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Instituto Superior TécnicoDep. de Engenharia MecânicaGCAR, Secção de Sistemas

Introdução à Programação

Notas de apoio à disciplina de

Introdução à Programação 2001/2002

(Lic. Eng. Mecânica - 1º ano)

João Miguel da Costa Sousa

João Miguel C. Sousa GCAR , DEM, IST 2

Introdução

Title:

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Informação geral

1 Bibliografia

• Nyhoff, L.R. and Leestma, S.C. Fortran90 for Engineers and Scientists. Prentice-Hall International, Inc. 1997.

• Sousa, J.M.C. Acetatos das aulas teóricas

1 Avaliação de conhecimentos• A nota final é dada pela seguinte formula :

NF = 0.15 MT + 0.35 NP + 0.5 NE• NF - Nota final• MT - Mini-testes• NP - Nota do projecto• NE - Nota exame • onde: NP, NE, NF ≥ 9.5

1 Página Web:• www.dem.ist.utl.pt/~m_ip


Programa

1. Introdução à computação

2. Introdução ao Fortran

3. Estruturas de controlo: selecção

4. Estruturas de controlo: repetição

5. Operações de entrada/saída

6. Subprogramas: funções

7. Subprogramas: subrotinas

8. Tipos de dados estruturados: tabelas

9. Tipos de dados estruturados: fichas

10. Tipos de dados dinâmicos: ponteiros

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Introdução à Computação

1 Sistemas de computação• mecanização de operações (procedimentos)• armazenamento de programas e dados

1 Primeiros “computadores”• Máquina Analítica, Charles Babbage, Ada

Augusta (primeiro programador), 1822.• Máq. de cartões perfurados, censo nos EUA,

Herman Holleritm, fundador IBM, 1890.

1 Hardware: componentes físicos

1 Computadores electrónicos• 1ª geração - Válvulas, ENIAC 1946• 2ª geração - Transistores IBM 70990, 1958• 3ª geração - Circuitos integrados

IBM system/360 1964• 4ª geração - VLSI, chips de silicone. PCs,

workstations e supercomputadores• 5ª geração - Processamento paralelo


Máquinas de computação


Programas

1 Software - programas utilizados pelo computador

1 Sistema operativo - interface entre a máquina e o utilizador• UNIX, AT&T’s Bell Laboratories, 1971• MS-DOS, Microsoft, 1981• GUI - Apple Macintosh, Windows95

1 Linguagens de alto nível - Fortran, Pascal, BASIC, Lisp, C++, Java, etc.

1 Programa fonte - programa escrito em linguagem de alto nível

1 Programa objecto - tradução do programa de alto nível para linguagem máquinausando um compilador.

1 FORTRAN - FORmula TRANslator


Computador

1 Sistema composto por componentes com funções diferentes a trabalhar para um objectivo comum

1 Componentes principais• CPU - Central Processing Unit1 Unidade de controlo1 ALU (Arithmetic and Logic Unit)

• Memórias - registos, RAM, ROM, memória virtual

• Memória externa - discos rígidos, disquettes• Outros periféricos - Input/Output: terminais,

monitores, scanners, impressoras, rato, etc.

Aplicações

SistemaOperativo

Drivers

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Organização da memória

1 Sistema binário - 0,1 bits (binary digits)

1 byte - conjunto de 8 bits. Medida da memória em bytes. 1K = 210=1024 bytes. 1 megabyte = 1024 K = 1048576 bytes.

1 word - conjunto de bytes igual ao usado nos registos do CPU. 16, 32, 64 bits

1 address - endereço associado a cada word.

1 Memória guarda instruções dos programas a serem executadas

1 Linguagem assembly

1 Assembler - traduz assembly para código máquina.


Programa de computador

1 Conjunto de instruções a seguir para resolver um dado problema

1 Desenvolvimento de programas• Análise do problema• Projecto do algoritmo• Codificação do programa• Execução e testes

' Exemplo: Um físico nuclear investiga o polónio. A radiactividade do polónio baixa para metade ao fim de 140 dias. Pretende-se saber a quantidade ao fim de 180 dias, sabendo que a inicial era de 10mg.

1 Análise do problema. Especificação precisa com entradas e saídas.

Entradas (Input) Saídas (Output)Quantidade inicial: (10 mg) Quantidade restanteMeia-vida: (140dias)Período de tempo: (180 dias)


Algoritmo

2 Projecto do algoritmo.

1 Algoritmo - Sequência finita de instruções bem definidas e não ambíguas, onde cada uma pode ser executada mecanicamente, com uma quantidade de esforço finito e num intervalo de tempo finito.

1 Tem duas partes:

1 Descrição dos objectos a manipular.

' Exemplo

1 Variáveis escolhidas; QuantidadeInicial, MeiaVida,Tempo e QuantidadeRestante

2 Descrição das acções a executar nesses objectos.

' Exemplo1 Recebe valores das variáveis2 Calcula o valor da QuantidadeRestante para o Tempo

dado.3 Retorna e mostra a QuantidadeRestante.

1 Refinamento do algoritmo ao detalhe necessário


Abstracção e abordagem topo-base

1 Abstracção - Descrição de uma dada entidade descrevendo apenas os aspectos relevantes para o objectivo, desprezando os pormenores.

1 Abstracção procedimental - Agrupa uma sequência de instruções e dá-lhes um dado nome (procedimento). Para executar o procedimento basta evocar o seu nome, sem considerar as acções que o constituem.

1 Abstracção de dados - Associada à utilização de objectos. Separa a forma de utilizar da constituição do próprio objecto. Um objecto pode ser decompos-to em objectos mais simples. Ex: matriz, fichas.

1 Análise topo-base (top-down) - Consiste em dividir um problema complexo em sub-problemas mais simples. Estes sub-problemas têm um dado nome, e podem ser por sua vez divididos em sub-problemas mais simples até estes serem triviais e resolvidos facilmente.

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Programa: Radioactividade

Algoritmo para problema de radioactividade

1 Este algortimo calcula a radioactividade de uma substância após um dado tempo, dada a quantidade inicial e o tempo de metade da vida.

1 Entradas: Uma dada QuantidadeInicial da substância radioactiva, a sua MeiaVida, e o período de Tempo em dias.

1 Saída: QuantidadeRestante.

1 Recebe QuantidadeInicial , MeiaVida e Tempo.2 Calcula

QuantidadeRestante = QuantidadeInicial * (0.5) ** (Tempo / MeiaVida)

3 Retorna a QuantidadeRestante.


Programa: Radioactividade (2)

3 Codificação do programa

PROGRAM Decaimento_Radioactivo!--------------------------------------------------------------! Este programa calcula a radioactividade de uma substancia! apos um dado tempo, dada a quantidade inicial e o tempo de! metade da vida radioactiva. Variaveis usadas:!! QuantidadeInicial : quantidade inicial da substancia (mg)! MeiaVida : tempo meia-vida da substancia (dias)! Tempo : tempo para o qual a quantidade! restante e calculada (dias)! QuantidadeRestante : quantidade da substancia restante(mg)!! Entradas: QuantidadeInicial, MeiaVida, Tempo! Saida: QuantidadeRestante!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE

REAL :: QuantidadeInicial, MeiaVida, Tempo, QuantidadeRestante

! Recebe valores para QuantidadeInicial, MeiaVida e Tempo.

PRINT *, ”Escreva o valor inicial da substancia (mg), a sua” PRINT *, ”meia-vida (dias) e o tempo para o qual se quer” PRINT *, ”determinar a quantidade restante:"READ *, QuantidadeInicial, MeiaVida, Tempo

! Calcula a quantidade restante para o tempo especificado. QuantidadeRestante = QuantidadeInicial * 0.5 ** (Tempo / MeiaVida)

! Mostra a QuantidadeRestante. PRINT *, " QuantidadeRestante =", QuantidadeRestante, "mg”

END PROGRAM Decaimento_Radioactivo


Programa: Radioactividade (3)

1 Execução e testes - Verificar se o algoritmo e o programa estão correctos.

1 Fases de execução• Inicializar o computador

• Editar o programa num editor de texto

• Compilar o programa - produz objecto.

• Link - Ligar o programa; produz executável

• Correr o programa

1 Exemplos:

Escreva o valor inicial da substancia (mg), a suameia-vida (dias) e o tempo para o qual se querdeterminar a quantidade restante:2, 140, 140QuantidadeRestante = 1.0000000 mg

Escreva o valor inicial da substancia (mg), a suameia-vida (dias) e o tempo para o qual se querdeterminar a quantidade restante:10, 140, 180QuantidadeRestante = 4.1016769 mg


Programação

1 Análise do problema2 Desenvolvimento da solução - projecto do

algoritmo3 Codificação do programa4 Execução e testes5 Manutenção

1 Análise do problema• Descrição das entradas

• Descrição das saídas

1 Desenvolvimento da solução• Elaboração do algortimo1 Selecção das estruturas de dados1 Descrição das acções a efectuar

• Sequenciação• Selecção• Repetição

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Programação (cont.)

1 Desenvolvimento da solução (cont.)• Análise topo-base - divisão do problema em

sub-problemas mais simples.

• Programa é dividido em módulos.

1 Codificação do programa• Desenvolvimento de código em Fortran 901 Variáveis - devem começar por uma letra e

seguidas por 30 letras, números ou underscores.1 Tipos - tipo de valores que as variáveis podem

ter. Ex: REAL, INTEGER, etc.1 Operações - *, /, **, etc.1 Atribuição - o sinal = atribui o valor da

expressão à variável que está à esquerda.1 Input/Output - READ, PRINT, WRITE, etc.1 Comentários - símbolo “!”

• Estilo de programação - programas devem ser correctos, legíveis e perceptíveis.


Estilo de programação

1 Programas devem ser bem estruturados• Usar metodologia topo-base para desenvolver

um progama para problemas complexos.

• Simples e claro - evitar truques de programação que aumentam pouco a velocidade de execução.

1 Documentação cuidada• Documentação inicial

• Comentários para explicar partes importantes

• Identificadores com um significado claro

1 Estilo de formatação legível• Espaços entre items

• Inserir linha entre secções de um programa

• Alinhamento e identação


Execução e testes

1 Programa deve ser correcto.

1 Sintaxe - define qual a linguagem correcta da linguagem.• Erros de sintaxe são detectados pelo compilador

sendo relativamente fáceis de corrigir.

1 Semântica - define o significado do código implementado.• Erros de semântica- Programador não

especificou correctamente a sequência de instruções. Difíceis de detectar.

' Exemplo:

• Depuração (debugging) - técnicas que permitem minimizar os erros.

QuantidadeRestante = QuantidadeInicial * 0.5 ** (Tempo / MeiaVida)

QuantidadeRestante = QuantidadeInicial * 0.5 * (Tempo / MeiaVida)


Manutenção

1 Modificações necessárias ao fim de um certo tempo tais como:• Aumentar capacidade do programa com novas

funções• Melhorar o desempenho do programa• Mudanças de sistema operativo, etc.

' Exemplo: Fortran PowerStation, versão 4.0

1 Para isto é necessário efectuar a documentação externa, que contém:

• Documentação para utilizadores1 descrição do que o programa faz1 descrição do processo de utilização do programa1 descrição da informação produzida1 descrição das limitações do programa

• Documentação técnica1 descrição das estruturas de informação e das

principais variáveis e constantes1 descrição do algoritmo1 descrição da estrutura do programa incluindo os

principais sub-programas e sua interligação

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Introdução ao Fortran

1 Tipos de dados básicosintegerrealcomplexcharacterlogical

Programa em Fortran________________________________________________________

cabeçalho

zona de especificações

zona de instruções

zona de sub-programasEND PROGRAM nome_de_programa


Tipos de dados

1 INTEGER• cadeia de dígitos que não contém vírgulas ou

pontos.

& Exemplos:0

137-2516

+145354

1 REAL• cadeia de dígitos em forma decimal ou

exponencial.

& Exemplos:1.234

-0.01234+5632.3.374E30.3374E43374E0


Tipos de dados e Identificadores

1 CHARACTER• cadeia de caracteres dentro dos seguintes:• 0,…9 A,…Z a,…,z ’ ” ( ) * + - / branco : = ! & $ ; < > % ? , .

& Exemplos:“PDQ123-A”“Miguel C. Silva”‘Miguel C. Silva’“Don’t”‘Don’’t’

1 Identificadores• nomes dados aos programas, constantes,

variáveis, etc. Devem começar por uma letra, e serem seguidos por quaisquer 30 digitos, letras ou “_” (sublinhado, underscore).

& Exemplos:MassaVelocidadeVelocidade_da_luz


Variáveis

1 Compilador associa cada variável a um endereço em memória. Nomes das variáveis são identificadores.

Declaração de variáveis________________________________________________________

especificação_do_tipo :: lista

1 especificação_do_tipo pode ser dada por:REAL :: listaINTEGER :: listaCHARACTER(LEN = n) :: listaCHARACTER(n) :: listaCOMPLEXLOGICAL

& Exemplos:REAL :: Massa, Velocidade, AceleracaoINTEGER :: Soma, NumeroValoresCHARACTER(LEN = 15) :: Nome, ApelidoCHARACTER(15) :: Apelido*20, Inicial*1

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Variáveis (cont.)

1 Instrução IMPLICIT NONE• Cancela a convenção implícita do Fortran e

deve ser sempre incluída na zona de especificações.

1 Inicialização de variáveis na declaração• Quando são declaradas, as variáveis em Fortran

não têm um valor inicial.

