Algoritmos e Estruturas de Dados I
- Introdução
Profa. Mercedes
Gonzales Márquez
Algoritmos - Conceito



Sequência de passos que visa atingir um objetivo bem
definido.
Um algoritmo é um conjunto finito de regras que
fornece uma sequencia precisa de operações para
resolver um problema específico.
Descrição de um conjunto de comandos que,
obedecidos, resultam numa sucessão finita de ações.
Algoritmos – exemplos da vida
quotidiana





Instruções que um professor passa aos seus alunos em
uma academia de ginástica
Uma receita para preparo de um bolo
O guia de preenchimento da declaração de imposto de
renda.
A regra para determinação de máximos e mínimos de
funções por derivadas sucessivas.
A maneira como as contas de água, luz e telefone são
calculadas mensalmente.
Problemas mais complexos
solucionados por algoritmos
• A internet permite que o mundo acesse e obtenha com
rapidez grandes quantidades de informações.
• Algoritmos inteligentes são necessários para gerenciar e
manipular esse grande volume de dados.
• Exemplos de problemas
1. localização de boas rotas pelas quais os dados viajarão
2. uso de um mecanismo de pesquisa para encontrar com rapidez
páginas em que residem informações específicas.
3. A capacidade de manter privativas informações como números de
cartão de crédito, senhas e extratos bancários é essencial no
comercio eletrônico.A criptografia de chave pública e as assinaturas
digitais são tecnologias centrais utilizadas baseadas em algoritmos
numéricos e na teoria dos números.
Algoritmos - exemplo 1

Algoritmo – instruções que um professor passa aos
seus alunos em uma academia de ginástica para
fortalecer braços e pernas.
1) Repetir 10 vezes os quatro passos abaixo:
1.1.Levantar e abaixar braço direito;
1.2.Levantar e abaixar braço esquerdo;
1.3.Levantar e abaixar perna esquerda;
1.4.Levantar e abaixar perna direita.
Algoritmos - exemplo 2

Algoritmo – Fazer um bolo

1) Bater duas claras ;

2) Adicionar duas gemas;

3) Adicionar um xícara de açúcar;

4) Adicionar duas colheres de manteiga;

5) Adicionar uma xícara de leite de coco;

6) Adicionar farinha e fermento;

7) Colocar numa forma e levar ao forno em lume
brando
Algoritmos - exemplo 3

Problema – Dispomos de duas vasilhas com
capacidades de 9 e 4 litros respectivamente. As
vasilhas não tem nenhum tipo de marcação, de modo
que não é possível ter medidas como metade ou um
terço. Faça um algoritmo que usando as vasilhas de 9 e
4 litros encha uma terceira vasilha de medida
desconhecida com seis litros de água.
Uma possível solução é:
(1) Encha a vasilha de 9 litros;
Algoritmos - exemplo 3
(2) Usando a vasilha de 9 litros, encha a vasilha de 4 litros;
(3) Despeje o que sobrou na vasilha de 9 litros (5 litros) na
terceira vasilha. Observe que falta um litro para completar
os seis litros;
(4) Esvazie a vasilha de 4 litros;
(5) Torne a encher a vasilha de 9 litros;
(6) Usando a vasilha de 9 litros encha a vasilha de 4 litros;
(7) Esvazie a de 4 litros;
(8) Usando o que restou na vasilha de 9 litros (5 litros),
encha novamente a vasilha de quatro litros;
(9) Despeje o que sobrou na vasilha de 9 litros (1 litro) na
terceira vasilha, que agora tem 6 litros.
Algoritmos - exemplo 4

Problema – Considere cinco rãs estão
posicionadas em seis casas da seguinte maneira:
rã 1

rã 2
rã 3
rã 4
rã 5
Faça um algoritmo que mostre como as rãs podem
chegar a seguinte posição final:
rã 5
rã 4
rã 3
rã 2
rã 1
Algoritmos - exemplo 4
As rãs foram treinadas para trocar de casas, mas
sempre obedecendo as seguintes regras:
- elas podem pular para a casa vizinha (frente ou trás),
se ela estiver vazia;
- elas podem pular sobre a rã vizinha para uma casa
livre (frente ou trás).
Algoritmos - exemplo 4
Algoritmos - exemplo 5

