Programação de Computadores

1. Programação de Computadores Viviane Torres da Silva viviane.silva@ic.uff.br http://www.ic.uff.br/~viviane.silva/progIII

2. Introdução a Fortran • Para a escrita de um primeiro programa em Fortran, quatro aspectos precisam ser considerados: • Como um programa é organizado. • Quais são os tipos de dados disponíveis. • Como variáveis podem ser declaradas. • Como entrada e saída básica de dados podem ser feitas. • Como atribuir valores às variáveis.

3. Organização de programas • Utilizar um editor de texto. Ex: Force • Regras: • As colunas de 1 a 6 do programa são reservadas para controle. As colunas 7 a 72 são utilizadas para o programa em si. As colunas de 73 em diante devem ser ignoradas (não pode ter código nesta área). • Uso de comentários: • Texto em linguagem natural • Iniciar a linha (coluna 1) com C (maiúsculo), * ou !, para indicar que se trata de uma linha de comentário. A linha será ignorada pelo Fortran. • Todo programa deve iniciar com o nome do programa • Utilize o comando “program”(embora seja opcional é uma boa prática de programação) • Termine todo programa com o comando “end” (é obrigatório)

4. Exemplo 1 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 |----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----| C este programa imprime a expressão Hello World na saída padrão PROGRAM exemplo1 PRINT *,'Hello World!' END

5. Exemplo 1

6. Exemplo 2 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 |----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----| C Este programa calcula a área de um triangulo retângulo program Triangulo  C Dados de entrada integer altura, base C Dados de saida real area  C Le a altura e base print *, 'Informe a altura: ' read *, altura print *, 'Informe a base: ' read *, base C Calcula a area area = 0.5 * altura * base C Escreve a area print *, 'Area: ', area end

7. Tipos de dados • Toda variável deve ser de um determinado tipo. • O tipo da variável ajuda o Fortran saber quais são os valores possíveis, e reservar um espaço de memória no computador de tamanho adequado. • Os tipos de dados podem ser divididos em duas categorias: numéricos e não numéricos. • Alguns tipos numéricos são: inteiro, real e real com precisão dupla. • Os tipos não numéricos são: caractere e lógico.

8. Tipos de dados: Numéricos • Tipo inteiro (integer): variáveis do tipo integer aceitam números inteiros de -232-1 a 232-1 em um computador de 32 bits. Exemplos: -999 ; +10 ; 123456 • Tipo real (real): variáveis do tipo real aceitam números reais com precisão para até sete casas decimais, com magnitude de 10-38 a 1038. Esses números podem ser representados com “.” separando parte inteira da parte decimal ou em notação científica. • Notação científica: Um único dígito à esquerda do ponto decimal: 1,0 x 10-9, 3,15576 x 109 • Exemplos: -21.4 ; 0.0000034 ; 123456.0 ; 0.6023E24 = 6.023x1023 0.4E-3= 0,4x10-3 -0.5E2 = -0,5x102

9. Tipos de dados: Numéricos • Tipo real com precisão dupla (double precision): variáveis do tipo double precision são equivalentes a real mas com precisão de até 15 casas decimais e magnitude de 10-308 a 10308. Cuidado, o seu processamento pode demandar até 10 vezes mais tempo do que variáveis do tipo real. • Exemplos: 0.23D-94 0.54336543454323D-7 = 0.54336543454323x10-7

10. Tipos de dados: Não numéricos • Tipo Caractere (character): variáveis do tipo character permitem a representação de texto demarcado por aspas simples (‘) ou duplas (“). (se quiser utilizar ‘, tem que colocar outra ‘ antes) Exemplos: ‘Fortran’ ; ‘123456’ ; ‘caixa d’’agua’ • Tipo lógico (logical): variáveis do tipo logical permitem a representação valores lógicos, ou seja, verdadeiro ou falso. (tem que utilizar o ponto antes e depois da palavra) Exemplos: .true. .false.

11. Declaração de variáveis • Existe declaração implícita e explícita de variável. • A declaração implícita se baseia na primeira letra da variável: • Variáveis que começam com a-h ou o-z são reais • Variáveis que começam com i-n são inteiras. • Declaração implícita pode levar a erros, devemos desabilitar essa opção com o comando “implicit none”.

