Técnicas de Desenvolvimento de Algoritmos: Estruturas de Dados e Recomendações de Estudo

Técnicas de Desenvolvimento de Algoritmos Material Teórico Responsável pelo Conteúdo Profª Me Ana Fernanda Gomes Ascencio Revisão Textual Jaquelina Kutsunugi Revisão Técnica Profª Esp Margarete Eliane da Silva Almendro Vetores e Matrizes Conceito de Vetor e Matriz Desenvolver algoritmos em pseudocódigo que utilizem as estruturas de dados do tipo vetores e matrizes OBJETIVO DE APRENDIZADO Vetores e Matrizes Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional siga algumas recomendações básicas Assim Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina Por exemplo você poderá determinar um dia e horário fixos como seu momento do estudo Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar lembrese de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo No material de cada Unidade há leituras indicadas e entre elas artigos científicos livros vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade Além disso você tam bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados Após o contato com o conteúdo proposto participe dos debates mediados em fóruns de discus são pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento além de propiciar o contato com seus colegas e tutores o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco Evite se distrair com as redes sociais Mantenha o foco Evite se distrair com as redes sociais Determine um horário fixo para estudar Aproveite as indicações de Material Complementar Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar lembrese de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias Isso amplia a aprendizagem Seja original Nunca plagie trabalhos UNIDADE Vetores e Matrizes Conceito de Vetor e Matriz Nesta Unidade VI continuaremos conhecendo um pouco mais sobre as estrutu ras que compõem os algoritmos Salientamos que a implementação dos algoritmos utilizando qualquer Linguagem de Programação permite o teste efetivo desres Neste curso os testes serão realizados na ferramenta VisualG Na Unidade I abordamos as definições de algoritmos e as três técnicas mais utilizadas para o desenvolvimento destes Na Unidade II foram abordados alguns algoritmos que utilizam apenas estrutura sequencial ou seja entrada dos dados processamento e saída Na Unidade III abordamos alguns algoritmos que utili zam estruturas condicionais também conhecidas como desvios Na Unidade IV abordamos alguns algoritmos que utilizam estruturas de repetição em que um ou vários comandos podem ser repetidos várias vezes Na unidade V abordamos as subrotinas ou seja a modularização dos algoritmos A partir desta unidade abordaremos dois novos tipos de dados conhecidos como vetores e matrizes Um vetor é também conhecido como variável composta homogênea uni dimensional Isto quer dizer que se trata de um conjunto de variáveis de mesmo tipo que possuem o mesmo identificador nome e são alocadas sequencialmente na memória Como as variáveis têm o mesmo nome o que as distingue é um índice que referencia sua localização dentro da estrutura ASCENCIO CAMPOS 2012 p 151 O vetor é declarado juntamente com as outras variáveis conforme sintaxe a seguir var nomedavariável vetorposiçãoinicialposiçãofi nal de tipodosdados A seguir alguns exemplos de vetores Acima podemos ver a criação de um vetor chamado vet que possui cinco posi ções Ou seja foram alocadas cinco porções de memória para armazenamento de números inteiros Estas porções de memória são contíguas isto é seus endereços são sequenciais 8 9 Acima é possível ver a criação de um vetor chamado y que possui três posições Ou seja foram alocadas três porções de memória para armazenamento de números reais Essas porções de memória são contíguas isto é seus endereços são sequenciais Para atribuir valores às posições dos vetores é necessário colocar o nome do vetor e a posição entre colchetes conforme exemplos abaixo É possível utilizar a estrutura de repetição com variável de controle para carregar todas as posições de um vetor conforme exemplo a seguir para i 1 até 5 faça passo 1 escreval Digite o i º número leia xi fimpara Nesse exemplo a estrutura de repetição PARA foi utilizada para garantir que a variável i assuma todos os valores possíveis entre 1 e 5 posições válidas