Programação Didática com Linguagem C

PREFÁCIO

Cada vez mais, aplicativos de computadores estão extremamente presentes em nossas vidas, algo observável ao utilizarmos smartphones, redes sociais e jogos eletrônicos, por exemplo. Todas estas aplicações foram programadas, isto é, foram construídas por programadores em alguma linguagem de programação. Os princípios básicos de programação usados para a construção dos exemplos dados são os mesmos dos aplicados nesse curso. Por esse motivo, é fundamental que esses conceitos sejam compreendidos de uma forma didática, possibilitando aos leitores que não tenham qualquer conhecimento da área possam acompanhá-los. Espera-se que o leitor consiga utilizar o conhecimento adquirido com este material para se aprimorar na área, seja para aprender sobre programação ou para se aprofundar na linguagem C.

É importante que o material seja seguido sequencialmente, uma vez que o conteúdo é cumulativo. Sugere-se fortemente que o leitor tenha acesso a um computador e ambiente de programação, para que possa entender e programar os exemplos e exercícios propostos.

Como programação é um conteúdo que necessita de um grande enfoque prático por parte do estudante, os exercícios foram cuidadosamente elaborados de forma a auxiliar a fixação do conteúdo. Todos eles possuem respostas elaboradas pelo próprio autor, a fim de garantir um mesmo estilo com foco na legibilidade e organização de código. Mesmo com tantos livros no mercado sobre este assunto, inclusive de linguagem C, este foi elaborado com ênfase na didática e praticidade. Dessa forma, o autor canaliza seus anos de experiência e paixão pelo ensino para entregar um material que ensina o essencial da linguagem para que o aluno possa se tornar um bom programador e utilizar esse conhecimento na academia, na indústria ou em algum projeto pessoal. O enfoque teórico nunca é deixado de lado, permitindo que o aluno no futuro possa eventualmente aprender com facilidade outras linguagens de programação que compartilham os mesmos paradigmas.

Assim, este livro apresenta um equilíbrio entre objetividade – ao focar apenas nos detalhes teóricos mais relevantes com exemplos práticos – e compreensibilidade – ao fornecer resolução de todos os exercícios práticos sugeridos. Espera-se que o leitor tenha um ótimo aprendizado e consiga aprimorar seus conhecimentos nesta área de raciocínio tão única que é a programação.

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO A ALGORITMOS E PROGRAMAÇÃO

Este capítulo aborda os princípios básicos de programação estruturada em linguagem C. Falaremos a respeito de conceitos básicos para que o leitor consiga se situar no curso. Primeiramente é introduzido o conceito de algoritmo e programa, passando por linguagens de programação e paradigmas de programação. Além disso, é explicado o processo de geração de um programa e seus ambientes de desenvolvimento. Ao final do capítulo é apresentado o primeiro programa em linguagem C.

1.1 Conceitos de algoritmo e programa

Um algoritmo pode ser definido como uma sequência finita de passos para resolver um problema, correspondendo ao como fazer determinada tarefa. Suponha, por exemplo, que temos o seguinte enunciado: deseja-se fazer um omelete, mas acabaram os ovos em casa. Um possível algoritmo em linguagem natural (língua portuguesa) para resolver o problema seria o seguinte:

1       Algoritmo Faz Omelete:

2        Objetivo: fazer um omelete.

3        Entrada: 2 ovos, 1 pitada de sal, 2 fatias de queijo.

4        Saida: omelete.

5

6        Inicio Algoritmo Faz Omelete:

7        Bater dois ovos;

8        Picar o queijo;

9        Ligar o fogao;

10       Colocar os ovos batidos na frigideira;

11       Acrescentar o sal;

12       Acrescentar o queijo picado;

13       Se omelete esta cozido, entao:

14       Desligar fogo;

15      Fim Algoritmo Faz Omelete.

Algoritmo 1.1 Algoritmo Faz Omelete

Observe que, além de existirem diversas soluções para o problema (os ingredientes poderiam ser outros, bem como a ordem de mistura dos ingredientes ou até mesmo usar o fogão ou outro aparelho para cozinhar), existem diversas maneiras de escrever este algoritmo. Quão detalhada deve ser a expressão omelete está cozido? Como exatamente o queijo deve ser picado? Claro que para este contexto é possível entender sem problemas e inferir o que não está explicitamente detalhado, parecendo ser uma preocupação irrelevante. Entretanto, quando estamos trabalhando com computadores, os comandos devem ser exatos para que possam ser interpretados corretamente.

Por esse motivo é necessário definir determinadas regras para construir algoritmos sem ambiguidade e com rigor formal. Essas formalidades são descritas no contexto de computação por meio de linguagens de programação, que serão discutidas na seção seguinte.

Um programa pode ser definido como um conjunto de instruções que descrevem uma tarefa a ser realizada por um computador. Em outras palavras, programas são algoritmos codificados em uma linguagem de programação a fim de gerar instruções a serem executadas por um computador. Apesar de muitas vezes serem considerados como sinônimos, o termo software costuma designar não somente um programa, mas também sua documentação e seus dados de configuração associados.

Algoritmos devem possuir início, meio e fim, utilizando uma sequência de instruções precisas.

