Linguagem de Programação Pascal - Apostilas - Informática Part1, Notas de estudo de Informática

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INTRODUÇÃO À LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO /###### /### /##### /##### /### /### | ### /### /### ### /###__/### / ###__/## /### ### | ### | ###| ### /###_/ ### | #### \/_/ | ### |/_/ /###_/ ### | ### | ######_/ | ### | ### \ / #### | ### | ### | ### | ### | ###__/ | ######### \ / #### | ### | ######### | ### | ### | ###__/### /###\ ### |/ ### /## | ###__/### | ### | ### | ### | ### |/ ##### / \ ##### / | ### | ### | ####### |/__/ |/__/ |/__/ \ /____/ \/____/ |/__/ |/__/ |/______/ SEMESTRE 2008/1 SUMÁRIO 1 - FUNDAMENTOS DE PROGRAMAÇÃO ............................................ 1 1.1 O QUE SÃO ALGORITMOS ?... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 POR QUE PRECISAMOS DE ALGORITMOS ?... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.2 MÉTODO PARA CONSTRUIR UM ALGORITMO .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.3 EXERCÍCIOS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 TIPOS DE INFORMAÇÃO.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.1 TIPOS INTEIROS (NUMÉRICOS) ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.2 TIPOS REAIS (NUMÉRICOS) ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.3 TIPOS CARACTERES ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.4 TIPOS LÓGICOS... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 VARIÁVEIS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1 ARMAZENAMENTO DE DADOS NA MEMÓRIA... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2 CONCEITO E UTILIDADE DE VARIÁVEIS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4 INSTRUÇÕES PRIMITIVAS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5 REPRESENTAÇÃO DE ALGORITMOS ATRAVÉS DE FLUXOGRAMAS... . . . . . . . . . . 6 1.5.1 EXERCÍCIOS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.6 INTRODUÇÃO A LINGUAGEM PASCAL ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.6.1 PROGRAMAS FONTE, OBJETO E EXECUTÁVEL ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.6.2 NOMES DOS ARQUIVOS EM DISCO.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 - FUNDAMENTOS DA PROGRAMAÇÃO EM PASCAL .......................... 11 2.1 ESTRUTURA DE UM PROGRAMA EM PASCAL ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1.1 IDENTIFICADORES ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.1.2 TIPOS DEFINIDOS DO PASCAL ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.2.1 TIPO INTEIRO.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.2.2 TIPO BOOLEAN .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.2.3 TIPO CHAR.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.2.4 TIPO REAL ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.2.5 TIPO STRING .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.3 DECLARAÇÃO DE VARIÁVEIS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.4 DECLARAÇÃO DE CONSTANTES ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.5 COMANDO DE ATRIBUIÇÃO .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1.6 COMENTÁRIOS... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1.7 EXPRESSÕES ARITMÉTICAS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1.8 FUNÇÕES MATEMÁTICAS PRÉ-DEFINIDAS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1.9 EXPRESSÕES LÓGICAS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2 EXERCÍCIOS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3 - ENTRADA E SAÍDA DE DADOS ..................................................... 23 3.1 COMANDOS DE ENTRADA .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2 COMANDOS DE SAÍDA.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3 FORMATAÇÃO .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4 O COMANDO CLRSCR .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.4.1 EXERCÍCIOS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.5 EXERCÍCIOS AVANÇADOS .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4 - ESTRUTURAS DE DECISÃO .......................................................... 33 4.1 COMANDOS COMPOSTOS ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.2 A ESTRUTURA DE DECISÃO IF ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2 Na prática não é importante ter-se apenas um algoritmo, mas sim, um bom algoritmo. O mais importante de um algoritmo é a sua correção, isto é, se ele resolve realmente o problema proposto e o faz exatamente. Para se ter um algoritmo, é necessário: i. Que se tenha um número nito de passos; ii. Que cada passo esteja precisamente denido, sem possíveis ambigüidades; iii. Que existam zero ou mais entradas tomadas de conjuntos bem denidos; iv. Que existam uma ou mais saídas; v. Que exista uma condição de m sempre atingida para quaisquer entradas e num tempo nito. Para que um computador possa desempenhar uma tarefa é necessário que esta seja detalhada passo a passo, numa forma compreensível pela máquina, utilizando aquilo que se chama de programa. Neste sentido, um programa de computador nada mais é que um algoritmo escrito numa forma compreensível pelo computador. 