para o vetor X Assim para cada execução da repetição será utilizada uma posição dife rente do vetor 9 UNIDADE Vetores e Matrizes Quadro 1 Simulação Simulação Memória Tela i 1 Digite o 1º número 95 i 2 Digite o 2º número 13 i 3 Digite o 3º número 25 i 4 Digite o 4º número 47 i 5 Digite o 5º número 0 Fonte Ascencio e Campos 2012 p 152 Da mesma forma que utilizamos a estrutura de repetição para passar por todas as posições de um vetor a fim de carregálas com dados digitados pelo usuário usamos a estrutura de repetição para mostrar os dados armazenados no vetor conforme exemplo abaixo para i 1 até 5 faça passo 1 escreval Conteúdo da posição i do vetor escreval xi fimpara 10 11 Os vetores são conhecidos como variáveis homogêneas unidimensionais ou seja são vari áveis com o mesmo nome e o mesmo tipo mas diferenciadas por um único índice Assim não podemos usar um vetor para armazenar os dados de um produto pois os dados de um produto são código do tipo inteiro descrição do tipo literal e preço do tipo real Explor A seguir há um exemplo de algoritmo utilizando vetor O algoritmo deve receber dez números digitados pelo usuário e mostrar qual o menor Figura 1 Fluxograma do algoritmo exemplo de vetor A seguir temos um algoritmo exemplo em pseudocódigo algoritmo exemplo1 Função receber 10 números e mostrar o menor Autor Ana Fernanda revisão Margarete E S Almendro Data 24122018 07022020 seção de declarações de variáveis e constantes 11 UNIDADE Vetores e Matrizes var num vetor110 de inteiro i menor inteiro inicio para i 1 até 10 faça passo 1 leia numi fimpara menor num1 para i 1 até 10 faça passo 1 se numi menor entao menor numi fimse fimpara escreval menor fimalgoritmo Quando falamos em vetores em algoritmos e em programação de computadores estamos falando de uma variável capaz de armazenar uma quantidade finita de variáveis todas com o mesmo nome e do mesmo tipo diferenciadas apenas por um índice Não estamos falando dos vetores da GEOMETRIA ANALÍTICA Explor Uma matriz é uma variável composta homogênea multidimensional Ela é formada por uma sequência de variáveis todas do mesmo tipo com o mesmo identificador mesmo nome e alocadas sequencialmente na memória Uma vez que as variáveis têm o mesmo nome o que as dis tingue são índices que referenciam sua localização dentro da estrutura Uma variável do tipo matriz precisa de um índice para cada uma de suas dimensões ASCENCIO CAMPOS 2012 p 194 A matriz é declarada juntamente com as outras variáveis conforme sintaxe a seguir var nomedavariável vetorposiçãoinicialposiçãofi nal posiçãoinicialposiçãofinal de tipodosdados 12 13 A seguir alguns exemplos de matrizes Acima podemos ver a criação de uma matriz chamada mat que possui 15 po sições ou seja possui 3 linhas e 5 colunas Acima podemos ver a criação de uma matriz chamada X que possui 4 posi ções ou seja possui 2 linhas e 2 colunas Para atribuir valores às posições das matrizes é necessário colocar o nome da matriz e suas posições linha e coluna entre colchetes conforme exemplos abaixo 13 UNIDADE Vetores e Matrizes É possível utilizar estruturas de repetição aninhadas com variável de controle para carregar todas as posições de uma matriz conforme exemplo a seguir a variável i será utilizada como primeiro índice ou seja linha a variável j será utilizada como segundo índice ou seja coluna para i 1 até 3 faça passo 1 para j 1 até 5 faça passo 1 escreval Digite o número da linhai coluna j leia matij fimpara fimpara Os valores assumidos pela variável i estão dentro do intervalo de 1 a 3 ou seja exatamente o número das linhas da matriz Por esta razão a variável i é utilizada para indicar a primeira dimensão dentro dos colchetes Para cada valor assumido por i a variável j assume os valores no intervalo de 1 a 5 ou seja exatamente o número das colunas Por esta razão a variável j é utilizada para indicar a segunda dimensão dentro dos colchetes ASCENCIO CAMPOS 2012 p 196 Quadro 2 Simulação das estruturas de repetição para carregar uma matriz MEMÓRIA TELA i j 1 1 Digite o número da linha 1 e coluna 1 12 2 Digite o número da linha 1 e coluna 2 9 3 Digite o número da linha 1 e coluna 3 3 4 Digite o número da linha 1 e coluna 4 7 5 Digite o número da linha 1 e coluna 5 23 2 1 Digite o número da linha 2 e coluna 1 15 2 Digite o número da linha 2 e