Inicialização na declaração de variáveis______________________________________________________________

especificação_do_tipo :: lista

• Onde lista é dada por uma série de atribuições separadas por vírgulas do tipo:

Variavel = ExpressaoConstante

& Exemplo:REAL :: X = 1.0, Y = 2.5, Z = -2.9


Constantes

1 Atributo PARAMETER• Constantes que aparecem repetidas vezes num

programa, tal como “pi”.

Declaração de constantes____________________________________________________________________

especificação_do_tipo, PARAMETER :: lista

1 Onde lista é dada por uma série de atribuições separadas por vírgulas do tipo:

Identificador = ExpressaoConstante

& Exemplos:INTEGER, PARAMETER :: Limite = 50REAL, PARAMETER :: Pi = 3.141593CHARACTER(2), PARAMETER :: Units = ‘cm’CHARACTER(*), PARAMETER :: Units = ‘cm’

CoordenadaX = Rate * COS(Pi * Time)


Operadores aritméticos

1 Exemplos:+ Adição- Subtracção* Multiplicação / Divisão** Exponenciação

9.0 / 4.0→ 2.25

9 / 4→ 2

1 Combinação de reais e inteiros é possível, mas não deve ser utilizada! É um exemplo típico de mau estilo de programação!

3.0 + 8 / 5 → 3.0 + 1 → 3.0 + 1.0 → 4.0

3 + 8.0 / 5 → 3 + 8.0 / 5.0 → 3 + 1.6 →→ 3.0 + 1.6 → 4.6


Operadores aritméticos (cont.)

1 Exponenciação2.0 ** 3 → 2.0 * 2.0 * 2.0 → 8.0

(-4.0) ** 2 → (-4.0) * (-4.0) → 16.0

2.0 ** 3.0 é avaliado como e3.0 ln(2.0), logo:(-4.0) ** 2.0 é indefinido!

• Devem-se assim evitar os expoentes reais, quando desnecessário

1 Regras de prioridade em operadores1 As exponenciações são efectuadas em primeiro

lugar da direita para a esquerda.

2 Multiplicações e divisões são efectuadas em seguida da esquerda para a direita.

3 Adições e subtrações são efectuadas por último também da esquerda para a direita.

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Funções intrínsecas

1 O Fortran tem algumas funções pré-definidas, tal como a raíz quadrada: SQRT

SQRT(argumento)

• A variável argumento deverá ser do tipo REAL. Se for INTEGER, dever-se-á calcular a raíz quadrada da seguinte forma:

• SQRT(REAL(NumeroInteiro))

1 Outras funções: ABS, SIN, COS, EXP, INT, FLOOR, LOG, REAL, INT, etc.


Instrução de atribuição

variavel = expressao

1 O sinal “=” indica que o valor da expressao é atribuído a variavel.

& Exemplo:REAL :: CoordenadaX, CoordenadaYINTEGER :: Numero, Termo

CoordenadaX = 5.23CoordenadaY = SQRT(25.0)Numero = 17Termo = Numero / 3 + 2

CoordenadaX ?CoordenadaY ?

Numero ?Termo ?


Atribuição (cont.)

CoordenadaX = 2.0 * CoordenadaX

1 Como se pode verificar, a memória foi actualizada com o novo valor atribuído a CoordenadaX. O valor antes atribuído perdeu-se!

Inteiro = Real / 2.0 → Má programação!Inteiro = INT(Real / 2.0)

CoordenadaX 5.23CoordenadaY 5.0

Numero 17Termo 7

CoordenadaX 10.46CoordenadaY 5.0

Numero 17Termo 7


Atribuição de cadeia de caracteres

& Exemplo:

CHARACTER(5) :: String, Aumentada*10, Cortada

String = “alpha“

Aumentada = “particula“

Cortada = “temperatura“

1 Atribuição pelo Fortran:

1 A = B é equivalente a

1 B = A ?

String alphaAumentada particula_Cortada tempe

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Troca e somatório

1 Troca de valor entre duas variáveis

INTEGER :: Valor1, Valor2, Auxiliar…

Auxiliar = Valor1

Valor1 = Valor2

Valor2 = Auxiliar

1 Somatório

REAL :: Somatorio, Real…

Somatorio = Somatorio + Real


Operações de Entrada e Saída

1 Fortran tem duas formas de Input/Output• Formato especificado pelo programador.• Formatos normalizados pré-determinados; são

formatos direccionados para listas.

Instruções simples de Saída_____________________________________________________

Formas:PRINT *, lista_de_saidaWRITE (*, *) lista_de_saida

& Exemplo:WRITE (*, *) “No tempo “, Tempo, “segundos“WRITE (*, *) “a velocidade vertical e“, &

Velocidade, “m/s“WRITE (*, *) “e a altitude e“, Altitude, “m“

1 Resultado obtido:No tempo 4.50000000 segundosa velocidade vertical e 45.8700752 m/se a altitude e 4.0570767E+02 m


Operações de Entrada

Instruções simples de Entrada_____________________________________________________

Formas:

READ *, lista_de_dados

READ (*, *) lista_de_dados

• É processada uma linha de dados para cada instrução READ

• Variáveis são lidas até atingir o número de variáveis na lista_de_dados.

• Se existirem mais entradas do que na lista_de_dados, as restantes são ignoradas.

• As variáveis escritas devem ser constantes, e do tipo a ser atribuidas.

• Entradas consecutivas são separadas por uma vírgula ou um espaço em branco.


Operações de Entrada (cont.)

& Exemplo numérico:READ (*, *) AltitudeInicial, Tempo

100.0, 4.5100.0 4.5

1 As variáveis do tipo carácter devem estar entre aspas se:• Ultrapassam uma linha• O valor contém brancos, “,” ou “/”.• O carácter começa com um apóstrofo, aspas ou

uma cadeia de digitos seguidos de um “*”.

& Exemplo com caracteres:CHARACTER(8) :: Unidade_1, Unidade_2...READ (*, *) Unidade_1, Unidade_2

metro, centimetro

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Programa Projectil

PROGRAM Projectil!------------------------------------------------------------! Este programa calcula a velocidade e a altitude de um! projectil, dados a altitude inicial, a velocidade inicial ! e a aceleração da gravidade. Variaveis usadas:! AltitudeInicial : altitude inicial do projectil (m)! Altitude : altitude para um dado tempo (m)! VelocidadeInicial : velocidade inicial do projectil(m/s)! Velocidade : velocidade vertical (m/s)! Aceleracao : aceleracao vertical (m/s2)! Tempo : tempo desde o lancamento (s)!! Entradas: AltitudeInicial, VelocidadeInicial, Tempo! Saidas: Altitude, Velocidade!---------------------------------------------------------IMPLICIT NONE REAL :: AltitudeInicial, VelocidadeInicial, Tempo, &

Altitude, Velocidade, Aceleracao = -9.80665

! Recebe valores AltitudeInicial, VelocidadeInicial, TempoWRITE (*, *) ”Escreva a altitude inicial(m) e a &

& velocidade(m/s):”READ (*, *) AltitudeInicial, VelocidadeInicial WRITE (*, *) ”Escreva o valor do tempo(s) pretendido:”READ (*, *) Tempo

! Calcula a quantidade restante para o tempo especificado. Altitude = 0.5 * Aceleracao * Tempo ** 2 &

+ VelocidadeInicial * Tempo + AltitudeInicialVelocidade = Aceleracao * Tempo + VelocidadeInicial

! Mostra Velocidade e AltitudeWRITE (*, *) ”No tempo ", Tempo, ”segundos”WRITE (*, *) ”a velocidade vertical e de”, Velocidade, "m/s”WRITE (*, *) ”e a altitude e de", Altitude, "metros”

STOPEND PROGRAM Projectil


Resultados obtidos

Escreva a altitude inicial(m) e a velocidade(m/s):100.0 90.0 Escreva o valor do tempo(s) pretendido:4.5No tempo 4.5000000 segundosa velocidade vertical e de 45.8700752 m/se a altitude e de 4.050767E+2 metros

Escreva a altitude inicial(m) e a velocidade(m/s):150.0 100.0 Escreva o valor do tempo(s) pretendido:5.0No tempo 5.0000000 segundosa velocidade vertical e de 50.9667511 m/se a altitude e de 5.2741687E+2 metros

Escreva a altitude inicial(m) e a velocidade(m/s):150.0 100.0 Escreva o valor do tempo(s) pretendido:0No tempo 0.0000000E+00 segundosa velocidade vertical e de 1.0000000E+2 m/se a altitude e de 1.5000000E+2 metros


Entrada/Saída com ficheiros

1 Entradas e saídas podem ser efectuadas para um ficheiro no disco

& Exemplo de um ficheiro dados.dat:

100.0 90.0 4.5

& Exemplo de um ficheiro result.dat:

No tempo 4.5000000 segundosa velocidade vertical e de 45.8700752 m/se a altitude e de 4.050767E+2 metros

OPEN (UNIT = numero_unidade, FILE = & nome_ficheiro, STATUS = estado)

& Exemplos anterioresOPEN (UNIT = 12, FILE = “dados.dat“, STATUS = “OLD“)OPEN (UNIT = 13, FILE = “result.dat“, STATUS = “NEW“)

READ (num_unidade, *) lista_dadosWRITE (num_unidade, *) lista_resultados


Erros Aritméticos

1 Números reais são guardados em memória com mantissa e expoente:• mantissa: 24 bits

• expoente: 8 bits

• Quantidade de números finita

• Nem todos os números são representados

1 Erros de overflow e underflow• Para 8 bits no expoente os números

representados estão entre -1038 e 1038.

• Para números pequenos este intervalo varia entre -10-38 e 10-38.

m e

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Erros de arredondamento

1 Representação de números é aproximada• Reais não são representados exactamente

& Exemplo: equação que retorna sempre 1:

PROGRAM Demo_1

IMPLICIT NONEREAL :: A, B, C

READ (*, *) A, B, CC = ((A + B)**2 - 2.0*A*B - B**2) / A**2WRITE (*,*) C

END PROGRAM Demo_1

& Resultados obtidos num dado sistema:

A B C0.5 888.0 1.00000000.1 888.0 -6.24999950.05 888.0 -24.99999810.03 888.0 69.44444270.02 888.0 1.5625000E+02

A B AB BA

AA

+ − −= =

a f2 2

2

2

2

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Estruturas de Selecção

1 Estruturação de controlo em programação

• Sequenciação

• Selecção

• Repetição

1 Sequenciação

…


Exemplos simples

& Exemplo 1: Índice de poluiçãoSe índice de poluição é maior do que 50,

Informar que a poluição é elevada;

Caso contrário,

Informar que as condições são seguras.

& Exemplo 2: Tipo de fluido num tuboSe número de Reynolds menor que x1,

Escoamento é laminar;

Se número de Reynolds se encotra entre x1 e x2,

Escoamento é instável;

Se número de Reynolds maior que x2,,

Escoamento é turbulento.


Expressões lógicas

1 Podem ser simples ou compostas

1 Expressões simples:• constantes lógicas (.TRUE. e .FALSE.)

• variáveis lógicas (a ver mais à frente)

• expressões relacionais:

expressao_1 op_relacional expressao_2

1 Operadores relacionais

& Exemplos.TRUE.Numero == -999B ** 2 >= 4.0 * A * C

Símbolo Significado< ou .LT. Menor que> ou .GT. Maior que== ou .EQ. Igual a<= ou .LE. Menor ou igual a>= ou .GE. Maior ou igual a/= ou .NE. Diferente de

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Expressões lógicas (cont.)

1 Avaliação de caracteres• Cada carácter tem um número de ordem asso-

ciado dados por um código (ASCII, EBCDIC)1 Letras por ordem alfabética

1 Dígitos por ordem numérica

caracteres_1 < caracteres_2

& Exemplos“gato“ < “vaca“

“Junho“ > “Julho“

“cal“ > “calado“

“caløøø “ > “calado“

1 Expressões lógicas compostasOperador lógico Expressão lógica.NOT. .NOT. p.AND. p .AND. q.OR. p .OR. q.EQV. p .EQV. q.NEQV. p .NEQV. q


Estruturas de selecção

Construção IF (forma simples)_____________________________________________________

Forma:

IF (expressao_logica) THEN

sequencia_instrucoes

END IF

• A sequencia_instrucoes só é executada se a expressao_logica for verdadeira.

& ExemploIF (X >= 0) THEN

Y = Z * X

Z = SQRT(X)

END IF

Instrução IF_____________________________________________________

IF (expressao_logica) THEN instrucao


Construção IF

Construção IF (forma geral)_____________________________________________________

Forma:

IF (expressao_logica) THEN

sequencia_instrucoes1

ELSE

sequencia_instrucoes2

END IF

• A sequencia_instrucoes1 é avaliada se a expressao_logica for verdadeira.

• Caso contrário, são avaliadas as instruções em sequencia_instrucoes2


Exemplo: Equações Quadráticas

Algoritmo1 Este algoritmo resolve uma equação quadrática do tipo

Ax2+Bx+C = 0. Se o discriminante B2-4AC é não negativo, as raízes reais Raiz_1 e Raiz_2 são calculadas. Caso contrário, é enviada uma mensagem indicando que não existem raízes reais.

