Linguagem Natural
Como ilustração de algoritmo em linguagem natural vamos considerar a receita abaixo. Por economia de texto e facilidade a receita não mostra as quantidades dos ingredientes (as entradas). Alguns mais maldosos dizem que o cozinheiro não quis divulgar o seu segredo.
- Filé de peixe com molho branco.
- {preparo dos peixes}
- Lave os filés e tempere com o suco dos limões, sal, pimenta e salsinha picada. Deixe por 1/2 hora neste tempero. Enxugue e passe cada filé na farinha de trigo. Depois passe pelos ovos batidos e frite na manteiga até ficarem dourados dos dois lados.
- {preparo do molho branco}
- Coloque numa panela a manteiga, a farinha e o leite e misture bem. Em fogo médio, cozinhe até engrossar. Adicione o sal, a pimenta e o queijo. Continue com a panela no fogo, cozinhando até que o queijo derreta, mexendo constantemente.
- {juntando os dois}
- Adicione queijo parmesão ralado e queijo gruyère. Misture e ponha sobre os filés.
- Fim da receita do filé de peixe com molho branco.
Observe que a receita foi subdividida em partes: preparo dos peixes, preparo do molho branco e finalmente juntar as duas partes. Esta é uma técnica comum na resolução de problemas: dividir para conquistar. Vamos considerar agora uma outra receita que tenha molho branco como parte, para ilustrar uma outra técnica comum da criação e descrição de algoritmos. A próxima receita é esta:
- Alface com molho branco.
- {preparo do molho branco}
- Coloque numa panela a manteiga, a farinha e o leite e misture bem. Em fogo médio, cozinhe até engrossar. Adicione o sal, a pimenta e o queijo. Continue com a panela no fogo, cozinhando até que o queijo derreta, mexendo constantemente.
- {preparo da alface}
- Derreta a manteiga. Junte a alface cortada. Salpique o sal e deixe cozinhar por uns 5 a 10 minutos ou até a alface ficar tenra, ou o líquido da panela secar.
- {juntando os dois}
- Junte ao molho branco e ao suco de limão. Coloque numa travessa e enfeite em volta com pão torrado cortado em triângulos.
- Fim da receita do alface com molho branco
Imagine que os pratos abaixo fazem parte de um livro de receitas. Observe atentamente as receitas. Perceba que os dois pratos usam molho branco e que, as duas receitas, ensinam ao leitor como preparar molho branco. Imagine que este livro de receitas tem 20 outros pratos ao molho branco. É fácil perceber que este livro terá numerosas páginas uma vez que, provavelmente, outras receitas básicas (molho de tomate, molho de mostarda, etc.) estarão repetidas em vários pontos do livro.
Observe agora uma nova maneira de descrever estas duas receitas:
- Molho branco
- Coloque numa panela a manteiga, a farinha e o leite e misture bem. Em fogo médio, cozinhe até engrossar. Adicione o sal, a pimenta e o queijo. Continue com a panela no fogo, cozinhando até que o queijo derreta, mexendo constantemente.
- Fim da receita do molho branco
- Filé de peixe com molho branco
- {preparo dos peixes}
- Lave os filés e tempere com o suco dos limões, sal, pimenta e salsinha picada. Deixe por 1/2 hora neste tempero. Enxugue e passe cada filé na farinha de trigo. Depois passe pelos ovos batidos e frite na manteiga até ficarem dourados dos dois lados.
- {preparo do molho branco}
- Prepare a receita básica de molho branco.
- {juntando os dois}
- Adicione queijo parmesão ralado e queijo gruyère. Misture e ponha sobre os filés.
- Fim da receita do Filé de peixe com molho branco.
- Alface com molho branco
- {preparo do molho branco}
- Prepare o molho branco segundo a receita básica.
- {preparo da alface}
- Derreta a manteiga. Junte a alface cortada. Salpique o sal e deixe cozinhar por uns 5 a 10 minutos ou até a alface ficar tenra, ou o líquido da panela secar.
- {juntando os dois}
- Junte ao molho branco e ao suco de limão. Coloque numa travessa e enfeite em volta com pão torrado cortado em triângulos.
