Introdução à programação/Algoritmos

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:

Figura 3 - Algoritmo num fluxograma

Seguindo o raciocínio acima, então um programa de computador já é 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 já é um algoritmo. Até um esquema mental é um algoritmo.

Ok, já percebi o que é um algoritmo. Mas porque 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 programação:

IF isso; THEN isto; ELSE aquilo;

O conteúdo escrito acima está formalizado numa linguagem de algoritmos chamada Portugol que é a representação utilizada pela maior parte dos programadores e professores que trabalham em instituições de ensino de 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... O importante é que seja escrito!

Fundamentos

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

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 o aprendizado da Lógica de Programação o aluno entenderá os conceitos básicos da programação e poderá com menor ou maior dificuldade, dependendo da linguagem escolhida, aprender a linguagem que quiser.

Algoritmo

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-ambígua (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, 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 o telefone;
   2. Conversar;
   3. Colocar fone no gancho;
   4. Retirar o cartão;

Algoritmos também podem ter condições para repetição.

Exercícios

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

Bibliografia

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