Introdução à programação/Algoritmos

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Um algoritmo é um esquema de resolução de um problema. Pode ser implementado com qualquer sequência de valores ou objetos que tenham uma lógica infinita (por exemplo, a língua portuguesa, a linguagem Pascal, a linguagem C, uma sequência numérica, um conjunto de objetos tais como lápis e borracha), ou seja, qualquer coisa que possa fornecer uma sequência lógica. Em baixo podemos ver um algoritmo implementado num fluxograma, sobre o estado de uma lâmpada:

Introducao programacao fluxograma.png

Figura 3 - Algoritmo num fluxograma

Seguindo o raciocínio em cima, então um programa de computador é já por si um algoritmo? Sim, é verdade. Embora tenhamos que usar um algoritmo prévio, na nossa língua (como apresentado na imagem acima) para escrever um programa com lógica, o próprio programa que provém desse algoritmo é já um algoritmo. Até um esquema mental é um algoritmo.

Ok, já percebi o que é um algoritmo. Mas porque é que isso interessa ao estudo da programação?

A verdade é que, antes de escrevermos um programa em qualquer outra linguagem é necessário escrever um esquema em papel para evitar erros, por exemplo, na nossa língua, segundo o programa que queremos fazer. Com isto não esquecemos a lógica que queremos dar ao programa e será menos comum o aparecimento de erros. Por exemplo:


Linguagem humana:
"Se for verdade isso, acontece isto, senão acontece aquilo"
Linguagem de máquina:
IF isso; THEN isto; ELSE aquilo;


O conteúdo escrito em cima está formalizado numa linguagem de algoritmos chamada Portugol pela maior parte dos programadores e professores que trabalham em instituições de ensinamento das linguagens de programação.

Como pode visualizar, um algoritmo pode ser escrito de várias maneiras, de cima para baixo, da esquerda para a direita, na diagonal, em árabe, em russo... É preciso é que o escreva!


Fundamentos[editar | editar código-fonte]

Uma máquina computacional é qualquer máquina (geralmente de origem eletro-eletrônica) com capacidade de receber dados, executar operações sobre estes dados e retornar os dados transformados por estas operações.

Entrada de Dados Processamento Saída de Dados

As máquinas computacionais eletro-eletrônicas possuem geralmente dois componentes básicos: software e hardware. Chamamos de Hardware sua parte física, e software os programas que tratam os dados imputados.

Quando inserimos algum dado em um computador, os dados inseridos são transformados em sinais elétricos (chamados de bits). O bit (do inglês binary digit) representa os dois estados (ligado ou desligado) que o sinal elétrico pode assumir. Para trabalhar com estes dados, podemos associar estes estados de ligado e desligado a 0 e 1. Quando utilizamos um computador, há um fluxo de sinais elétricos, que representam os dados inseridos, processados e retornados. Um conjunto de oito bits formam um byte, que é uma unidade completa de informação.

Dentro do byte, o estado de cada um dos oito bits, assim como sua posição relativa um ao outro, faz com que o byte assuma um valor específico (não necessariamente numérico), que serve para estruturá-lo em relação a outros bytes e criar um sistema de dados que sirva ao usuário externo.

Para organizar as possibilidades de variações destes bits dentro de um byte, podemos visualizar uma tabela ASCII:

Binário Dec Hex Representação
0010 0000 32 20 espaço ( )
0010 0001 33 21 !
0010 0010 34 22 "
0010 0011 35 23 #
0010 0100 36 24 $
0010 0101 37 25 %
0010 0110 38 26 &
0010 0111 39 27 '
0010 1000 40 28 (
0010 1001 41 29 )
0010 1010 42 2A *
0010 1011 43 2B +
0010 1100 44 2C ,
0010 1101 45 2D -
0010 1110 46 2E .
0010 1111 47 2F /
0011 0000 48 30 0
0011 0001 49 31 1
0011 0010 50 32 2
0011 0011 51 33 3
0011 0100 52 34 4
0011 0101 53 35 5
0011 0110 54 36 6
0011 0111 55 37 7
0011 1000 56 38 8
0011 1001 57 39 9
0011 1010 58 3A :
0011 1011 59 3B ;
0011 1100 60 3C <
0011 1101 61 3D =
0011 1110 62 3E >
0011 1111 63 3F ?
 
