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Sumário Motivação A História da Computação A Arquitetura de Von Neumann Componentes de um Computador Referências Bibliográficas
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Motivação Por que Computação?
A importância da informação O que é informação?
A era da conhecimento
Por que Programação? Como funciona um computador?
Como NÓS dizemos ao computador como ele deve funcionar?
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A História da Computação Século XIV – criação do
Ábaco Chinês; Operações de adição,
subtração, multiplicação e divisão;
1823 – criação da Máquina de Diferenças; Logaritmos e funções
trigonométricas.
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A História da Computação 1945 – criação
do ENIAC; O primeiro
computador! Cálculos
balísticos na segunda guerra mundial;
19.000 válvulas; 19 toneladas;
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A História da Computação 1947/48 – invenção do transistor;
1954 – definição de FORTRAN (Formula Translator), primeira linguagem de programação de alto nível;
1958 – Invenção do “circuito integrado” (CHIP);
1969 – criação da ARPANET; Internet original, com fins militares.
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A Arquitetura de Von Neumann Arquitetura empregada ainda hoje; Baseia-se em três componentes
principais: Memória – usada para armazenar dados e
programas; Unidade de Controle – circuito lógico
responsável pelo funcionamento da máquina, controlando o fluxo de instruções;
Unidade de Processamento – realiza cálculos de acordo com as instruções
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A Arquitetura de Von Neumann
Decompondo a Unidade de Processamento Unidade Lógico-
Aritmética (ULA), onde são executadas as operações aritméticas;
Registradores Instruction Counter; Instruction Register; Memory Address Register; Memory Buffer Register; Registradores de
propósito geral.
Memória
Unidade de Controle
IC MAR MBR
IR
Registrador A
Registrador B
Registrador C
ULA
Unidade de Processamento
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Componentes de um Computador
Memória Principal – A memória principal é do tipo RAM (Random access Memory);
CPU;
BIOS (Binary I/O System) – Memória do tipo ROM (Read Only Memory) ou PROM;
Memória auxiliar;
Dispositivos de entrada e saída.
Unidade de Controle
Unidade Lógica
Aritmética
CPU
Mem
ória
RA
M
Bios
Interface
Periférico
Interface
Periférico
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Referências Bibliográficas INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA, História do
Computador, disponível em: http://www.ime.usp.br/~macmulti/historico
LIBRANDI, Rodrigo. História da Computação, disponível em: http://www.juliobattisti.com.br/tutoriais/rodrigolibrandi/historiacomputacao001.asp
RIBEIRO, Fernando L. B. Notas de aula, disponível em: http://wwwp.coc.ufrj.br/~fernando/downloads/COMPUTACAO1.pdf
WIKIPEDIA-PT, História da Computação, disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/História_da_computação
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I. Bases mais estudadas em computação
Base decimal: N 0..9
Base binária: (N)2 0,1
Base hexadecimal: (N)16 0..9, A..F
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II. Representação de um número em uma base qualquer
N = an.bn + an-1.bn-1 + ... + a1.b1 + a0
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III. Conversão de base: Base decimal para base binária: 13 = (1101)2 (a3a2a1a0)2
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Base binária para base decimal: (1101)2 = 13a3.b3 + a2.b2 + a1.b1 + a0 = 1.23 + 1.22 + 0.21 +
1 = 13 Base decimal para base hexadecimal: 678 = (a2a1a0)16 = (2A6)16
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Base hexadecimal para base decimal: (2A6)16 = 678 2.162 + 10.161 + 6 = 512 + 160 + 6 =
678 Base binária para base hexadecimal:
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IV. Operação de adição: Na base binária: (1011)2 + (1010)2 = (10101)2 1011 1010 10101 Na base hexadecimal: (25A6)16 + (3D23)16 = (62C9)16
25A6 3D23 62C9
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V. Operação de Subtração: Na base binária: (1011)2 – (110)2 = (101)2
