadecimal


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CONVERSÃO DE BASE

Converter o número 18 (base decimal) parabinário


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CONVERSÃO DE BASE

BINÁRIO HEXADECIMALComo 16 é potência de 2 (2 4 = 16), nestaconversão, cada algarismo hexadecimal dáorigem a quatro algarismos binários.

Tabela de conversão :


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CONVERSÃO DE BASE


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RESUMO


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SISTEMAS COMPUTACIONAIS


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SISTEMAS COMPUTACIONAIS

Hardware : Corresponde à parte material,aos componentes físicos do sistema. É ocomputador propriamente dito.

Software : Conjunto de programas(instruções arranjadas logicamente) e dados.


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ESTRUTURA DE UM COMPUTADOR


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ESTRUTURA DE UM COMPUTADOR


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PROCESSADOR Também chamada de microprocessador ouunidade de processamento central (UPC ouCPU) e é responsável pelo gerenciamento detodas as funções do sistema.

A CPU distingue somente dois estadosfísicos, representados pelos números 0 e 1dígitos binários .É dividida em:

Unidade Aritmética e Lógica : encarregada derealizar operações aritméticas e lógicaselementares.Unidade de Controle : encarregada decoordenar os diversos componentes.


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MEMÓRIA PRINCIPAL (RAM– RANDOM ACCESS MEMORY)

É a unidade encarregada de armazenar osprogramas e dados ( recebidos das unidades deentrada) para imediato processamento pela CPU.Após a execução de cada instrução do programa,a CPU armazena o resultado gerado na memóriaprincipal.

A memória principal é considerada um meiotemporário de armazenamento de dados, quepermanecem ali somente durante o tempo emque estiverem sendo processados.


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MEMÓRIA PRINCIPAL CONCEITOS: BIT, BYTE E WORD

Bit ( Binary DigiT - dígito binário)Unidade de Informação, tem somente os valores0 ou 1 ;

Byte ( BinarY TErm - termo binário)Conjunto de 8 bits, com o qual pode-serepresentar os números, as letras, os sinais depontuação, etc...

Palavra (Word)É a quantidade de bits que a CPU processa porvez.Arquiteturas de 32bits e 64bits


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MEMÓRIA PRINCIPAL UNIDADES DE MEDIDA

Exemplo: Qual a quantidade exata de bitsque um pen drive de 4 Gb possui?4 Gb = 4 * 2 30 = 4 * 1073741824 =4.294.967.296 bytes* 8 = 34.359.738.368 bits


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LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO Para que um algoritmo possa ser executadopelo computador, é necessário que ele sejaprogramado, isto é, que ele seja transcritopara uma linguagem que o computadorpossa entender, direta ou indiretamente.


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TRADUTOR Os computadores só podemexecutar diretamente osalgoritmos expressos emlinguagem de máquina(que é um conjunto deinstruções capazes de ativardiretamente os dispositivoseletrônicos do computador).Um tradutor é umprograma que traduz um

algoritmo que está escritoem uma determinadalinguagem de programaçãoem linguagem de máquina.


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PROCESSO DE TRADUÇÃO O processo de tradução pode ser feito por:

Compilação : Lê, analisa e traduz todos oscomandos do programa fonte, criando oprograma objeto.

Interpretação : Traduz ou interpreta cadacomando ao executá-lo.


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PRINCIPAIS TIPOS DE LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO

Linguagem de Máquina ( ou Absoluta ):É a única linguagem que atende ao computador,por satisfazer o seu projeto lógico.Instruções representadas por códigos binários.

Exemplo de instrução:

Esta instrução ordena que o conteúdo doendereço 0A35 16 da memória seja somado (10 16)ao acumulador (registrador especial usado paraacumular resultados) e que o resultado fiqueguardado no acumulador.


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Linguagem Simbólica (de Baixo Nível, deMontagem ou Assembler):

Surgiu afim de simplificar a difícil programação dalinguagem de máquina.

Substitui os códigos binários por abreviações denomes sugestivos que lembram a função da instrução.Exemplo de instrução: ADD X

ADD ordena que o valor da variável X seja somado aoacumulador e que o resultado fique nele guardado.

X é o nome da variável, criado pelo programador, querepresenta um endereço da memória (por exemplo0A3516) que contém armazenado o valor destavariável. Surgimento do conceito de variável.