12. Exemplo

13. Declaração explícita de variáveis • Consiste em definir qual é o tipo de cada variável que será utilizada no programa. A declaração das variáveis tem que vir antes de todos os demais comandos de um programa • Regras para nomes de variáveis: • Ter somente letras de A a Z e números de 0 a 9 • Começar com uma letra • Maiúscula e minúscula são equivalentes • Espaços em branco são ignorados • Exemplos: • X TAXA RAIO IN RAIO EX NUM2

14. Declaração explícita de variáveis • A declaração de uma variável consiste em definir o tipo e o nome da variável. Mais de uma variável pode ser declarada numa mesma linha. • Exemplos: • Integer contador • Real X, Y, Z • Character*20 nome (nome é uma variável do tipo caracter com tamanho 20)(se for associada uma palavra com mais de 20, nome truncará a palavra em 20, i.e. só armazenará os primeiros 20 caracteres) • Character nome*20 endereço*30 (nome tem tamanho 20 e endereço 30) • Complex fase (variável complexa) • Logical teste (variável lógica) • Double precision raio

15. Resumo 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 |----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----| C Este é um comentário C início do programa program divisão  C Declaração das variáveis implicit none integer x, y real resultado character*10 nome, sobrenome character endereço*10 ... C fim do programa end

16. Exercício • Faça a declaração das variáveis de um programa que calcula a média das idades de um número N de pessoas. • Faça a declaração das variáveis de um programa que receba como entrada o nome de uma pessoa, o endereço, o CEP, o sexo (F ou M) e a informação se é casada ou não.

17. Parte II

18. Entrada e saída de dados • Entrada e saída básica de dados: read e print. • Esperam o formato e uma lista de variáveis a serem utilizados. • Usaremos , por enquanto, formato livre (automático) para leitura e escrita identificado por * • Para pedir ao usuário o valor da altura de um triângulo: • read *, altura • Para escrever o resultado do calculo da área do triângulo: • print *, área • Podemos também ler de uma só vez a altura e a base: • read *, altura, base • Podemos escrever o resultado com informação mais detalhada • print *, ‘A área do triângulo com altura ‘, altura, ‘ e base ‘, base, ‘ é ‘, area

19. Atribuição de valores • O símbolo de igual (=) representa a atribuição de valores a variáveis. • Fortran executa os cálculos necessários do lado direito do “=” e armazena o resultado do cálculo no lado esquerdo do “=”. • Importante: não imagine que o “=” representa uma equação algébrica a ser resolvida! • Exemplos: x=3 x = 4 – x (qual é o valor de x após o cálculo desta expressão?) nome = ‘Fortran’ verdade = .true.

20. Exemplo: Faça o método chinês program atribuicoes real x, y, z x = 1.0 y = 2.0 z = 3.0 x = -x print *, 'valor de x: ', x   y = y - 1 print *, 'valor de y: ', y z = z + x z = z + x - y print *, 'valor de z: ', z end Método Chinês x y z 1 2 3 -1 1 2 0

21. Exercício • Construa um programa em Fortran para determinar as raízes de uma equação de 2º grau: ax2 + bx + c = 0 • Recordar que : d = b2 – 4ac x = ( –b  sqrt(d) ) /2a • Assuma que só é possível fazer uma operação por linha • Exemplo: x = b**2 • Exemplo errado: aux= 4*a*c • Utilize o método Chinês para verificar se o algoritmo está correto.

22. Operações aritméticas • Algumas operações aritméticas básicas são fornecidas pela linguagem Fortran. São elas: • Em situações onde operações têm prioridade igual, a avaliação é feita da esquerda para a direita. Contudo, no caso de potência, a avaliação é feita da direita para a esquerda.

23. Exemplo • 9.2 – (2.0**3**2 – 14.0 / 7.0) + 14.0 * 0.19.2 – (512.0 – 14.0 / 7.0) + 14.0 * 0.19.2 – (512.0 – 2.0) + 14.0 * 0.19.2 – 510.0 + 14.0 * 0.19.2 – 510.0 + 1.4– 500.8 + 1.4– 499.4

24. Aritmética • Aritmética de inteiros: Caso a operação de divisão seja aplicada com numerador e denominador inteiros, o resultado será somente a parte inteira da divisão. • Ex: 3/2 =1 • Aritmética em modo misto: Caso a operação de divisão envolva inteiros e reais, os inteiros serão automaticamente convertidos para reais. A análise é feita para cada operador da equação. • Ex: 3.0/2 = 1.5 • Exemplo: integer xx = 3.3 / ( 5./2) – 5 => 3.3 / ( 2.5) – 5 => 1.65 – 5 => – 3.35x = – 3

25. Funções matemáticas • Fortran fornece um conjunto de funções matemáticas que podem ser utilizadas em expressões.