1011 110 0101 Na base hexadecimal: (2C8)16 – (1A9)16 = (11F)16
2C8 1A9 11F
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VI. Operação de multiplicação Na base binária: (10)2 x (1101)2 =
(11010)2 1101 10 0000 1101 11010
Na base hexadecimal:
(A6)16 x (538)16 = (36250)16
538 A6 1F50 3430 36250
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VII. Operação de divisão: A forma mais fácil é converter para a
base decimal, efetuar o cálculo e converter para a base desejada;
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Exercícios Efetue os seguintes cálculos, convertendo
antes os valores para cada uma das três bases:a) 3 + 5b) 12 + 16c) (10110)2 + (10100)2
d) (AF8)16 + (5C0)16
e) (10110)2 + (5C0)16
f) 120 - 31g) (1011101)2 – (100110)2
h) (AF8)16 – (5C0)16
i) (AF8)16 – (1011101011)2
j) (CB)16 x (101)2
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Sumário Motivação Definição de
Algoritmo Características de
um Algoritmo Formas de
Representação dos Algoritmos
Vantagens do Uso de Algoritmos
Elementos Fundamentais de um Algoritmo
Linguagem, Compilador e IDE
Linguagem Pascal IDEs de Pascal Referências
Bibliográficas
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Motivação Por que estudar algoritmos?
Queremos criar programas...
O que é um programa (software)? Um sistema para computador que
executa tarefas de forma seqüencial; Cada tarefa pode ser compreendida como
um conjunto de comandos e decisões;
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Definição de Algoritmo Seqüência de ações finitas que
descrevem como um problema deve ser resolvido;
Exemplo: Trocar um pneu; Pentear os cabelos; Calcular a média de um aluno.
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Características de um algoritmo Possui início e fim; É escrito em termos de ações bem
definidas; Suas ações possuem uma ordem
seqüencial.
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Formas de Representação dos Algoritmos
Descrição narrativa Ex: “Receita de um bolo”
Separar os ingredientesBater os ovos em neve na batedeiraAcrescentar açúcar e farinha de trigoAcrescentar uma colher de manteigaAcrescentar uma colher de Fermento em póColocar na formaColocar no forno e assarRetirar do fornoTirar da forma e servirFim do processo!
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Formas de Representação dos Algoritmos
Em uma linguagem de programação Ex: função em ActionScript
function colorDifference(color1, color2) {var r1 = Number("0x" + color1.substr(0,2));var g1 = Number("0x" + color1.substr(2,2));var b1 = Number("0x" + color1.substr(4,2));var r2 = Number("0x" + color2.substr(0,2));var g2 = Number("0x" + color2.substr(2,2));var b2 = Number("0x" + color2.substr(4,2));
return Math.max(Math.max(Math.abs(r1 - r2), Math.abs(g1 - g2)), Math.abs(b1 - b2));}
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Formas de Representação dos Algoritmos
Representações Gráficas Fluxograma, por
exemplo
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Formas de Representação dos Algoritmos
Pseudocódigo (Portugol) Ex: Cálculo de média
leia notaA, notaB, notaC, notaD; media <- (notaA + notaB + notaC + notaD) / 2; retorne media;
Os algoritmos são independentes das linguagens de programação.
Não existe um formalismo rígido de como deve ser escrito o algoritmo.
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Vantagens do uso de algoritmos
Facilita a compreensão acerca da solução adotada;
Pode ser implementado em qualquer linguagem;
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Elementos Fundamentais de um algoritmo ENTRADA: São os dados de entrada do algoritmo;
PROCESSAMENTO: Procedimentos utilizados para chegar ao resultado final;
SAÍDA: São os dados já processados.
Entrada Processamento Saida
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Linguagem, Compilador e IDE
Linguagem Conjunto de regras sintáticas e semânticas
usadas para definir um programa de computador; Compilador
Programa que, a partir de um código escrito em uma linguagem, o código-fonte, cria um programa semanticamente equivalente porém escrito em outra linguagem, código objeto;
Diferente do Interpretador! IDE
Integrated Development Environment - Ambiente para desenvolvimento integrado.
