A Linguagem de Programação do VisuAlg, Notas de estudo de Informática

Baixe A Linguagem de Programação do VisuAlg e outras Notas de estudo em PDF para Informática, somente na Docsity! A Linguagem de Programação do VisuAlg Introdução A linguagem que o VisuAlg interpreta é bem simples: é uma versão portuguesa dos pseudocódigos largamente utilizados nos livros de introdução à programação, conhecida como "Portugol". Tomei a liberdade de acrescentar-lhe alguns comandos novos, com o intuito de criar facilidades específicas para o ensino de técnicas de elaboração de algoritmos. Inicialmente, pensava em criar uma sintaxe muito simples e "liberal", para que o usuário se preocupasse apenas com a lógica da resolução dos problemas e não com as palavras-chave, pontos e vírgulas, etc. No entanto, cheguei depois à conclusão de que alguma formalidade seria não só necessária como útil, para criar um sentido de disciplina na elaboração do "código-fonte". A linguagem do VisuAlg permite apenas um comando por linha: desse modo, não há necessidade de tokens separadores de estruturas, como o ponto e vírgula em Pascal. Também não existe o conceito de blocos de comandos (que correspondem ao begin e end do Pascal e ao { e } do C), nem comandos de desvio incondicional como o goto. Na versão atual do VisuAlg, com exceção das rotinas de entrada e saída, não há nenhum subprograma embutido, tal como Inc(), Sqr(), Ord(), Chr(), Pos(), Copy() ou outro. Importante: para facilitar a digitação e evitar confusões, todas as palavras-chave do VisuAlg foram implementadas sem acentos, cedilha, etc. Portanto, o tipo de dados lógico é definido como logico, o comando se..então..senão é definido como se..entao..senao, e assim por diante. O VisuAlg também não distingue maiúsculas e minúsculas no reconhecimento de palavras-chave e nomes de variáveis. Formato Básico do Pseudocódigo e Inclusão de Comentários O formato básico do nosso pseudocódigo é o seguinte: algoritmo "semnome" // Função : // Autor : // Data : // Seção de Declarações inicio // Seção de Comandos fimalgoritmo A primeira linha é composta pela palavra-chave algoritmo seguida do seu nome delimitado por aspas duplas. Este nome será usado como título nas janelas de leitura de dados (nas futuras versões do VisuAlg, talvez utilizemos este dado de outras formas). A seção que se segue é a de declaração de variáveis, que termina com a linha que contém a palavra-chave inicio. Deste ponto em diante está a seção de comandos, que continua até a linha em que se encontre a palavra-chave fimalgoritmo. Esta última linha marca o final do pseudocódigo: todo texto existente a partir dela é ignorado pelo interpretador. O VisuAlg permite a inclusão de comentários: qualquer texto precedido de "//" é ignorado, até se atingir o final da sua linha. Por este motivo, os comentários não se estendem por mais de uma linha: quando se deseja escrever comentários mais longos, que ocupem várias linhas, cada uma delas deverá começar por "//". Tipos de Dados O VisuAlg prevê quatro tipos de dados: inteiro, real, cadeia de caracteres e lógico (ou booleano). As palavras-chave que os definem são as seguintes (observe que elas não têm acentuação): • inteiro: define variáveis numéricas do tipo inteiro, ou seja, sem casas decimais. • real: define variáveis numéricas do tipo real, ou seja, com casas decimais. • caractere: define variáveis do tipo string, ou seja, cadeia de caracteres. • logico: define variáveis do tipo booleano, ou seja, com valor VERDADEIRO ou FALSO. O VisuAlg permite também a declaração de variáveis estruturadas através da palavra- chave vetor, como será explicado a seguir. Nomes de Variáveis e sua Declaração Os nomes das variáveis devem começar por uma letra e depois conter letras, números ou underline, até um limite de 30 caracteres. As variáveis podem ser simples ou estruturadas (na versão atual, os vetores podem ser de uma ou duas dimensões). Não pode haver duas variáveis com o mesmo nome, com a natural exceção dos elementos de um mesmo vetor. A seção de declaração de variáveis começa com a palavra-chave var, e continua com as seguintes sintaxes: <lista-de-variáveis> : <tipo-de-dado> <lista-de-variáveis> : vetor "["<lista-de-intervalos>"]" de <tipo-de- dado> Na <lista-de-variáveis>, os nomes das variáveis estão separados por vírgulas. Na <lista-de-intervalos>, os <intervalo> são separados por vírgulas, e