1 Entradas: Os coeficientes A, B e C.

1 Saídas: As raízes da equação ou uma mensagem indicando que não existem raízes reais e o discriminante.

1 Recebe A, B e C.2 Calcula Discriminante = B ** 2 - 4 A * C3 Se Discriminante >= 0 faz o seguinte:

a) Calcula Discriminante = SQRT(Discriminante).

b) Calcula Raiz_1 = (- B + Discriminante)/(2*A).

c) Calcula Raiz_2 = (- B - Discriminante)/(2*A).

d) Mostra Raiz_1 e Raiz_2 ao utilizador.

4 Caso contrário faz o seguinte:

a) Mostra o Discriminante.

b) Envia mensagem de que não existem reaízes reais.

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Programa: Equações quadráticas (1)

PROGRAM Equacoes_Quadraticas!------------------------------------------------------------! Programa para resolver equacoes quadraticas usando a ! formula quadratica. Variaveis usadas:!! A, B, C : coeficientes da equacao quadratica! Discriminante : o discriminante B**2 - 4.0*A*C! Raiz_1, Raiz_2 : duas raizes da equacao!! Entradas: Coeficientes A, B, C! Saidas: As duas raizes ou o discriminante negativo e uma! mensagem indicando que nao ha raizes reais.!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE

REAL :: A, B, C, Discriminante, Raiz_1, Raiz_2

! Recebe os valores dos coeficientesWRITE (*, *) ”Escreva os coeficientes da equacao quadratica:”READ (*, *) A, B, C

! Calcula o discriminante Discriminante = B**2 - 4.0*A*C


Programa: Equações quadráticas (2)

! Verifica se o discriminante e nao negativo. Se for calcula! as raizes e mostra o resultado. Caso contrário, mostra o! valor do discriminante e envia uma mensagem indicado que! nao existem raizes reaisIF (Discriminante >= 0) THEN

Discriminante = SQRT(Discriminante)Raiz_1 = (-B + Discriminante) / (2.0 * A)Raiz_2 = (-B - Discriminante) / (2.0 * A)WRITE (*, *) "As raizes sao", Raiz_1, Raiz_2

ELSEWRITE (*, *) ”O discriminante tem o valor”, DiscriminanteWRITE (*, *) ”Nao ha raizes reais”

END IF

END PROGRAM Equacoes_quadraticas

1 Exemplos de execução:Escreva os coeficientes da equacao quadratica:1, -5, 6As raizes sao 3.0000000 2.0000000

Escreva os coeficientes da equacao quadratica:1, 0, -4As raizes sao 2.0000000 -2.0000000

Escreva os coeficientes da equacao quadratica:1, 0, 4O discriminante tem o valor -16.0000000Nao ha raizes reais


Construção de IFs encadeados

& Exemplo

1 Pode ser programado com dois IF encadeados:

IF (X <= 0) THENValorFuncao = -X

ELSEIF (X < 1.0) THEN

ValorFuncao = X ** 2ELSE

ValorFuncao = 1.0END IF

END IF

≥<<

≤−=

1x

10

0

,1

,

,

)( 2 x

x

x

x

xf


Construção IF-ELSE IF

1 No caso de haver mais alternativas, existe uma estrutura própria para estes casos:

Construção IF-ELSE IF____________________________________________________________________

Forma:

IF (expressao_logica1) THEN

sequencia_instrucoes_1

ELSE IF (expressao_logica2) THEN

sequencia_instrucoes_2

ELSE IF (expressao_logica3) THEN

sequencia_instrucoes_3. . .ELSE

sequencia_instrucoes_n

END IF

14


Exemplo: Índice de poluição

Algoritmo1 Este algoritmo lê três níveis de poluição e calcula um

índice de poluição em função desta leitura. Se o índice é inferior a um dado nível é enviada uma mensagem indicando que o ar é de boa qualidade; se está entre dois valores limites é enviada uma mensagem indicando que o ar é de qualidade razoável; e se o índice está acima do limite máximo é enviada uma mensagem indicando que o ar é de pobre qualidade.

1 Entradas: Os níveis Nivel_1, Nivel_2 e Nivel_3.

1 Constantes: Os limites LimiteInferior e Limite Superior.

1 Saídas: O Indice de poluição indicado numa mensagem.

1 Recebe Nivel_1, Nivel_2 e Nivel_3.2 Calcula Indice = (Nivel_1 + Nivel_2 + Nivel_3) / 3.3 Se Indice < LimiteInferior ,

Envia mensagem de “Boa qualidade do ar”Caso contrário se Indice < LimiteInferior ,

Envia mensagem de “Qualidade de ar razoável”.Caso contrário

Envia mensagem de “Qualidade de ar pobre”.


Programa: Índice de poluição 1 (1)

PROGRAM Indice_Poluicao1!-----------------------------------------------------------! Programa que le 3 niveis de poluicao, calcula o indice de ! pooluicao com a sua media, e retorna a qualidade de ar ! Respectiva. Identificadores usados:! Nivel_1, Nivel_2, Nivel_3 : 3 valores de poluicao! LimiteInferior, LimiteSuperior : limites de poluicao! Indice : indice medio de poluicao!! Entradas: Os 3 niveis de poluicao! Constantes: Os limites de poluicao! Saidas: O indice de poluicao e a qualidade do ar. Sera! “boa” se indice for menor que LimiteInferior,! “razoavel” se indice estiver entre os dois! Limites e “pobre” caso contrario.!----------------------------------------------------------IMPLICIT NONE INTEGER :: Nivel_1, Nivel_2, Nivel_3, IndiceINTEGER, PARAMETER :: LimiteInferior = 25, LimiteSuperior =50

! Recebe os valores dos 3 niveis de poluicaoWRITE (*, *) ”Escreva as tres leituras de nivel de poluicao:”READ (*, *) Nivel_1, Nivel_2, Nivel_3

! Calcula o indice de poluicaoIndice = (Nivel_1 + Nivel_2 + Nivel_3) / 3



! Classifica o indice de poluicao e retorna uma mensagem! indicando a qualidade do ar. IF (Indice < LimiteInferior) THEN

WRITE (*, *) ”Boa qualidade de ar"ELSE IF (Indice < LimiteSuperior) THEN

WRITE (*, *) ”Ar de qualidade razoavel"ELSE

WRITE (*, *) ”Ar de qualidade pobre"END IF

END PROGRAM Indice_Poluicao1

1 Exemplos de execução:Escreva as tres leituras de nivel de poluicao:30, 40, 50

Ar de qualidade razoavel

Escreva as tres leituras de nivel de poluicao:50, 60, 70

Ar de qualidade pobre

Escreva as tres leituras de nivel de poluicao:20, 21, 24

Boa qualidade de ar


Construção CASE

Construção CASE____________________________________________________________________

Forma:

SELECT CASE (selector)CASE (lista_marcas_1)sequencia_instrucoes_1

CASE (lista_marcas_2)sequencia_instrucoes_2

. . .CASE (lista_marcas_n)

sequencia_instrucoes_nEND SELECT

1 Cada lista lista_marcas_i pode ter as formas:valorvalor_1 : valor_2valor_1 :: valor_2

1 Pode incluir-se o caso CASE DEFAULT

15


Exemplo CASE

1 Pretende-se informar a classe (Infantil, Iniciado, Júnior, Sénior) consoante o número associado (1, 2, 3, 4).

SELECT CASE (CodigoClasse)CASE (1)

WRITE (*, *) “Infantil”CASE (2)

WRITE (*, *) “Iniciado”CASE (3)

WRITE (*, *) “Junior”CASE (4)

WRITE (*, *) “Senior”CASE DEFAULT

WRITE (*, *) “Codigo invalido”,& CodigoClasse

END SELECT



PROGRAM Indice_Poluicao2!-----------------------------------------------------------! Programa que le 3 niveis de poluicao, calcula o indice de ! pooluicao com a sua media, e retorna a qualidade de ar ! Respectiva. Identificadores usados:! Nivel_1, Nivel_2, Nivel_3 : 3 valores de poluicao! LimiteInferior, LimiteSuperior : limites de poluicao! Indice : indice medio de poluicao!! Entradas: Os 3 niveis de poluicao! Constantes: Os limites de poluicao! Saidas: O indice de poluicao e a qualidade do ar. Sera! “boa” se indice for menor que LimiteInferior,! “razoavel” se indice estiver entre os dois! Limites e “pobre” caso contrario.!----------------------------------------------------------IMPLICIT NONE INTEGER :: Nivel_1, Nivel_2, Nivel_3, IndiceINTEGER, PARAMETER :: LimiteInferior = 25, LimiteSuperior =50

! Recebe os valores dos 3 niveis de poluicaoWRITE (*, *) ”Escreva as tres leituras de nivel de poluicao:”READ (*, *) Nivel_1, Nivel_2, Nivel_3

! Calcula o indice de poluicaoIndice = (Nivel_1 + Nivel_2 + Nivel_3) / 3



! Classifica o indice de poluicao e retorna uma mensagem! Indicando a qualidade do ar. SELECT CASE (Indice)

CASE (:LimiteInferior - 1)WRITE (*, *) ”Boa qualidade de ar”

CASE (LimiteInferior : LimiteSuperior - 1)WRITE (*, *) ”Ar de qualidade razoavel"

CASE (LimiteSuperior:)WRITE (*, *) ”Ar de qualidade pobre"

END SELECT

END PROGRAM Indice_Poluicao2

1 Os resultados são exactamente os mesmos.


Dados do tipo LOGICAL

1 Constantes do tipo lógico em Fortran:.TRUE.

.FALSE.

1 Especificação do tipo lógicoLOGICAL :: lista

variavel_logica = expressao_logica

& ExemplosExisteRaiz = Discriminante >= 0

WRITE (*, *) A, B, C, .TRUE., .FALSE.

• Produz:

_T_ F_F_T_F

onde “_” representa um espaço em branco.

16


Estruturas de Repetição

1 Ciclos (loops)• Repetição controlada por contador

• Repetição controlada por expressão lógica

Ciclo DO controlado por contador____________________________________________________________________

Forma:

DO variavel_controlo = &

valor_inicial, limite, passo

sequencia_instrucoes

END DO

• Este ciclo implementa repetições onde o número desejado é conhecido antecipadamente.


Ciclo DO controlado por contador

• Execução efectuada da seguinte forma:1. Atribuído valor inicial a variavel_controlo

2. A variavel_controlo é comparada com o limite onde é verificado se é:

a) menor ou igual a limite para um passopositivo;

b) maior ou igual a limite para um passonegativo.

3. Caso a) ou b) se verifique, o corpo do ciclo (a sequencia_instrucoes) é executado. O passo é somado à variavel_controlo e o ponto 2 é repetido. Caso contrário o ciclo termina.

& Exemplo 1DO Numero = 1, 7

WRITE (*, *) Numero, Numero ** 2END DO


Exemplos ciclo DO com contador

• Saída do exemplo 1:1 12 43 94 165 256 367 49

& Exemplo 2DO Numero = 7, 1, -1

WRITE (*, *) Numero, Numero ** 2END DO

• Saída do exemplo 2:7 496 365 254 153 92 41 1


Programa: Soma de inteiros

PROGRAM Soma_de_Inteiros!-----------------------------------------------------------! Programa que calcula a soma de um dado numero de ! numeros inteiros. Variaveis usadas:! Numero : o ultimo inteiro a ser somado! Soma : a soma 1 + 2 + ... + Numero! i : indice do ciclo DO!! Entrada: Numero! Saidas: Numero e Soma!----------------------------------------------------------IMPLICIT NONE INTEGER :: Numero, i, Soma = 0

WRITE (*, *) ”Este programa calcula a soma 1 + 2 + ... + &&Numero.”

WRITE (*, *) ”Escreva o numero inteiro:”READ (*, *) Numero

DO i = 1, NumeroSoma = Soma + i

END DO

WRITE (*, *) ”1 + 2 + ... +”, Numero, ”=”, Soma

END PROGRAM Soma_de_Inteiros

& Exemplo de execução:Este programa calcula a soma 1 + 2 + ... + Numero.Escreva o numero inteiro:101 + 2 + ... + 10 = 55

17


Programa: Tabela de multiplicação

PROGRAM Tabela_de_Multiplicacao!-----------------------------------------------------------! Programa que calcula e mostra a lista do produto de dois! numeros. Variaveis usadas:! m, n : os dois numeros a ser multiplicados! Produto : o produto de m e n! Ultimo_m, Ultimo_n : ultimos valores a atribuir a m e n!! Entradas: Ultimo_m, Ultimo_n ! Saidas: Lista dos produtos m * n!----------------------------------------------------------IMPLICIT NONE INTEGER :: m, n, Produto, Ultimo_m, Ultimo_n

WRITE (*, *) ”Insira os ultimos valores dos dois numeros:”READ (*, *) Ultimo_m, Ultimo_nWRITE (*, *) ”m n m * n”WRITE (*, *) ”===========”DO m = 1, Ultimo_m

DO n = 1, Ultimo_nProduto = m * nWRITE (*, *) m, ” ”, n, ” ”, Produto

END DO END DO

END PROGRAM Tabela_de_Multiplicacao


Tabela de multiplicação: resultados

& Resultado obtido:

Insira os ultimos valores dos dois numeros:4, 4m n m * n===========1 1 11 2 21 3 31 4 42 1 22 2 42 3 62 4 83 1 33 2 63 3 93 4 124 1 44 2 84 3 124 4 16


Construção DO-EXIT

Ciclo DO-EXIT____________________________________________________________________

Forma:DO

sequencia_instrucoes_1IF (expressao_logica) EXITsequencia_instrucoes_2

END DO

q Tanto sequencia_instrucoes_1 comosequencia_instrucoes_2 podem ser omitidas.

q Número de repetições não é conhecido antecipadamente. Ciclo é repetido até a expressao_logica ser verdadeira.

q NOTA: Se a expressao_logica nunca for verdadeira, temos um ciclo infinito!