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Linguagem Automática (ou de Alto Nível):São semelhantes às linguagens usadas para descrevero problema que se deseja resolver, ressaltando alinguagem profissional a que o usuário estáacostumado.Existem várias linguagens automáticas: FORTRAN,ALGOL, PLI, APL, BASIC, LISP, SNOBOL, PASCAL,ADA, MODULA, JAVA, PYTHON, etc.

Exemplo de comando: Y = 3 + X;

Ordena que a constante 3 seja somado ao valor davariável X e que o resultado seja armazenado comonovo valor da variável Y.Obs.: Fortran e C são consideradas linguagens demédio nível.


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SISTEMAS OPERACIONAIS


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SISTEMA OPERACIONAL (SO)É um programa especial que controla ecoordena todas as operações básicas de umcomputador.Ele controla a execução de outros programas

e pode proporcionar funções como:controle de entrada e saída de dados;alocação de memória;gerenciamento de dados, etc ...

Os programas que compõem os SOs são, namaioria dos casos, escritos em linguagens denível mais baixo, fazendo com que elessejam mais rápidos e eficientes nogerenciamento de recursos do hardware.


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ALGORITMOS


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ALGORITMO O uso de algoritmos surgiu como uma formade indicar o caminho para a solução dosmais variados problemas.Dado um problema, as principais funções deum programador são:

Entender perfeitamente o problemaEscolher métodos para sua soluçãoDesenvolver um algoritmo baseado nos métodosCodificar o algoritmo na linguagem deprogramação disponível


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ALGORITMOS A parte mais importante da tarefa deprogramar é a construção de algoritmos.

Segundo Niklaus Wirth: “Programação é a arte de construir e formularalgoritmos de uma forma sistemática”

“Algoritmos + Estruturas de Dados =Programas”


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COMO ESTUDAR ALGORITMOS O aprendizado de algoritmos não seconsegue a não ser através de muitosexercícios.

Algoritmos não se aprendem:Copiando algoritmosEstudando algoritmos

Algoritmos só se aprendem:Construindo algoritmosTestando algoritmos


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ALGORITMOS - CONCEITOS Ação : é um evento que ocorre num períodode tempo finito, estabelecendo um efeitointencionado e bem definido. Ex.:

Colocar o livro em cima da mesa;Atribuir o valor 3,1416 em uma variável ;

Observação: toda ação deve ser executávelem um tempo finito (do instante t 0 até oinstante t 1);

O que realmente interessa é o efeito produzidona execução da ação;Pode-se descrever o efeito de uma açãocomparando o estado no instante t 0 com oestado no instante t 1.


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ALGORITMOS - CONCEITOS Estado de um dado sistema de objetos é oconjunto de propriedades desses objetos quesão relevantes em uma situaçãoconsiderada.

Ex.:Livro na estante ou sobre a mesa;Conjunto de valores das variáveis do programanum certo instante da execução;


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ALGORITMOS - CONCEITOS Processo : é um evento considerado comouma sequência temporal de (sub) ações,cujo efeito total é igual ao efeito acumuladodessas (sub) ações.


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ALGORITMOS - CONCEITOS Padrão de Comportamento : em todo oevento pode-se reconhecer um padrão decomportamento, isto é, cada vez que opadrão de comportamento é seguido, oevento ocorre.Ex.: seja a seguinte descrição de uma dona-de-casa descasca as batatas para o jantar:

traz a cesta com batatas do porão;

traz a panela do armário;descasca as batatas;devolve a cesta ao porão;


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ALGORITMOS - CONCEITOS Essa descrição pode ser usada paradescrever eventos distintos (dias diferentes,batatas diferentes etc.).Isso só é possível porque os eventospossuem o mesmo padrão decomportamento.O efeito de um evento fica totalmentedeterminado pelo padrão de comportamentoe eventualmente pelo estado inicial.


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ALGORITMOS - CONCEITOS Algoritmo : é a descrição de um padrão decomportamento, expressado em termos de umrepertório bem definido e finito de açõesprimitivas que, com certeza, podem serexecutadas.Um algoritmo possui caráter imperativo , razãopela qual uma ação em um algoritmo é chamadade comando .Ex.: algoritmo para descascar batatas para o

jantar:traga a cesta com batatas do porão;traga a panela do armário;descasque as batatas;devolva a cesta ao porão;


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ALGORITMOS - CONCEITOS Um algoritmo (ou programa) apresenta doisaspectos complementares :

Aspecto estático : é a representação concretado algoritmo através de um texto contendo

comandos que devem ser executados numaordem prescrita (atemporal).Aspecto dinâmico : que é a execução doalgoritmo no tempo.


