Programa detalhado

Sumário

• Aula 1

• Aula 2

• Aula 3

• Aula 4

• Aula 5

• Aula 6

• Aula 7

• Aula 8

• Aula 9

• Aula 10

• Aula 11

• Aula 12

• Aula 13

• Aula 14

Aula 1

• Noção de computador como máquina programável.
• Programação como arte de resolver problemas.
• Conceito de algoritmo.
• Resolução do problema do cálculo do máximo divisor comum de dois inteiros positivos: escrita de um algoritmo em pseudocódigo (informal), e demonstração da sua correcção.
• Conceitos de linguagens naturais, de programação e máquina.  Diferenças.
• Conceito de compilador como tradutor duma linguagem de programação para linguagem máquina.
• Implementação do algoritmo desenvolvido em C++.
• Programa como concretização dum algoritmo.
• Fases da resolução de um problema usando um computador.

Aula prática 1 (Introdução ao Linux).  Capítulo 1 das Folhas Teóricas.

Aula 2

• Conceito de memória.
• Variáveis como forma estruturada de usar a memória.
• Tipos básicos: bool, int (e variantes), float (e variantes) e char.
• Noções sobre a representação física dos tipos.
• Noções de representação de inteiros em complemento para dois.
• Noções de representação de valores em vírgula flutuante: mantissa e expoente.
• Noções sobre códigos de caracteres.
• Interpretação de valores do tipo char como inteiros.
• Valores literais.
• Computadores como máquinas finitas: limitações dos tipos e sua importância.
• Expressões e operações: operações aritméticas, relacionais e de igualdade.
• Precedência e associatividade.
• Importância da operação de atribuição: alteração do estado da memória.

Aula prática 2.  Capítulo 2 das Folhas Teóricas.

Aula 3

• Conceitos de modularização, abstracção e encapsulamento.
• Vantagens.
• Características desejáveis dos módulos.
• Interface e implementação: "caixas pretas".
• Rotinas (funções e procedimentos) como unidades atómicas de modularização.
• Abordagem descendente para a resolução de problemas.
• Sintaxe da definição de rotinas: cabeçalho vs. corpo.
• Cabeçalho como interface e corpo como implementação.
• Contratos: pré-condições e condições objectivo.
• Instruções de asserção e programação por contrato.
• Parâmetros como variáveis especiais de entrada inicializadas com o valor dos argumentos.
• Parâmetros: variáveis.
• Argumentos: expressões.
• Instrução return.
• Conceitos de retorno e devolução.
• Caso dos procedimentos: não há devolução (tipo de devolução void).
• Sintaxe da invocação ou chamada.

Aula prática 3.  Capítulo 3 das Folhas Teóricas.

Aula 4

• Passagem de argumentos por valor e referência.
• Referências como nomes alternativos (sinónimos ou pseudónimos) de variáveis.
• Blocos de instruções.  Blocos embutidos.
• Variáveis locais e globais: âmbito, permanência e ocultação.  Regra da definição única.
• Perigos das variáveis globais.  Uso de constantes globais.
• Parâmetros como variáveis locais.
• Declaração vs. definição de rotinas.
• Noções sobre nomes de variáveis, funções e procedimentos.
• Comprimento típico de rotinas.

Aula prática 4.  Capítulo 3 das Folhas Teóricas.

Aula 5

• Sobrecarga de nomes de rotinas.  Noção de assinatura.  Utilizações.
• Rotinas recursivas.
• Problemas.
• Garantia de fim.
• Aplicações.
• Mecanismo de invocação de rotinas.
• A pilha, as variáveis locais, os parâmetros e o valor devolvido.
•  Porque funcionam as rotinas recursivas.

Aula prática 5.  Capítulo 3 das Folhas Teóricas.

Aula 6

• As instruções de selecção if else e as instruções condicionais if.
•  Sintaxe.
• Transformação entre os dois tipos de instrução.
• Exemplos.
• Asserções.
• Conceitos.
• Dedução de asserções: directa e inversa.
• O caso da instrução de atribuição.
• As guardas de instruções de selecção.
• Metodologia de desenvolvimento de instruções de selecção.  Importância de partir dos objectivos.
• Simplificação de instruções de selecção.  A instrução return nas instruções controladas pelo if e consequente possibilidade de eliminar o else.
• A instrução ? :.
• Importância do cálculo curto-circuitado dos operadores lógicos.

Aula prática 6.  Capítulo 4 das Folhas Teóricas.

Aula 7

• Instruções de selecção encadeadas.
• Instrução while: sintaxe e semântica.
• Exemplo de ciclo simples.
• Inicialização, guarda e passo (acção e progresso).
• Condição invariante.
• Importância da fraqueza da guarda.
• Demonstração da correcção de ciclos.  Sua importância.

