UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERL NDIA ENGENHARIA CIVIL PROGRAMAO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERL NDIA ENGENHARIA CIVIL PROGRAMAÇÃO ESTRUTURADA (MODULARIZAÇÃO/SUBPROGRAMAÇ ÃO) Fabíola Gonçalves
ROTEIRO Introdução; Escopo das variáveis; Passagem de parâmetro; Argumentos; Função. 2
MODULARIZAÇÃO INTRODUÇÃO fundamental da programação Modular a resolução do problema através da sua divisão em subproblemas menores e mais simples; Neste processo, cada subproblema pode ser analisado de forma individual e independente dos demais. Objetivo: Facilitar o trabalho com problemas complexos; Permitir a reutilização de módulos. Com a modularização de um programa, as partes que o compõem podem ser desenvolvidas por diferentes equipes. 3 Característica estruturada:
MODULARIZAÇÃO INTRODUÇÃO Refinamentos Sucessivos (top-down): Divisão do problema inicial em subproblemas, e estes em partes ainda menores, sucessivamente, até que cada parte seja descrita através de um algoritmo claro e bem-definido. Um algoritmo que resolve um determinado subproblema é denominado subalgoritmo. 4
MODULARIZAÇÃO SUBALGORITMOS (MÓDULOS) Favorecendo a estruturação do programa; Facilitando a correção do programa; Facilitando a modificação do programa; Melhorando a legibilidade do programa; Divisão do problema a ser resolvido em partes (modularização). 5 A subprogramação é uma ferramenta que contribui com a tarefa de programar:
MODULARIZAÇÃO SUBALGORITMOS (MÓDULOS) Por convenção, um subalgoritmo deve ser declarado acima dos módulos que o chamam; Todo subalgoritmo tem por objetivo a resolução de um determinado subproblema; Portanto, mantém as mesmas características de um algoritmo comum: ter dados de entrada; Dados de saída; e Conter qualquer tipo de comando aceito por um algoritmo. 6 Pode
SUBPROGRAMAÇÃO As linguagens de programação oferecem algum tipo de suporte à subprogramação. Exemplos: Algol: bloco; FORTRAN: subrotina; Modula: co-rotinas; ADA: tarefas; C: funções; Visualg: procedimentos e funções. Pascal: procedimentos e funções.
SUBPROGRAMAÇÃO Procedimentos Procedimento é uma forma de criar um sub-programa; Quando um determinado conjunto de instruções tiver que ser repetido dentro da solução de um problema, é conveniente colocá-lo dentro de um procedimento; Para se criar um procedimento é necessário: Um identificador (o nome do procedimento); Uma lista de parâmetros (que possibilitam a comunicação entre o programa principal e o procedimento); As ações a serem executadas (que formam o corpo do procedimento). 8
SUBPROGRAMAÇÃO Funções 9 Função também é uma forma de criar um sub-programa; A função deve obrigatoriamente retornar um valor processado através do seu nome identificador; Uma função deve ser ativada em um contexto de expressão.
SUBALGORITMOS (MÓDULOS) ESCOPO DAS VARIÁVEIS Por serem tratados de forma independente dos demais módulos, cada subalgoritmo só pode manipular variáveis/constantes: Globais: declaradas no início do algoritmo principal ; Fora de todas as funções; Elas são conhecidas e podem ser alteradas por todas as funções do programa. Locais: declaradas no próprio subalgoritmo; Só têm validade dentro do bloco no qual são declaradas. 10
SUBALGORITMOS (MÓDULOS) PASSAGEM DE PAR METRO apenas fornecer um valor para que a subrotina realize um processamento; apenas retornar um valor processado pela subrotina; fornecer um valor para processamento pela subrotina, e também ser responsável pelo retorno de um valor processado. 11 A passagem de parâmetros é o meio de comunicação entre as unidades de um programa, pode acontecer com um dos seguintes propósitos:
SUBALGORITMOS (MÓDULOS) PASSAGEM DE PAR METRO Existem duas formas de interagir com subalgoritmos: quando a troca é feita através de argumentos. Existem 2 modos de passar argumentos/parâmetros para um subalgoritmo: Por valor: o argumento será uma variável independente, ou seja, ocupará um espaço na memória durante a execução do módulo. Qualquer alteração no argumento, não afeta a variável. Por referência: o argumento não ocupará espaço de memória, pois utilizará o espaço já alocado pela variável. Qualquer alteração realizada no subalgoritmo afetará a variável. 12 Explícita:
SUBALGORITMOS (MÓDULOS) PASSAGEM DE PAR METRO Existem duas subalgoritmos: formas de interagir com Implícita: quando a troca é feita pela utilização de variáveis globais. Esta forma funciona de modo similar à passagem de argumentos por referência, pois não necessita de nova alocação de memória e qualquer alteração realizada durante a execução do módulo afeta o conteúdo da variável para os demais módulos. 13
PASSAGEM DE PAR METROS Passagem por valor: Apenas o valor é transferido. Então, as alterações feitas nos parâmetros formais (da subrotina) não alteram os reais (unidade ativadora). Por referência: O endereço do parâmetro real é transferido. Então, as alterações nos parâmetros formais da subrotina na verdade estão sendo feitas sobre os parâmetros reais. Declaração
PASSAGEM DE PAR METROS POR VALOR Quando apenas e porque passagem por valor: fornecer um valor à subrotina para que ela realize um determinado processamento; utilizados somente para “valores de entrada”; protegem automaticamente o parâmetro real; deve ser explorado sempre que possível.