Um algoritmo que inclua decisões, como o que fazer
em um domingo poderia ser o seguinte:
(1) Acordar.
(2) Tomar o café.
(3) Se estiver sol vou à praia senão leio o jornal e
assisto TV
(4) Almoçar.
(5) Ir ao cinema.
(6) Fazer uma refeição e comer
(7) Ir dormir.
Reflexões sobre os exemplos




Os algoritmos referidos devem ser executados por um
ser humano com alguns níveis de conhecimento.
O computador não entenderia a instrução Bater duas
claras nem Tomar o café.
Quais são as instruções que o computador entende
para podermos trabalhar com algoritmos para serem
executados por um computador?
Conheçamos a seguir alguns conceitos básicos sobre
computador.
Conceitos Básicos


Computadores – máquinas capazes de
solucionar problemas, mas que só agem
quando recebem instruções nos mínimos
detalhes.
A tarefa principal dos computadores é o
processamento de dados, ou seja, receber
dados
(entrada),
realizar
operações
(processamento propriamente dito) e gerar
uma resposta (saída).
Conceitos Básicos
Estrutura de um computador
MEMÓRIA
UNIDADE
DE
ENTRADA
UNIDADE
DE
CONTROLE
UNIDADE
LÓGICA E
ARITMÉTICA
Unidade Central de Processamento (UCP)
UNIDADE
DE
SAIDA
Conceitos básicos



Unidade de entrada – Traduz informação de um
dispositivo de entrada em um código que a UCP
entende (padrões de pulsos elétricos compreensíveis
ao computador).
Unidade de saída – converte os dados processados,
de pulsos elétricos em palavras ou números que podem
ser escritos em vídeos ou outros dispositivos de saída.
Exemplos ue:
– Teclado
– drive de CD / DVD-ROM, pen drive.
Conceitos básicos
– joystick,
– câmera filmadora,
– câmera digital,
– tela sensível ao toque,
– mesa gráfica,
– caneta ótica, etc.
 Exemplos de us
• Vídeo
• Impressora
• drive de CD/DVD-ROM, pen drive
• caixa de som, etc.
Conceitos básicos

Memória – armazena os dados e o próprio programa.
Número finito de localizações que são identificadas por
meio de um único endereço.
Escrita – CPU envia endereço
da posição de memória a ser
escrita e dados a escrever.
Leitura – CPU envia endereço
da posição de memória a ser
lida e recebe dados.
Endereço
Read/Write
CPU
Dados
1000
1001
1002
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009
1010
Conceitos básicos


Unidade lógica e aritmética – São executadas
operações matemáticas de adição, multiplicação e
divisão e operações lógicas como conjunção,
disjunção, ou exclusivo e outras.
Unidade de controle – Responsável pelo “tráfico” de
dados. Controla a transferência de dados da memória
para a unidade lógica e aritmética, da entrada para a
memória e da memória para a saída.
Algoritmos – Método de Construção






entender o problema;
definir os dados de entrada;
definir o processamento;
definir os dados de saída;
construir o algoritmo usando descrição
narrativa, fluxograma ou pseudocódigo;
realizar testes.
Algoritmos - Características





Finitude: algoritmos devem terminar após um
número finito de passos;
Definição: cada passo deve ser precisamente
definido
Entradas: devem ter zero ou mais entradas
Saídas: devem ter uma ou mais saídas;
Efetividade: todas as operações devem ser
simples de modo que possam ser executadas
em um tempo limitado.
Algoritmos - Dificuldades



Difícil para iniciantes saber o que o computador
pode ou não fazer
Criação de algoritmos é um processo não
automático e tem muito de arte
Pode haver mais de uma solução para um
problema.
Algoritmos - Representação



Linguagem natural ou descrição narrativa:
Algoritmos expressos diretamente em
linguagem natural como as receitas.
Fluxograma: representação gráfica
Pseudo-código (pseudo-linguagem):
linguagem intermediária entre linguagem
natural e linguagem de programação.
Algoritmos - Representação

Descrição narrativa



Escrever, usando linguagem natural, os passos a serem
seguidos para a solução.
Vantagens – a linguagem natural já é bastante conhecida.
Não é necessário aprender nenhum conceito novo.
Desvantagens – possibilidades de várias interpretações,
gerando dificuldade na codificação.
Algoritmos – exemplo 1

Calcular a área de um retângulo.