1.1.1 POR QUE PRECISAMOS DE ALGORITMOS ? Vejamos o que algumas pessoas importantes, para a Ciência da Computação, disseram a respeito de algoritmo: A noção de algoritmo é básica para toda a programação de computadores. [KNUTH - Professor da Universidade de Stanford, autor da coleção The art of computer programming] O conceito central da programação e da ciência da computação é o conceito de algoritmo. [WIRTH - Professor da Universidade de Zurique, autor de diversos livros na área e responsável pela criação de linguagens de programação como ALGOL, PASCAL e MODULA-2]. A importância do algoritmo está no fato de termos que especicar uma seqüência de passos lógicos para que o computador possa executar uma tarefa qualquer, pois o mesmo por si só não tem vontade própria, faz apenas o que mandamos. Com uma ferramenta algorítmica, podemos conceber uma solução para um dado problema, independendo de uma linguagem especíca e até mesmo do próprio computador. 1.1.2 MÉTODO PARA CONSTRUIR UM ALGORITMO Utilizando os conceitos já desenvolvidos, esquematizaremos um método para construir um algoritmo logicamente correto: i. Ler atentamente o enunciado: Deve-se reler o enunciado de um exercício quantas vezes for necessário, até compreendê-lo completamente. A maior parte da resolução de um exercício consiste na compreensão completa do enunciado. ii. Retirar a relação das entradas de dados do enunciado Através do enunciado, descobrimos quais são os dados que devem ser fornecidos ao programa, via teclado, a partir dos quais são desenvolvidos os cálculos. Obs. Pode haver algum algoritmo que não necessite da entrada de dados (pouco comum). iii. Retirar do enunciado as informações de saída Através do enunciado podemos descobrir quais são as informações que devem ser mostradas para compor o resultado nal, objetivo do algoritmo. 4. Determinar o que deve ser feito para transformar as entradas em saídas Nessa fase é que teremos a construção do Algoritmo propriamente dito. Devemos determinar qual sequência de passos ou ações é capaz de transformar um conjunto de dados nas informações de resultado. Para isso, utilizamos os fatores descritos anteriormente, tais como legibilidade, portabilidade, método cartesiano e planejamento reverso, e nalmente podemos construir o algoritmo. 3 1.1.3 EXERCÍCIOS 1a Questão) Elabore um algoritmo que mova 3 discos de uma torre de Hanói, que consiste em 3 hastes (a-b-c), uma das quais serve de suporte para os três discos de tamanhos diferentes (1-2-3), os menores sobre os maiores. Pode-se mover um disco de cada vez para qualquer haste, sendo que nunca deve ser colocado um disco maior sobre um menor. O objetivo é transferir os três discos da haste A para haste C. Figura 1.1: Torres de Hanoi Mova <disco n> da haste <n1> para haste <n2> - - - - - 1.2 TIPOS DE INFORMAÇÃO Todo o trabalho realizado por um computador é baseado na manipulação das informações contidas em sua memória. Estas informações podem ser classicadas em dois tipos: • As instruções, que comandam o funcionamento da máquina e determinam a maneira como devem ser tratados os dados. • Os dados propriamente ditos, que correspondem à porção das informações a serem processadas pelo computador. A classicação apresentada a seguir não se aplica a nenhuma linguagem de programação especíca; pelo contrário, ela sintetiza os padrões utilizados na maioria das linguagens. 1.2.1 TIPOS INTEIROS (NUMÉRICOS) São caracterizados como tipos inteiros, os dados numéricos positivos ou negativos. Excluindo-se destes qualquer número fracionário. Como exemplo deste tipo de dado, tem-se os valores: 35, 0, -56, 1024 entre outros. 1.2.2 TIPOS REAIS (NUMÉRICOS) São caracterizados como tipos reais, os dados numéricos positivos e negativos e números fracionários. Como exemplo deste tipo de dado, tem-se os valores: 35, 0, -56, 1.2, -45.987 entre outros. 4 1.2.3 TIPOS CARACTERES São caracterizados como tipos caracteres, as seqüências contendo letras, números e símbolos especiais. Uma seqüência de caracteres deve ser indicada entre aspas (). Este tipo de dado também é conhecido como string, alfanumérico, string, literal ou cadeia. Como exemplo deste tipo de dado, tem-se os valores: Programação, Rua Alfa, 52 Apto 1, Fone 574-9988, 04387-030,  , 7 entre outros. 1.2.4 TIPOS LÓGICOS São caracterizados como tipos lógicos os dados com valor verdadeiro e falso, sendo que este tipo de dado poderá representar apenas um dos dois valores. Ele é chamado por alguns de tipo booleano, devido à contribuição do lósofo e matemático inglês George Boole na área da lógica matemática. 