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Linguagem Pascal Linguagem de programação
estruturada; O nome é uma homenagem ao
matemático Blaise Pascal; Criada em 1970 pelo suíço Niklaus
Wirth.
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IDEs de Pascal Turbo Pascal
Para download http://www.netdownloads.com.br/Download/2303/Turbo-Pascal-70.html
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IDEs de Pascal Free Pascal
Para download:http://www.freepascal.eti.br
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Referências Bibliográficas COSTA, Abel. Apostila
algoritmos e Fluxogramas, UFBA, disponível em:
http://www.fis.ufba.br/edmar/Cursos/fortran/abel/HOME%20MAT045%20-%20HOME%20PAGE/APOSTILAS%20FORTRAN%20FORMATO%20WORD/APOSTILA%2003%20algor%EDtimos%20e%20fluxogramas.doc
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Alguns Conceitos e Comandos em Programação(Aula 4)
Christiano Lima Santos
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Sumário Identificadores Variáveis Constantes Palavras-
Reservadas Tipos de Dados Comentários
Bloco de código / comandos
Video poker
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Identificadores Nomes dados a variáveis, tipos,
procedimentos, funções, constantes, programas, units e campos de registros;
Pascal não é case-sensitive, logo: Pascal = Pascal = PASCAL;
Quais as regras para identificadores válidos? Ex. de identificadores válidos:
PAGAMENTO Soma_Total maiorValor
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Variáveis É um valor (referenciado por um identificador)
que pode ser alterado durante a execução do programa;
Em Pascal, nós precisamos declarar as variáveis antes de usá-las
var <identificador> [,<identificadpr>] : <tipo>; Ex: var a, b: integer;
c: real; Na maioria das linguagens de programação,
uma variável está associada a um tipo de dado, que define quais valores podem ser armazenados e como devem ser manipulados;
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Constantes É um valor (referenciado por um
identificador) que não muda durante a execução de um programa;
Podem ser inteiras, reais ou literais; As constantes também devem ser
declaradas em Pascal (constantes nomeadas); const <identificador> = <valor>;
Quem vai especificar o tipo do identificador da nossa constante?
Atenção quanto às constantes tipadas: const <identificador> : <tipo> = <valor>; Na verdade, são variáveis inicializadas!
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Palavras-Reservadas Termos que não podem ser usados
pelo desenvolvedor ao declarar variáveis, constantes, tipos, procedimentos ou funções, por já serem empregados pela linguagem ou compilador em outras situações;
Exemplos de palavras-reservadas: And, array, function, if, implementation;
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Tipos de Dados
Um tipo especifica as características de um dado;
Toda variável e constante usada em um programa tem um tipo associado com ela.
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Os tipos podem ser divididos em três categorias: Tipo escalar (ou simples) – representa uma
única peça de dados; Tipo estruturado – representa uma coleção
de itens de dados; Tipo apontador – faz referência ou aponta
para outra peça de dados; Um novo tipo pode ser declarado do
seguinte jeito: type <identificador> = <descricao>;
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Comentários São textos escritos dentro do código-
fonte para explicar ou descrever alguns aspectos relativos ao mesmo;
No momento de compilação, esses textos serão ignorados.
Os comentários podem ser de final de linha, linha ou de bloco;
Em Pascal, um comentário pode ser escrito assim: (* Texto aqui *); { Texto aqui };
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Bloco de código/comandos Também conhecido
como comando composto;
Um ou mais comandos agrupados a serem executados seqüencialmente sendo assim possível usá-los em onde somente um comando é permitido;
Em Portudol Início
... comandos ...
Fim
Em Pascal begin
... comandos...