têm a seguinte sintaxe: <intervalo>: <valor-inicial> .. <valor-final> Na versão atual do VisuAlg, tanto <valor-inicial> como <valor-final> devem ser inteiros. Além disso, exige-se evidentemente que <valor-final> seja maior do que <valor-inicial>. Exemplos: var a: inteiro Valor1, Valor2: real vet: vetor [1..10] de real matriz: vetor [0..4,8..10] de inteiro nome_do_aluno: caractere sinalizador: logico Idem ao anterior, com a única diferença que pula uma linha em seguida. É equivalente ao writeln do Pascal. Exemplos: algoritmo "exemplo" var x: real y: inteiro a: caractere l: logico inicio x <- 2.5 y <- 6 a <- "teste" l <- VERDADEIRO escreval ("x", x:4:1, y+3:4) // Escreve: x 2.5 9 escreval (a, "ok") // Escreve: testeok (e depois pula linha) escreval (a, " ok") // Escreve: teste ok (e depois pula linha) escreval (a + " ok") // Escreve: teste ok (e depois pula linha) escreva (l) // Escreve: VERDADEIRO fimalgoritmo Note que o VisuAlg separa expressões do tipo numérico e lógico com um espaço à esquerda, mas não as expressões do tipo caractere, para que assim possa haver a concatenação. Quando se deseja separar expressões do tipo caractere, é necessário acrescentar espaços nos locais adequados. Comando de Entrada de Dados leia (<lista-de-variáveis>) Recebe valores digitados pelos usuário, atribuindo-os às variáveis cujos nomes estão em <lista-de-variáveis> (é respeitada a ordem especificada nesta lista). É análogo ao comando read do Pascal. Veja no exemplo abaixo o resultado: algoritmo "exemplo 1" var x: inteiro; inicio leia (x) escreva (x) fimalgoritmo O comando de leitura acima irá exibir uma janela como a que se vê ao lado, com a mensagem padrão: "Entre com o valor de <nome-de-variável>" Se você clicar em Cancelar ou teclar Esc durante a leitura de dados, o programa será imediatamente interrompido. Comando de Desvio Condicional se <expressão-lógica> entao <seqüência-de-comandos> fimse Ao encontrar este comando, o VisuAlg analisa a <expressão-lógica>. Se o seu resultado for VERDADEIRO, todos os comandos da <seqüência-de-comandos> (entre esta linha e a linha com fimse) são executados. Se o resultado for FALSO, estes comandos são desprezados e a execução do algoritmo continua a partir da primeira linha depois do fimse. se <expressão-lógica> entao <seqüência-de-comandos-1> senao <seqüência-de-comandos-2> fimse Nesta outra forma do comando, se o resultado da avaliação de <expressão-lógica> for VERDADEIRO, todos os comandos da <seqüência-de-comandos-1> (entre esta linha e a linha com senao) são executados, e a execução continua depois a partir da primeira linha depois do fimse. Se o resultado for FALSO, estes comandos são desprezados e o algoritmo continua a ser executado a partir da primeira linha depois do senao, executando todos os comandos da <seqüência-de-comandos-2> (até a linha com fimse). Estes comandos equivalem ao if...then e if...then...else do Pascal. Note que não há necessidade de delimitadores de bloco (como begin e end), pois as seqüências de comandos já estão delimitadas pelas palavras-chave senao e fimse. O VisuAlg permite o aninhamento desses comandos de desvio condicional. Comando de Seleção Múltipla O VisuAlg implementa (com certas variações) o comando case do Pascal. A sintaxe é a seguinte: escolha <expressão-de-seleção> caso <exp11>, <exp12>, ..., <exp1n> <seqüência-de-comandos-1> caso <exp21>, <exp22>, ..., <exp2n> <seqüência-de-comandos-2> ... outrocaso <seqüência-de-comandos-extra> fimescolha Veja o exemplo a seguir, que ilustra bem o que faz este comando: algoritmo "Times" var time: caractere inicio escreva ("Entre com o nome de um time de futebol: ") leia (time) escolha time caso "Flamengo", "Fluminense", "Vasco", "Botafogo" escreval ("É um time carioca.") caso "São Paulo", "Palmeiras", "Santos", "Corínthians" escreval ("É um time paulista.") outrocaso escreval ("É de outro estado.") fimescolha fimalgoritmo Comandos de Repetição O VisuAlg implementa as três estruturas de repetição usuais nas linguagens de programação: o laço contado para...ate...faca (similar ao for...to...do do Pascal), e os laços condicionados enquanto...faca (similar ao while...do) e repita...ate (similar ao repeat...until). A sintaxe destes comandos é explicada a seguir. Para ... faça Esta estrutura repete uma seqüência de comandos um determinado número de vezes. para <variável> de <valor-inicial> ate <valor-limite> [passo <incremento>] faca <seqüência-de-comandos> fimpara <variável > É a variável contadora que controla o número de repetições do laço. Na versão atual, deve ser necessariamente uma variável do tipo inteiro, como todas as expressões deste comando. <valor-inicial> É uma expressão que especifica o valor de inicialização da variável contadora antes da primeira repetição do laço. <valor-limite > É uma expressão que especifica o valor máximo que a variável contadora pode alcançar. <incremento > É opcional. Quando presente, precedida pela palavra passo, é uma expressão que especifica o incremento que será acrescentado à variável contadora em cada repetição do laço. Quando esta opção não é utilizada, o valor padrão de <incremento> é 1. Vale a pena ter em conta que também é possível especificar valores negativos para <incremento>. Por outro lado, se a avaliação da expressão <incremento > resultar em valor nulo, a execução do algoritmo será interrompida, com a impressão de uma mensagem de erro. fimpara Indica o fim da seqüência de comandos a serem repetidos. Cada vez j <- j + 1 ate j > 10 fimalgoritmo Importante: Como o laço repita...ate testa sua condição de parada depois de executar sua seqüência de comandos, esta seqüência poderá ser executada uma ou mais vezes. Comando Interrompa As três estruturas de repetição acima permitem o uso do comando interrompa, que causa uma saída imediata do laço. Embora esta técnica esteja de certa forma em desacordo com os princípios da programação estruturada, o comando interrompa foi incluído no VisuAlg por ser encontrado na literatura de introdução à programação e mesmo em linguagens como o Object Pascal (Delphi/Kylix), Clipper, VB, etc. Seu uso é exemplificado a seguir: algoritmo "Números de 1 a 10 (com interrompa)" var x: inteiro inicio x <- 0 repita x <- x + 1 escreva (x:3) se x = 10 entao interrompa fimse ate falso fimalgoritmo O VisuAlg permite ainda uma forma alternativa do comando repita...ate, com a seguinte sintaxe: algoritmo "Números de 1 a 10 (com interrompa) II" var x: inteiro inicio x <- 0 repita x <- x + 1 escreva (x:3) se x = 10 entao interrompa fimse fimrepita fimalgoritmo Com esta sintaxe alternativa, o uso do interrompa é obrigatório, pois é a única maneira de se sair do laço repita...fimrepita; caso contrário, este laço seria executado indeterminadamente. Subprograma é um programa que auxilia o programa principal através da realização de uma determinada subtarefa. Também costuma receber os nomes de sub-rotina, procedimento, método ou módulo. Os subprogramas são chamados dentro do corpo do programa principal como se fossem comandos. Após seu término, a execução continua a partir do ponto onde foi chamado. É importante compreender que a chamada de um subprograma simplesmente gera um desvio provisório no fluxo de execução. Há um caso particular de subprograma que recebe o nome de função. Uma função, além de executar uma determinada tarefa, retorna um valor para quem a chamou, que é o resultado da sua execução. Por este motivo, a chamada de uma função aparece no corpo do programa principal como uma expressão, e não como um comando. Cada subprograma, além de ter acesso às variáveis do programa que o chamou (são as variáveis globais), pode ter suas próprias variáveis (são as variáveis locais), que existem apenas durante sua chamada. Ao se chamar um subprograma, também é possível passar-lhe determinadas informações que recebem o nome de parâmetros (são valores que, na linha de chamada, ficam entre os parênteses e que estão separados por vírgulas). A quantidade dos parâmetros, sua seqüência e respectivos tipos não podem mudar: devem estar de acordo com o que foi especificado na sua correspondente declaração. Para se criar subprogramas, é preciso descrevê-los após a declaração das variáveis e antes do corpo do programa principal. O VisuAlg possibilita declaração e chamada de subprogramas nos moldes da linguagem Pascal, ou seja, procedimentos e funções com passagem de parâmetros por valor ou referência. Isso será explicado a seguir. Procedimentos Em VisuAlg, procedimento é um subprograma que não retorna nenhum valor (corresponde ao procedure do Pascal). Sua declaração, que deve estar entre o final da declaração de variáveis e a linha inicio do programa principal, segue a sintaxe abaixo: procedimento <nome-de-procedimento> [(<seqüência-de-declarações-de- parâmetros>)] // Seção