1.3 VARIÁVEIS Na programação, uma variável é um objeto (uma posição, freqüentemente localizada na memória) capaz de reter e representar um valor ou expressão. Enquanto as variáveis só existem em tempo de execução, elas são associadas a nomes, chamados identicadores, durante o tempo de desenvolvimento. 1.3.1 ARMAZENAMENTO DE DADOS NA MEMÓRIA Para armazenar os dados na memória, imagine que a memória de um computador é um grande arquivo com várias gavetas, onde cada gaveta pode armazenar apenas um único valor (seja ele numérico, caractere ou lógico). Se é um grande arquivo com várias gavetas, é necessário identicar com um nome a gaveta que se pretende utilizar. Desta forma o valor armazenado pode ser utilizado a qualquer momento. 1.3.2 CONCEITO E UTILIDADE DE VARIÁVEIS Têm-se como denição de variável tudo aquilo que é sujeito a variações, que é incerto, instável ou inconstante. E quando se fala de computadores, temos que ter em mente que o volume de informações a serem tratadas é grande e diversicado. Desta forma, os dados a serem processados serão bastante variáveis. Como visto anteriormente, informações correspondentes a diversos tipos de dados são armazenadas nas memórias dos computadores. Para acessar individualmente cada uma destas informações, em princípio, seria necessário saber o tipo de dado desta informação (ou seja, o número de bytes de memória por ela ocupados) e a posição inicial deste conjunto de bytes na memória. Percebe-se que esta sistemática de acesso a informações na memória é bastante ilegível e difícil de se trabalhar. Para contornar esta situação criou-se o conceito de variável, que é uma entidade destinada a guardar uma informação. Basicamente, uma variável possui três atributos: um nome, um tipo de dado associado à mesma e a informação por ela guardada. Toda variável possui um nome que tem a função de diferenciá-la das demais. Cada linguagem de programação estabelece suas próprias regras de formação de nomes de variáveis. Adotaremos para os algoritmos, as seguintes regras: i. um nome de variável deve necessariamente começar com uma letra; ii. um nome de variável não deve conter nenhum símbolo especial, exceto a sublinha ( _ ) e nenhum espaço em branco; iii. Um nome de variável não poderá ser uma palavra reservada a uma instrução de programa. 7 Figura 1.3: Simbologia dos Fluxogramas português para passar-lhe as instruções necessárias à execução de cada atividade. Escreva os passos necessários para o nosso robô executar: • encher uma bacia com água; • trocar uma lâmpada no teto de sua casa; • trocar o pneu de um carro; • calcular a sua idade daqui a 20 anos; • calcular a média de um aluno com 3 notas. 6a Questão) É comum ouvirmos programadores experimentados armarem: algoritmos ... aprendi e nunca usei na prática ... não vejo necessidade.... Discuta esse tipo de armativa. 1.6 INTRODUÇÃO A LINGUAGEM PASCAL A linguagem Pascal se destina à programação de computadores. Foi desenvolvida no nal dos anos 60 na Suíça e seu nome é uma homenagem ao criador da primeira calculadora mecânica, o matemático francês do século XVII Blaise Pascal. 8 Figura 1.4: Fluxograma Cálcula Média Um dos principais fatores que motivaram o surgimento da linguagem foi a obtenção de uma linguagem simples, capaz de incentivar a edição de programas claros e facilmente legíveis, favorecendo a utilização das boas técnicas de programação. Assim como as outras linguagens de programação, o Pascal possui várias versões. Cada fabricante cria sua própria versão com suas particularidades. As versões mais famosas são o Turbo Pascal, da Borland International, e o MS-Pascal, da Microsoft. Existem versões de Pascal para todos os tipos de computadores, desde MSX e CP-500 a computadores de grande porte como o IBM 4381. À medida que o tempo passa, cada fabricante costuma atualizar e melhorar as versões de seus programas. O mesmo acontece com as linguagens de programação. Em 1983, a Borland criou o Turbo Pascal, versão 1. Essa versão inicial passou por sucessivas atualizações até que em 1991 tínhamos o Turbo Pascal, versão 6. Neste texto, onde nos referirmos simplesmente à linguagem Pascal, estamos nos referindo à versão 5 do Turbo Pascal, lançada em 1988. 