O Papel das Variáveis
Atualmente a tecnologia, e por conseguinte a computação, permeia praticamente todas as atividades cotidianas. Com milhares de linguagens de programação, utilizando milhares de estruturas, sintaxe e semânticas diferentes para produzir milhares de algoritmos e programas diferentes, frequentemente nos parece uma tarefa hercúlea adquirir todo o conhecimento necessário para escrever programas eficientes, corretos e fáceis de compreender.
Apesar desse conhecimento ser vasto, é possível classificar esse conhecimento em programação ao atribuir um papel às variáveis usadas em um programa. Obviamente as variáveis em si tem pouco significado. O que a ideia do papel das variáveis preconiza é de que existe um certo número de objetivos, ou planos (ou papéis), que variáveis e certas estruturas podem atingir que, sozinhos ou compostos com outros papéis, solucionam uma grande parte dos problemas de programação (particularmente para iniciantes).
Pesquisa na área nos diz que é possível categorizar a maioria das variáveis em um programa em algum desses papéis e o conhecimento desses papéis pode facilitar grandemente a construção de soluções algorítmicas para problemas. Os papéis de variáveis mais comuns são:
| Papel | Definição | Exemplo |
|---|---|---|
| Um valor fixo | Uma variável que mantém um determinado valor durante todo o programa | Armazenar o raio de um círculo |
| Passo | Um item de dado sistematicamente passando por uma sucessão previsível de valores | Quantos passos um loop vai executar |
| O detentor mais recente | Um item de dados contendo o valor mais recente que apareceu ao passar por um determinado grupo, ou simplesmente o último valor obtido como entrada | Uma variável que salva o valor de entrada usado para inicializar (preencher) uma lista. Essa solicitação de entrada é feita repetidamente ao usuário. |
| O detentor mais procurado | Um item de dados contendo o melhor valor ou o valor mais apropriado até o momento. | Uma variável que armazena o menor valor dos dados de entrada contidos em uma lista. A cada passo da repetição a variável é comparada com o valor corrente e, portanto, seu valor muda se for menor do que o menor até agora. |
| Coletor | Um item de dados para acumular todos os valores de outros valores | Uma variável que contém a soma de outras variáveis em uma repetição, e, portanto, seu valor muda após cada execução da repetição |
| Seguidor | Um item de dados obtendo seu novo valor sempre a partir do valor antigo de alguma outra variável | Por exemplo, uma variável que aponta o elemento de dados antes daquele em processo ao percorrer uma lista |
| Flag de sentido único | Um item de dados binário que não pode obter seu valor inicial de volta depois que seu valor foi alterado | Um exemplo típico é uma variável que indica se aparece algum número negativo entre as entradas. Assim que um valor negativo for encontrado, seu valor muda de estado e assim permanece até o fim da avaliação |
| Temporário | Um item de dados que mantém algum valor por um período muito curto apenas | Um temporário é normalmente usado para trocar dois elementos de dados de um organizador. |
| Organizador | Uma estrutura de dados que armazena elementos que podem ser reorganizados após a inicialização | uma lista que pode ser ordenada |
| Container | Uma estrutura de dados que armazena elementos que podem ser adicionados e removidos | Por exemplo, uma lista |
| Iterador | Um item de dados atravessando uma estrutura de dados | Uma variável que atravessa todos os elementos da lista |
Alguns desses papéis são muito simples e possuem representantes no próprio Python:
- Um valor fixo: Ao declarar uma variável utilizando a convenção de CAIXA_ALTA ela é uma constante
- Container: As listas em Python são estruturas de dados que contém todas as características e ações de um container.
Outros podem ser facilmente adaptados com o uso de loops e condicionais.
O que vocês devem fazer nessa atividade?
Leiam atentamente as descrições acima de cada um dos papéis de variáveis.
Seu objetivo é implementar em Python cada um desses papéis utilizando Loops, e condicionais ou as vezes apenas declarando variáveis! Cada exercício terá a instrução correspondente.
Lembrem-se!
Não apenas implementar mas testar utilizando exemplos e casos de teste!
Sim, vocês devem escrever casos de uso!
Papel 1: Um valor fixo
Programa exemplo
"Escreva um programa que armaze o endereço do servidor e o caminho para conexão do banco de dados de forma que esta informação não poderá ser posteriormente alterada dentro do programa."
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Nesse caso é bem fácil, basta definir exemplos de valores constantes de vários tipos: inteiro, real, string, boolean, etc.
Escrevendo o programa
Podemos declarar uma constante em Python utilizando a notação própria para constantes
Testando o programa
É possível redeclarar uma constante?
É possível redefinir uma constante?
Papel 2: Passo
Programa exemplo
"Escreva um programa que imprima a taboada de um número n qualquer"
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Utilizando loops padrão é possível implementar um passo. Por exemplo, loops que se repetem 5 vezes, 10 vezes, 1000 vezes, etc. Escreva vários exemplos de uso.
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Verifique se a sua solução está realmente contanto o número de passos corretamente!
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 3: O Detentor Mais Recente
Programa exemplo
"Escreva um programa que leia um número e o ensira em uma lista. A inserção de valores termina quando o usuário digitar um número negativo."
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Aqui a ideia é criar uma lista vazia e cada vez que o usuário inserir um novo elemento adicioná-lo ao lista.
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Você pode testar se o programa está funcionando mostrando no console o estado do lista depois de cada inserção.