É desejável que um algoritmo especifique sua identificação, objetivos, entradas e saídas. Também se espera que sua construção priorize a legibilidade, sendo definido apenas um comando por linha e aplicando indentação (recuo da margem esquerda) para tornar evidente as hierarquias dos comandos. Além disso, é importante utilizar espaços, tabulações e linhas em branco. Observe que o Algoritmo 1.1 condiz com as normas apresentadas.

1.2 Linguagens de programação e Linguagem C

Linguagens de programação são linguagens formais que possuem um conjunto de instruções a serem interpretadas pelo computador, usadas para implementar programas. Assim, temos um equilíbrio entre linguagens naturais, que gera ambiguidade e dificulta a interpretação pelo computador, e nível de máquina, que requer conhecimentos específicos do programador para cada hardware, além de ser pouco intuitivo.

Como existem inúmeras linguagens de programação, escolher qual aprender depende de diversos fatores, não sendo uma tarefa fácil. Este documento opta por ensinar a linguagem C, uma das linguagens mais versáteis disponíveis, sendo muito relevante até os dias de hoje. A principal motivação para começar a programar na linguagem C é que ela permite que o programador controle e acesse diretamente diversos conceitos, possibilitando aprender todos os conhecimentos fundamentais de programação a fim de se obter um bom desempenho nos programas. Claro que toda essa flexibilidade tem seu custo, já que a linguagem C não costuma ser amigável com o programador. Muitas vezes a linguagem vai permitir que programadores cometam erros sem avisá-los, ao passo que outras linguagens teriam barrado o acesso e alertado o programador. Por isso se diz que quem aprende a programar em C consegue facilmente aprender a programar em qualquer outra linguagem, quando o contrário nem sempre é verdadeiro.

1.3 Processo de geração de um programa

O processo geral de geração de um programa pode ser resumido nas etapas abaixo:

• Especificação do problema: compreender o problema, identificando objetivos, entradas e saídas esperadas.

• Desenvolvimento do algoritmo: criação do algoritmo, explicitando as instruções para que o problema seja resolvido.

• Teste do algoritmo: execução do algoritmo com dados de entrada distintos, observando se o seu comportamento de saída é o esperado.

• Desenvolvimento do programa: conversão do algoritmo em um programa por meio de uma linguagem de programação.

• Compilação: tradução do programa para uma linguagem de máquina, para que suas instruções possam ser compreendidas pelo processador e gerem o executável.

• Teste e Depuração: utilização de ferramentas de teste/depuração a fim de garantir que o programa foi construído corretamente.

• Execução: uso do programa propriamente dito.

Note que apenas as quatro etapas finais necessitam de computador para serem feitas.

1.4 Ambiente integral de desenvolvimento (IDE)

Um Ambiente Integral de Desenvolvimento (IDE) é um programa de computador que contém características e ferramentas para auxiliar no desenvolvimento de programas. IDEs costumam vir com um editor de textos que facilita a escrita do código. Além disso, muitos possuem um compilador embutido, fazendo com que a compilação seja imperceptível ao usuário, facilitando o processo. Atualmente existem diversos IDEs para o caso da linguagem C, como por exemplo Code::Blocks, Eclipse, NetBEans, Microsoft Visual Studio e DevC++. Uma boa alternativa sugerida é a IDE Code::Blocks, que além de ser multiplataforma, também possui opção para instalação com o compilador embutido. Além disso, existem diversos sites que possuem uma própria ferramenta e compilador on-line com suporte à linguagem C que podem ser utilizados como alternativa para programadores que não possam baixar e instalar uma IDE no computador.

1.5 Primeiro programa

Finalmente, após termos encerrado os conceitos introdutórios, chegamos ao primeiro programa em C.

1 #include

2

3 int main ()

4 {

5

6      printf(Hello World!);

7

8      return 0;

9 }

Programa 1.2 Programa hello-world.c

Vamos passar linha por linha do código a seguir. Não se preocupe em entender todo o programa, pois ele possui aspectos que só serão trabalhados mais adiante, onde esses conceitos ficarão mais claros.

#include : o comando #include permite que o programa atual use bibliotecas (conjunto de programas já existentes encarregados de fazer determinadas funções). Neste caso a biblioteca a ser acrescentada é a stdio.h, que permite que o programador use funções de entrada e saída já prontas.

int main() {: esta linha de código e a seguinte marcam o início do programa em si. Todas as instruções que o programa contiver serão realizadas sequencialmente a partir deste bloco, iniciado pelo símbolo {. Todo programa em C deve ter a função main para que seja executado.

printf(Hello World!);: o comando printf é responsável por imprimir (o verbo imprimir nesse contexto é sinônimo de escrever na tela) no console alguma mensagem para o usuário, que neste caso é Hello World!. Este comando é a razão de termos chamado a biblioteca stdio.h, pois é considerado um comando de saída de dados (está colocando na tela alguma informação para o usuário).

return 0;}: esta linha e a linha seguinte ({) finalizam o código e fecham o bloco.

Utilizando o IDE ou a ferramenta desejada, digite o código acima, compilando-o e executando-o em seguida. O resultado da execução do programa, conforme visto acima, deve ser o seguinte:

> Hello World!

Este resultado deverá aparecer no console/linha de comando