1.6.1 PROGRAMAS FONTE, OBJETO E EXECUTÁVEL Normalmente, quando pensamos em elaborar um programa, estamos pensando em fazer um texto com palavras do tipo "read", "write", "function", "end", etc. Neste texto, cada palavra escrita obedece a uma gramática rigorosa ditada pela linguagem de programação. Queremos que o computador execute cada comando associado a cada palavra que escrevemos. Este texto a que estamos nos referindo é chamado programa fonte. Internamente, todo computador só entende uma linguagem chamada linguagem de máquina, formada exclusivamente por números binários, cujos únicos algarismos são 0 e 1. Logo, o programa fonte deve passar por algum processo de tradução para que o computador possa entendê-lo. Essa tradução é chamada compilação. O programa fonte, após a compilação, recebe o nome de programa objeto. Apesar do programa objeto estar na linguagem do computador, ele ainda não pode ser executado pois, sob um certo aspecto, está ainda incompleto. Faltam instruções nele que ensinem o computador a 9 executar os comandos básicos da linguagem. Por exemplo, você pode usar uma função trigonométrica no seu programa fonte, e na hora dela ser executada, o computador saberá como calculá-la. Quem é que ensina ao computador a calcular valor de função trigonométrica? A resposta a essa pergunta é simples: toda linguagem de programação possui um conjunto de instruções básicas pronto para ser adicionado a qualquer programa objeto. Esse conjunto de instruçÕes é a biblioteca padrão da linguagem. O ato de ligar (link) o programa objeto à biblioteca padrão é chamado ligação (que algumas pessoas chamam de "linkagem", talvez pelo hábito de usar neologismos). O programa objeto após a ligação com a biblioteca padrão torna-se um programa executável. +------------+ +------------+ | Programa | COMPILAÇÃO | Programa | | fonte |----------->| objeto | +------------+ +------------+ +-------------+ |----------->| Programa | +-------------+ | executável | | Biblioteca | +-------------+ | padrão | +-------------+ 1.6.2 NOMES DOS ARQUIVOS EM DISCO Os nomes com os quais os programas de qualquer linguagem de programação são gravados no disco, obedecem às regras de formação de nomes do sistema operacional: todo arquivo do disco é especicado por um nome obrigatório com no máximo 8 caracteres e uma extensão opcional com no máximo 3 caracteres. O nome e a extensão são separados por um ponto. Os caracteres que podem aparecer no nome ou extensão são letras, algarismos e alguns caracteres especiais como: ( ) - _ $ ! @ # Não podem fazer parte donome ou extensão os seguintes caracteres: + ? * \ / | < > [ ] : ; , . É comum um programa fonte em Pascal ter extensão PAS. Se você não mencionar a extensão de um arquivo, o Pascal incluirá automaticamente a extensão PAS, sempre que for feito algum uso do mesmo. Neste caso, dizemos que PAS é a extensão "default"( = omissão, falta) do Pascal. A extensão, geralmente, classica o tipo do arquivo. Algumas extensões bastante comuns são: PAS ---> Programa fonte em Pascal BAS ---> Programa fonte em BASIC C ---> Programa fonte em C FOR ---> Programa fonte em FORTRAN PRO ---> Programa fonte em PROLOG ASM ---> Programa fonte em Assembly BAK ---> Arquivo cópia (back up) de outro BAT ---> Arquivo de lote (batch) EXE ---> Programa executável 12 BEGIN comando1; comando2; ... ... END. A seção principal é a única parte obrigatória de um programa em Pascal. No entanto, em todo programa, tudo que vier a ser usado deverá ter sido declarado antecipadamente de forma adequada. A execução de todo programa inicia-se pela seção principal. Não serão diferenciadas letras minúsculas de maiúsculas e serão ignorados os espaços em branco. O nal de um comando ou declaração é sinalizado por um ponto-e-vírgula. As quatro expressões a seguir serão consideradas idênticas: (1) X := A + B + C; (2) x:=a+b + C; (3) x := a + (4) X := b + a + B c; 2.1.1 IDENTIFICADORES Um identicador é um conjunto de caracteres usado para dar nome a um programa, unidade, rótulo, variável, tipo, constante, função ou procedimento. Todo identicador deve iniciar-se com uma letra e pode ser seguido por qualquer quantidade de outras letras, algarismos ou o sinal de sublinhado ( _ ). Somente os 63 primeiros caracteres serão considerados signicativos. Exemplo: Identificadores permitidos: X, a1, Nota, NomeDoAluno, Valor_Maximo_de_F, MIN2P3. Identificadores inválidos: 1a, _Nota_Um, A+B, A(2). O comprimento do nome de um identicador não tem efeito negativo sobre o desempenho de um programa. Assim, o usuário está livre para criar nomes longos para variáveis, funções, etc. sem o risco de tornar o programa lento. De preferência, os nomes dos identicadores devem sugerir alguma relação com o que estiver sendo identicado. Alguns identicadores especiais só podem ser usados pela linguagem com um signicado já pré-xado. Esses identicadores são chamados palavras reservadas ou palavras chave e são os seguintes: ABSOLUTE GOTO RECORD AND IF REPEAT ARRAY IMPLEMENTATION SET BEGIN IN SHL CASE INLINE SHR CONST INTERFACE STRING 13 DIV INTERRUPT THEN DO LABEL TO DOWNTO MOD TYPE ELSE NIL UNIT END NOT UNTIL EXTERNAL OF USES FILE OR VAR FOR PACKED WHILE FORWARD PROCEDURE WITH FUNCTION PROGRAM XOR Existem, ainda, alguns identicadores que, apesar de terem um signicado pré-denido para o Pascal, não são palavras reservadas, como por exemplo: REAL, INTEGER, READ, WRITE, PI, SIN, COS. O signicado ou a função desses identicadores podem ser redenidos e alterados pelo usuário. 