Informática para Engenharia - Aula 2

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19/11/2020 Estácio
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Disciplina: Informática para Engenharia
Aula 2: Design de Programas
Apresentação
Analistas, programadores, engenheiros e demais profissionais envolvidos, direta ou
indiretamente, que utilizam a Informática usam algoritmos e estruturas de dados
todos os dias em suas atividades. Ter uma boa compreensão desses algoritmos e
saber quando os aplicar é essencial para a produção de softwares que funcionem não
apenas de maneira correta, mas também eficiente.
Nesta aula, pretendemos explicar os algoritmos e as representações mais comumente
utilizadas, tendo como enfoque inicial a organização do pensamento lógico segundo a
ótica do funcionamento do computador. Posteriormente, descreveremos os algoritmos
por meio de uma linguagem narrativa, simbólica e estruturada, sempre apresentando
as vantagens e desvantagens de cada abordagem em cada etapa da análise do
problema.
Por fim, concentraremos os esforços na transcrição dessas etapas para uma
linguagem genérica estruturada: o pseudocódigo. Considerada uma forma
intermediária entre o design e a codificação para a linguagem de programação, o
pseudocódigo é uma forma universal de representar algoritmos independentemente
da linguagem a ser utilizada. Assim, esperamos que, além de uma compreensão dos
algoritmos e sua importância na solução de problemas, você tenha uma apreciação
mais profunda sobre como construir softwares robustos, extensíveis e, é claro,
funcionais.
Objetivos
Descrever as tarefas envolvidas no projeto e desenvolvimento de problemas com
o apoio de algoritmos;
Ilustrar as diferentes formas de se representarem os algoritmos;
Discutir como o uso da lógica pode auxiliar a construção de algoritmos.
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Projeto e Desenvolvimento de
Algoritmos
O computador é capaz de auxiliar-nos em qualquer tarefa que lhe seja
solicitada, é consciente, trabalhador e possui muita energia, mas não tem
iniciativa e nenhuma independência, além de não ser criativo nem inteligente;
por isso, precisa receber instruções nos mínimos detalhes.
Para que o computador compreenda e execute um programa, devemos
escrevê-lo usando uma linguagem que tanto o computador quanto o
desenvolvedor de softwares entendam; trata-se da linguagem de
programação.
 (Fonte: pfluegler-photo / Shutterstock)
Sabemos que o desenvolvimento de um programa envolve uma série de
etapas, por meio de uma minuciosa investigação no enunciado do problema.
De maneira geral, podemos classificar essas tarefas em dois grandes grupos:
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Análise
Estuda-se o enunciado do problema para definir os dados de entrada, o
processamento e os dados de saída. Ainda nessa etapa, fazemos um
esboço do projeto por meio de um algoritmo para descrever o problema.
Implementação
O programa é construído (ou codificado) e testado de acordo com as
especificações da etapa anterior com alguma linguagem de programação.
Podemos definir algoritmos como:

uma sequência finita de instruções ou operações cuja
execução, em tempo finito, resolve um problema
computacional, qualquer que seja sua instância
SALVETTI, 1999;
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
uma sequência de passos que visa atingir um objetivo
bem definido
FORBELLONE, 1999;