Exemplo: Somatório

Algoritmo

1 Algoritmo para encontrar o Numero inteiro positivo mais pequeno para o qual a soma 1 + 2 + … + Numero é maior que um dado valor Limite especificado.

1 Entradas: Um valor inteiro Limite.

1 Saídas: O Numero e a Soma.

1 Recebe Limite.

2 Atribui 0 (zero) ao Numero.

3 Atribui 0 (zero) à Soma.

4 Repete o seguinte:

a) Se Soma > Limite termina a repetição; caso contrário continua com o seguinte.

b) Incremeta Numero de uma unidade.

c) Soma Numero e Soma.

5 Retorna Numero e Soma.

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Programa: Somatório

PROGRAM Soma_de_Inteiros!------------------------------------------------------------! Programa que encontra o Numero inteiro positivo mais ! pequeno para o qual a soma 1 + 2 + … + Numero, e maior que ! um dado valor Limite especificado. Variaveis usadas:! Numero : o numero corrente a ser adicionado! Soma : a soma 1 + 2 + … + Numero! Limite : valor limite especificado!! Entrada: Valor Limite inteiro! Saidas: Numero e o valor da Soma.!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE INTEGER :: Numero, Soma, Limite

! Recebe o valor do Limite, e inicializa Numero e SomaWRITE (*, *) ”Escreva o valor que excede a soma 1 + 2 +…+ ?:”READ (*, *) LimiteNumero = 0Soma = 0

! Repete ate a Soma exceder o LimiteDO

IF (Soma > Limite) EXIT ! termina repeticao! caso contrario continua com o seguinte:Numero = Numero + 1Soma = Soma + Numero

END DO

! Imprime os resultadosWRITE (*, *) ”1 + … +”, Numero, ”=”, Soma, ”>”, Limite

END PROGRAM Soma_Inteiros


Somatório: Resultados

& Exemplos de execução:Escreva o valor que excede a soma 1 + 2 + … + ?:101 + … + 5 = 15 > 10

Escreva o valor que excede a soma 1 + 2 + … + ?:100001 + … + 141 = 10011 > 10000

Escreva o valor que excede a soma 1 + 2 + … + ?:-11 + … + 0 = 0 > -1

Numero Soma Soma < Limite Acção0 0 .TRUE. Executa corpo do ciclo1 1 .TRUE. Executa corpo do ciclo2 3 .TRUE. Executa corpo do ciclo3 6 .TRUE. Executa corpo do ciclo4 10 .TRUE. Executa corpo do ciclo5 15 .FALSE. Termina repetição


Ciclos de entrada de dados

1 Teste no meio do ciclo repete o seguinte:1 Lê um dado valor de entrada.

2 Se o fim dos dados for encontrado, termina a re-petição; caso contrário é executado o seguinte:

3 Processa o valor recebido.

1 Para saber que os dados acabaram usam-se marcas (flag) ou IOSTAT=.

1 Os testes podem igualmente ser efectuados apenas no fim fo ciclo, garantindo que este é executado pelo menos uma vez.


Ex: Conversão de Temperaturas

Algoritmo

1 Este algoritmo converte temperaturas de graus Celsius para a temperatura corrspondente em Fahrenheit. Os valores são processados até o utilizador indicar que não existem mais dados (temperaturas a converter).

1 Entradas: Temperaturas em Celsius.Resposta do utlizador

1 Saídas: Temperaturas em graus Fahrenheit.

1 Repetir o seguinte:

1 Lê a temperatura Celsius.

2 Calcula Fahrenheit = 1.8 * Celsius + 32.

3 Mostra a temperatura Fahrenheit.

4 Pergunta ao utlizador se existem mais temperaturas para converter.

5 Lê a resposta do utilizador (S ou N).

5 Se Resposta = “N”, termina a repetição

19


Prog: Conversão Temperaturas (1)

PROGRAM Conversao_de_Temperatura!------------------------------------------------------------! Programa que converte temperaturas de graus Celsius para a! temperatura correspondente em Fahrenheit. Os valores são! processados até o utilizador indicar que não existem mais ! temperaturas a converter. Variaveis usadas:! Celsius : temperatura em graus Celsius! Fahrenheit : temperatura em graus Fahrenheit! Resposta : resposta do utilizador!! Entradas: Celsius, Resposta! Saida: Fahrenheit!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE REAL :: Celsius, FahrenheitCHARACTER (1) :: Resposta

! Ciclo-questionario que processa temperaturasDO

! Le temperatura em graus CelsiusWRITE (*, *) ”Escreva a temperatura em graus Celsius:”READ (*, *) Celsius

! Calcula a temperatura em graus Fahrenheit correspondenteFahrenheit = 1.8 * Celsius + 32

! Mostra valor da temperatura convertidoWRITE (*, *) Celsius, ”graus Celsius =”, &

Fahrenheit, ”graus Fahrenheit”



! Pergunta ao utilizador se existem mais dadosWRITE (*, *)WRITE (*, *) ”Existem mais temperaturas a converter (S &

&ou N)?”READ (*, *) RespostaIF (Resposta == ”N”) EXIT

END DO

END PROGRAM Conversao_de_Temperatura

& Exemplos de execução:Escreva a temperatura em graus Celsius:0

0.0000000e+00 graus Celsius = 32.0000000 graus Fahrenheit

Existem mais temperaturas a converter (S ou N)?YEscreva a temperatura em graus Celsius:11.193

11.1929998 graus Celsius = 52.1473999 graus Fahrenheit

Existem mais temperaturas a converter (S ou N)?GdfffEscreva a temperatura em graus Celsius:-17.728

-17.7280006 graus Celsius = 8.9599609E-02 graus Fahrenheit

Existem mais temperaturas a converter (S ou N)?N


Instrução CYCLE

1 Quando a condição do IF é satisfeita, mas não se pretende terminar o ciclo, como o faz a instrução EXIT, usa-se CYCLE. Esta instrução deve ser evitada!

& Exemplo no programa anterior:DO

! Le temperatura em graus CelsiusWRITE (*, *) ”Escreva a temperatura em graus Celsius:”READ (*, *) CelsiusIF (Celsius < 0.0)

WRITE (*, *) ”Temperatura deve ser maior ou &&igual a zero!”

CYCLEEND IF

! Calcula a temperatura em graus Fahrenheit correspondenteFahrenheit = 1.8 * Celsius + 32

! Mostra valor da temperatura convertidoWRITE (*, *) Celsius, ”graus Celsius =”, &

Fahrenheit, ”graus Fahrenheit”! Pergunta ao utilizador se existem mais dadosWRITE (*, *)WRITE (*, *), ”Existem temperaturas a converter (S ou N)?”READ (*, *) RespostaIF (Resposta == ”N”) EXIT

END DO


Entrada / Saída

1 Tipos de entrada/saída em Fortran• direccionado para listas

• formatada

Instrução PRINT___________________________________________________________________

Forma:

PRINT especificacao_formato, lista_saida

1 Onde a especificacao _formato pode ser:1 * (um asterisco)

2 um carácter constante ou variável, expressão ou cadeia, cujo valor especifica o formato de saída

3 o rótulo de uma instruçao FORMAT.

1 A lista_saida é uma expressão separada por vírgulas, ou é vazia.

20


Formatação de saída

Instrução FORMAT___________________________________________________________________

Forma:

rotulo FORMAT (lista_descritores)

1 O rotulo é dado por um inteiro de 1 a 99999.

& Exemplo:PRINT *, Numero, Temperatura

PRINT ‘(1X, I5, F8.2)’, Numero, Temperatura

PRINT 20, Numero, Temperatura

• Onde 20 é um rótulo com a segunte instrução:

20 FORMAT (1X, I5, F8.2)

1 Estas instruções imprimem as variáveis Numero e Temperatura da seguinte forma:

17 10.25000---------------

17 10.25--------------


Descritores de formato

1 Caracteres de controlo

• Não serão assumidos como activos daqui em diante.

• Para os exemplos correrem em qualquer sistema, usar-se-á sempre um deles no início de cada especificação do formato de saída.

1 Saídas do tipo inteiro - Descritor IFormas:

rIw ou rIw.m onde:

I - dados do tipo inteirow - constante inteira indicando a largura do campor - indicador de repetiçãom - número mínimo de dígitos a serem impressos

Carácter decontrolo

Efeito

1X ou “ ” Espaçamento normal: avança para nova linha antes deimprimir

0 Espaçamento duplo: salta uma linha antes de imprimir1 Posiona-se no início de nova página antes de imprimir+ Reimprime sobre a última linha impressa


Formatação de inteiros

& Exemplo 1:INTEGER :: Numero = 3, L = 5378, Kapa = -12345! (...)PRINT ‘(1X, 2I5.2, I7, I10.7)’, Numero, &

Numero - 3, L, KapaPRINT ‘(1X, 2I5.0, I7, I10)’, Numero, &

Numero - 3, L, Kapa

ouPRINT 31, Numero, Numero - 3, L, KapaPRINT 32, Numero, Numero - 3, L, Kapa31 FORMAT (1X, 2I5.2, I7, I10.7)32 FORMAT (1X, 2I5.0, I7, I10)

1 produz o seguinte:03 00 5378 -0012345

----------------------------3 5378 -12345

----------------------------

& Exemplo 2:PRINT ‘(1X, 4I3)’, Numero, Numero - 3, L, Kapa

1 retorna:03 0******

----------------


Formatação de reais

1 Saídas do tipo real - Descritor FFormas:

rFw.d onde:

F - dados do tipo real (floating point)w - constante inteira indicando a largura do campod - número de dígitos à direita do ponto decimalr - indicador de repetição (constante do tipo inteiro)

& Exemplos:INTEGER :: Entrada = 625, Saida = -19REAL :: A = 7.5, B = .182, C = 625.327! (...)PRINT ‘(1X, 2I4, 2F6.3, F8.3)’, Entrada,Saida,A,B,C

ouPRINT 50, Entrada, Saida, A, B, C

50 FORMAT (1X, 2I4, 2F6.3, F8.3)

1 produz o seguinte:625 -19 7.500 0.182 625.327

-----------------------------

se (1X, 2I10, 3F10.2);625 -19 7.50 0.18 625.33

---------------------------------------------------

21


Formatação de reais (cont.)

1 Saídas do tipo real - Descritor EFormas:

rEw.d ou rEw.dEe onde:

E - dados de saída do tipo exponencialw - constante inteira indicando a largura do campod - número digitos à direita do ponto decimalr - indicador de repetição (constante do tipo inteiro)e - número de posições usadas para o expoente

& Exemplo:REAL :: A = .12345E8, B = .0237, C = 4.6E-12, &

D = -76.1684E12 ! (...)PRINT ‘(1X, 2E13.5, E12.4, E13.4)’, A, B, C, D

1 produz o seguinte:

0.12345E+08 0.23700E-01 0.4600E-11 -0.7617E+14----------------------------------------------------


Formatação de reais (concl.)

1 Saídas do tipo real - Descritores ES e ENFormas:

rESw.d ou rESw.dEe

rENw.d ou rENw.dEe, onde:

ES - descritor científico (scientific)1 mantissa entre 1 e 10

EN - descritor usado em engenharia1 mantissa entre 1 e 1000

& Exemplos:PRINT ‘(1X, 2ES13.5, ES12.4, ES13.4)’, A, B, C, D

1 produz:

1.23450E+07 2.37000E-02 4.6000E-12 -7.6168E+13----------------------------------------------------

PRINT ‘(1X, 2EN13.4, EN12.4, EN13.4)’, A, B, C, D

1 produz:

12.3450E+06 23.7000E-03 4.6000E-12 -76.1684E+12----------------------------------------------------


Saídas com caracteres

Formas:rA ou rAw onde:

A - indica o tipo carácterw - constante inteira indicando a largura do campor - indicador de repetição

& Exemplo 1:REAL :: X = 0.3, Y = 7.9! (...)PRINT ‘(1X, “X =”, F6.2, “Y =”, F6.2)’, X, Y

ouPRINT 70, X, Y70 FORMAT (1X, “X =”, F6.2, “Y =”, F6.2)

ouPRINT ‘(1X, A, F6.2, A, F6.2)’, “X =”, X, “Y =”, Y

ouPRINT 71, “X =”, X, “Y =”, Y71 FORMAT (1X, A, F6.2, A, F6.2)

1 produz:X = 0.30 Y = 7.90--------------------

& Exemplo 2:PRINT 71, “Media e igual a”, Media_X, &

“e tem a variancia”, Variancia


Descritores de posição X e T

Formas:

nX - onde n especifica o número de brancos a inserir

Tc - c indica o número do espaço na linha a escrever

& Exemplo:INTEGER :: Numero = 141! (...)PRINT 75, “Jose S. Silva”, “QED”, Numero

75 FORMAT (1X, A13, 3X, A3, 2X, I3)

ou75 FORMAT (1X, A13, T18, A3, 2X, I3)

1 produzem ambos:

Jose S. Silva QED 141-------------------------

& Outro FORMAT que produz a mesma saída:

75 FORMAT (1X, A13, 3X, A3, I5)

22


Repetição e descritor “/”

1 Os parêntesis, tal como r, são indicadores de repetição1 A especificação de formato:‘(1X, A, F6.2, A, F6.2)´

• pode ser escrita de forma mais compacta:‘(1X, 2(A, F6.2))´

1 Descritor “/” - é usado para imprimir em várias linhas com diferentes formatos

& Exemplo:INTEGER :: N = 5173, M = 7623REAL :: A = 617.2, B = 29.25! (...)PRINT 88, “Valores”, N, A, M, B88 FORMAT (1X, A, 2/, 1X, 2(I10 F10.2))

1 produz:Valores-----------------------------------------

-----------------------------------------5173 617.20 7623 29.25

-----------------------------------------


Formatação de entrada

Instrução READ___________________________________________________________________

Forma:

READ especificacao_formato, lista_entrada

1 Onde a especificacao _formato pode ser:

1 * (um asterisco)

2 um carácter constante ou variável, expressão ou cadeia, cujo valor especifica o formato de saída

3 o rótulo de uma instruçao FORMAT.