... end;
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Comandos para Atribuição Permitem estabelecer o valor de uma
expressão (lado direito ou R-Value), como sendo o valor de uma variável (l-value e r-value);
Em Portugol variável valor;
Em Pascal Variável := valor.
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Comandos para Impressão Permitem imprimir mensagens de
texto legíveis ao usuário; Em Portugol
Imprima Texto; Em Pascal
write(‘...’); writeln(‘...’);
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Comandos para Leitura Permitem que o usuário insira
valores que serão armazenados em variáveis;
Em Portugol Leia variavel;
Em Pascal read(variavel); readln(variavel);
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Operadores e Expressões Aritméticas As operações básicas ( +, -, x, / )
em Portugol e Pascal funcionam de forma similar a como usamos no cotidiano;
Atentar-se a: Uso de parênteses; Prioridade das operações.
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Estrutura Básica de um Programa em Pascalprogram <identificador>;[<cláusula uses>>][<declaração de rótulos>] 0;[<declaração de constantes>];[<declaração de subprogramas>;]
BEGINcomando1[; <comando> ];...corpo do programa}
END.
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Sumário Definição de Expressão Tipos de Expressões Expressões Numéricas / Aritméticas Expressões Literais Expressões Relacionais Expressões Booleanas Expressões Constantes Exercícios
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Definição de Expressão
Conjunto de operações efetuadas sobre certos dados (operandos) a fim de obter um resultado.
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Tipos de Expressões Expressões Numéricas/Aritméticas Expressões Literais Expressões Relacionais Expressões Booleanas Expressões Constantes
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Expressões Numéricas/Aritméticas Operador de negação (not); Operadores multiplicativos:
multiplicação (*); divisão real (/); divisão inteira (div); resto da divisão (mod); “e” lógico (and); deslocamento (shift) lógico para a esquerda(shl); deslocamento (shift) lógico para a direita (shr);
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Operadores aditivos: adição e subtração (+, -); “ou” lógico (or); “ou” exclusivo (xor);
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Expressões Relacionais Igual a = Maior do que > Maior ou igual do que >= Menor do que < Menor ou igual do que <= Diferente de <> Obs: São válidas tanto para inteiros,
reais, caracteres e strings!
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Expressões Booleanas Operador de negação (not); Operador “e” booleano (and); Operador aditivos:
“ou” booleano (or); “ou” booleano exclusivo (xor);
Algumas Observações: Operadores booleanos têm mais hierarquia
(prioridade) que os operadores relacionais; Avaliação completa x avaliação curto-
circuito.
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Expressões Constantes Ex: const
X = 32768*2 – 1;S = ‘valor’ + ‘total’;K = 256 div 2;
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Exercícios Represente em Pascal as seguintes
expressões: 2 (x+3y)2 0,029x1,5
2,7y2,7
1 + x + x2 + x3 + x4
2! 3! 4! z está entre x + 2 e x + 7, inclusive x, y e z são iguais x ou y são negativos, mas não os dois
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Sumário Comando Condicional If
Definição Sintaxe
Comando Condicional Case Definição Sintaxe
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Comando Condicional If Permite executar uma instrução se
e somente se uma condição expressa for verdadeira;
Caso a expressão seja falsa, o programa poderá executar uma instrução declarada para esse caso (else) ou simplesmente seguir, sem a execução de um comando.
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Comando Condicional If If Simples
Em Portugolse <condição> então
<comando> Em Pascal
if <condição> then<comando>;
Se a condição expressa for verdadeira, execute o comando, caso contrário, ignore-o.
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Comando Condicional If Obs: Comandos condicionais podem
ser aninhados Ex:
if <condição> thenif <condição> then
<comando>;
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Comando Condicional If If Composto
Em Portugolse <condição> então
<comando1>senão
<comando2> Em Pascal
if <condição> então<comando1>
else<comando2>;
Aqui, nós dizemos que se a condição expressa for verdadeira, execute o comando1, caso contrário, execute o comando2.
