LP2 Laboratório de Programação 2 - pucsp.brjarakaki/lp2/LP2_modulo5.pdf · entrar a fração, simplificar a fração 3 LP2 Laboratório de Programação 2 Ciência da Computação

propósitos gerais•particionar a resolução de um problema

•distribuir o serviço de programação

•reutilizar módulos já construídos

•facilitar o trabalho de manutenção

Modularização Modularização

Sub-programas Sub-programas

Métodos auxiliaresMétodos auxiliares

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AbstraçãoAbstraçãoa construção de subprogramas é o recurso disponível para elaborar-se a abstração de processos.

em Java: métodos auxiliares

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Considere o seguinte problema:“Conhecendo-se numerador e denominador de duas frações, como obter o numerador e o denominador da fração irredutível resultado da adição dessas frações?”

A resolução pode ser representada pelo seguinte esboço de algoritmo:

entrar a primeira fração (n1 e d1);entrar a segunda fração (n2 e d2);somar as duas frações (calcular numerador da soma (n=n1*d2+n2*d1) e calcular denominador da soma (d=d1*d2));simplificar a fração somaexibir o resultado (n e d)

Nesse exemplo de esboço são apresentadas algumas abstrações de processos:

entrar a fração, simplificar a fração 3


No tratamento de problemas mais complexos, onde seja exigido um método de resolução mais longo, torna-se interessante estabelecer etapas menores e mais simples no método de resolução para depois, com a composição dessas etapas menores, alcançar a resolução do problema.

Nos algoritmos essas etapas menores são traduzidas por sub-algoritmos ou módulos auxiliares, nos programas em Java são os métodos auxiliares.

A articulação adequada entre módulo principal e módulos auxiliares define o método de resolução do problema.

Cada módulo auxiliar tem a sua finalidade específica e será acionado a partir do módulo principal ou de outro módulo auxiliar, quando for necessária a sua ação.

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ObservaçõesObservações

Cada subprograma é uma unidade de programação que contêm uma seqüência de instruções que, se for executada, cumpre algum objetivo bem específico e determinado.

Essa unidade de programação pode ser utilizada (ou reutilizada) ao ser acionada por um programa ou por outro subprograma.

O emprego de subprogramas produz vantagens em termos de tempo de codificação, organização do programa e facilidade de manutenção.

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Uma definição de subprograma é composta pelo identificador desse subprograma, pela indicação de seus parâmetros, que constituem a forma de comunicação entre essa unidade de programação e o restante do programa (interface), e pela descrição das ações (corpo do subprograma) que devem ser executadas para que esse subprograma cumpra o seu objetivo.

Uma chamada ao subprograma ativa (aciona) essas ações;é a solicitação explícita para executar o subprograma.

Em geral, os subprogramas podem definir suas próprias variáveis locais, cujo acesso é restrito ao próprio subprograma onde são definidas (ambiente de referência local).

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De forma geral, os subprogramas são classificados em duas categorias: função ou procedimento. Na linguagem Java, um método auxiliar pode fazer o papel de uma função ou de um procedimento.

Um procedimento representa um conjunto de instruções que define uma computação parametrizada, ou seja: um procedimento contêm a descrição parametrizada de um mecanismo de ação.

Ao acionar um procedimento, o sistema elabora uma associação entre os parâmetros formais (utilizados na descrição do procedimento) com os parâmetros reais, especificados na instrução de chamada. Dessa associação resultam os efeitos das ações descritas no procedimento sobre os parâmetros reais.

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Uma função segue o modelo de funções matemáticas.

Assim, um subprograma do tipo função não deve, ao ser acionado, alterar qualquer um dos parâmetros reais incluídos na respectiva instrução de chamada.

O efeito da execução de uma função deve ser exclusivamente o retorno de um dado, ou seja: cada vez que uma função for acionada, ao final de sua execução, ocorre o retorno de um dado que efetivamente substitui a respectiva ordem de chamada.

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A construção/implementação de uma função equivale a um acréscimo no repertório dos operadores já disponíveis na linguagem (operadores pré-definidos) - uma função é a abstração de uma operação.

A construção/implementação de um procedimento equivale a um acréscimo no repertório de comandos oferecidos pela linguagem - um procedimento é a abstração de um controle ou uma série de comandos.

