Cálculo Númerico - Programação e Software

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12/08/2014
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01.02 –
PROGRAMAÇÃO E 
SOFTWARE
Programação e Software
• Objetivo é como usar o computador como uma 
ferramenta para obter soluções numéricas para 
um dado modelo de engenharia. Há duas 
maneiras de usar computadores:
– Usar software disponível
– Ou, escrever programas de computador para 
estender a capacidade de software disponível, 
como Excel e Matlab.
• Engenheiros não devem ser limitados por 
ferramentas, é importante que devam ser 
capazes de fazer ambos!
• Programas de computador são conjunto de instruções que 
direcionam o computador para realizer uma certa tarefa.
• Para ser capaz de realizar cálculos numéricos orientados a 
engenharia, você deve se familiarizar com s seguintes tópicos 
em programação:
– Representação de informação simples (constantes, variáveis, e 
declaração de tipo)
– Representação de informação avançada (estrutura de dados, arrays, e 
registros)
– Fórmulas matemáticas (assignment, regras de prioridade, e funções 
intrínsecas)
– Input/Output
– Representação lógica (sequência, seleção, e repetição)
– Programação modular (funções e subrotinas)
• Vamos focar os dois últimos tópicos, assumindo que você tem 
algum conhecimento prévio de programação.
Programação Estruturada
• Programação estruturada é um conjunto de regras 
que prescreve bons hábitos de estilo para um 
programador.
– Um código organizado, bem estruturado
– Facilmente compartilhável
– Fácil para debug e testar
– Requer tempo menor para desenvolver, testar, e atualizar
• A idéia chave é que qualquer algoritmo numérico 
pode ser composto do uso das três estruturas 
fundamentais:
– Sequência, seleção, e repetição 
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Fig. 2.1 • Sequência. Código 
de computador 
deve ser 
implementado uma 
instrução por vez, a 
não ser que você 
instrua o contrário. 
A estrutura pode 
ser expressa como 
fluxograma ou 
pseudocódigo.
Fig.2.2
• Seleção. Divide o 
fluxo do programa 
em ramos 
baseados no 
resultado de uma 
condição lógica.
Fig. 2.3 • Repetição. Um meio de implementar instruções repetidamente.
Fig. 2.4
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Fig. 2.5 Figure 2.6
Programação Modular
• Programas de computador podem ser divididos em 
subprogramas, ou módulos, que podem ser 
desenvolvidos e testados separadamente. 
• Módulos devem ser o mais independentes e auto 
contidos quanto possível.
• Vantagens do projeto modular são:
– É mais fácil entender a lógica dos módulos menores
– São mais fáceis para debug e testar
– Facilita mantenção e modificação do programa
– Permite manter sua própria biblioteca de módulos para uso 
posterior
Fig. 2.7
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EXCEL
• É uma planilha eletrônica que permite ao usuário entrar e 
realizer cálculos em linhas e colunas de dados.
• Quando qualquer valor na planilha é alterado, todo o cálculo é 
atualizado, portanto, planilhas eletrônicas são ideais para 
analyses do tipo “e se?”.
• Excel tem alguma capacidade numérica embutida inclusive 
solução de equações, ajuste de curvas e otimização.
• Também inclui VBA (Visual Basic for Applications) como 
linguagem de macro que pode ser usada para implementar 
cálculos numéricos.
• Tem várias ferramentas de visualização, como gráficos e 
diagramas tridimensionais.
Fig. 2.8
MATLAB
• É um software que foi originalmente 
desenvolvido como um laboratório de 
matrizes. Uma variedade de funções 
numéricas, cálculos simbólicos, e ferramentas 
de visualização foram adicionadas às 
manipulações com matrizes.
• MATLAB está bastante relacionado à 
programação.
Fig. 2.9
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Outras Linguagens e 
Bibliotecas
• Fortran 90 (IMSL)
• C++