2.1.2 TIPOS DEFINIDOS DO PASCAL O diagrama a seguir, classica os tipos pré- denidos do Pascal que serão mais utilizandos no curso. +---------------------+ | TIPOS PRÉ-DEFINIDOS | +---------------------+ | +-------------------------+ | | +-----------+ +--------------+ | SIMPLES | | ESTRUTURADOS | +-----------+ +--------------+ | | | +---+ | | | Array +-----------------------+ | | | string ordinal real | | +---------------+ +------------+ | | | | boolean char inteiro +-----+ | | | real +----+ | integer Vale ressaltar que a linguagem não possui apenas os tipos abaixo, mas estes é que aparecerão em 99% dos problemas. Em resumo vamos trabalhar com o seguintes tipos: 14 - Integer - Real - String - Char - Boolean (Lógico) - Array 2.1.2.1 TIPO INTEIRO O tipo inteiro formado pelo subconjunto de inteiros, de acordo com a seguinte tabela: Tipo Domínio Tamanho -------------------------------------------------- integer [-32768, 32767] 2 bytes -------------------------------------------------- 2.1.2.2 TIPO BOOLEAN O tipo boolean é formado pelas constantes TRUE (verdadeiro) e FALSE (falso) e é usado para se avaliar expressões lógicas. É um dos tipos mais usados do Pascal. 2.1.2.3 TIPO CHAR O tipo caracter (char) é formado pelo conjunto dos 256 caracteres ASCII (letras, algarismos e símbolos especiais como +, =, %, $, #, <, etc.). As constantes deste tipo são escritas entre apóstrofos: 'A', 'B', '3', etc. 2.1.2.4 TIPO REAL O tipo real possui o seguinte domínio e tamanho: Tipo Domínio Dígitos Tamanho -------------------------------------------------------- real [2.9E-39, 1.7E38] 11-12 6 bytes -------------------------------------------------------- Em Pascal, as potências de 10 são indicadas com um E. Por exemplo, 2E07 é o mesmo que 2 vezes 10 elevado a 7; 3.28E-11 é o mesmo que 3,28 multiplicado por 10 à -11. Os domínios anteriores referem-se aos valores absolutos das constantes. Com isso, temos que o tipo real da tabela acima corresponde aos números que estão na união dos intervalos [2.9E-39, 1.7E38] e [-1.7E38, -2.9E-39]. Está sendo indicada também a quantidade de dígitos signicativos de cada tipo. 2.1.2.5 TIPO STRING O tipo string é uma seqüência de caracteres de comprimento variando de 0 a 255. Escrevendo string[N], estamos denindo N como tamanho máximo da seqüência (neste caso N deve ser menor ou igual a 255). As constantes do tipo string devem estar entre apóstrofos. Exemplo: TYPE Nome = string[40]; 17 2.1.6 COMENTÁRIOS Comentários são usados para aumentar a clareza de um programa. Todos os comentários são desprezados na hora da compilação, logo, eles não têm inuência no desempenho e nem no tamanho do programa objeto. Um comentário é colocado entre chaves ou entre (* e *). { Este é um exemplo de comentário... } (* e este também é um comentário! *) Para o Pascal, as declarações VAR abaixo serão consideradas equivalentes. Para o usuário, o segundo bloco de declarações VAR oferece mais clareza. VAR mat, nota, cod: string; VAR mat, { matrícula } nota, { nota final } cod: { codigo do curso } string; 2.1.7 EXPRESSÕES ARITMÉTICAS As operações aritméticas pré-denidas do Pascal são: + Adição - Subtração / Divisão * Multiplicação DIV Quociente da divisão MOD Resto da divisão inteira inteira 9/2 = 4.5 -3*7 = -21 9 DIV 2 = 4 9 MOD 2 = 1 10 DIV 2 = 5 10 MOD 2 = 0 Estas operações podem ser utilizadas com operandos reais ou inteiros, exceto DIV e MOD que exigem operandos inteiros. A prioridade entre as operações é a mesma da Matemática: i. Primeiramente, são efetuadas as multiplicações e divisões (/, DIV e MOD); ii. por último, são efetuadas as adições e subtrações. Temos então dois níveis de prioridades. Dentro de um mesmo nível, são efetuadas as operações da esquerda para a direita. Exemplo: Na expressão 5 - 2/3*7 + 1 as operaçoes são efetuadas na seguinte ordem: divisão, multiplicação, subtração e adição. Se uma expressão contiver parênteses, então será executado primeiramente o que estiver entre parênteses. Exemplo: 18 Expressão Valor ------------------------ 5 + 2*4 13 (5 + 2)*4 28 7 DIV 2*3 9 7 DIV (2*3) 1 ------------------------ Observações: i. Não existe operador pré-denido para a potenciação. ii. O sinal de multiplicação nunca poderá ser omitido. iii. A divisão / sempre fornece um resultado real, mesmo que os operandos sejam inteiros. iv. Se todos os operandos forem inteiros e as operações envolvidas forem +, -, *, MOD ou DIV, então o resultado será inteiro. 