1 A lista_entrada é uma expressão separada por vírgulas, ou é vazia.

1 No tipo de saída 2 a cadeia de caracteres é dada por:• ‘lista_descritores_formato’,

• “lista_descritores_formato”, ou

• FORMAT (lista_descritores_formato)


Descritores do formato de entrada

1 São essencialmente os mesmos dos de saída, com as nuances:• Entradas não podem ter caracteres constantes

• As vírgulas não são consideradas relevantes, excepto para o tipo carácter.

1 Leitura de inteiros com rIw• Os brancos são ignorados na leitura, excepto

quando o descritor BZ é utilizado.

• O número de posições w deve ser respeitado.

1 Leitura de reais com rFw.d ou E,EN,ES• Números podem ser dados sem pontos decimais

• Ponto decimal faz parte do número

1 Leitura de caracteres com rA e rAw• Quando READ contém uma cadeia de

caracteres, todos os caracteres no campo associado ao descritor A são lidos.


Forma geral de saída

Instrução WRITE___________________________________________________________________

Forma:

WRITE (lista_controlo) lista_saida

1 Onde

• a lista_saida tem a mesma sintaxe da instrução PRINT.

• a lista_controlo deve incluir um especifi-cador de unidade de saída e um dos items:

1 um especificador de formato,2 uma instrução ADVANCE = ,

3 outros items para processamento de ficheiros.

1 Imprime os valores na lista_saida usando as especificações dadas na lista_controlo.

1 Especificação de unidade é definida como:• UNIT = especificador_unidade, ou

• especificador_unidade

23


Instrução WRITE (concl.)

1 Especificação de formato é definido como:• FMT = especificador_formato, ou

• especificador_formato

1 A instrução ADVANCE = tem a forma:• ADVANCE = expressao_caracteres

& Exemplos:WRITE (6, *) Gravidade, Peso

WRITE (6, FMT = *) Gravidade, Peso

WRITE (UNIT = 6, FMT = *) Gravidade, Peso

WRITE (Unidade_Saida, *) Gravidade, Peso

WRITE (UNIT = Unidade_saida, FMT = *) &

Gravidade, Peso

!(...)

WRITE (6, ‘(1X, 2F10.2)’) Gravidade, Peso

WRITE (6, 30) Gravidade, Peso30 FORMAT (1X, 2F10.2)


Forma geral de entrada

Instrução READ generalizada___________________________________________________________________

Forma:

READ (lista_controlo) lista_entrada

• a lista_entrada é uma variável, ou uma lista de variáveis separadas por vírgulas.

• a lista_controlo deve incluir um especifi-cador de unidade de saída e um dos items:

1 um especificador de formato,2 uma instrução ADVANCE = ,

3 uma instrução IOSTAT = ou uma instrução END = para detectar um erro de entrada ou um EOF (fim de ficheiro),

4 outros items para processamento de ficheiros.1 Lê os valores da lista_entrada usando as

especificações dadas na lista_controlo. 1 A especificação de unidade, a especificação de

formato e a instrução ADVANCE = são iguais às definidas em WRITE.


Processamento de ficheiros

• Para grande quantidade de dados de entrada/saída.

1 Abertura de ficheiros

Instrução OPEN___________________________________________________________________

Forma:

OPEN (lista_abertura)

• a lista_abertura pode incluir:1 um especificador de unidade do tipo inteiro,2 instrução FILE = , fornece o nome do ficheiro a

abrir,3 instrução STATUS = , especifica o estado do

ficheiro,4 instrução ACTION = , especifica se o ficheiro é

de leitura, escrita, ou ambos,5 instrução POSITION = , posiciona o ficheiro,6 instrução IOSTAT = , indicando se o ficheiro

foi ou não aberto, etc.


Instrução OPEN

1 Abre um ficheiro associado a um dado número de unidade, para operações de entrada/saída.

• A instrução FILE = tem a forma:1 FILE = expressao_caracteres

• STATUS = expressao_caracteres, pode ser dada por:

• “OLD”• “NEW”• “REPLACE”

• ACTION = accao_entrada-saida, pode ser dada por:

• “READ”• “WRITE”• “READWRITE”

• POSITION = expressao_caracteres, pode ser dada por:

• “REWIND”• “APPEND”• “ASIS”

• IOSTAT = estado_variável

24


Exemplos da instrução OPEN

1 Ficheiro de entradaOPEN (UNIT = 12, FILE = “INFO.DAT”, STATUS = “OLD”, &ACTION = “READ”, POSITION = “REWIND”, &IOSTAT = EstadoAbertura)

CHARACTER(12) :: NomeFicheiro

WRITE (*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) &“Nome do ficheiro de entrada: ”

READ *, NomeFicheiro

OPEN (UNIT=12, FILE = NomeFicheiro, STATUS = “OLD”, &ACTION = “READ”, POSITION = “REWIND”, &IOSTAT = EstadoAbertura)

1 Ficheiro de saídaOPEN (UNIT = 13, FILE = “REPORT”, STATUS = “NEW”, &ACTION = “WRITE”, IOSTAT = EstadoAbertura)

WRITE (13, ‘(1X, I3, F7.0, F10.2)’) Codigo, &Temperatura, Pressao


Fechar ficheiros

Instrução CLOSE___________________________________________________________________

Forma:CLOSE (lista_fecho)

• a lista_fecho pode incluir um especificador de unidade do tipo inteiro, podendo incluir outros items.

Instrução IOSTAT =___________________________________________________________________

Forma:IOSTAT = variavel_estado

• variavel_estado toma os valores:1 positivo, se ocorre um erro de leitura,2 negativo, se acabaram os dados de leitura,3 zero, caso contrário aos dois anteriores.

& Exemplo:DO

! Le os proximos valores de entradaREAD (12, *, IOSTAT = EstadoEntrada) Codigo, TempIF (EstadoEntrada < 0 ) EXIT ! Fim do ficheiro

! (...)END DO


Outras instruções de Input/Output

Instrução END =___________________________________________________________________

Forma:

END = numero_instrucao

1 Posicionamento de instruções:

Instrução REWIND___________________________________________________________________

Forma:

REWIND unidade• Posiciona o ficheiro da unidade no seu início.

Instrução BACKSPACE___________________________________________________________________

Forma:

BACKSPACE unidade• Posiciona o ficheiro da unidade no início da linha

anterior à posição actual do cursor.


Programação com Funções

1 Problemas complexos - divididos em subproblemas

1 Subprogramas• funções (function)

• subrotinas (subroutine)

1 Fortran contém funções intrínsecas, ou de biblioteca.1 Exemplos de funções intrínsecas: SQRT,ABS, SIN, EXP, INT, FLOOR, LOG, etc.

& ExemploINTEGER :: Numero_1, Numero_2, PequenoREAL :: Alfa, Beta, X

PRINT *, ABS(X)

Alfa = ANINT(100.0 * Beta) / 100.0

Pequeno = MIN (0, Numero_1, Numero_2)

25


Subprogramas do tipo Função

1 O programador pode necessitar de definir funções (functions) em Fortran• As funções definidas pelo programador são

utilizadas da mesma forma que as funções pré-definidas.

Subprograma Função________________________________________________________

cabeçalho de funçãozona de especificaçõeszona de instruçõesEND FUNCTION nome_funcao

Cabeçalho de função_____________________________________________________________________

Forma:FUNCTION nome_funcao(lista_argumentos)

outipo FUNCTION nome_funcao(lista_argumentos)


Cabeçalho de funções

1 Onde:• o nome_funcao pode ser qualquer

identificador válido em Fortran;• a lista_argumentos é um identificador ou

uma lista separada por vírgulas;• o tipo é um identificador opcional, que indica

o tipo dos argumentos retornados pela função.

1 Dá um nome à função e declara os seus argumentos.

1 A lista_argumentos é a lista dos parâmetros formais que servem para passar a informação do subprograma a outro programa.


Definição de Funções

1 Zona de especificações dum subprograma é idêntica à zona de especificações de um programa, excepto:• Deve declarar o tipo da função, se este não tiver

sido declarado no cabeçalho;

• Deve declarar o tipo de cada um dos parâmetros formais. Deve igualmente conter um especificador INTENT.

1 Zona de instruções deve conter:nome_funcao = expressao

• onde expressao pode conter:1 qualquer expressão envolvendo constantes,

1 argumentos formais da função,

1 outras variáveis declaradas no subprograma,

1 referências para outras funções.


Ex: Conversão de Temperaturas

1 Conversão graus Fahrenheit em Celsius:

Celsius = (Fahrenheit - 32) / 1.8

1 Cabeçalho:FUNCTION Fahr_em_Celsius(Temperatura)

1 Zona de especificações deve conter:REAL :: Fahr_em_Celsius

1 Outra possibilidade:REAL FUNCTION Fahr_em_Celsius(Temperatura)

1 A zona de declarações deve conter igualmente:REAL, INTENT(IN) :: Temperatura

26


Conversão de Temperaturas (2)

!--Fahr_em_Celsius------------------------------! Funcao que converte uma temperatura em! graus Fahrenheit em graus Celsius!! Recebe: Temperatura em Fahrenheit ! Retorna: Temperatura em Celsius!------------------------------------------------

FUNCTION Fahr_em_Celsius(Temperatura)

REAL :: Fahr_em_CelsiusREAL, INTENT(IN) :: Temperatura

! Calcula a temperatura em graus CelsiusFahr_em_Celsius = (Temperatura - 32) / 1.8

END FUNCTION Fahr_em_Celsius

1 Formas de posicionar um subprograma:• antes de END PROGRAM , subprograma interno;

• num módulo, subprograma modular;• após END PROGRAM , subprograma externo.


Secção de subprogramas

Secção de subprogramas________________________________________________________

Forma:CONTAINS

subprograma_1

subprograma_2

...

subprograma_n

1 onde cada subprograma_i é uma função ou subrotina que não contém subprogramas.

1 Com esta definição, os subprogramas são internos e podem ser apenas utilizados por este programa.



PROGRAM Conversao_de_Temperatura1!------------------------------------------------------------! Programa que converte varias temperaturas de graus ! Fahrenheit na temperatura correspondente em Celsius.! A funcao Fahr_em_Celsius e utilizada para converter as! temperaturas. Identificadores usados:! Fahr_em_Celsius: funcao interna que converte ! temperaturas Fahrenheit em Celsius! TempFahrenheit: temperatura em Fahrenheit a converter! TempCelsius: temperatura em graus Celsius! Resposta: resposta do utilizador a pergunta! “Mais dados a converter?”!! Entradas: TempCelsius, Resposta! Saida: TempFahrenheit!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE REAL :: TempFahrenheit, TempCelsiusCHARACTER (1) :: Resposta

DO! Le temperatura em graus CelsiusWRITE (*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) “Escreva a &

& temperatura em graus Fahrenheit:”READ *, TempFahrenheit

! Usa a funcao Fahr_em_Celsius para converter temperaturaTempCelsius = Fahr_em_Celsius(TempFahrenheit)

! Mostra os resultadosPRINT ‘(1X, 2(F6.2, A))’, TempFahrenheit, & “em graus &

Fahrenheit e equivalente a ”, TempCelsius, “em Celsius”



! Verifica se existem mais temperaturas a converterPRINT (*, ‘(/ 1X, A)’, ADVANCE = “NO”) &

”Existem mais temperaturas a converter (S ou N)?”READ *, RespostaIF (Resposta /= “S”) EXIT

END DO

CONTAINS

!--Fahr_em_Celsius--------------------------------! Funcao que converte graus Fahrenheit em Celsius!! Recebe: Temperatura em Fahrenheit ! Retorna: Temperatura em Celsius!-------------------------------------------------FUNCTION Fahr_em_Celsius(Temperatura)


Fahr_em_Celsius = (Temperatura - 32.) / 1.8


END PROGRAM Conversao_de_Temperatura1

& Exemplo de execução:Escreva a temperatura em graus Fahrenheit: 3232.00 em graus Fahrenheit e equivalente a 0.00 em Celsius

Existem mais temperaturas a converter (S ou N)? N

27


Associação de argumentos

1 Referência a uma função:nome_funcao(lista_argumentos)

1 Inclusão de INTENT(IN)assegura que• o valor do argumento actual é passado ao

argumento formal;

• o valor do argumento formal não é alterado enquanto a função estiver a ser executada.