Em Pascal, o último comando antes do else não pode ter ; caso contrário o programa pensará que o if termina ali e o else ficará sem um if, o que gera um erro em tempo de compilação!
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Comando Condicional If Problema dos Ifs compostos
aninhados: Dado o comando:
if b1 then if b2 then s1 else s2; O else pertence a qual if? Por quê? Na maioria das linguagens, a associação
é feita sempre entre os pares mais próximos, logo:if b1 then if b2 then s1 else s2;
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Comando Condicional If Nós podemos usar blocos de código (begin
e end) a fim de tornar mais claro qual else pertence a qual if:
if b1 thenbegin
if b2 thens1
endelse
s2; Lembrando que blocos de código podem ser
usados em qualquer lugar de um código que aceite um comando, a fim de melhorar a legibilidade ou para incluir mais comandos onde só poderíamos escrever um.
Perceba que usando begin e end eu alterei facilmente a “posse” do else.Ficou também claro agora a quem o else pertence (neste caso, ao primeiro if).
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Comando Condicional Case O if não é nossa única opção! O case consiste de uma expressão
(seletor) e uma lista de comandos associados a rótulos de case;
Tanto o seletor quanto os rótulos de case devem assumir o mesmo tipo escalar ordinal;
Será executado o comando cujo rótulo representa o valor do seletor;
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Comando Condicional Case Em Pascal, o comando é:
case <expressão> of <rotulo1>: <comando1>; <rotulo2>: <comando2>; <rotulo3>: <comando3>; ... else<comando> [; <comando>]...
end;
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Comando Condicional Case
opcao := 2;case opcao of
1: <comando1>; 2: <comando2>; 3: <comando3>; else
<comando>;end;
No exemplo dado ao lado, o case irá avaliar a expressão (opcao) e determinará seu valor como sendo 2;
Ele então buscará qual o rótulo que possui esse valor (no caso, o rótulo 2), e então executará o comando associado a ele (comando2);
E se opção fosse 4? Não encontrando o valor, se
houver uma cláusula else, ele a executará, caso contrário, ele não executa comando algum;
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Comando Condicional Case Quando é bom usar
Trabalhando condicionais de igualdade com um única variável ou uma expressão do tipo escalar ordinal;
Mais de dois possíveis “desvios” (comandos a executar);
Quando não é bom usar Trabalhando com tipos não-escalares ou
escalares não-ordinais; Strings e arrays, por exemplo;
Utilizando condições de desigualdade Ex: >, >=, <, <=, <>.
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Sumário Definição Comando For Comando While Comando Repeat Comandos de Interrupção de Laços
Continue Break
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Definição São comandos usados para executar um
comando (ou um conjunto de comandos) mais de uma vez;
O número de execuções pode ser fixado no início do comando (comando for) ou o comando pode ser repetido até que uma condição seja verdadeira (comando repeat) ou falsa (comando while).
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Comando For O comando For executa
repetitivamente um comando enquanto é atribuído uma série de valores a uma variável de controle;
Sintaxe em Portugolpara <variável> <início> até <fim> faça
<comando> Sintaxe em Pascal
for <variável> := <expressão1> to / downto <expressão2> do<comando>;
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Comando For Funcionamento
1. A variável de controle e as expressões devem ser do mesmo tipo escalar ordinal;
2. Inicialmente a variável recebe o valor de expressão1;
3. Antes de começar a execução, o programa testa se a variável é menor ou igual (se usado to) ou maior ou igual (se usado downto) à expressão2;
4. Se o resultado do teste for verdadeiro, o comando do laço é executado;
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Comando For Funcionamento (continuando)
5. Ao terminar a execução do comando do laço, a variável de controle é testada para verificar se é igual ao valor final (expressão2);
6. Se for igual, a execução do laço é terminada, caso contrário, a variável é incrementada (to) ou decrementada (downto) e o comando do laço é executado novamente, ao fim do qual retorna ao passo 5, até atingir o valor de expressão2.