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• o módulo “chamador” aciona o módulo auxiliar - nesse momento a execução do módulo “chamador” é suspensa;

• o módulo auxiliar passa a ser executado;

• ao final da execução do módulo auxiliar, a execução do módulo “chamador” é retomada, a partir do ponto onde foi acionado o módulo auxiliar.

mecanismo de funcionamento

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• no momento em que o módulo “chamador” aciona o módulo auxiliar , pode ocorrer o “trânsito” de dados do módulo “chamador” para o módulo auxiliar;

• ao final da execução do módulo auxiliar, quando a execução do módulo “chamador” é retomada, pode ocorrer o “trânsito” de dados do módulo auxiliar para o módulo “chamador”;

• esse “trânsito” de dados é estabelecido por meio de parâmetros.


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principalauxiliar A

auxiliar B

auxiliar C

chamada ao auxiliar A

chamada ao auxiliar B

chamada ao auxiliar C

início

fim

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Observação:O processo dado por um programa Java se inicia sempre com a execução do método main( ).

Passagem de parâmetrosHá três modelos semânticos fundamentais de passagem de parâmetros:

modo entrada (in mode)modo saída (out mode)modo entrada-saída (in-out mode)

unidade chamadora módulo auxiliarmodo entrada

entrada-saída

modo saída

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Passagem de parâmetrosunidade chamadora módulo auxiliar

na ordem de chamada, são especificados os parâmetros reais

no módulo auxiliar, são especificados os parâmetros formais

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modo entrada (in mode)o parâmetro formal pode receber o dado do parâmetro real.

unidade chamadora módulo auxiliarmodo entrada

modo saída (out mode)o parâmetro formal pode transmitir o dado ao parâmetro real.

unidade chamadoramodo saída

modo entrada-saída (in-out mode)o parâmetro formal pode receber ou transmitir o dado.

unidade chamadoraentrada-saída

módulo auxiliar

módulo auxiliar

Passagem de parâmetros

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Passagem por valor modo entrada

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O valor do parâmetro real é enviado ao módulo auxiliar para inicializar o parâmetro formal que se configura como uma variável local ao subprograma.Nessa situação, o parâmetro real pode ser uma expressão cujo valor ou resultado será transmitido ao subprograma, inicializando o parâmetro formal correspondente.

Passagem por resultado modo saída

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O parâmetro formal, que se configura como uma variável local ao subprograma, tem o seu conteúdo transmitido ao parâmetro real imediatamente antes da execução (do subprograma) ser encerrada.Nessa situação, o parâmetro real deve ser uma variável cujo conteúdo será redefinido como efeito da execução do subprograma.

Passagem por referência modo entrada-saída

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Neste modelo não ocorre transmissão de valores entre parâmetro real e parâmetro formal. A unidade chamadora transmite ao subprograma um caminho de acesso – uma variável de referência - ao parâmetro real que passa a ser partilhado pelo subprograma, ou seja: as referências, no corpo do subprograma, feitas ao parâmetro formal, efetivamente são referências ao parâmetro real. Assim, qualquer operação de redefinição de conteúdo do parâmetro formal resulta, efetivamente, em redefinição do conteúdo do parâmetro real.Nessa situação, o parâmetro real deve ser uma variável (em Java uma variável de tipo referenciado) cujo conteúdo será redefinido como efeito da execução do subprograma.

Passagem por referência modo entrada-saída

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nome do parâmetro realnome do parâmetro formal

os nomes dos parâmetros (real e formal)são aliases, identificam a mesma variável.

toda alteração feita no parâmetro formal reflete-se no parâmetro realporque a posição de memória, referida pelo endereço, é a mesma.

endereço

conteúdo

Em Java, a passagem de parâmetros de tipos primitivos (int, char, float, double, ... ) é sempre por valor.

Quando há a necessidade de se ter como efeito da execução de um método em Java, uma redefinição do conteúdo de uma variável da unidade chamadora, essa unidade chamadora deve fornecer (como valor) o conteúdo de uma variável de referência (um vetor ou um objeto definido por uma classe) e o método acionado deve possuir, em correspondência, um parâmetro formal com o mesmo tipo da variável do método chamador colocada como parâmetro real, e assim fazer referência ao objeto que deve sofrer a modificação.

Quando um vetor é colocado como parâmetro real na chamada a uma função (método), o valor passado à função (método) é o endereço (valor da referência) desse vetor. A partir desse endereço e aplicando aritmética da indexação, a função (método) poderá manipular os componentes daquele vetor.