2.1.8 FUNÇÕES MATEMÁTICAS PRÉ-DEFINIDAS Entre as muitas funções pré-denidas do Pascal, as que estão relacionadas com valores numéricos são: Função Descrição Tipo do resultado ------------------------ ------------------------------ LN Logaritmo natural real EXP Exponencial de base e real ABS Valor absoluto real ou inteiro SQR Quadrado real ou inteiro SQRT Raiz quadrada real SIN Seno real COS Cosseno real ARCTAN Arco-tangente real ROUND Arredondamento inteiro TRUNC Parte inteira inteiro INT Parte inteira real FRAC Parte fracionária real ODD Testa se é ímpar booleano ------------------------------------------------------- Em todas elas deve-se acrescentar um argumento entre parênteses à frente do nome da função, como em COS(x) ou SQRT(y). O Pascal não tem pré-denidas funções como tangente, secante, arco-seno, ... . Em breve será mostrado como o usuário poderá denir essas funções, bem como outras com domínio e contradomínio mais complexos. Exemplo: O modulo do seno do quadrado de x e codicado como ABS(SIN(SQR(x))). Neste tipo de expressão, é obrigatório que a quantidade de parênteses abertos seja a mesma de fechados. Exemplo: O quociente entre x2 + 3x e x2 + 5 se escreve como (SQR(x) + 3*x)/(SQR(x) + 5) ou como (x*x + 3*x)/(x*x + 5). Nestes casos, o uso dos parênteses é fundamental. 19 Exemplo: A derivada do arco-seno de x, ou seja, 1 sobre a raiz quadrada da diferença entre 1 e o quadrado de x, se escreve como 1/SQRT(1 - SQR(x)). Exemplo: O cubo de x pode ser codicado como x*x*x, ou como EXP(3*LN(x)). Em geral, x elevado a y pode ser codicado como EXP(y*LN(x)). Exemplo: A função booleana ODD testa se um inteiro n e impar ou não. ODD(n) fornece um valor TRUE se n for ímpar e FALSE em caso contrário. Desse modo, ODD(5) = TRUE e ODD(4) = FALSE. Exemplo: TRUNC(1.35) = 1 (inteiro) TRUNC(1.97) = 1 (inteiro) INT(1.35) = 1 (real) INT(1.97) = 1 (real) ROUND(1.35) = 1 ROUND(1.97) = 2 FRAC(1.35) = 0.35 FRAC(1.97) = 0.97 As funções INT e TRUNC são numericamente equivalentes. A diferença entre elas está apenas no tipo do valor retornado. 2.1.9 EXPRESSÕES LÓGICAS Expressão lógica (ou expressão booleana) é uma expressão cujos operadores são operadores lógicos e cujos operandos são relações ou variáveis do tipo booleano. Os operadores lógicos são AND (e), OR (ou), NOT (não) e XOR (ou exclusivo). Se X e Y são variáveis ou constantes booleanas, então: i. X AND Y é TRUE somente quando X e Y forem ambas TRUE. ii. X OR Y é FALSE somente quando X e Y forem ambas FALSE. iii. NOT X é TRUE quando X for FALSE e é FALSE quando X for TRUE. Uma relação é uma comparação realizada entre valores do mesmo tipo, cujo resultado é TRUE ou FALSE. A comparação é indicada por um dos operadores relacionais a seguir: = igual <> diferente < menor > maior <= menor ou igual >= maior ou igual No caso de variáveis do tipo CHAR ou STRING, será usada a ordem alfabética para comparar duas constantes ou variáveis. Exemplo: Sejam a, b, c, d variaveis booleanas cujos valores são: a := 1 < 2; b := 3 >= 5; c := a OR b; d := a AND b; Como 1 < 2 é uma relação verdadeira, temos que a tem valor TRUE; 3 >= 5 é falso, logo, b tem valor FALSE. Sendo a TRUE e b FALSE temos que c é TRUE, pois a OR b só seria FALSE se a e b fossem ambas FALSE. O valor de d é FALSE, uma vez que b é FALSE. Exemplo: Consideremos as variaveis x, y, z, nome1, nome2 e teste declaradas abaixo: 22 a) TESTE := X > Y; b) TESTE := NOT (Abs(X*Y) >= 5e20); c) TESTE := (X > 0) OR (Y > 10*Abs(X)) OR Classifica; d) TESTE := (X + Y > 1) AND (Sqrt(Y) < 1.2E-9); 23 3 − ENTRADA E SAÍDA DE DADOS Os comandos de entrada ou saída fazem a comunicação entre o programa que está sendo executado e os periféricos de entrada (teclado, disco) ou os de saída (vídeo, disco, impressora). A entrada ou saída de dados para um disco será tratada em capítulo posterior. 3.1 COMANDOS DE ENTRADA Um comando de entrada, também chamado de comando de leitura, transfere dados do dispositivo de entrada (teclado) para uma ou mais variáveis na memória, funcionando como um comando de atribuição. Os dados que entram devem ser compatíveis com os tipos das variáveis. Dois dos comandos de entradas do Pascal são READ e READLN, cujas sintaxes são: READ(Var1, Var2, ...); ---> Transfere dados para as variáveis Var1, Var2, ... READLN(Var1, Var2, ...); ---> Transfere dados para as variáveis Var1, Var2, ... e, após a leitura dos dados, posiciona o cursor no início da próxima linha da tela. Cada comando de leitura deve ser encerrado pressionando-se a tecla ENTER. Caso haja mais de um dado a ser lido por um comando de leitura, deve-se separá-los por pelo menos um espaço em branco. Exemplo: Suponhamos que A e B sejam duas variaveis reais de um programa. Quando a execução do programa chegar em um comando como Read(A, B); Então o computador cará esperando que sejam digitados dois números reais para que sejam atribuídos às variáveis A e B. Por exemplo, digitando-se uma linha como 3.05 -5.17 Pressionando-se ENTER ao nal da digitação dos números, serão atribuídos os valores 3.05 a A e -5.17 a B. É como se o programa contivesse as atribuições: A := 3.05; B := -5.17; 24 3.2 COMANDOS DE SAÍDA Um comando de saída transfere dados para um dispositivo de saída (vídeo, impressora). Os dados que podem ser transferidos são valores ou expressões envolvendo constantes