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Comando For O que acontecerá em cada um desses
casos for i := 0 to 10 do for i := 10 to 0 do for i := 10 downto 0 do for i := 0 downto 10 do
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Comando For Observações
O Turbo Pascal calcula o valor das expressões no começo da execução do comando for e usa estes valores enquanto durar a repetição
Por isso os valores das expressões não podem ser alterados dentro do laço;
O valor da variável de controle não deveria ser alterado dentro do laço;
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Comando For Observações (continuando)
O que aconteceria comfor i := 1 to 10 do
i := i + 15; Ao terminar o for, a variável de
controle terá o valor da expressão2; Exceto se for interrompido por goto ou
break;
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Comando While O comando while executa
repetitivamente um comando enquanto uma expressão de controle for verdadeira (true);
Sintaxe em Portugolenquanto <exp-booleana> faça
<comando> Sintaxe em Pascal
while <exp-booleana> do <comando>;
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Comando While Observações
As variáveis da expressão podem (e devem!) ser alteradas durante a execução do laço;
Caso contrário, a expressão será sempre verdadeira! Cuidados com a declaração do caso de parada;
Senão, o seu laço será executado indefinidamente; Se ao começar o comando while o valor da
expressão for falsa, o laço não será executado nenhuma vez;
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Comando Repeat O comando repeat executa seu comando
uma primeira vez e re-executa-o até que a expressão de controle seja verdadeira;
Sintaxe em Portugolrepita
<comando> [; <comando>]...até <exp-booleana>
Sintaxe em Pascalrepeat
<comando> [; <comando>]...until <exp-booleana>
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Comando Repeat Observações
Diferentemente do for e do while, o comando repeat será executado ao menos uma vez, já que o teste é feito somente ao final;
Enquanto que o while é executado enquanto a expressão de controle for verdadeira, com o repeat a execução do comando é repetida enquanto a expressão for falsa.
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Comandos de Interrupção de Laços Continue
Causa um desvio para o final do laço mais interno de um comando de repetição, em outras palavras, salta os comandos subseqüentes, mas não interrompe completamente a execução do laço;
Break Interrompe completamente a execução do
laço; Os comandos de execução não estão
disponíveis no Pascal padrão.
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Sumário Definição Comando For Comando While Comando Repeat Comandos de Interrupção de Laços
Continue Break
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Definição de Função
Grupo de comandos que efetuam determinada operação (sobre argumentos passados ou não) e cujo resultado será utilizado em uma expressão;
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Sintaxe de uma Funçãofunction <nome-da-função>
(<param>[,<param>]...:<tipo> [;<param>[,<param>]...:<tipo>]...) : <tipo>
[declarações]begin
<comando>[;<comando>]...end;
Obs: O retorno da função é dado por<nome-da-função> := valor_desejado;
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Funções Numéricas sin(x) cos(x) tan(x) arctan(x)
exp(x) ln(x) sqr(x) sqrt(x)
abs(x) frac(x) int(x) round(x) trunc(x)
random[(x)] pi odd(x)
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Funções Literais chr(I) copy(S, inicio, comprimento) length(S) ord(C) DownCase(C) UpCase(C)
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Definição de Procedimento Grupo de comandos que efetuam
determinada operação (sobre argumentos passados ou não) mas que NÃO retorna seu resultado para uma expressão;
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Sintaxe de um Procedimento
procedure <nome-do-procedimento>(<param>[,<param>]...:<tipo> [;<param>[,<param>]...:<tipo>]...)
[declarações]begin
<comando>[;<comando>]...end;
Obs: Em um procedimento, não há retorno.
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Procedimentos de Entrada/Saída de Dados
read e readln Usados para receber dados do teclado
ou para leitura de arquivos; write e writeln
Usados para exibir dados, gravar arquivos ou mesmo impressão;
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