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novamente vamos considerar o problema:“Conhecendo-se numerador e denominador de duas frações, como obter o numerador e o denominador da fração irredutível resultado da adição dessas frações?”

esboço de método de resolução: entrar a primeira fração (n1 e d1); entrar a segunda fração (n2 e d2); calcular numerador da soma (n=n1*d2+n2*d1); calcular denominador da soma (d=d1*d2); simplificar a fração soma exibir o resultado (n e d)

vamos desenvolver o método de resolução elaborandoo módulo principal e três módulos auxiliares:

primeiro: realizar a entrada de uma fração segundo: realizar a simplificação de uma fração terceiro: realizar o cálculo do mdc(x,y)

obs: na operação de simplificação é necessário obter o máximo divisor comum do numerador e denominador. 21


primeiro exemplo:

métodos auxiliares

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void entraFracao(Fracao f){f.num=Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog("digite o numerador : "));f.den=Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog("digite o denominador: "));

} int mdc(int a, int b){

int resto;resto=a%b;while(resto>0){

a=b; b=resto;resto=a%b;

} return(b); } void simplificaFracao(Fracao f){

int md;md=mdc(f.num, f.den);f.num=f.num/md;f.den=f.den/md;

}

class Fracao{int num, den;

}void indica que o método não retorna valor diretamente

void indica que o método não retorna valor diretamente

int indica que o método retorna um valor int

método executar( )

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void executar( ){Fracao fr1, fr2, frsoma;fr1=new Fracao();fr2=new Fracao();frsoma=new Fracao();entraFracao(fr1);entraFracao(fr2);frsoma.num=fr1.num*fr2.den+fr1.den*fr2.num;frsoma.den=fr1.den*fr2.den;JOptionPane.showMessageDialog(null,"fracao soma: "+frsoma.num+" / "+frsoma.den);simplificaFracao(frsoma);JOptionPane.showMessageDialog(null,"soma simplificada: "+frsoma.num+" / "+frsoma.den);

}

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import javax.swing.JOptionPane;class Aplicacao{ class Fracao{ int num, den; } void entraFracao(Fracao f){ f.num=Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog("digite o numerador : ")); f.den=Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog("digite o denominador: ")); } int mdc(int a, int b){

int resto;resto=a%b;while(resto>0){

a=b; b=resto;resto=a%b;

} return(b); } void simplificaFracao(Fracao f){

int md;md=mdc(f.num, f.den);f.num=f.num/md;f.den=f.den/md;

} void executar( ){

Fracao fr1, fr2, frsoma;fr1=new Fracao();fr2=new Fracao();frsoma=new Fracao();entraFracao(fr1);entraFracao(fr2);frsoma.num=fr1.num*fr2.den+fr1.den*fr2.num;frsoma.den=fr1.den*fr2.den;JOptionPane.showMessageDialog(null,"fracao soma: "+frsoma.num+" / "+frsoma.den);simplificaFracao(frsoma);JOptionPane.showMessageDialog(null,"soma simplificada: "+frsoma.num+" / "+frsoma.den);

}}

código da classe Aplicacao

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Outra abordagem:

É possível uma abordagem alternativa para a construção desse programa:na classe Fracao, além de especificar os campos correspondentes a numerador e denominador de uma fração (int num, den; que são os atributos de uma fração), pode-se definir na própria classe, as operações relativas a uma fração, neste caso as operações de entrada, saída, simplificação e adição. Dessa forma o programa ficará composto por três classes: Principal, Aplicacao e Fracao, veja a construção na próxima tela.Observe que na classe Fracao, as “operações” atuam diretamente sobre os campos num e den.

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class Aplicacao{ void executar( ){ Fracao fr1, fr2, frs; fr1=new Fracao(); fr2=new Fracao(); frs=new Fracao(); fr1.entraFracao(); fr2.entraFracao(); frs.somaFracao(fr1,fr2); frs.mostraFracao("fracao soma: "); frs.simplificaFracao(); frs.mostraFracao("soma simplificada: "); }}

public class Principal { public static void main(String[] args ){ Aplicacao ap=new Aplicacao( ); ap.executar( ); } }

import javax.swing.JOptionPane;class Fracao{ int num, den; void entraFracao( ){ num=Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog("digite o numerador : ")); den=Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog("digite o denominador: ")); } int mdc(int a, int b){ int resto; resto=a%b; while(resto>0){ a=b; b=resto; resto=a%b; } return(b); } void simplificaFracao(){ int md; md=mdc(num, den); num=num/md; den=den/md; } void somaFracao(Fracao f1, Fracao f2){ num=f1.num*f2.den+f1.den*f2.num; den=f1.den*f2.den; } void mostraFracao(String mensagem){

JOptionPane.showMessageDialog(null,mensagem+" "+num+" / "+den); }}

Considere o seguinte problema:“Durante um curso, o aluno realiza três atividades de avaliação e sua nota final é obtida como média ponderada entre a menor e a maior das três notas obtidas, com pesos 3 e 7 respectivamente. Conhecendo-se as três notas parciais (valores reais) obtidas por um aluno, como determinar sua nota final?”