regras formais para a obtenção de um resultado ou da
solução de um problema, englobando fórmulas de
expressões aritméticas
MANZANO, 1997;
Analisando as definições anteriores, podemos observar que executamos no dia
a dia vários algoritmos, como podemos observar nos exemplos descritos a
seguir:
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ALGORITMO 1
Fazer um sanduíche
01
Pegar o pão.
02
Cortar o pão ao meio.
03
Pegar a maionese.
04
Passar a maionese no pão.
05
Pegar e cortar a alface e o tomate.
06
Colocar a alface e o tomate no pão.
07
Pegar o hambúrguer.
08
Fritar o hambúrguer.
09
Colocar o hambúrguer no pão.
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ALGORITMO 2
Sacar dinheiro no banco 24 horas
01
Ir a um banco 24 horas.
02
Inserir o cartão na máquina.
03
Digitar a senha.
04
Solicitar a quantia desejada.
05
Se o saldo for maior ou igual à quantia desejada, sacar; caso contrário,
mostrar mensagem de impossibilidade de saque.
06
Retirar o cartão.
07
Sair do banco 24 horas.
Podemos observar nos dois exemplos anteriores que seguimos uma sequência
de passos, estabelecendo assim um padrão de comportamento, retratando
geralmente a maneira que qualquer pessoa adotaria na resolução de tais
problemas.
Vale lembrar que até o momento utilizamos o português coloquial para
representar nossa linha de raciocínio. No entanto, podemos representar os
algoritmos de outras formas, por meio de elementos gráficos ou de uma
notação textual mais rigorosa.
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Tipos de algoritmo
Ao realizarmos a análise do enunciado de um problema, surge uma dúvida
crucial:
Como devemos retratá-lo? Vimos que até o momento
representamos o problema por meio da nossa língua
portuguesa. No entanto, surgem algumas dúvidas: qual é a
melhor maneira de descrever? Existe algum padrão de
escrita?
Sobre a primeira dúvida, o significado de “melhor” depende do nível de
detalhamento desejado. Pode ser uma boa opção utilizar estruturas gráficas
que têm como foco o funcionamento do algoritmo, escondendo assim, nessa
etapa, detalhes desnecessários.
Em relação ao segundo questionamento, existe sim um padrão de escrita mais
estruturado do que a forma narrativa utilizada; é o chamado pseudocódigo.
Os três tipos mais utilizados de algoritmos são:
Descrição narrativa ;
Fluxograma;
Pseudocódigo ou portugol.
ALGORITMO 3
Fazer um sanduíche
01
1
http://estacio.webaula.com.br/cursos/gon956/aula2.html
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Pegar o pão.
02
Cortar o pão ao meio.
03
Pegar a maionese.
04
Passar a maionese no pão.
05
Pegar e cortar a alface e o tomate.
06
Colocar a alface e o tomate no pão.
07
Fritar o hambúrguer por aproximadamente 5 minutos.
08
Pegar o hambúrguer e colocar no pão.
Veja no algoritmo anterior o passo 7: “Fritar o hambúrguer por
aproximadamente 5 minutos”. Essa imprecisão pode dar margem a diferentes
interpretações. Por exemplo, menos de 5 minutos ou mais de 5 minutos?
Para a linguagem de programação, a linguagem natural é abstrata, imprecisa e
pouco confiável. Isso poderia trazer problemas na hora de transcrever o
algoritmo para o programa (em uma linguagem de programação).
Devido a esses motivos, essa forma de representação é pouco utilizada na
prática.
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 (Fonte: NicoElNino / Shutterstock)
Fluxograma
Consiste em analisar o enunciado do problema e escrever, por meio de
símbolos gráficos predefinidos, os passos a serem seguidos para a resolução
do problema.

1
Vantagem
O entendimento de elementos gráficos é mais fácil que o entendimento de
textos.

2
Desvantagem
É necessário aprender a simbologia dos fluxogramas. Além disso, o algoritmo
resultante não apresenta muitos detalhes, dificultando a sua transcrição para
um programa.
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 Início e fim do algoritmo
 Sentido do fluxo de dados
 Cálculos e atribuições de valores
 Entrada de dados
 Saída de dados
 Tomada de uma decisão (possibilidade de desvios)
O algoritmo a seguir representa em forma de fluxograma o processo
necessário para calcular a média aritmética entre duas notas de um aluno e
mostrar sua situação, que pode ser aprovado ou reprovado.
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Pseudocódigo ou Portugol
Consiste em analisar o enunciado do problema e escrever, por meio de regras
predefinidas, os passos a serem seguidos para a resolução do problema.

1
Vantagem
A passagem do algoritmo para qualquer linguagem de programação é quase
imediata, bastando conhecer as palavras reservadas da linguagem de
programação que será utilizada.

2
Desvantagem
É necessário aprender as regras do pseudocódigo.
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O algoritmo a seguir representa em forma de pseudocódigo o processo
necessário para calcular a média aritmética entre duas notas de um aluno e
mostrar a situação dele, que pode ser aprovado ou reprovado.
ALGORITMO
DECLARE N1, N2, M NUMÉRICO
ESCREVA “Digite as duas notas”
LEIA N1, N2
M = (N1 + N2)/2
ESCREVA “Média = “,M
SE M>= 7 ENTÃO
ESCREVA “Aprovado”
SENÃO
ESCREVA “Reprovado”
FIM_ALGORITMO
Observe no pseudocódigo um conjunto de estruturas bem-definidas, também
denominadas de palavras reservadas, como ALGORITMO, DECLARE,
NUMÉRICO, ESCREVA, SE, ENTÃO, SENÃO e FIM_ALGORITMO.
Temos um bom e claro motivo para o uso desse recurso: a ambiguidade.
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 Ilustração do problema decorrente do uso da
linguagem natural. (Fonte: Vida de Programador
<https://vidadeprogramador.com.br/2011/03/22/logica-
de-programacao/> )
Algoritmos e Raciocínio Lógico
De maneira simples, podemos dizer que a lógica trata da correção do
pensamento. É a arte de pensar corretamente, de ensinar a colocar ordem no
pensamento. Trata-se da correção do raciocínio.