1 Se INTENT(IN) não é utilizado, uma alteração do argumento formal implica uma alteração do argumento actual!

1 O número e o tipo dos argumentos actuais devem corresponder aos dos argumentos formais.


Função factorial

1 Esta função contém uma variável local

!--Factorial---------------------------------------! Funcao que calcula o factorial N! de N,! Que e 1 se N = 0, e 1 * 2 * … * N se N > 0.!! Recebe: Inteiro N! Retorna: Inteiro N!!! Nota : I e uma variavel interna do tipo! Inteiro, usada como contador!------------------------------------------------

FUNCTION Factorial(N)

INTEGER :: FactorialINTEGER, INTENT(IN) :: NINTEGER :: I

Factorial = 1DO I = 2, N

Factorial = Factorial * IEND DO

END FUNCTION Factorial


Alcance

1 Entidades como variáveis, constantes, tipos e subprogramas podem ser declaradas em vários pontos.

1 As partes do programa onde esses items são visíveis constitui o seu alcance.

1 Princípio fundamental do alcance• Alcance de uma entidade é o programa ou

subprograma onde é declarado.

1 1ª regra do alcance• Items declarados em subprogramas não são

acessíveis fora deste; são items locais.

1 2ª regra do alcance• Items declarados no programa principal são

entidades globais, e são acessíveis em qualquer subprograma interno, excepto naqueles onde entidades locais tenham o mesmo nome.


Módulos

1 Programação modular• Blocos principais são facilmente identificados,

colocados em subprogramas individualizados, e testados separadamente.

• Programas mais simples de desenvolver, testar, perceber e modificar.

Módulos (versão simplificada)____________________________________________________________

Forma:MODULE nome_moduloCONTAINS

subprograma_1

subprograma_2

...

subprograma_n

END MODULE nome_modulo

1 onde cada subprograma_i são subrotinas ou funções. São chamados subprogramas módulo.1 Conjunto de subprogramas constitui uma biblioteca

28


Exemplo de biblioteca

1 Biblioteca de conversão de temperaturasMODULE Biblioteca_Temperatura!------------------------------------------------------------! Modulo que contem os seguintes subprogramas para! conversao de temperaturas:! Fahr_em_Celsius - conversao de Fahreneit em Celsius ! Celsius_em_Fahr - conversao de Celsius em Fahreneit !------------------------------------------------------------

IMPLICIT NONE

CONTAINS

!--Fahr_em_Celsius--------------------------------! Funcao que converte graus Fahrenheit em Celsius! Recebe: Temperatura em Fahrenheit ! Retorna: Temperatura em Celsius!-------------------------------------------------

FUNCTION Fahr_em_Celsius(Temperatura)


Fahr_em_Celsius = (Temperatura - 32) / 1.8



Biblioteca temperaturas (concl.)

!--Celsius em_Fahr---------------------------------! Funcao que converte graus Celsius em Fahrenheit! Recebe: Temperatura em Celsius! Retorna: Temperatura em Fahrenheit!--------------------------------------------------

FUNCTION Celsius_em_Fahr(Temperatura)

REAL :: Celsius_em_FahrREAL, INTENT(IN) :: Temperatura

Celsius_em_Fahr = 1.8 * Temperatura + 32

END FUNCTION Celsius_em_Fahr

! Outras funcoes relacionadas com temperatura …

END MODULE Biblioteca_Temperatura

1 Utilização de módulos

Instrução USE______________________________________________________

Forma:USE nome_modulo

USE nome_modulo, ONLY: lista


Compilação e ligação de módulos

1 Compilação - programa fonte convertido em linguagem-máquina. Cria os ficheiros objecto(.OBJ em DOS)

1 Ligação - funções contidas em módulos são ligadas ao programa principal, criando o programa executável, guardado num ficheiro executável(.EXE em DOS)


Funções recursivas

1 Função recursiva - função que se chama a ela própria.

& Exemplo: função factorial

• 0! = 1

• n! = n (n - 1)! , se n > 0

1 Função definida recursivamente:1 Âncora, ou caso mais simples;

2 Passo recursivo, onde os valores são definidos com base nos anteriores.

& Exemplo para 4!

4! = 4 3!, etc.

×

×

29


Definição de funções recursivas

1 Em Fortran são definidas com• RECURSIVE no cabeçalho• RESULT no fim do cabeçalho, indicando a

variável a retornar o valor da função, em vez da própria função. O tipo da função será o tipo desta variável.

& Função Fortran para factorial!--Factorial---------------------------------------! Funcao que calcula factoriais recursivamente!! Recebe: inteiro n >= 0! Retorna: n!!--------------------------------------------------

RECURSIVE FUNCTION Factorial(n) RESULT(Fact)

INTEGER :: Fact ! Variavel com resultadoINTEGER, INTENT(IN) :: n

IF (n == 0) THENFact = 1

ELSEFact = n * Factorial(n - 1)

END IF

END FUNCTION Factorial


Programação com Subrotinas

1 Análise top-down: problemas complexos divididos em subproblemas

1 Diferenças entre funções e subrotinas• Subrotinas podem retornar mais de um ou

nenhum valor ao programa principal.

• As funções retornam valores através do nome; subrotinas retornam através de argumentos.

• Uma função é chamada pelo seu nome, enquanto uma subrotina usa instrução CALL

Subprograma Subrotina________________________________________________________

cabeçalho de subrotinazona de especificaçõeszona de instruçõesEND SUBROUTINE nome_subrotina


Subrotinas - definições

Cabeçalho de subrotina_____________________________________________________________________

Forma:SUBROUTINE nome_subrotina(lista)

ouRECURSIVE SUBROUTINE nome_subrotina(lista)

1 Onde:• o nome_subrotina pode ser qualquer

identificador válido em Fortran;• a lista é um identificador ou uma lista

separada por vírgulas.

1 Dá um nome à subrotina e declara os seus argumentos.

1 A lista contém os parâmetros formais, que servem para passar a informação de e para a subrotina.


Instrução CALL

Instrução CALL___________________________________________________________________

Forma:CALL nome_subrotina(lista)

1 Onde:• o nome_subrotina constitui o nome da

subrotina a ser chamada;• a lista contém as variáveis, constantes ou

expressões constituindo os parâmetros actuais. Os tipos dos parâmetros actuais e formais devem coincidir.

30


Ex: Conversão coordenadas

& Conversão coordenadas polares em cartesianas

x = r cos θy = r sin θ

!--Converte_em_Cartesianas------------------------! Subrotina que converte coordenadas polares! em cartesianas.!! Recebe: Coordenadas polares R e Theta(radianos)! Retorna: Coordenadas cartesianas X e Y!-------------------------------------------------

SUBROUTINE Converte_em_Cartesianas(R, Theta, X, Y)

REAL, INTENT(IN) :: R, ThetaREAL, INTENT(OUT) :: X, Y

X = R * COS(Theta)Y = R * SIN(Theta)

END SUBROUTINE Converte_em_Cartesianas


Prog: Conversão coordenadas (1)

PROGRAM Polar_em_Cartesianas!------------------------------------------------------------! Programa que aceita coordenadas polares num ponto, e mostra ! as coordenadas cartesianas correspondentes. A subrotina! interna Converte_em_Cartesianas e utilizada para a! conversao. Variaveis usadas:! CoordR, CoordT : coordenadas polares de um ponto ! CoordX, CoordY : coordenadas cartesianas de um ponto ! Resposta: : Se sim existem mais dados a converter!! Entradas: CoordR, CoordT, Resposta! Saidas: CoordX, CoordY !------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE REAL :: CoordR, CoordT, CoordX, CoordY CHARACTER (1) :: Resposta

! Le e converte coordenadas até nao haver mais dadosDO

WRITE (*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) & “Escreva as cordenadas polares R e Theta(radianos):”

READ *, CoordR, CoordT

CALL Converte_em_Cartesianas(CoordR, CoordT, &CoordX, CoordY)

! Mostra os resultadosPRINT *, “Coordenadas cartesianas:”, CoordX, CoordYWRITE (*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) &

“Mais coordenadas a converter? (S ou N)?”READ *, ResponseIF (Response /= “S”) EXIT

END DO


Prog: Conversão coordenadas (2)

CONTAINS

!--Converte_em_Cartesianas------------------------! Subrotina que converte coordenadas polares! em cartesianas.!! Recebe: Coordenadas polares R e Theta(radianos)! Retorna: Coordenadas cartesianas X e Y!-------------------------------------------------

SUBROUTINE Converte_em_Cartesianas(R, Theta, X, Y)

REAL, INTENT(IN) :: R, ThetaREAL, INTENT(OUT) :: X, Y

X = R * COS(Theta)Y = R * SIN(Theta)

END SUBROUTINE Converte_em_Cartesianas

END PROGRAM Polar_em_Cartesianas

& Exemplo de execução:Escreva as cordenadas polares R e Theta(radianos): 1.0, 0Coordenadas cartesianas: 1.0000000 0.0000000E+00

Mais coordenadas a converter? (S ou N)? SEscreva as cordenadas polares R e Theta(radianos): 1.0, 1.57Coordenadas cartesianas: 7.9627428E-04 0.9999997

Mais coordenadas a converter? (S ou N)? N


Associação de argumentos

1 Quando a instrução CALL é executada:CALL Converte_em_Cartesianas(CoordR, CoordT, &

CoordX, CoordY)

1 Após a execução da subrotina:

1 Se os parâmetros formais forem declarados com INTENT(INOUT):

parâmetro_actual ← → parâmetro formal

ParâmetrosActuais

ParâmetrosFormais

CoordR → RCoordT → ThetaCoordX XCoordY Y

ParâmetrosActuais

ParâmetrosFormais

CoordR → RCoordT → ThetaCoordX ← XCoordY ← Y

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Números aleatórios

1 Gerador de números aleatórios• Não é possível em computador; geram-se assim

números pseudo-aleatórios.1 O valor inicial é dado por uma semente, dada

por RANDOM_SEED em Fortran 90.

1 Cada novo número aleatório obtido é utilizado no cálculo do seguinte. Operação efectuada pela subrotina RANDOM_NUMBER. Produz números aleatórios entre 0 e 1 com distribuição uniforme.

& Exemplo: Lançar dois dados

! Introduz um valor para a sementeCALL RANDOM_SEED!…CALL RANDOM_NUMBER(R1)CALL RANDOM_NUMBER(R2)Dado_1 = 1 + INT(6*R1)Dado_2 = 1 + INT(6*R2)Par = Dado_1 + Dado_2

1 Onde R1 e R2 são dois números aleatórios, e Par é a soma dos valores dos dois dados.


Subprogramas como parâmetros

1 Subprogramas podem ser parâmetros• devem ser modulares, externos ou intrínsecos;

• Não podem usar o atributo INTENT

& Exemplo: Integral

PROGRAM Integral_Numerico!------------------------------------------------------------! Programa que aproxima o integral de uma função no! intervalo [A,B] usando o metodo de aproximacao trapezoidal, ! calculada pela subrotina Integral; o integrando e o # de ! subintervalos são passados como parametros para Integral. A ! funcao Integrando e importada do modulo Funcao_Integrando. ! Identificadores usados:! A, B : limites do intervalo de integracao! Integral: subrotina que aproxima o integral de F em[A,B]! Integrando: o integrando! Numero_subintervalos: # de subintervalos em que [A,B] e ! subdividido!! Entradas: A, B, , Numero_subintervalos! Saidas: Aproximacao do integral de F em [A,B] !------------------------------------------------------------

f x dxa

b

( )z


Prog: Integral numérico (cont.)

USE Funcao_integrando ! Modulo contendo integrando

IMPLICIT NONE REAL :: A, BINTEGER :: Numero_subintervalos

WRITE (*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) & “Escreva os limites do intervalo e o # de subintervalos:”

READ *, A, B, Numero_subintervalos

CALL Integral(Integrando, A, B, Numero_subintervalos)

CONTAINS

!--Integral-----------------------------------------------! Subrotina que calcula a aproximacao trapezoidal! do integral da funcao F no intervalo [A,B] usando! N subintervalos. Variaveis locais:! I : contador! DeltaX : comprimento dos subintervalos! X : ponto de subdivisao! Y : valor da funcao no ponto X! Soma : soma aproximada!! Recebe: Funcao F, limites A, B e numero N subintervalos! Retorna: Valor aproximado do integral F em [A,B]!---------------------------------------------------------SUBROUTINE Integral (F, A, B, N)

REAL, INTENT(IN) :: A, BINTEGER, INTENT(IN) :: NREAL :: F, DeltaX, X, Y, SomaINTEGER :: I


Prog: Integral numérico (concl.)

! Calcula comprimento dos subintervalos! e inicializa as aproximacoes Soma e XDeltaX = (B - A)/ REAL(N)X = ASoma = 0.0

! Calcula a soma aproximadaDO I = 1, N - 1

X = X + DeltaXY = F(X)Soma = Soma + X

END DOSoma = DeltaX * ((F(A) + F(B)) / 2.0 + SomaPRINT 10, Numero_subintervalos, Soma10 FORMAT (1X, “Aproximacao trapezoidal usando”, I4, &

“subintervalos e de”, F10.5)END SUBROUTINE Integral

END PROGRAM Integral_Numerico

!-----------------------------------------------------------

MODULE Funcao_integrando!------------------------------------------------------! Modulo contendo a funcao Integrando!------------------------------------------------------CONTAINS

FUNCTION Integrando(X)REAL :: IntegrandoREAL, INTENT(IN) :: XIntegrando = EXP(X**2)

END FUNCTION Integrando

END MODULE Funcao_integrando

32


Subprogramas e parâmetros (concl.)