Veja na próxima tela a constituição de um método auxiliar que tem como parâmetros de entrada três valores reais e como parâmetro de saída, o maior desses três valores.(linha de declaração do método: float maior(float a, float b, float c) )

Construa outro método auxiliar, semelhante ao primeiro, para obter o menor dos três valores. float menor(float a, float b, float c)

Construa o método executar( ) onde deve-se ter:a entrada das três notas;a ordem de chamada ao primeiro módulo auxiliar (obter a maior);a ordem de chamada ao segundo módulo auxiliar (obter a menor);o cálculo da média;a saída da média.

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float maior(float a, float b, float c){ float maior; maior=a; if(b>maior) maior=b; if(c>maior) maior=c; return(maior);}

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parâmetros de entradatipo do valor retornado

nome do método auxiliar

variável local

Considere novamente o problema:“Durante um curso, o aluno realiza três atividades de avaliação e sua nota final é obtida como média ponderada entre a menor e a maior das três notas obtidas, com pesos 3 e 7 respectivamente. Conhecendo-se as três notas parciais (valores reais) obtidas por um aluno, como determinar sua nota final?”

Considere a seguinte declaração para a classe Notas:class Notas{ float n1, n2, n3;}

Construa um método auxiliar que tenha como único parâmetro um registro do tipo Notas (três valores reais), de tal forma que esse método “receba” as três notas e “devolva-as” em ordem crescente (passagem por referência).

void classifica(Notas x)

Construa o método executar( ) onde deve-se ter: a entrada das três notas (os três campos de um registro Notas) ; a ordem de chamada ao método classifica( )

(dispor em ordem crescente as três notas); o cálculo da média; a saída da média.

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Considere novamente o problema:“Durante um curso, o aluno realiza três atividades de avaliação e sua nota final é obtida como média ponderada entre a menor e a maior das três notas obtidas, com pesos 3 e 7 respectivamente. Conhecendo-se as três notas parciais (valores reais) obtidas por um aluno, como determinar sua nota final?”

Modifique a construção do programa anterior de forma a dispor na classe Notas, além dos atributos n1, n2 e n3, os métodos para tratamento dos mesmos:

um método para realizar a entrada das três notasvoid entraNotas( ) e

um método para realizar a classificação (ordem crescente) das três notasvoid classificaNotas( ).

A classe Notas, com essa modificação, deve ser separada da classe Aplicacao onde deve ser construído apenas o método executar( ).

(veja a constituição do programa da tela 26) .

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Problema proposto Um número é perfeitoperfeito se a soma de todos os seus divisores, exceto ele mesmo, é igual ao próprio número. Por exemplo, o número 6 é perfeitoperfeito porque 1 + 2 + 3 = 6.

Um número é abundanteabundante se a soma de todos os seus divisores, exceto ele mesmo, é maior do que o próprio número. Por exemplo, o número 12 é abundanteabundante porque 1 + 2 + 3 + 4 + 6 = 16.

Um número é deficientedeficiente se a soma de todos os seus divisores, exceto ele mesmo, é menor do que o próprio número. Por exemplo, o número 10 é deficientedeficiente porque 1 + 2 + 5 = 8.

Construa um programa que faça a classificação (perfeito, abundante, deficiente) de cada um dos valores: 2, 3, 4, ... , 30 .Utilize o método auxiliar para obter a soma dos divisores próprios de um inteiro:

int somaDivisores(int x){ int soma, d; soma=1; for(d=2; d<=x/2; d=d+1) if(x%d==0) soma=soma+d; return(soma);}

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Problema proposto

Dois números inteiros são amigosamigos se a soma dos divisores próprios do primeiro for igual ao segundo e a soma dos divisores próprios do segundo for igual ao primeiro.

Conhecendo-se um valor inteiro positivo como verificar se tal valor é perfeitoperfeito e, se não for perfeitoperfeito, se possui ou não um número amigoamigo? Exibir como resultado uma mensagem indicativa e, se for o caso, exibir o valor amigoamigo.

Reutilize o método auxiliar (tela anterior) para obter a soma dos divisores próprios de um inteiro.