Exemplo
Todo mamífero é animal;
Todo cavalo é mamífero;
Portanto, todo cavalo é animal.
Mas, na verdade, o que é lógica?
Poderíamos enfocar essa pergunta dentro de uma visão matemática,
psicológica, filosófica e tantas outras, mas, em essência, teríamos a mesma
resposta: é uma forma de conexão das estruturas do raciocínio.
https://vidadeprogramador.com.br/2011/03/22/logica-de-programacao/
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Aplicando o raciocínio lógico:
De quem é o retrato?
1. Carlos olha um retrato, e alguém lhe pergunta: “De quem é este retrato?”.
Ele responde: “Eu não tenho nem irmão nem irmã, mas o pai deste homem é o
filho de meu pai”.
R: O pai deste homem é você; você é filho do seu pai. Logo é o filho de Carlos!
Então, para que estudar lógica?
Para ordenar e relacionar informações com o objetivo de gerar (resultar em)
novas informações.
No contexto da Computação, onde aplicar lógica?
Nas instruções dos programas, para controlar o processamento das
informações (montar programa).
Podemos então chegar à seguinte relação:
Lógica  Montagem
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Programar  Codificar
Um programa pode ser construído segundo a análise lógica do problema,
geralmente tendo um fluxo de informação de característica:

