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PROGRAMAÇÃO I

Christiano Lima Santos


Uma Introdução à Computação(Aula 1)



Sumário Motivação A História da Computação A Arquitetura de Von Neumann Componentes de um Computador Referências Bibliográficas


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?


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.


A História da Computação 1945 – criação

do ENIAC; O primeiro

computador! Cálculos

balísticos na segunda guerra mundial;

19.000 válvulas; 19 toneladas;


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.


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


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


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


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

http://www.ime.usp.br/~macmulti/historico

http://www.juliobattisti.com.br/tutoriais/rodrigolibrandi/historiacomputacao001.asp

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http://wwwp.coc.ufrj.br/~fernando/downloads/COMPUTACAO1.pdf

http://wwwp.coc.ufrj.br/~fernando/downloads/COMPUTACAO1.pdf

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%B3ria_da_computa%C3%A7%C3%A3o


Representação Numérica(Aula 2)



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


II. Representação de um número em uma base qualquer

N = an.bn + an-1.bn-1 + ... + a1.b1 + a0


III. Conversão de base: Base decimal para base binária: 13 = (1101)2 (a3a2a1a0)2


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


Base hexadecimal para base decimal: (2A6)16 = 678 2.162 + 10.161 + 6 = 512 + 160 + 6 =

678 Base binária para base hexadecimal:


Base hexadecimal para binária:


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


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


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


VII. Operação de divisão: A forma mais fácil é converter para a

base decimal, efetuar o cálculo e converter para a base desejada;


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


Uma Introdução aos Algoritmos(Aula 3)



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


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;


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.


Características de um algoritmo Possui início e fim; É escrito em termos de ações bem

definidas; Suas ações possuem uma ordem

seqüencial.


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!



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));}



Representações Gráficas Fluxograma, por

exemplo



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.


Vantagens do uso de algoritmos

Facilita a compreensão acerca da solução adotada;

Pode ser implementado em qualquer linguagem;


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


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.


Linguagem Pascal Linguagem de programação

estruturada; O nome é uma homenagem ao

matemático Blaise Pascal; Criada em 1970 pelo suíço Niklaus

Wirth.


IDEs de Pascal Turbo Pascal

Para download http://www.netdownloads.com.br/Download/2303/Turbo-Pascal-70.html

http://www.netdownloads.com.br/Download/2303/Turbo-Pascal-70.html

http://www.netdownloads.com.br/Download/2303/Turbo-Pascal-70.html


IDEs de Pascal Free Pascal

Para download:http://www.freepascal.eti.br

http://www.freepascal.eti.br/


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









Alguns Conceitos e Comandos em Programação(Aula 4)



Sumário Identificadores Variáveis Constantes Palavras-

Reservadas Tipos de Dados Comentários

Bloco de código / comandos

Video poker


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


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;


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!


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;


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.


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>;


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 };


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;


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.


Comandos para Impressão Permitem imprimir mensagens de

texto legíveis ao usuário; Em Portugol

Imprima Texto; Em Pascal

write(‘...’); writeln(‘...’);


Comandos para Leitura Permitem que o usuário insira

valores que serão armazenados em variáveis;

Em Portugol Leia variavel;

Em Pascal read(variavel); readln(variavel);


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.


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.


Expressões(Aula 5)



Sumário Definição de Expressão Tipos de Expressões Expressões Numéricas / Aritméticas Expressões Literais Expressões Relacionais Expressões Booleanas Expressões Constantes Exercícios


Definição de Expressão

Conjunto de operações efetuadas sobre certos dados (operandos) a fim de obter um resultado.


Tipos de Expressões Expressões Numéricas/Aritméticas Expressões Literais Expressões Relacionais Expressões Booleanas Expressões Constantes


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);


Operadores aditivos: adição e subtração (+, -); “ou” lógico (or); “ou” exclusivo (xor);


Expressões Literais Operador de concatenação (+)


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!


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.


Expressões Constantes Ex: const

X = 32768*2 – 1;S = ‘valor’ + ‘total’;K = 256 div 2;


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


Comandos Condicionais(Aula 6)



Sumário Comando Condicional If

Definição Sintaxe

Comando Condicional Case Definição Sintaxe


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.


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.


Comando Condicional If Obs: Comandos condicionais podem

ser aninhados Ex:

if <condição> thenif <condição> then

<comando>;


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!


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;


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).


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;


Comando Condicional Case Em Pascal, o comando é:

case <expressão> of <rotulo1>: <comando1>; <rotulo2>: <comando2>; <rotulo3>: <comando3>; ... else<comando> [; <comando>]...

end;


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;


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: >, >=, <, <=, <>.


Comandos de Repetição(Aula 7)



Sumário Definição Comando For Comando While Comando Repeat Comandos de Interrupção de Laços

Continue Break


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).


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>;


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;


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.


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


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;


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;


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>;


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;


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>


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.


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.


Funções e Procedimentos(Aula 8)



Sumário Definição Comando For Comando While Comando Repeat Comandos de Interrupção de Laços

Continue Break


Definição de Função

Grupo de comandos que efetuam determinada operação (sobre argumentos passados ou não) e cujo resultado será utilizado em uma expressão;


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;


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)


Funções Literais chr(I) copy(S, inicio, comprimento) length(S) ord(C) DownCase(C) UpCase(C)


Definição de Procedimento Grupo de comandos que efetuam

determinada operação (sobre argumentos passados ou não) mas que NÃO retorna seu resultado para uma expressão;


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.


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;


Outros Procedimentos dec(x [, N]) inc(x [, N]) delete(S, inicio, quantidade) insert(S, destino, inicio) str(x[:W[:D], S) val(S, V, codigo) exit halt

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