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Problema proposto

Implemente um programa em Java que leia dia, mês e ano (uma data)e calcule e imprima a quantidade de dias que faltam até o fim do ano. Considerar dia, mês e ano como valores inteiros correspondentes a uma data válida.O método executar( )executar( ) deve utilizar dois métodos auxiliares para resolver o problema:

método diasNoMes( int m, int a )diasNoMes( int m, int a ) que calcula e retorna a quantidade de dias no mês mm.

método diasFimAno( int d, int m, int a )diasFimAno( int d, int m, int a ) que calcula e retorna a quantidade de dias transcorridos desde a data (parâmetro de entrada) até o fim do ano dessa data.

continua>>>

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O primeiro desses módulo auxiliares está pronto:

int diasNoMes(int m, int a){ int qdias; switch(m){ case 2: if( (a%4==0 && a%100!=0) || (a%400==0) ) qdias=29; else qdias=28; break; case 4: case 6: case 9: case 11: qdias=30; break; default: qdias=31; } return(qdias);}

continua>>>

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Complete o segundo método (abaixo) e construa o método executar( ).

int diasFimAno(int d, int m, int a){ int qdias, mesvar; qdias = diasNoMes(m,a)- d + 1; for( mesvar = m+1; mesvar <13; mesvar=mesvar+1){

qdias = qdias+ ???????? ; }

return(????????); }

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Considere os seguintes métodos auxiliares:

void lerVetor( float v[ ], int tv[ ] ) { float temp; tv[0] = -1; int conta = 1; temp=Float.parseFloat(JOptionPane.showInputDialog( "digite o componente "+conta+" ou -999 para encerrar")); while( temp != -999 && conta <= 20 ) { tv[0]=tv[0]+1; conta=conta+1; v[ tv[0] ] = temp; temp=Float.parseFloat(JOptionPane.showInputDialog( "digite o componente "+conta+" ou -999 para encerrar")); } tv[0]=tv[0]+1; // Define a quantidade de componentes do vetor}void exibirVetor( float v[ ], int tv ) { int k; String saida=””; for( k = 0; k < tv; k++ ) { saida=saida+"\n "+ (k+1) + "o. componente: " + v[ k ] ; } JOptionPane.showMessageDialog(null,saida);}

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// Ordenação pelo método da Bolhavoid ordenarVetor( float v[ ], int tv ) { int conta, j, t = tv-1; float temp; for( conta = 1; conta < tv; conta++ ) { for( j = 0; j < t; j++ ) { if( v[j] > v[j+1] ) { temp = v[j]; v[j] = v[j+1]; v[j+1] = temp; } } t = t-1; }}

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Implemente um programa Java (com a utilização desses três métodos auxiliares) para fazer a “entrada” de um vetor de valores float e a “saída” de tal vetor antes e depois de ter colocado os componentes em ordem crescente.

Veja as observações na próxima página.

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O método lerVetor( ) realiza a leitura dos elementos de um vetor com componentes de tipo float com um número qualquer de componentes não superior a 20. Utiliza o valor -999 como sentinela.

O primeiro parâmetro formal do método lerVetor( ) - float v[] - corresponde ao vetor cujo conteúdo será definido a partir da execução desse método. Esse parâmetro receberá o endereço da primeira posição do vetor colocado como parâmetro real na ordem de chamada a esse método. O conteúdo do vetor v[] não é efetivamente transmitido de ou para o métodolerVetor( ), pois a passagem é por referência. O segundo parâmetro int tv[] representa o número de elementos do vetor. A passagem, neste caso, também é por referência.

No método executar( ) o vetor é um dos parâmetros reais e deve ser dimensionado com tamanho 20. O segundo parâmetro é um vetor de tamanho 1 porque este é um artifício utilizado, no sistema de linguagem Java, para simular a passagem por referência de um parâmetro de tipo primitivo (int).O método ordenarVetor( ) implementa o algoritmo da bolha (bubble sort) para colocar em ordem não decrescente uma seqüência de números reais.O método executar( ) deverá acionar os métodos lerVetor( ), ordenarVetor( ) e exibirVetor( ). No método executar( ) serão utilizadas essas três abstrações de processos.

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problema proposto

Dado um vetor de números reais, determinar e exibir o valor de seu maior componente e a posição de sua primeira ocorrência. Construa e utilize um método auxiliar com a seguinte declaração:

void maiorComponente( float v[ ], Maior m )

onde o “tipo” Maior será definido pela classe

class Maior{ float valor; int posic;}

o campo valor deverá corresponder ao valor do maior componente e o campo posic à posição de sua primeira ocorrência.

Utilize o método lerVetor( ) apresentado no problema anterior.

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