Binário Dec Hex Representação
0100 0000 64 40 @
0100 0001 65 41 A
0100 0010 66 42 B
0100 0011 67 43 C
0100 0100 68 44 D
0100 0101 69 45 E
0100 0110 70 46 F
0100 0111 71 47 G
0100 1000 72 48 H
0100 1001 73 49 I
0100 1010 74 4A J
0100 1011 75 4B K
0100 1100 76 4C L
0100 1101 77 4D M
0100 1110 78 4E N
0100 1111 79 4F O
0101 0000 80 50 P
0101 0001 81 51 Q
0101 0010 82 52 R
0101 0011 83 53 S
0101 0100 84 54 T
0101 0101 85 55 U
0101 0110 86 56 V
0101 0111 87 57 W
0101 1000 88 58 X
0101 1001 89 59 Y
0101 1010 90 5A Z
0101 1011 91 5B [
0101 1100 92 5C \
0101 1101 93 5D ]
0101 1110 94 5E ^
0101 1111 95 5F _
 
Binário Dec Hex Representação
0110 0000 96 60 `
0110 0001 97 61 a
0110 0010 98 62 b
0110 0011 99 63 c
0110 0100 100 64 d
0110 0101 101 65 e
0110 0110 102 66 f
0110 0111 103 67 g
0110 1000 104 68 h
0110 1001 105 69 i
0110 1010 106 6A j
0110 1011 107 6B k
0110 1100 108 6C l
0110 1101 109 6D m
0110 1110 110 6E n
0110 1111 111 6F o
0111 0000 112 70 p
0111 0001 113 71 q
0111 0010 114 72 r
0111 0011 115 73 s
0111 0100 116 74 t
0111 0101 117 75 u
0111 0110 118 76 v
0111 0111 119 77 w
0111 1000 120 78 x
0111 1001 121 79 y
0111 1010 122 7A z
0111 1011 123 7B {
0111 1100 124 7C |
0111 1101 125 7D }
0111 1110 126 7E ~

Lógica de Programação[editar | editar código-fonte]

Logicamente torna-se trabalhoso trabalhar com dados de computador bit-a-bit. Como forma de manipular este fluxo de estados elétricos e estruturá-lo de forma a permitir operações mais simplificadas e otimizadas sobre os bytes, surgiu o conceito de programação. As linguagens de programação são geralmente em dois níveis:

  • Linguagens de Baixo Nível: são linguagens de programação que tratam a informação na linguagem de máquina.
  • Linguagens de Alto Nível: são linguagens de programação modeladas quase como a linguagem comum humana, que quando compiladas são convertidas para linguagem de máquina. Cada linguagem deste tipo possui uma sintaxe própria, que deve ser respeitada e aprendida para que possa ser corretamente processada por seu compilador. Compilador é um programa que permite que determinada programação em uma linguagem específica seja adaptada para linguagem de máquina.

No entanto, não é necessário que o programador aprenda todas as diversas linguagens disponíveis no mercado. Cada linguagem é recomendada para determinadas aplicações, assim como possuem suas sintaxes próprias, mas todas são estruturadas logicamente. Com aprendizado da Lógica de Programação o aluno entenderá os conceitos básicos da programação poderá com menor ou maior dificuldade, dependendo da linguagem escolhida, aprender a linguagem que quiser.

Algoritmo[editar | editar código-fonte]

As linguagens de programação tratam os dados de um computador através do uso de algoritmos. Um algoritmo é uma estruturação passo-a-passo de como um determinado problema deve ser resolvido de forma não-ambigua (ou como muitos comparam "uma receita de bolo") . Desta forma, para realizar esta estruturação é necessário o uso de ferramentas e operações oriundas da Lógica, e principalmente da Lógica Matemática.

Antes de estruturar-se de forma lógica para programação, devemos saber qual o tipo de problema proposto, as informações que serão imputadas e os passos a serem efetuados para atingir-se um fim específico. Por exemplo, vamos ver um "algoritmo" sobre "tomar banho":

1.Tirar a roupa.
2.Abrir o registro.
3.Ensaboar-se.
4.Enxaguar o corpo.
5.Passar shampoo nos cabelos.
6.Enxaguar o cabelo.
7.Fechar o registro.

Vimos então um problema proposto (tomar banho) e os passos para solucionar o problema. Logicamente, que há outras formas de estruturarmos este algoritmo de forma a adaptá-lo a atingir o mesmo fim. No entanto, o importante é estruturá-lo de forma coerente, eficaz e simples, ou como muitos dizem de "forma elegante". Veremos na próxima lição que podemos desenhar este algoritmo e aplicar conectivos lógicos que permitam manipular as informações necessárias.

O exemplo abaixo, usar o orelhão, apresenta condições para tomar decisão.

  1. Retirar o fone do gancho;
  2. Colocar o cartão telefônico;
  3. Esperar o ruído de discar;
  4. Com ruído de discar, disque o número desejado;
  5. Se sinal de ocupado, faça:
    1. Colocar fone no gancho e voltar ao passo 1;
  6. Se sinal de chamada, faça:
    1. Esperar atender ao telefone;
    2. Conversar;
    3. Colocar fone no gancho;
    4. Retirar o cartão;

Algoritmos também podem ter condições para repetição.

Resumo[editar | editar código-fonte]

Exercícios[editar | editar código-fonte]

Para complementar os estudos baixe alguns exercícios de algoritmos. Faça esses exercícios até sua lógica de programação ficar bem afiada.

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

  • Algoritmo, artigo na Wikipédia em português
  • Bit, artigo na Wikipédia em português


Wikipedia
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