- Fim da receita do Alface com molho branco.
Observe a economia de linhas de texto que foi possível devido a separação da receita de molho branco das demais. Se o mesmo procedimento for seguido para as demais receitas básicas, é de se esperar que o livro fique mais "fininho" do que antes.
Você pode argumentar que, no método anterior, era mais rápido seguir uma receita. Agora, ao preparar o peixe ao molho branco, por exemplo, você tem de interromper a leitura, marcar a página onde você estava, abrir na página da receita de molho branco, aprender a prepará-lo e, então, retornar à receita do peixe. Você tem razão, mas, além da economia de papel, existem outras vantagens em separar a receita do molho branco. Imagine, por exemplo, que amanhã você descubra que o molho branco fica uma delícia se levar uma pitada de alho. Basta modificar a receita de molho branco, que aparece em um único lugar no livro, e todas as receitas "ao molho branco" estarão automaticamente modificadas. No método anterior, seria preciso modificar todas as receitas que usam molho branco, com o risco considerável de esquecermos de modificar alguma delas.
Observe ainda a variação abaixo da receita do peixe:
- Filé de peixe com molho branco
- {preparo dos peixes}
- Lave os filés e tempere com o suco dos limões, sal, pimenta e salsinha picada. Deixe por 1/2 hora neste tempero. Enxugue e passe cada filé na farinha de trigo. Depois passe pelos ovos batidos e frite na manteiga até ficarem dourados dos dois lados.
- {preparo do molho branco}
- Compre molho branco no supermercado
- {juntando os dois}
- Adicione queijo parmesão ralado e queijo gruyère. Misture e ponha sobre os filés.
- Fim da receita do filé de peixe com molho branco.
Você prestou atenção? Ao invés de ensinar a preparar molho branco, a receita instrui você a comprá-lo pronto, no supermercado. Ou, em outras palavras, é possível usar no preparo do seu prato, ingredientes já prontos, preparados por outra pessoa, que você talvez nem conheça. Além disso, se você não é um cozinheiro experiente, o molho à venda no supermercado já foi suficientemente testado e é, provavelmente, gostoso. Embora, nem todos vão concordar com tal infâmia! Você já tem problemas suficientes tentando preparar um bom peixe. Talvez seja melhor usar o molho do supermercado e não ter de se preocupar com essa parte do problema. O uso de algoritmos criados por outros é muito comum na informática e pode reduzir consideravelmente o tempo de criação de um sistema.
Toda a discussão acima tem uma forte analogia com o estudo de algoritmos e técnicas de programação. Isto ficará mais claro para você mais tarde, quando estudarmos procedimentos e funções.
Para ilustrar mais um conceito importante de algoritmos vamos analisar mais um exemplo, considerando o problema de calcular a área de uma mesa retangular. Este cálculo pode ser efetuado se seguirmos os seguintes passos.
- Cálculo da área de uma mesa.
- Medir a largura da mesa e anotar o resultado.
- Medir o comprimento da mesa e anotar o resultado.
- Multiplicar o comprimento pela largura e anotar o resultado.
- O valor da área da mesa é o resultado anotado no passo anterior.
- Fim do cálculo da área da mesa.
Vamos supor agora que dispomos de uma mesa e de uma toalha cobrindo esta mesa e gostaríamos de saber as áreas da toalha e da mesa. O algoritmo pode ser escrito da seguinte maneira.
- Cálculo das áreas de uma mesa e de uma toalha.
- Cálculo da área de uma mesa.
- Medir a largura da mesa e anotar o resultado.
- Medir o comprimento da mesa e anotar o resultado.
- Multiplicar o comprimento pela largura e anotar o resultado.
- O valor da área da mesa é o resultado anotado no passo anterior.
- Fim do cálculo da área da mesa.
- Cálculo da área da toalha.
- Medir a largura da toalha e anotar o resultado.
- Medir o comprimento da mesa e anotar o resultado.
- Multiplicar o comprimento pela largura e anotar o resultado.
- O valor da área da toalha é o resultado anotado passo anterior.