coluna 2 4 3 Digite o número da linha 2 e coluna 3 2 14 15 MEMÓRIA TELA 4 Digite o número da linha 2 e coluna 4 34 5 Digite o número da linha 2 e coluna 5 4 3 1 Digite o número da linha 3 e coluna 1 3 2 Digite o número da linha 3 e coluna 2 45 3 Digite o número da linha 3 e coluna 3 3 4 Digite o número da linha 3 e coluna 4 0 5 Digite o número da linha 3 e coluna 5 3 Fonte Ascencio e Campos 2012 p 196 Assim podemos imaginar os elementos dispostos em uma estrutura bidimensio nal como uma tabela Matriz mat 1 12 9 3 7 23 2 15 4 2 34 4 3 3 45 3 0 3 1 2 3 4 5 Da mesma forma que utilizamos estruturas de repetição aninhadas para passar por todas as posições de uma matriz para carregálas com dados digitados pelo usuário usamos estruturas de repetição aninhadas para mostrar os dados armaze nados na matriz conforme exemplo abaixo para i 1 até 3 faça passo 1 para j 1 até 5 faça passo 1 escreval Conteúdo da linha i coluna j escreval matij fimpara fimpara As matrizes são conhecidas como variáveis homogêneas multidimensionais ou seja são variáveis com o mesmo nome e o mesmo tipo mas diferenciadas por seus índices Assim não podemos usar uma matriz para armazenar os dados de um aluno pois os dados de um aluno são código do inteiro e nome do tipo literal Explor 15 UNIDADE Vetores e Matrizes A seguir há um exemplo de algoritmo utilizando matriz O algoritmo deve rece ber 6 números digitados pelo usuário armazenandoos em uma matriz 3 X 2 Em seguida deve mostrar qual o maior número digitado Figura 2 Fluxograma do algoritmo exemplo de matriz A seguir há um algoritmo exemplo em pseudocódigo algoritmo exemplo2 Função receber 6 números armazenar em uma matriz mostrar o maior Autor Ana Fernanda revisão Margarete E S Almendro Data 24122018 07022020 seção de declarações de variáveis e constantes var m vetor13 12 de inteiro i j maior inteiro inicio para i 1 até 3 faça passo 1 para j 1 até 2 faça passo 1 leia mij fimpara 16 17 fimpara maior m11 para i 1 até 3 faça passo 1 para j 1 até 2 faça passo 1 se mij maior então maior mij fimse fimpara fimpara escreval maior fimalgoritmo Quando falamos em matrizes em algoritmos e em programação de computadores esta mos falando de uma variável capaz de armazenar uma quantidade fi nita de variáveis todas com o mesmo nome e do mesmo tipo diferenciadas apenas por seus índices Não estamos falando das matrizes da GEOMETRIA ANALÍTICA apesar de ambas apresentarem a mesma estrutura de armazenamento Explor Observe a Figura 3 a seguir que representa as duas estruturas estudadas nesta Unidade VI ou seja vetores e matrizes Figura 3 Vetores e Matrizes Fonte sn333g 123RF Com a utilização das estruturas do tipo vetores e matrizes podemos desenvolver algoritmos que necessitem do armazenamento mesmo que temporário de con juntos de dados sem a necessidade de declarar uma variável específica para cada elemento do conjunto 17 UNIDADE Vetores e Matrizes Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade Livros Lógica de Programação com Pascal O livro Lógica de Programação com Pascal no Capítulo 7 mostra a teoria sobre vetores e matrizes e vários exemplos Ao final desse capítulo há uma lista de exercícios a resolver SCENCIO A F G Lógica de Programação com Pascal São Paulo Pearson 1999 Fundamentos da Programação de Computadores O livro Fundamentos da Programação de Computadores nos Capítulos 7 e 8 mostra a teoria sobre vetores e matrizes e vários exemplos Ao final desses capítulos existem duas listas de exercícios uma resolvida e a outra a resolver ASCENCIO A F G CAMPOS E A V Fundamentos da Programação de Computadores 3 ed São Paulo Pearson 2012 Algoritmos Teoria e Prática O livro Algoritmos Teoria e Prática do autor Thomas Cormen é um clássico na área de Computação e aborda o desenvolvimento de algoritmos na teoria e na prática CORMEN T H Algoritmos Teoria e Prática Rio de Janeiro Campus 2012 Algoritmos O livro Algoritmos de José Augusto Manzano é muito indicado para quem está começando a desenvolver algoritmos tendo em vista que possível sequência didática de aprendizagem e uma linguagem apropriada para iniciantes MANZANO J A N G Algoritmos 28 ed São Paulo Pearson 2016 18 19 Ref erência ASCENCIO A F G CAMPOS E A V Fundamentos da Programação de Computadores 3 ed São Paulo Pearson 2012 19 Cruzeiro do Sul Educacional