Dados de entrada


Processamento (cálculo)


base e altura
Área do retângulo = base x altura
Dados de saída

Área do retângulo
Algoritmos – Representação

Exemplo 1 – Descrição narrativa

Passo 1 – Ingressar largura do retângulo

Passo 2 – Ingressar altura do retângulo

Passo 3 – Multiplicar a largura pela altura

Passo 4 – Mostrar o resultado da multiplicação
Algoritmos – exemplo 2

Calcular a média ponderada de um aluno e verificar a
sua aprovação em relação a uma média pré-definida
para aprovação. 5 notas e 5 pesos devem ser
considerados.

Dados de entrada


notas e pesos correspondentes, média para aprovação
Processamento (cálculo)
Média do aluno =
[(N1 x P1) + (N2 x P2) + ... + (N5 x P5)] / (P1 + P2 + ... + P5)

Se média do aluno for maior ou igual à média para aprovação,
aluno aprovado. Caso contrário, aluno reprovado.


Dados de saída

Média do aluno, aprovação
Algoritmos – Representação

Exemplo 2 – Descrição narrativa

Passo 1 – Ingressar pesos Pi e notas Ni

Passo 2 – Ingressar media referência MF

Passo 3 – Calcular a média ponderada usando
MA = [(N1 x P1) + (N2 x P2) + ... + (N5 x P5)] / (P1 + P2 + ... + P5)

Passo 4 – Se MA>=MF COND=Aprovado senão COND=Reprovado

Passo 5 – Mostrar MA e COND
Algoritmos - Representação

Fluxograma



Descrição dos passos para a resolução do problema
utilizando símbolos gráficos definidos previamente.
Vantagens – entendimento mais fácil do que a leitura de
textos.
Desvantagens – necessidade de aprender a simbologia.
Poucos detalhes, dificultando a codificação.
Algoritmos - Representação

Fluxograma – símbolos utilizados
Início e fim do algoritmo
Sentido do fluxo de dados
Cálculos e atribuição de valores
Entrada de dados
Saída de dados
Tomada de decisão
Algoritmos - Representação

Exemplo 1 – Fluxograma
Início
b, h
A=b*h
A
Fim
Algoritmos - Representação

Exemplo 2 – Fluxograma
Início
p1,p2,p3,p4,p5,N1,N2,N3,N4,N5,MR
MA =
[(N1 x P1) + (N2 x P2) + ... + (N5 x P5)] / (P1 + P2 + ... + P5)
Cond=R
F
MA>=MR
V
Cond=A
A
Fim
MA, Cond
Algoritmos - Representação

Pseudocódigo (portugol)

Descrição dos passos a serem seguidos através de
regras definidas previamente.

Vantagens – codificação mais rápida.

Desvantagens – necessidade de aprender o
pseudocódigo.
Algoritmos – Representação por pseudocódigo

Símbolos e palavras utilizadas (convenção nossa)
←
Cálculos e atribuição de valores
leia
Entrada de dados
escreva
Saída de dados
Se … então...
Senão...
F
V
V
Tomada de decisão (1 vez)
Enquanto …
Tomada de decisão (repetidas faça
vezes)
Algoritmos – Representação por pseudocódigo

Exemplo 1
ALGORITMO
Inicio
escreva “Informe a largura do retângulo”
leia b
escreva “Informe a altura do retângulo”
leia h
a ← b * h
escreva “Área = ”, a
Fim
Algoritmos – Representação por pseudocódigo

Exemplo 2 –
ALGORITMO
Inicio
escreva “Informe Média de referência”
Leia MF
←
←
←
Contador 1,somaproduto 0, somapesos 0
Enquanto contador<=5
escreva “Informe nota(contador)”
leia n(contador)
escreva “Informe peso(contador)”
leia p(contador)
somaproduto
←
p(contador)*n(contador)+somaproduto
← p(contador)+somapesos
contador←contador+1
somapesos
MA<-somaproduto/somapesos
Algoritmos – Representação por pseudocódigo
 Exemplo 2 –
Se MA>=MF então
Cond←“Aprovado“
Senão
Cond←“Reprovado“
escreva MA, Cond
Fim