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ALGORITMOS - CONCEITOS A generalização do algoritmo para descascar batatas

para o jantar pode ser: “traga a cesta com batatas do porão”; “traga a panela do armário”; se “a roupa é clara” então “coloque avental”; enquanto “número de batatas é insuficiente”

faça “descasque uma batata”; “devolva a cesta ao porão”;

Um algoritmo deve ser determinístico , isto é, dadasas mesmas condições iniciais, deve produzir em suaexecução, os mesmos resultados.Só interessam os algoritmos executáveis em tempofinito.


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ALGORITMOS – FORMAS DE REPRESENTAÇÃO

Dentre as formas de representação dealgoritmos mais conhecidas, sobressaltam:

Descrição NarrativaFluxograma ConvencionalPseudolinguagem


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DESCRIÇÃO NARRATIVA Nesta forma de representação os algoritmos sãoexpressos diretamente em linguagem natural .Como por exemplo, têm-se os algoritmosseguintes:

Troca de um pneu furado:Afrouxar ligeiramente as porcasSuspender o carro

Retirar as porcas e o pneuColocar o pneu reservaApertar as porcasAbaixar o carroDar o aperto final nas porcas


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DESCRIÇÃO NARRATIVA Cálculo da média de um aluno:

Obter as notas da primeira e da segunda provaCalcular a média aritmética entre as duasSe a média for maior ou igual a 7, o aluno foiaprovado, senão ele foi reprovado.

Obs: Esta representação é pouco usada naprática porque o uso de linguagem naturalmuitas vezes dá oportunidade a másinterpretações, ambiguidades e imprecisões.


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FLUXOGRAMA Representação gráfica de algoritmos ondeformas geométricas diferentes implicamações (instruções, comandos) distintos.Tal propriedade facilita o entendimento dasideias contidas nos algoritmos.


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FLUXOGRAMA Principais formas geométricas usadas emfluxogramas.

= Início e final do fluxograma

= Operação de entrada de dados

= Operação de saída de dados em impressora

= Operação de saída de dados em vídeo

= Operações de atribuição


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FLUXOGRAMA Principais formas geométricas usadas emfluxogramas.

= Decisão

= Seta do fluxo de dados

= Conector utilizado quando é precisoparticionar o diagrama, colocando uma letraou número no símbolo para identificar ospares da conexão


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FLUXOGRAMA A figura a seguir mostra arepresentação do algoritmo decálculo da média de um alunosob a forma de umfluxograma.

Início

N1, N2

Média:=(N1+N2)/2

Média>=7 “Aprovado”

“Reprovado” Fim


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PSEUDOLINGUAGEM Esta forma de representação de algoritmos,também conhecida como pseudocódigo ,português estruturado ou portugol , ébastante rica em detalhes e, por assemelhar-sebastante à forma em que os programas sãoescritos, encontra muita aceitação, sendoportanto a forma de representação dealgoritmos que será adotada nesta disciplina.

Esta representação é suficientemente geralpara permitir que a tradução de um algoritmonela representado para uma linguagem deprogramação específica seja praticamentedireta.


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PSEUDOLINGUAGEM Representação de um Algoritmo na Forma dePseudolinguagem:

principal{

}


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PSEUDOLINGUAGEM A seguir é mostrado a representação doalgoritmo de cálculo da média de um aluno naforma de um pseudocódigo principal

{real n1, n2, media;leia(n1, n2);

media (n1 + n2)/2;se (media >= 7){

imprima (“Aprovado”); }senão{

imprima (“Reprovado”); }

}


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PRÓXIMA AULA Construção de programas em C

VariáveisTipos de dadosEntrada e saída de dados...

WindowsDev-C++Code::Blocks

LinuxCode::Blocks


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PRÓXIMA AULA P/ instalar Dev-C++

http://sourceforge.net/projects/dev-cpp/files/Binaries/

devcpp-4.9.9.2_setup.exehttp://sourceforge.net/projects/orwelldevcpp/files/Setup%20Releases/

Dev-Cpp 5.7.1 TDM-GCC x64 4.8.1 Setup.exeDev-Cpp 5.7.1 MinGW 4.8.1 Setup.exe

P/ instalar Code::Blockshttp://www.codeblocks.org/ linux: sudo apt-get install codeblocks

Querendo se profissionalizar, podem usar:Eclipse / NetBeans
http://www.codeblocks.org/http://www.codeblocks.org/

1. conceitos básicos de solução de problemas

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