1 Subprogramas como parâmetros:• externos - declarados após END PROGRAM

• intrínsecos - funções pré-definidas em Fortran, como SIN

1 Fortran não controla directamente número de parâmetros de uma função. Para isso usam-se blocos INTERFACE contendo:• Tipo do valor retornado pela função

• Número de argumentos e tipo de cada um deles

& Exemplo com a função Integrando:

INTERFACEFUNCTION Integrando(X)REAL :: IntegrandoREAL, INTENT(IN) :: X

END FUNCTION IntegrandoEND INTERFACE


Inteligência Artificial

1 Projecta sistemas computacionais com características associadas à inteligência humana, tais como:• aprendizagem

• raciocínio deductivo

• linguagem natural

• reconhecimento e processamento de imagens

1 Áreas da AI• Sistemas periciais (controlo, consultadoria, etc.)

• Reconhecimento de padrões (voz, escrita, etc.)

• Visão computacional

• Robótica (máquinas sensoriais)

• Técnicas de procura (procura na Internet)

• Jogos

1 Muitos destes problemas são recursivos


Subrotinas recursivas

1 Problema: Torres de Hanoi

Figura da página 495!!

1 Pretende-se resolver o puzzle da figura, onde se devem mover os discos do poste da esquerda para a direita, seguindo as seguintes regras:1 Quando um disco é movido, deve ser

posicionado no topo de um dos postes.2 Só se pode mover um disco de cada vez, e este

deve ser o do topo de um dos postes.3 Um disco maior nunca pode estar situado em

cima de um mais pequeno.

1 Problema simples para um número pequeno de discos; torna-se difícil para mais discos (7, 8, etc.)


Exemplo: Torres de Hanoi

Algoritmo1 Este algoritmo recursivo resolve o puzzle das Torres de

Hanoi.

1 Entradas: Número N de discos a mover.

1 Saídas: A sequência de movimentos a efectuar de forma a resolver o puzzle.

1 Recebe N.2 Se existe um disco:

Passo mais simples:Move o disco do poste A para C, resolvendo o puzzle.

4 Caso contrário faz o seguinte:

Passo recursivo:a) Move os N - 1 discos do poste A para o poste B,

usando o poste C como poste auxiliar.

b) Move o disco maior restante de A para C.c) Move os N - 1 discos do poste B para o poste C,

usando o poste A como poste auxiliar.

33


Programa: Torres de Hanoi

PROGRAM Torres_de_Hanoi!----------------------------------------------------------! Programa que resolve o puzzle das Torres de Hanoi de uma! forma recursiva, usando a subrotina Move. Identificadores:! Poste_1, Poste_2, Poste_3 : marcas dos postes!! Numero_Discos : numero de discos! Move : Subrotina para mover os discos!! Entrada : Numero_Discos! Saidas : Sequencia de movimntos que resolve o puzzle!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE CHARACTER(*), PARAMETER :: Poste_1 = “A”, Poste_2 = “B”, &

Poste_3 = “C”, INTEGER :: Numero_discos

WRITE (*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) &“Escreva o numero de discos:”

READ *, Numero_discosPRINT *CALL Move(Numero_discos, Poste_1, Poste_2, Poste_3)

CONTAINS!--Move---------------------------------------------------! Subrotina recursiva que move N discos de PosteInicial ! para PosteFinal usando um poste auxiliar. Variaveis:! N : numero de discos! PosteInic : poste contendo os discos! PosteFin : poste onde ficarao os discos! PosteAux : poste auxiliar de armazenamento!! Recebe : N, PosteInic, PosteFin, PosteAux ! Retorna: Sequencia de movimentos a efectuar!---------------------------------------------------------


Programa: Torres de Hanoi (concl.)

RECURSIVE SUBROUTINE Move(N, PosteInic, PosteAux, PosteFin)

INTEGER, INTENT(IN) :: NCHARACTER, INTENT(IN) :: PosteInic, PosteAux, PosteFin

IF (N == 1) THEN ! Caso mais simplesPRINT *, “Move disco de”, PosteInic, “para ”,PosteFin

ELSE ! Passo recursivo! Move n -1 discos de PosteInic para PosteAux! utilizando PosteFin como poste auxiliarCALL Move(N - 1, PosteInic, PosteFin, PosteAux)

! Move disco de PosteInic para PosteFinCALL Move(1, PosteInic, “ ”, PosteFin)

! Move n -1 discos de PosteAux para PosteFin! utilizando PosteInic como poste auxiliarCALL Move(N - 1, PosteAux, PosteInic, PosteFin)

END IF

END SUBROUTINE Move

END PROGRAM Torres_de_Hanoi


Exemplo de execução

Escreva o numero de discos: 4

Move disco de A para BMove disco de A para CMove disco de B para CMove disco de A para BMove disco de C para AMove disco de C para BMove disco de A para BMove disco de A para CMove disco de B para CMove disco de B para AMove disco de C para AMove disco de B para CMove disco de A para BMove disco de A para CMove disco de B para C


Tabelas unidimensionais

1 Tipos de dados simples:• real,

• inteiro,

• complexo, etc.

1 Necessidade de processamento de vários valores simultaneamente pode tornar-se muito moroso. Exemplos:• Lista de resultados

• Conjunto de medidas

• matrizes, etc.

1 Tipos de dados estruturados• Tabelas• Fichas

34


Exemplo: Detecção de avarias

1 Este programa recebe os tempos de avaria de vários componentes e pretende-se saber como medida de fiabilidade o tempo médio de falha de cada um dos componentes. O programa deverá seguir os seguintes passos:

1 Calcular o tempo médio de avaria.

2 Imprimir a lista de avarias maior do que a média.

3 Ordenar os tempos de avaria de forma ascendente.

1 A lista de avarias é assim processada várias vezes. São propostas duas soluções:

• Utilizar uma variável para cada tempo de avaria

• Reler os dados sem atribuir um a cada variável

• Utilizar uma tabela unidimensional


Programa: Tempos_de_avaria1 (1)

1 Esboço do programa:PROGRAM Tempos_de_avaria1!-----------------------------------------------------------! Descricao do programa e das variaveis utilizadas.!-----------------------------------------------------------IMPLICIT NONE

INTEGER :: EstadoAbertura, EstadoEntradaREAL :: TempoAvaria_1, TempoAvaria_2, TempoAvaria_3, &

TempoAvaria_4, TempoAvaria_5, TempoAvaria_6, & ! etc.

TempoAvaria_48, TempoAvaria_49, TempoAvaria_50, &Tempo_Medio_Avaria

! Le os tempos de avariaOPEN (UNIT = 10, FILE = “TEMP_IN.DAT”, STATUS = “OLD”, &

IOSTAT = EstadoAbertura)IF (EstadoAbertura > 0)

WRITE (*, *) “Ficheiro nao disponivel!”ELSE

READ (10, *, IOSTAT = EstadoEntrada) &TempoAvaria_1, TempoAvaria_2, TempoAvaria_3, &TempoAvaria_4, TempoAvaria_5, TempoAvaria_6, & ! etc. TempoAvaria_48, TempoAvaria_49, TempoAvaria_50, &

IF (EstadoEntrada > 0) WRITE(*, *) “Erro na entrada de dados”

ELSE IF (EstadoEntrada < 0) WRITE(*, *) “Dados insufucientes”

ELSE



Tempo_Medio_Avaria = &(TempoAvaria_1 + TempoAvaria_2 + TempoAvaria_3 + &TempoAvaria_4 + TempoAvaria_5, TempoAvaria_6, & ! etc.TempoAvaria_46 + TempoAvaria_47 + TempoAvaria_48 + &TempoAvaria_49 + TempoAvaria_50) / 50.0

WRITE (*, *) “Tempo medio de avaria =”, & Tempo_Medio_Avaria

! Mostra tempos acima da médiaIF (TempoAvaria_1 > Tempo_Medio_Avaria) &

WRITE (*, *) TempoAvaria_1IF (TempoAvaria_2 > Tempo_Medio_Avaria) &

WRITE (*, *) TempoAvaria_2IF (TempoAvaria_3 > Tempo_Medio_Avaria) &

WRITE (*, *) TempoAvaria_3!! etc., etc., etc.!IF (TempoAvaria_50 > Tempo_Medio_Avaria) &

WRITE (*, *) TempoAvaria_50

! Apos 200 linhas de codigo, ordenar os valores?!!! Deve existir uma forma melhor de programar!!

END PROGRAM Tempos_de_avaria1

1 Outra solução:• Reler os dados várias vezes para cada um dos

cálculos necessários.


Tabelas

1 As soluções propostas são ineficientes; é necessária uma estrutura de dados para:• armazenar

• organizar os dados de forma simples.

1 Estrutura de dados deve poder ser acedida de forma não sequencial, ou ter um acesso directo.

1 Estrutura pretendida: tabela (array).

1 Exemplo:

REAL, DIMENSION(50) :: TempoAvaria

1 O compilador cria uma tabela com o nome TempoAvaria, consistindo em 50 espaços em memória do tipo REAL. Exemplo:

TempoAvaria(34)

• o índice correspondendo ao elemento é 34.

35


Tabelas (cont.)

1 Localização da tabela em memória:

1 Índice deve ser uma variável ou expressão do tipo inteiro.

1 Leitura de tabelas:READ (10, *) TempoAvaria

• é equivalente a:READ (10, *) TempoAvaria(1), ... &

TempoAvaria(50)

Memória

…

TempoAvaria(1) ← →



… …


…



PROGRAM Tempos_de_avaria2!------------------------------------------------------------! Programa que le uma lista de tempos de avaria, calcula o! tempo medio de avaria, mostra uma lista de tempos de avaria! maiores que a media. Identificadores:! EstadoAbertura : estado da variavel para OPEN! EstadoEntrada : estado da variavel para READ! TempoAvaria : tabela unidimensional de tempos avaria! NumeroVezes : dimensao da tabela (constante)! I : indice! Soma : somados tempos de avaria! Tempo_Medio : media dos tempos de avaria!! Entradas: Lista com NumeroVezes de tempos de avaria! Saidas: Informacao sobre o estado do ficheiro de dados,! Tempo_Medio, e uma lista com tempos de avaria! maiores que Tempo_Medio!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONEINTEGER, PARAMETER :: NumeroVezes = 50REAL, DIMENSION(NumeroVezes) :: TempoAvariaINTEGER :: EstadoAbertura, EstadoEntrada, IREAL :: Soma, TempoMedio

WRITE (*, *) “Programa le”, NumeroVezes, “tempos de avarias &&no ficheiro entrada.dat.”

OPEN (UNIT = 10, FILE = “entrada.dat”, STATUS = “OLD”, &IOSTAT = EstadoAbertura)

IF (EstadoAbertura > 0)WRITE (*, *) “*** Ficheiro nao disponivel! ***”

ELSE



! Le os tempos de avaria e armazena-os em TempoAvariaREAD (10, *, IOSTAT = EstadoEntrada) TempoAvariaIF (EstadoEntrada > 0)

WRITE(*, *) “*** Erro na entrada de dados ***”ELSE IF (EstadoEntrada < 0)

WRITE(*, *) “*** Dados insufucientes ***”ELSE

! Calcula o tempo medio de avariaSoma = 0.0DO I = 1, NumeroVezes

Soma = Soma + TempoAvaria(I)END DOTempoMedio = Soma / REAL(NumeroVezes)WRITE (*, ‘(/ 1X, “Tempo medio de falha =”, F6.1)’,&

TempoMedio

! Mostra lista de tempos maiores que a mediaWRITE(*, *)WRITE(*, *) “Lista de tempos maiores que a media:”DO I = 1, NumeroVezes

IF (TempoAvaria(I) > TempoMedio) THENWRITE (*, ‘(1X, F9.1)’, TempoAvaria(I)

END IFEND DO

END IFEND IF



Tempos_de_avaria2 (execução)

1 Listagem do ficheiro entrada.dat:

99.5, 133.8, 84.2, 217.5, 188.8, 103.1, 93.9, 165.0, 68.3111.4, 88.8, 88.2, 90.1, 70.2, 150.5, 122.9, 138.8, 99.9111.6, 155.7, 133.4, 122.2, 93.4, 101.5, 109.9, 103.3, 177.7188.1, 99.8, 144.4, 87.5, 79.3, 190.2, 190.3, 170.1, 160.9121.1, 95.6, 140.5, 177.2, 150.1, 140.3, 139.2, 113.8, 155.9144.4, 88.3, 83.5, 101.1, 112.8

1 Exemplo de execuçãoPrograma le 50 tempos de avarias no ficheiro entrada.dat.

Tempo medio de falha = 126.0

Lista de tempos maiores que a media:133.8 217.5188.8165.0150.5138.8155.7133.4177.7188.1144.4190.2

36


Leitura e escrita de tabelas

1 Exemplo de execução (concl.)190.3

170.1

160.9

140.5

177.2

150.1

140.3

139.2

155.9

144.4

1 Leitura e escrita de tabelas• Exemplo leitura:READ (10, ‘(5F6.1)’) TempoAvaria

12345678901234567890123456789012345678901234567890

99.5 133.8 84.2 217.5 188.8

103.1 93.9 165.0 68.3 111.4

etc.