- Fim do cálculo da área da toalha.
- Fim do cálculo das áreas da mesa e da toalha.
Observe que os algoritmos para cálculo da área da mesa e da toalha são parecidos, trazendo a idéia que existe um algoritmo mais geral que é o de cálculo da área de um objeto retangular. Este algoritmo mais geral pode ser então aplicado tanto à mesa como à toalha.
Este algoritmo mais geral poderia ser descrito da seguinte maneira:
- Cálculo da área de um objeto retangular ou quadrado.
- Medir a largura do objeto e anotar o resultado.
- Medir o comprimento do objeto e anotar o resultado
- Multiplicar o comprimento pela largura e anotar o resultado.
- O valor da área e o resultado anotado no passo anterior.
- Fim do cálculo da área de um objeto retangular ou quadrado.
O algoritmo para cálculo da área da mesa e da toalha poderia ser reescrito de forma mais compacta com as seguintes instruções:
- Calcular a área da mesa usando o algoritmo acima.
- Calcular a área da toalha usando o mesmo algoritmo.
Observe que neste caso um mesmo algoritmo pode ser aplicado a diferentes objetos, reduzindo o número de algoritmos a serem definidos.
A maioria dos algoritmos contém decisões, por exemplo, para atravessar uma rua preciso verificar se o sinal de pedestres está verde e verificar se nenhum carro está avançando o sinal, somente após decidir se estes fatos se confirmaram poderei atravessar a rua.
Para considerar um algoritmo que inclua decisões vamos estudar um algoritmo que nos ajude a decidir o que fazer em um domingo. Um possível algoritmo poderia ser o seguinte:
- Algoritmo de domingo.
- Acordar.
- Tomar o café.
- Se estiver sol vou à praia senão leio o jornal.
- Almoçar.
- Ir ao cinema.
- Fazer uma refeição.
- Ir dormir.
- Final do domingo.
A possibilidade de tomada de decisões é a característica mais importante de qualquer linguagem de programação. Ela permite que ao computador simular aproximadamente uma característica humana que é a escolha de opções. Sem esta característica o computador seria pouco mais do que uma veloz máquina de calcular.
Vamos agora considerar um exemplo um pouco mais matemático e estudar o algoritmo para calcular as raízes de uma equação do segundo grau da forma
ax2+bx+c=0
As raízes podem ser calculadas pelas fórmulas
x1=[-b+(b2-4ac)(1/2)]/(2a)
x2=[-b-(b2-4ac)(1/2)]/(2a)
Aparentemente o algoritmo se reduziria ao cálculo da fórmula, no entanto ao detalharmos as ações devemos prever tudo que pode acontecer durante o cálculo desta fórmula. Por exemplo o que fazer se o valor do coeficiente a for igual a zero? Um possível algoritmo é o seguinte:
- Algoritmo para cálculo de uma equação do segundo grau.
- Obter os coeficientes a, b e c
- Se o coeficiente a for igual a zero informar que esta não é uma equação do segundo grau e terminar o algoritmo.
- Caso contrário continue e faça
- Calcular delta=b2-4ac
- Se o valor de delta for negativo informar que a equação não tem raizes reais e terminar o algoritmo.
- Caso contrário continue e faça
- Calcular a raiz quadrada de delta e guardar o resultado como raiz
- Calcular x1=(-b + raiz)/(2a)
- Calcular x2=(-b - raiz)/(2a)
- Fornecer como resultado x1 e x2
- Terminar o algoritmo.
- Fim do algoritmo para cálculo de uma equação do segundo grau.
Neste algoritmo em diversos pontos tivemos de tomar decisões e indicar o que fazer em cada uma das possibilidades, mesmo que seja mostrar que não podemos continuar o algoritmo. Toda vez que decisões tiverem de ser tomadas devemos incluir todas as possibilidades para o evento que estamos considerando.
Este é um dos possíveis algoritmos por diversas razões. Por exemplo, poderíamos incluir no algoritmo o cálculo das raízes imaginárias ou no caso do coeficiente
a ser igual a zero calcular como se fosse uma equação do primeiro grau.
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