de Declarações Internas inicio // Seção de Comandos fimprocedimento O <nome-de-procedimento> obedece as mesmas regras de nomenclatura das variáveis. Por outro lado, a <seqüência-de-declarações-de-parâmetros> é uma seqüência de [var] <seqüência-de-parâmetros>: <tipo-de-dado> separadas por ponto e vírgula. A presença (opcional) da palavra-chave var indica passagem de parâmetros por referência; caso contrário, a passagem será por valor. Por sua vez, <seqüência-de-parâmetros> é uma seqüência de nomes de parâmetros (também obedecem a mesma regra de nomenclatura de variáveis) separados por vírgulas. De modo análogo ao programa principal, a seção de declaração internas começa com a palavra-chave var, e continua com a seguinte sintaxe: <lista-de-variáveis> : <tipo-de-dado> Nos próximos exemplos, através de um subprograma soma, será calculada a soma entre os valores 4 e –9 (ou seja, será obtido o resultado 13) que o programa principal imprimirá em seguida. No primeiro caso, um procedimento sem parâmetros utiliza uma variável local aux para armazenar provisoriamente o resultado deste cálculo (evidentemente, esta variável é desnecessária, mas está aí apenas para ilustrar o exemplo), antes de atribuí-lo à variável global res: procedimento soma var aux: inteiro inicio // n, m e res são variáveis globais aux <- n + m res <- aux fimprocedimento No programa principal deve haver os seguintes comandos: n <- 4 m <- -9 soma escreva(res) A mesma tarefa poderia ser executada através de um procedimento com parâmetros, como descrito abaixo: procedimento soma (x,y: inteiro) inicio // res é variável global res <- x + y fimprocedimento No programa principal deve haver os seguintes comandos: n <- 4 m <- -9 soma(n,m) escreva(res) A passagem de parâmetros do exemplo acima chama-se passagem por valor. Neste caso, o subprograma simplesmente recebe um valor que utiliza durante sua execução. Durante essa execução, os parâmetros passados por valor são análogos às suas variáveis locais, mas com uma única diferença: receberam um valor inicial no momento em que o subprograma foi chamado. Funções Em VisuAlg, função é um subprograma que retorna nenhum valor (corresponde ao function do Pascal). De modo análogo aos procedimentos, sua declaração deve estar entre o final da declaração de variáveis e a linha inicio do programa principal, e segue a sintaxe abaixo: na maioria das linguagens de programação (como C, por exemplo), e o VisuAlg não a implementa. O VisuAlg implementa algumas extensões às linguagens "tradicionais" de programação, com o intuito principal de ajudar o seu uso como ferramenta de ensino. Elas são mostradas a seguir. Comando Aleatório Muitas vezes a digitação de dados para o teste de um programa torna-se uma tarefa entediante. Com o uso do comando aleatorio do VisuAlg, sempre que um comando leia for encontrado, a digitação de valores numéricos e/ou caracteres é substituída por uma geração aleatória. Este comando não afeta a leitura de variáveis lógicas: com certeza, uma coisa pouco usual em programação... Este comando tem as seguintes sintaxes: aleatorio [on] Ativa a geração de valores aleatórios que substituem a digitação de dados. A palavra-chave on é opcional. A faixa padrão de valores gerados é de 0 a 100 inclusive. Para a geração de dados do tipo caractere, não há uma faixa pré-estabelecida: os dados gerados serão sempre strings de 5 letras maiúsculas. aleatorio <valor1 > [, <valor2 > ] Ativa a geração de dados numéricos aleatórios estabelecendo uma faixa de valores mínimos e máximos. Se apenas < valor1> for fornecido, a faixa será de 0 a <valor1> inclusive; caso contrário, a faixa será de <valor1> a <valor2> inclusive. Se <valor2> for menor que <valor1>, o VisuAlg os trocará para que a faixa fique correta. Importante: <valor1> e <valor2> devem ser constantes numéricas, e não expressões. aleatorio off Desativa a geração de valores aleatórios. A palavra-chave off é obrigatória. Comando Arquivo Muitas vezes é necessário repetir os testes de um programa com uma série igual de dados. Para casos como este, o VisuAlg permite o armazenamento de dados em um arquivo-texto, obtendo deles os dados ao executar os comandos leia. Esta característica funciona da seguinte maneira: 1) Se não existir o arquivo com nome especificado, o VisuAlg fará uma leitura de dados através da digitação, armazenando os dados lidos neste arquivo, na ordem em que forem fornecidos. 