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 4: O Detentor Mais Procurado
Programa exemplo
"Escreva um programa que leia um 10 números inteiros e imprima qual é o maior e o menor dos números lidos"
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Uma variável que armazena o menor valor dos dados de entrada. A cada passo da repetição a variável é comparada com o valor corrente e, portanto, seu valor muda se for menor do que o menor até agora.
Escreva exemplos de teste com vários tipos de elementos e várias quantidades de elementos dentro de uma lista.
Você deve criar uma variável que vai armazenar o menor elemento do lista. Veja que essa solução deve ser generalizável e funcionar para qualquer caso!
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Verifique se a variável contém o menor elemento ao fim da procura!
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 5: Coletor
Programa exemplo
Escreva um programa que leia 10 números inteiros, os armazene em uma lista e posteriormente calcule a soma de todos os elementos da lista.
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Uma variável que contém a soma de outras variáveis em uma repetição, e, portanto, seu valor muda após cada execução da repetição.
Você pode criar exemplos com listas já preenchidas, mas o conceito é imaginar que possa existir qualquer número de elementos dentro do lista.
Escreva exemplos de teste com várias quantidades de elementos dentro de uma lista.
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Verifique que deve existir uma variável contendo a soma ao fim do programa!
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 6
Programa exemplo
"Crie uma lista com 100 números aleatórios. Percorra esta lista e imprima a posição e o valor do primeiro elemento contido na lista que seja par, e a posição e o valor do elemento imediatamente após este elemento."
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Imagine que ao percorrer uma lista, você queira guardar o valor do elemento imediatamente anterior na lista. A cada passo da repetição o valor anterior é atualizado.
Você pode criar exemplos com listas já preenchidas, mas o conceito é imaginar que possa existir qualquer número de elementos dentro do lista.
Escreva exemplos de teste com várias quantidades de elementos dentro de uma lista.
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Devem existir duas variáveis: uma guardando o elemento atual e outra o anterior!
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 7: Flag de sentido único
Programa exemplo
"Escreva um programa que, dada uma lista de elementos, diga se existe pelo menos um número negativo dentro desta lista."
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Um exemplo típico é uma variável que indica se aparece algum número negativo entre as entradas. Assim que um valor negativo for encontrado, seu valor muda de estado e assim permanece até o fim da avaliação.
A ideia é que a variável (flag) é inicializada com um determinado valor (na maioria dos casos, um valor booleano) e quando um elemento (neste caso, negativo) for encontrado o valor dessa flag é alterado (e.g., de false para true).
Você pode criar exemplos com listas já preenchidas, mas o conceito é imaginar que possa existir qualquer número de elementos dentro do lista.
Escreva exemplos de teste com várias quantidades de elementos dentro de uma lista.
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Ao fim do programa deve existir uma variável que guarda (true ou false) se existem elementos negativos no lista!
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 8: Temporário
Exemplo
"Escreva um programa que inverta os valores contidos em uma lista com 10 elementos -- sem utilizar reverse()!"
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Um temporário é normalmente usado para trocar dois elementos de dados de um organizador.
Por exemplo, você pode trocar os valores contidos na primeira e na última posição de uma lista.
Você pode criar exemplos com listas já preenchidas, mas o conceito é imaginar que possa existir qualquer número de elementos dentro do lista.
Escreva exemplos de teste com várias quantidades de elementos dentro de uma lista.
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Geralmente o papel temporário envolve o uso de uma variável temporária para "segurar" um valor durante uma troca.
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 9: Organizador
Exemplo
"Escreva um programa que ordene os valores contidos em uma lista com 10 elementos -- sem utilizar sort()!"
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Ordenar uma lista utilizando sort() é muito simples.
Já utilizando loops nem um pouco: Você vai precisar combinar 3 papeis para implementar o Organizador: Temporário, Seguidor e Flag única. A flag é inicializada acreditando que o lista já se encontra ordenado (. O seguidor verifica se o elemento atual é maior do que o anterior. Se não for, troca os dois elementos utilizando o Temporário e seta a flag para False. Se ao chegar ao último elemento a flag for False repete todo o processo novamente: seta a flag para True e começa a comparar todos os elementos. A ordenação só termina quando todos os elementos forem verificados e a flag continuar True ao fim da verificação.
Você pode criar exemplos com listas já preenchidas, mas o conceito é imaginar que possa existir qualquer número de elementos dentro do lista.
Escreva exemplos de teste com várias quantidades de elementos dentro de uma lista em diferentes tipos de ordenação.
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Você pode ter muitas combinações de valores!
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 10: Organizador
Exemplo
Por exemplo, uma lista
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Essa é fácil: só treine declarar listas :)
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.
Papel 11: Iterador
Exemplo
"Escreva um programa que dada uma lista contendo 10 elementos aleatórios, imprima estes elementos"
Solução
Definição do espaço de entradas e resultado esperado
Uma variável que atravessa todos os elementos do lista.
Você pode criar exemplos com listas já preenchidas, mas o conceito é imaginar que possa existir qualquer número de elementos dentro do lista.
Escreva exemplos de teste com várias quantidades de elementos dentro de uma lista.
Terceiro passo: Escrevendo o programa
Testando o programa
Será que o programa realmente atinge os objetivos propostos e soluciona o problema?
Você pode usar um visualizador de código para observar o comportamento do programa, ou simular várias execuções do mesmo em uma REPL.