Aula prática 7.  Capítulo 4 das Folhas Teóricas.

Aula 8

• Importância da especificação do problema: as soluções são por vezes mais simples do que a formulação inicial do problema deixa antever.
• Noção de invariante de um ciclo.
• Condição invariante, inicialização e guarda de um ciclo.
• Metodologia de Dijkstra para desenvolvimento de ciclos:
1. Obtenção da CI: enfraquecimento da CO por introdução de variável.  Menção ao enfraquecimento por factorização da CO.
2. Obtenção da guarda.
3. Inicialização.
4. Progresso.
5. Acção.
• Importância da metodologia.
• Base formal para desenvolvimento.
• Controlo dos erros.
• Redução de surpresas.
• Melhor raciocínio.
• Maior eficiência.
• Prática da construção de ciclos: usar ou não usar metodologia?

Aula prática 8.  Capítulo 4 das Folhas Teóricas.

Aula 9

• Noção de matriz como agregado indexável de variáveis do mesmo tipo.
• Sintaxe da definição e da inicialização.
• Particularidades no C++.
• Dimensão constante.
• Proibidas atribuições, comparações e devoluções.
• Passagens sempre por "referência".
• Indexações fora dos limites não verificadas.
• Sintomatologia da indexação fora dos limites: alterações em variáveis não envolvidas nos cálculos.

Aula prática 9.  Capítulo 5 das Folhas Teóricas.

Aula 10

• Necessidade de TAD: acrescentando tipos ao C++.
• Sintaxe da definição de classes C++.
• Sintaxe da definição de variáveis de uma classe C++: as instâncias e a instanciação.
• Variáveis e constantes membro: atributos.
• Acesso a variáveis membro de uma classe C++: operador de selecção de membro.
• Rotinas membro: operações e métodos.  Declaração vs. definição.  A construção TAD::.
• Acesso a membros de uma classe C++: a variável implícita.
• Construtores: sintaxe e utilização.
• Parâmetros com valores por omissão de novo.
• Categorias e políticas de acesso: membros públicos vs. membros privados.
• Princípio do encapsulamento: aplicação aos TAD.
• Noção de condição invariante de classe (CIC): regras e vantagens.
• Exemplos com o TAD Racional, para concretização do conceito de número racional.

Aula prática 10.  Capítulo 6 e Capítulo 7 das Folhas Teóricas.

Aula 11

• Importância das restrições às variáveis membro: a cada racional deve corresponder uma representação única.
• Introdução à sobrecarga de operadores para classes: operadores + binário e ++ prefixo.
• Devolução de referências.
• Acesso à instância implícita através da construção *this.

Aula prática 11.  Capítulo 7 das Folhas Teóricas.

Aula 12

• Definição dos operadores para o TAD Racional.
• Regra: uma rotina só deve ser membro se precisar de o ser.
• Conversões implícitas: construtores invocáveis com um único argumento.  Evitando as conversões implícitas com explicit.
• Passagem de argumentos por referência constante: evitando cópias, aumento de eficiência.

Aula prática 12.  Capítulo 7 das Folhas Teóricas.

Aula 13

• Definindo constantes de uma classe: necessidade de declarar métodos como constantes (que não alteram a instância implícita).  Sintaxe.  Devolução por valor constante.
• Evitando o mecanismo de invocação de rotinas no código máquina produzido pelo compilador: rotinas inline.  Sintaxe.  Regras de utilização.
• Explicação do efeito de inline sobre o código máquina produzido.  Exemplo com programa em C++ e respectiva tradução para MAC-1 (ver Arquitectura de Computadores).

Aula prática 13.  Capítulo 7 das Folhas Teóricas.

Aula 14

• Desenho de classes: programação baseada em objectos.  Fases:
1. Declaração das operações suportadas, suas consequências, e forma de utilização: interface da classe.
2. Definição dos atributos (representação) e das operações ou métodos (mecanismo): implementação.
• Exemplo com pilhas.
• Definição de sinónimos de tipos com typedef.
• Definição do sinónimo Item e vantagens na facilidade de adaptar a classe.
• A classe modelo stack.
• Noções elementares de eXtreme Programming: desenho de testes antes das classes e desenvolvimento incremental.

Aula prática 14.  Capítulo 8 das Folhas Teóricas.  Ainda por disponibilizar.

Alguns tópicos deste programa poderão ser transferidos para o programa de Programação Orientada para Objectos, caso não haja tempo para os abordar nesta disciplina.