2) Se o arquivo existir, o VisuAlg obterá os dados deste arquivo até chegar ao seu fim. Daí em diante, fará as leituras de dados através da digitação. 3) Somente um comando arquivo pode ser empregado em cada pseudocódigo, e ele deverá estar na seção de declarações (dependendo do "sucesso" desta característica, em futuras versões ela poderá ser melhorada...). 4) Caso não seja fornecido um caminho, o VisuAlg irá procurar este arquivo na pasta de trabalho corrente (geralmente, é a pasta onde o programa VISUALG.EXE está). Este comando não prevê uma extensão padrão; portanto, a especificação do nome do arquivo deve ser completa, inclusive com sua extensão (por exemplo, .txt, .dat, etc.). A sintaxe do comando é: arquivo <nome-de-arquivo> <nome-de-arquivo> é uma constante caractere (entre aspas duplas). Veja o exemplo a seguir: algoritmo "lendo do arquivo" arquivo "teste.txt" var x,y: inteiro inicio para x de 1 ate 5 faca leia (y) fimpara fimalgoritmo Comando Timer Embora o VisuAlg seja um interpretador de pseudocódigo, seu desempenho é muito bom: o tempo gasto para interpretar cada linha digitada é apenas uma fração de segundo. Entretanto, por motivos educacionais, pode ser conveniente exibir o fluxo de execução do pseudocódigo comando por comando, em "câmera lenta". O comando timer serve para este propósito: insere um atraso (que pode ser especificado) antes da execução de cada linha. Além disso, realça em fundo azul o comando que está sendo executado, da mesma forma que na execução passo a passo. Sua sintaxe é a seguinte: timer on Ativa o timer. timer <tempo-de- atraso> Ativa o timer estabelecendo seu tempo de atraso em milissegundos. O valor padrão é 500, que equivale a meio segundo. O argumento <tempo-de-atraso> deve ser uma constante inteira com valor entre 0 e 10000. Valores menores que 0 são corrigidos para 0, e maiores que 10000 para 10000. timer off Desativa o timer. Ao longo do pseudocódigo, pode haver vários comandos timer. Todos eles devem estar na seção de comandos. Uma vez ativado, o atraso na execução dos comandos será mantido até se chegar ao final do pseudocódigo ou até ser encontrado um comando timer off. Comandos de Depuração Nenhum ambiente de desenvolvimento está completo se não houver a possibilidade de se inserir pontos de interrupção (breakpoints) no pseudocódigo para fins de depuração. VisuAlg implementa dois comandos que auxiliam a depuração ou análise de um pseudocódigo: o comando pausa e o comando debug. Comando Pausa Sua sintaxe é simplesmente: pausa Este comando insere uma interrupção incondicional no pseudocódigo. Quando ele é encontrado, o VisuAlg pára a execução do pseudocódigo e espera alguma ação do programador. Neste momento, é possível: analisar os valores das variáveis ou das saídas produzidas até o momento; executar o pseudocódigo passo a passo (com F8); prosseguir sua execução normalmente (com F9); ou simplesmente terminá-lo (com Ctrl-F2). Com exceção da alteração do texto do pseudocódigo, todas as funções do VisuAlg estão disponíveis. Comando Debug Sua sintaxe é: debug <expressão-lógica> Se a avaliação de <expressão-lógica> resultar em valor VERDADEIRO, a execução do pseudocódigo será interrompida como no comando pausa. Dessa forma, é possível a inserção de um breakpoint condicional no pseudocódigo. Comando Eco Sua sintaxe é: eco on | off Este comando ativa (eco on) ou desativa (eco off) a impressão dos dados de entrada na saída-padrão do VisuAlg, ou seja, na área à direita da parte inferior da tela. Esta característica pode ser útil quando houver uma grande quantidade de dados de entrada, e se deseja apenas analisar a saída produzida. Convém utilizá-la também quando os dados de entrada provêm de um arquivo já conhecido. Comando Cronômetro Sua sintaxe é: cronometro on | off Este comando ativa (cronometro on) ou desativa (cronometro off) o cronômetro interno do VisuAlg. Quando o comando cronometro on é encontrado, o VisuAlg imprime na saída-padrão a informação "Cronômetro iniciado.", e começa a contar o tempo em milissegundos. Quando o comando cronometro off é encontrado, o VisuAlg imprime na saída-padrão a informação "Cronômetro terminado. Tempo decorrido: xx segundo(s) e xx ms". Este comando é útil na análise de desempenho de algoritmos (ordenação, busca, etc.). Material disponível no site www.apoioinformatica.inf.br .