ou variáveis. Dois comandos de saída bastante usados são WRITE e WRITELN que têm sintaxes: WRITE(v1, v2, ...); ---> Mostra na tela os valores de v1, v2, ... WRITELN(v1, v2, ...); ---> Mostra na tela os valores de v1, v2, ... e posiciona o cursor no início da próxima linha na tela. Onde v1, v2, ... acima podem ser expressões envolvendo variáveis ou constantes do tipo inteiro, real, string, booleano ou char. Exemplo: Suponhamos que X seja uma variavel inteira de um programa, com valor 15 no momento em que for executado o comando: WRITELN('O valor encontrado foi ', X); Neste caso, o computador mostrará na tela algo como: O valor encontrado foi 15 Depois posicionará o cursor no início da linha seguinte a essa na tela. Observe que a mensagem "O valor encontrado foi "é uma constante do tipo string. Portanto, neste exemplo, o comando de saída mostra os valores de uma constante e de uma variável. Exemplo: Suponhamos que X, Y, Z, A, B e C sejam variaveis com valores respectivamente iguais a ' Antonio ', ' Jose ', ' Maria ', 60, 75 e 90. Então, o comando: WRITELN(x, a, y, b, z, c); Exibirá na tela algo como: Antonio 60 Jose 75 Maria 90 A seqüência de comandos: WRITELN(x); WRITELN(a); WRITELN(y); WRITELN(b); WRITELN(z); WRITELN(c); Mostrará algo como: 27 WRITELN; WRITELN; WRITELN; Isso causa a impressão de três linhas em branco. Um READLN sem parâmetros faz o computador car esperando que se pressione a tecla ENTER para poder continuar. Temos assim, uma maneira de causar uma pausa na execução de um programa. Durante a execução do fragmento de programa a seguir, o computador coloca uma mensagem na tela (Para continuar...), e pára temporariamente a execução até ser pressionado ENTER. ... ... WRITE('Para continuar, pressione [ENTER]'); READLN; ... ... 3.3 FORMATAÇÃO A impressão dos valores a serem impressos por um WRITE ou WRITELN pode ser formatada através da especicação da largura do campo de impressão ou do número de casas decimais. Para valores do tipo inteiro, booleano, string ou char, basta colocar o tamanho do campo de impressão à direita do valor a ser impresso. Neste caso, o valor e o tamanho do campo devem estar separados por dois pontos (:). WRITE(V:n) ou WRITELN(V:n) ---> Imprime o valor de V em um campo de n espaços Se o valor de n for maior do que a quantidade necessária para a impressão do valor de V, então a largura do campo será completada com espaços em branco adicionados à esquerda. Exemplo: Consideremos x1, x2, s1, s2 variaveis com valores denidos pelas atribuições x1 := 8; s1 := 'A'; x2 := 19; s2 := '*'; Para cada comando WRITE abaixo, temos as seguintes saídas mostradas na tela: Comando Saída --------------------------------------------------- WRITE(x1) 8 WRITE(x1:2) ^8 WRITE(x1:10) ^^^^^^^^^8 WRITE(x1, s1, x2, s2) 8A19* WRITE(x1, ' ', s1, ' ', x2, ' ', s2) 8^Â19^* WRITE(x1, s1:2, x2:5, s2:3) 8^Â^^19^^* WRITE(x1:6, x2:2) ^^^^^819 WRITE(x1, ' ':5, x2) 8^^^^^19 --------------------------------------------------- 28 O símbolo  na tabela acima assinala os espaços em branco. Em um comando WRITE ou WRITELN, a impressão de n espaços em branco pode ser feita acrescentando-se à lista de valores a serem impressos uma expressão da forma ' ':n, como no último exemplo da tabela acima. O tamanho do campo de impressão pode ser uma expressão aritmética. Por exemplo, WRITE(dado:5) é o mesmo que WRITE(dado:(11 - 9 + 3)). Para se formatar a impressão de um valor real, devem ser fornecidos dois inteiros que correspondem ao tamanho do campo de impressão e à quantidade de casas decimais a serem impressas. WRITE(x:M:N) ou WRITELN(x:M:N) ---> Imprime o valor de x em um campo de largura M, com N casas decimais. Se o valor de M for maior do que a quantidade necessária para a impressão do valor de x, então a largura do campo será completada com espaços em branco adicionados à esquerda. O ponto decimal ou o sinal negativo ocupam um espaço do campo de impressão. O tamanho do campo de impressão e a quantidade de casas decimais podem ser fornecidos em forma de expressão aritmética. Valores reais sem formatação são impressos em forma de potências de 10. Exemplo: Consideremos Pi e X constantes reais com valores respectivamente iguais a 3.1415926535 e -1991. A tabela a seguir mostra as diversas saídas geradas pelo respectivo comando WRITE. Denotamos os espaços em branco por . Comando Saída ------------------------------------- WRITE(X:9:3) -1991.000 WRITE(X:15:2) ^^^^^^^-1991.00 WRITE(X:10:2) ^^-1991.00 WRITE(X) -1.9910000000E+03 WRITE(Pi) 3.1415926535E+00 WRITE(Pi:4:2) 3.14 WRITE(Pi:7:2) ^^^3.14 WRITE(Pi:10:3) ^^^^^3.141 WRITE(Pi:10:6) ^^3.141592 WRITE(Pi:10:8) 3.14159265 WRITE(Pi:5:0) ^^^^3 ------------------------------------- Exemplo: Vamos construir agora um programa que solicita ao usuário a medida de um ângulo em graus (um número inteiro) e mostra na tela o seno, o cosseno e a tangente