PASSAGEM DE PAR METROS POR REFERÊNCIA Quando e porque passagem por referência: Quando e porque passagem por : quando a unidade ativada (subrotina) necessitar retornar um valor a ser utilizado pela unidade ativadora; seu uso deve ser cuidadoso.
SUBALGORITMOS (MÓDULOS) ARGUMENTOS real expoente( real BASE, int FATOR) resultado ← expoente(NRO, EXP); 17 Na escrita de um subalgoritmo, os dados necessários para a resolução do subproblema podem ser informados na declaração do módulo. Ex:
SUBALGORITMOS (MÓDULOS) FUNÇÕES Sintaxe: inicio var ← nome_funcao(var 1, var 2, . . . , var. N); fim 18 tipo_retornado nome_funcao (tipo arg 1, tipo arg 2, . . . , tipo arg. N) <declaração de variáveis/constantes locais> inicio <bloco de comandos> fim-funcao
SUBPROGRAMA Um subprograma pode ser ativado em qualquer parte do programa (em algumas linguagens somente depois de definido); Sua ativação se dá através do uso de seu identificador como uma instrução;
SUBALGORITMOS (MÓDULOS) FUNÇÕES Exemplo: inicio int num; escreva("Entre com um numero: "); leia (num); num <- Square(num); escreva("O seu quadrado vale: ", num); fim 20 int Square (int a) inicio return(a*a); fim
SUBPROGRAMAÇÃO Exemplo de aplicação: Fazer um algoritmo para calcular a combinação (análise combinatória) de N elementos tomados P a P. Sabe-se que isto é possível através da seguinte expressão:
SUBPROGRAMAÇÃO A solução deste problema pelos métodos vistos até agora (sem o uso da subprogramação) teria N e P como argumentos de entrada e C como argumento de saída; Seriam necessários os seguintes passos: Calcular o fatorial de N (armazenar numa variável, ex: Fat. N); Calcular o fatorial de P (armazenar numa segunda variável, ex: Fat. P); Calcular o fatorial de N-P (armazenar numa terceira variável, ex: Fat. NP); E finalmente calcular a expressão: Fat. N/(Fat. P*Fat. NP).
SUBPROGRAMAÇÃO Note que nesta solução teríamos que descrever várias vezes uma mesma sequência de ações que são utilizadas para o cálculo do fatorial de um número; Esta sequência tem um comportamento padrão. Suponha que tivéssemos à disposição um procedimento genérico, chamado FAT, para calcular o fatorial de um número qualquer: . . .
SUBPROGRAMAÇÃO Uma subrotina é um subprograma com variáveis e comandos próprios e que, para ser executada, precisa ser chamada pelo programa principal. � Existem dois tipos de subrotinas: Procedimento (procedure) Função (function) Diferença entre elas: A função retorna um valor O procedimento não retorna valor
EXERCÍCIOS Crie um programa que leia três números. Para cada número, imprima o dobro. Use uma função que recebe como parâmetro um número inteiro e devolve o seu dobro. O valor calculado deve ser impresso na função principal. 2. Faça um programa receba dois números e execute as seguintes funções: Verificar se o número digitado é positivo ou negativo. Sendo que o valor de retorno será 1 se positivo, 0 se negativo ou -1 se for igual a 0. Receber dois números inteiros positivos por parâmetro e retorne a soma dos N números inteiros existentes entre eles. 26 1.
EXERCÍCIOS Faça uma função que receba por parâmetro dois valores X e Z. Calcule e retorne o resultado de X^Z para o programa principal. Atenção não utilize nenhuma função pronta de exponenciação. 4. Crie um programa que receba a nota de 10 alunos obtida ao longo do semestre (foram realizadas quatro avaliações). Elabore funções para: Calcular a média aritmética de todos os alunos; Indicar o aluno que deverá fazer recuperação, ou seja, aqueles com média inferior a 6. Dica: Opção 1 – ler as 10 notas dentro a função de média (sejam em variáveis ou vetor); Opção 2 – criar 10 variáveis no programa principal e passar como argumento; Opção 3 – ler um vetor de tamanho 10 e passar o vetor como parâmetro para a função. 27 3.
REFERÊNCIAS Martins, L. G. A. , Silva, A. J. Introdução à Algoritmos. Apostila da FACOM-UFU. 28
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