1
Sequencial
Conjunto de ações que será executado passo a passo, um após o outro.

2
Seletiva
Situação em que nem sempre todas as ações devem ser executadas. Nesse
caso, somente um conjunto de ações será executado após realizado um teste
condicional.
3
Repetitiva
Conjunto de ações executado diversas vezes até que uma condição seja
satisfeita.
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Como exemplo de uma estrutura sequencial, podemos ilustrar uma série de
passos para a troca de uma lâmpada queimada.
01
Pegue uma escada.
02
Posicione-a embaixo da lâmpada.
03
Busque uma lâmpada nova.
04
Suba na escada.
05
Retire a lâmpada velha.
06
Coloque a lâmpada nova.
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E se a lâmpada não estiver queimada?
01
Pegue uma escada.
02
Posicione-a embaixo da lâmpada.
03
Busque uma lâmpada nova.
04
Ligue o interruptor.
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05
SE a lâmpada não acender, ENTÃO:
05.1
suba na escada
05.2
retire a lâmpada velha
05.3
coloque a lâmpada nova
Imagine se no algoritmo anterior, ao executar o passo 4, a lâmpada ligasse?
Não teria sentido pegar a escada, posicioná-la embaixo da lâmpada e muito
menos buscar uma nova lâmpada. Como estamos na fase de projeto, podemos
fazer um refinamento da solução, conforme ilustrado no próximo algoritmo.
01
Ligue o interruptor.
02
SE a lâmpada não acender, ENTÃO:
02.1
pegue uma escada
02.2
posicione-a embaixo da lâmpada
02.3
busque uma lâmpada nova
02.4
suba na escada
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02.5
retire a lâmpada velha
02.6
coloque a lâmpada nova
Apesar de improvável, temos de considerar no nosso algoritmo que a nova
lâmpada possa estar com defeito. Podemos pensar mais além!
E se todo o lote da lâmpada estiver com defeito?
01
Ligue o interruptor.
02
SE a lâmpada não acender, ENTÃO:
02.1
pegue uma escada
02.2
posicione-a embaixo da lâmpada
02.3
busque uma caixa de lâmpadas novas
02.4
suba na escada
02.5
retire a lâmpada velha
02.6
coloque a lâmpada nova
02.7
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SE a lâmpada nova não acender, ENTÃO:
02.7.1
retire a lâmpada nova;
02.7.2
coloque outra lâmpada... (até quando?)
A linha 2.7.2 do algoritmo ilustra bem esse problema. Podemos perceber que
existe a possibilidade de que uma série de ações semelhantes seja executada
de forma repetitiva e indefinida.
Uma forma de solucionar tal comportamento consiste em expressar os passos
repetidos com a delimitação de um limite para essa repetição, por meio de
uma condição de parada.
01
Ligue o interruptor.
02
SE a lâmpada não acender, ENTÃO:
02.1
pegue uma escada
02.2
posicione-a embaixo da lâmpada
02.3
busque uma caixa de lâmpadas novas
02.4
suba na escada
02.5
retire a lâmpada velha
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02.6
coloque a lâmpada nova
02.7
ENQUANTO a lâmpada nova não acender, FAÇA:
02.7.1
retire a lâmpada nova;
02.7.2
coloque outra lâmpada
Analisando a linha 2.7, podemos perceber que não existe um limite para a
troca de lâmpadas.
 (Fonte: Creative Mood / Shutterstock)
Etapas e desafios na construção de algoritmos
Podemos então adotar a seguinte “fórmula” para a construção de algoritmos
eficientes:
1
Ler o enunciado do problema.
2
Relacionar as entradas de dados.
3
Relacionar as saídas de dados.
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4
Determinaro conjunto de ações necessárias para transformar as entradas em
saídas.
5
Construir o algoritmo.
6
Executar o algoritmo (“validando”).
Exemplo
O vencimento do funcionário João Silva é de 8 salários mínimos. Sabe-se que a
empresa no mês de maio dá um aumento em torno de 15% aos funcionários.
Quanto João passaria a receber com esse aumento?
Entradas (E): salário mínimo atual;
Saídas (S): salário com aumento;
Ações para transformar E→ S: multiplicar o salário por 1.15 para obter
15% de um salário.
Depois, multiplicar esse valor por 8 (quantidade de salários recebidos por
João).
Algoritmo (em pseudocódigo):
ALGORITMO
DECLARE salario ,novo_salario NUMÉRICO
salario = 960,00
novo_salario = (salario * 1,15)*8
ESCREVA “O novo salário de João é: “,novo_salario
FIM_ALGORITMO
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Dentre as dificuldades na construção de um algoritmo, podemos citar:
Complexidade
Variedade de situações diferentes que um problema pode apresentar;
Legibilidade
Capacidade de compreensão de um algoritmo;
Portabilidade (compatibilidade)
Facilidade na implementação (programação) do algoritmo em uma
linguagem de programação.
Atividade
1. Apresente os passos envolvidos na preparação de um bolo. Reflita
sobre as desvantagens dessa abordagem.
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2. Com base no algoritmo do bolo, poderíamos realizar passos seguindo
certas condições e/ou repeti-los? Descreva situações que podem se
encaixar nessas estruturas condicionais e de repetição.
3. Carlos olha um retrato, e alguém lhe pergunta: “De quem é este
retrato?”. Ele responde: “Eu não tenho nem irmão nem irmã, mas o filho
deste homem é o filho de meu pai”.
4. Sabe-se que um dólar no início do ano custava R$ 3,33 e atualmente
custa R$ 3,72. Faça um algoritmo (pseudocódigo) que me retorne à
variação percentual entre o valor do início do ano e o atual..
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Notas
Modal descrição narrativa 
Consiste em analisar o enunciado do problema e escrever, por meio de uma
linguagem natural (língua portuguesa), os passos a serem seguidos para a
resolução do problema.
Vantagem: não é necessário aprender nenhum conceito novo, pois uma
língua natural, nesse ponto, já é bem conhecida.
Desvantagem: a língua natural abre espaço para várias interpretações,
o que posteriormente dificultará a transcrição desse algoritmo para
programa. Para melhor entendimento, vamos analisar o primeiro
algoritmo (agora modificado e chamado Algoritmo 3).
Referências
AGUILAR, L. J. Fundamentos de programação: algoritmos, estruturas de
dados e objetos. 3. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2008.
DE SOUZA, M. A. F. et al. Algoritmos e lógica de programação: um texto
introdutório para engenharia. 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
FORBELLONE, A. L. V. Lógica de programação: a construção de algoritmos
e estrutura de dados. 3 ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
FOROUZAN, B.; MOSHARRAF, F. Fundamentos da ciência da computação.
São Paulo: Cengage Learning, 2011.
1
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Próximos Passos
Apresentar a estrutura geral de um programa com o apoio da linguagem
de programação Python;
Analisar as instruções e os tipos de dados mais comuns na linguagem;
Dar os primeiros passos para desenvolver algoritmos que permitam
manipular dados informados por usuário.
Explore mais
Assista ao documentário “Entenda o seu mundo {volume 6} –
Entendendo o computador”, produzido por History Channel Brasil.
Disponível em <https:// www.youtube.com/ watch?
v=wTBOhNe8kIM&t=1021s <https://www.youtube.com/watch?
v=wTBOhNe8kIM&t=1021s> >. Acesso em 30 jun 2018;
Assista ao vídeo “As Regras Secretas da Vida Moderna – Algoritmos”.
Disponível em <https:// www.youtube.com/ watch?v=IqNuQDo-
P-I <https://www.youtube.com/watch?v=IqNuQDo-P-I> >.
Acesso em 30 de jun 2018.
https://www.youtube.com/watch?v=wTBOhNe8kIM&t=1021s
https://www.youtube.com/watch?v=IqNuQDo-P-I