do ângulo fornecido. As funções trigonométricas pré-denidas SIN(x) e COS(x) operam com um ângulo x em radianos. Logo, o programa deve ser esperto o suciente para transformar o ângulo em graus, fornecido pelo usuário, para um valor equivalente em radianos. Isto é feito através de uma multiplicação por Pi/180. O Pascal tem o valor de Pi pré-denido com 19 casas decimais. Vamos usar três variáveis reais "seno", "cosseno"e "tangente"para guardar os valores desejados. Vamos exigir que a impressão dos valores seja em um campo com 8 espaços e 4 casas decimais. PROGRAM Sen_Cos_Tg; { Calculo do seno, cosseno e tangente de um angulo } VAR 29 AnguloEmGraus: INTEGER; seno, cosseno, tangente, AnguloEmRadianos: REAL; BEGIN { inicio da secao principal } WRITE('Forneca a medida de um angulo (em graus) : '); READLN(AnguloEmGraus); WRITELN; { gera uma linha em branco } AnguloEmRadianos := AnguloEmGraus*Pi/180; { transforma graus em radianos } seno := SIN(AnguloEmRadianos); { Calculo dos valores } cosseno := COS(AnguloEmRadianos); { desejados. Lembre- } { se que o Pascal nao } tangente := seno/cosseno; { tem funcao tangente } { pré-definida } { Saida dos resultados } WRITELN('Seno de ', AnguloEmGraus, ' = ', seno:8:4); WRITELN('Cosseno de ', AnguloEmGraus, ' = ', cosseno:8:4); WRITELN('Tangente de ',AnguloEmGraus,' = ', tangente:8:4); END. { fim da secao principal } Executando-se esse programa (após a digitação correta deve-se pressionar CTRL-F9 e ALT-F5), vemos na tela algo parecido com: Forneca a medida de um angulo (em graus) : 50 <----------+ Seno de 50 = 0.7660 | Cosseno de 50 = 0.6428 | Tangente de 50 = 1.1918 | | Linha em branco gerada pelo WRITELN; -----------------+ 3.4 O COMANDO CLRSCR A partir da versão 4, o Pascal passou a agrupar os comandos em unidades. Todos os comandos que usamos até agora (READ,WRITE, SIN, COS, ...) fazem parte da unidade padrão chamada SYSTEM. A unidade SYSTEM não precisa ser mencionada no programa; podemos usar seus comandos à vontade. Sempre que algum comando de uma outra unidade for usado, o nome da unidade precisa ter sido declarado em um comando USES, que deve car logo abaixo do cabeçalho do programa. A sintaxe do USES é USES Nome_da_unidade_1, Nome_da_unidade_2, ...; Um comando que faz parte da unidade CRT e que é bastante usado, é o comando CLRSCR (Clear Screen) cuja nalidade, como o próprio nome sugere, é limpar a tela. Muitos dos livros sobre Pascal disponíveis em Português, referem-se às versões anteriores à 4. Nesses livros, não é feita referência à unidade CRT. Exemplo: Queremos fornecer tres numeros reais a, b e c ao computador e queremos que ele nos forneça, com três casas decimais, o valor da área do triângulo cujos lados medem a, b e c. Vamos querer também que o computador se dê ao trabalho de limpar a tela antes de pedir os valores de a, b, c. Vamos usar a fórmula da Geometria Plana que diz que, neste caso, a área desejada é igual à raiz quadrada de p(p - a)(p - b)(p - c) onde p é a metade da soma a + b + c. 32 V alorCalculado = P ∗ (1+i)2−1 i Onde: i. i = Taxa; ii. P = Aplicação Mensal iii. n = número de meses Faça um algoritmo que calcule o valor da aplicação. 3.5 EXERCÍCIOS AVANÇADOS 1aQuestão) Preparar um programa para ler os comprimentos dos três lados de um triângulo (S1, S2 e S3) e calcular a área do triângulo de acordo com a fórmula: Area = √ T (T − S1)(T − S2)(T − S3) Onde, T = S1+S2+S3 2 33 4 − ESTRUTURAS DE DECISÃO Para resolver problemas complexos, um programa deve ser capaz de tomar decisões e escolher uma entre várias possibilidades. Nestes casos, são necessárias avaliações bem sucedidas de condições lógicas. O Pascal dispõe de duas estruturas que podem determinar uma direção especíca para um programa: o comando IF-THEN-ELSE e o comando CASE. 4.1 COMANDOS COMPOSTOS Chamaremos de comando composto a toda seqüência nita de instruções separadas entre si por um ponto-e-vírgula e delimitadas pelas palavras chave BEGIN e END. Exemplo: A seqüência de comandos a seguir é um comando composto: BEGIN ClrScr; Write('Valor de x? '); Readln(x) END Todo ponto-e-vírgula escrito antes de um END é opcional. É por isso que omitimos o ponto-e-vírgula do Readln(x) acima. Também é comum se acrescentar alguns espaçoes em branco nas linhas de comandos entre o BEGIN e o END (esse acréscimo de espaços em branco costuma ser chamado endentação ou indentação). Onde a sintaxe do Pascal permitir uma instrução simples, também permitirá um comando composto. 4.2 A ESTRUTURA DE DECISÃO IF A estrutura de decisão IF seleciona para execução um entre dois comandos, ou decide se um determinado comando será executado ou não. A estrutura consiste das cláusulas obrigatórias IF (se) e THEN (então) seguidas, opcionalmente, de uma cláusula ELSE (senão). Sua sintaxe é: IF condição THEN BEGIN comando1; END ELSE BEGIN comando2; END; ou IF condição THEN BEGIN comando1;