• Exemplo escrita:WRITE (20, ‘(1X 5F10.1)’) TempoAvaria


Ciclos DO implícitos

1 Definição:

(lista, var_controlo = inicial, limite, passo)

1 Onde lista corresponde à lista de variáveis, e var_controlo, inicial, limite e passo são as mesmas variáveis de um ciclo DO.

& Exemplo leitura:READ (10,*) (TempoAvaria(I), I=1, NumeroVezes)

& é equivalente a:READ (10,*) TempoAvaria(1), TempoAvaria(2),&

..., TempoAvaria(NumeroVezes)

& Exemplo escrita:WRITE (*,*) (TempoAvaria(I), I=1, NumeroVezes)

& é equivalente a:WRITE (*,*) TempoAvaria(1), TempoAvaria(2),&

..., TempoAvaria(NumeroVezes)


Definição de tabelas

Definição de tabelas compiladas_____________________________________________________________________

Forma:tipo, DIMENSION(l:u) :: lista_nome_tabelas

outipo :: lista_especificadores_tabelas

1 Onde:• a lista_nome_tabelas é uma lista de nomes

de tabelas;• a lista_especificadores_tabelas é uma

lista de especificadores da forma:nome_tabela(l:u)

1 Cada um dos identificadores da lista é uma tabela, cuja memória é atribuída (alocada) aquando da compilação do programa.1 Os índices vão de l a u são quaisquer inteiros. Se l

é igual a 1, este valor pode ser omitido.


Exemplos de tabelas

& Exemplo anterior (1):

REAL, DIMENSION(50) :: TempoAvaria

REAL, DIMENSION(1:50) :: TempoAvaria

REAL :: TempoAvaria(1:50)

REAL :: TempoAvaria(50)

& Exemplo 2:

INTEGER, PARAMETER :: LimInf_1 = -1, LimSup_1 = 3, &LimInf_2 = 0, LimSup_2 = 5

INTEGER, DIMENSION(LimInf_1:LimSup_1) :: GamaREAL, DIMENSION(LimInf_2:LimSup_2) :: Delta

1 Gama tem 5 elementos e Delta 6 elementos.

37


Tabelas alocáveis

1 Na versão anterior, é associado um bloco de memória para toda a tabela, o qual não pode ser alterado. Problemas:• Se tamanho indicado é maior do que o

necessário, existe memória desperdiçada• Se tamanho indicado é menor do que o

necessário, há erro de overflow da tabela.

1 Fortran não permite alocar memória após a declaração da tabela1 Solução: alocar memória durante execução

Definição de tabelas alocáveis____________________________________________________________________

Forma:tipo, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: lista

outipo, DIMENSION(:) :: listaALLOCATABLE :: lista


Tabelas alocáveis (cont.)

1 Onde:• a variável lista é uma lista de tabelas.

1 Declara que o tamanho de cada uma das tabelas em lista será especificado durante a execução.

& Exemplo:

REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: A,B

• é uma tabela unidimensional a ser alocada.

1 Os limites da tabela alocada são especificados por:

Instrução ALLOCATE____________________________________________________________________

Forma:ALLOCATE(lista)

ouALLOCATE(lista, STAT = estado_variavel)


Instrução ALLOCATE

1 Onde:• a variável lista é uma lista de especificações

de tabelas da forma:nome_tabela(l:u)

1 Atribui espaço em memória para cada uma das tabelas da lista. Todas as definições anteriores permancem válidas.1 Na segunda forma, à variável estado_variavel é

atribuído o valor zero se a alocação for bem sucedida. Se não existir mais memória ou a tabela já tiver sido previamente alocada, é atribuído um valor de erro dependendo do sistema.

1 Existe uma pilha de memória disponível quando o programa começa a ser executado. 1 Cada ALLOCATE vai utilizar espaço dessa

memória (alocá-lo).


Instrução DEALLOCATE

1 Como a memória é limitada, dever-se-á libertar espaço em memória sempre que este não é necessário.

Instrução DEALLOCATE____________________________________________________________________

Forma:DEALLOCATE(lista)

ouDEALLOCATE(lista, STAT = estado_variavel)

1 Onde:• a variável lista é uma lista de tabelas

previamente alocadas.

1 Liberta a memória previamente utilizada. À variável estado_variavel é atribuído o valor zero se a dealocação for bem sucedida. A memória libertada passa a estar disponível.

38



PROGRAM Tempos_de_avaria3!------------------------------------------------------------! Programa que le uma lista de tempos de avaria, calcula o! tempo medio de avaria e mostra uma lista de tempos de ! avaria maiores que a media. E utilizada uma tabela alocada! para guardar os tempos de avaria. Identificadores:! NomeFicheiro : nome do ficheiro de dados! EstadoAbertura : estado da variavel para OPEN! EstadoEntrada : estado da variavel para READ! EstadoAlocacao : estado da variavel para ALLOCATE! TempoAvaria : tabela unidimensional de tempos avaria! NumeroVezes : dimensao da tabela (variavel)! I : indice! Soma : somados tempos de avaria! Tempo_Medio : media dos tempos de avaria!! Entrada(teclado) : NomeFicheiro! Entrada(ficheiro): NumeroVezes e lista com NumeroVezes de! tempos de avaria! Saidas: Tempo_Medio e uma lista com tempos de avaria ! maiores que Tempo_Medio! Nota: Primeiro valor do ficheiro deve conter NumeroVezes!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONECHARACTER(20) :: NomeFicheiroREAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: TempoAvariaINTEGER :: EstadoAbertura, EstadoEntrada, EstadoAlocacao, &

NumeroVezes, IREAL :: Soma, TempoMedio

! Le o nome do ficheiro de dados e abre-o para entradaWRITE (*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) “Escreva o nome do &

&ficheiro de dados: ”READ (*, *) NomeFicheiro



OPEN (UNIT = 10, FILE = NomeFicheiro, STATUS = “OLD”, &IOSTAT = EstadoAbertura)

IF (EstadoAbertura > 0)WRITE (*, *) “*** Ficheiro nao disponivel! ***”

ELSE! Le o numero dos tempos de avaria e aloca uma tabela! Com o numero de elementos a guardar os tempos de avariaREAD (10, *, IOSTAT = EstadoEntrada) NumeroVezes IF (EstadoEntrada > 0)



ALLOCATE(TempoAvaria(NumeroVezes), STAT = EstadoAlocacao)END IFIF (EstadoAlocacao /= 0)

WRITE(*, *) “*** Memoria Insuficiente ***”ELSE

! Le os tempos de avaria e armazena-os em TempoAvariaREAD (10, *, IOSTAT = EstadoEntrada) TempoAvariaIF (EstadoEntrada > 0)



! Calcula o tempo medio de avariaSoma = 0.0DO I = 1, NumeroVezes

Soma = Soma + TempoAvaria(I)END DO



TempoMedio = Soma / REAL(NumeroVezes)WRITE (*, ‘(/ 1X, “Para ”, I4, “tempos de avaria, ” &

&/ 1X, “o tempo medio de avaria =”, F6.1)’) &Numero Vezes, TempoMedio

! Mostra lista de tempos maiores que a mediaWRITE(*, *)WRITE(*, *) “Lista de tempos maiores que a media:”DO I = 1, NumeroVezes

IF (TempoAvaria(I) > TempoMedio) THENWRITE (*, ‘(1X, F9.1)’) TempoAvaria(I)

END IFEND DO

! Liberta espaco em memoria de TempoAvariaDEALLOCATE(TempoAvaria)

END IFEND IF

END IF


1 Hipótese de verificação de alocação para libertar a memória correspondente a uma dada variável:

IF (ALLOCATED(TempoAvaria)) THENDEALLOCATE(TempoAvaria)

END IF


Processamento de tabelas

1 As tabelas constantes são uma lista de valores entre (/ e /).

(/ valor_1, valor_2, ..., valor_k /)

& Exemplo 1:

(/ 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 /)

1 Podem ser dadas por um DO-implícito:

(/ valor-lista, controlo-DO-implícito /)

& Exemplo 2:

(/ (2*I, I = 1, 10) /)

39


Expressões e atribuições

1 Operadores e funções são aplicáveis a ta-belas com o mesmo número de elementos.& Exemplos:

INTEGER, DIMENSION(4) :: A, BINTEGER, DIMENSION(0:3) :: CINTEGER, DIMENSION(6:9) :: DINTEGER, DIMENSION(4) :: P

A = (/ 1, 2, 3, 4 /)B = (/ 5, 6, 7, 8 /)A = A + BC = (/ -1, -3, -5, 7 /)D = 2 * ABS(C) + 1P = (C > 0) .AND. (MOD(B, 3) == 0)

1 Atribuiçõesvariavel_tipo_tabela = expressao

• Valores da expressão atribuída podem ser:1 Uma tabela do mesmo tamanho da variável.

2 Um valor simples. Neste caso o valor é atribuído a todos os elementos da tabela.


Sub-tabelas

1 Definição:nome_tabela(inferior:superior:passo)

ounome_tabela(vector_indices)

& Exemplo 1:INTEGER, DIMENSION(8) :: AINTEGER, DIMENSION(4) :: BINTEGER :: J

& SeA = (/ 11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88 /)

& então:B = A(2:8:2)

& é a parte de A com os elementos 22, 44, 66 e 88.

& Exemplo 2:I = (/ 6, 5, 3, 8, 1 /)

B = A(I)

& atribui a B os elementos 66, 55, 33, 88 e 11.B = A((/ 5, 3, 3, 4, 3/))

& atribui a B os elementos 55, 33, 33, 44, 33.


A construção WHERE

Construção WHERE____________________________________________________________________

Forma:WHERE (exp_log_tab) var_tab_1 = exp_tab_1

ouWHERE (expressao_logica_tabela)

var_tabela_1 = expressao_tabela_1...var_tabela_m = expressao_tabela_m

ELSEWHEREvar_tabela_m+1 = expressao_tabela_m+1...var_tabela_n = expressao_tabela_n

END WHERE

1 Onde:• a variável expressao_logica_tabela é uma

tabela de expressões de valores lógicos;• cada var_tabela_i tem a mesma dimensão

de expressao_logica_tabela;• na segunda forma ELSEWHERE é opcional.


Tabelas como argumentos

& Exemplo com construção WHERE:

INTEGER, DIMENSION(5) :: A = (/ 0, 2, 5, 0, 10/)REAL, DIMENSION(5) :: B

WHERE (A > 0)B = 1.0 / REAL(A)

ELSEWHEREB = -1.0

END WHERE

& Atribui a B a sequência -1.0, 0.5, 0.2, -1.0, 0.1.

1 Tabelas como argumentos• Subprogramas com processamento de tabelas

intrínseco. Exemplos:ALLOCATED(A)MAXVAL(A)MAXLOC(A)PRODUCT(A)SIZE(A)SUM(A)

40


Subprogramas com tabelas

1 Subprogramas definidos pelo programador• O argumento tipo tabela deve ser definido na

unidade que chama o subprograma.• O argumento formal do tipo tabela deve ser

declarado dentro do subprograma.

& Programa exemplo: Media_de_uma_lista_1PROGRAM Media_de_uma_Lista_1!------------------------------------------------------------! Programa que le uma lista de numeros Item(1), Item(2), …,! Item(NumItems) e calcula a sua media usando a funcao Media. ! Os identificadores sao:! Item : tabela uni-dimensional de numeros! NumItems : numero de items (constante)! Media : funcao que calcula a media de um conjunto de! numeros!! Entradas : NumItems e a lista de numeros reais! Saida : A media dos numeros!------------------------------------------------------------

IMPLICIT NONEINTEGER, PARAMETER :: NumItems = 10REAL, DIMENSION(NumItems) :: Item

WRITE (*, *) “Insira”, NumItems, “numeros reais:”READ (*, *) ItemWRITE (*, ‘(1X, “Media de ”, I3, “numeros e:”, F6.2)’) &

NumItems, Media(Item)


Media_de_uma_lista_1 (concl.)

CONTAINS

!-Media---------------------------------------------------! Funcao que calcula a media de elementos de uma tabela X ! Identificadores locais:! NumElementos: numero de elementos em X (constante)!! Recebe : Tabela X! Retorna : A media dos valores guardados em X!---------------------------------------------------------

FUNCTION Media(X)

INTEGER, PARAMETER :: NumElementos = 10REAL, DIMENSION(NumElementos), INTENT(IN) :: XREAL :: Media

Media = SUM(X) / REAL(NumElementos)

END FUNCTION Media

STOPEND PROGRAM Media_de_uma_Lista_1

& Exemplo de execução:

Insira 10 numero reais:55, 88.5, 90, 71.5, 100, 66.5, 70.3, 81.2, 93.7, 41Media de 10 numeros e 75.77


Programa: Media_de_uma_lista_2

PROGRAM Media_de_uma_Lista_2!------------------------------------------------------------! Programa que le uma lista de numeros Item(1), Item(2), …,! Item(NumItems) e calcula a sua media usando a funcao Media. ! Os identificadores sao:! Item : tabela uni-dimensional de numeros! NumItems : numero de items (constante)! Media : funcao que calcula a media de um conjunto de! numeros!! Entradas : NumItems e a lista de numeros reais! Saida : A media dos numeros!------------------------------------------------------------



NumItems, Media(Item, NumItems)

CONTAINS

!-Media---------------------------------------------------! Funcao que calcula a media de NumElementos de uma tabela ! X. O tamanho da tabela X (NumElementos) é passado como ! argumento.!! Recebe : Tabela X e NumElementos! Retorna : A media dos valores guardados em X!---------------------------------------------------------


Media_de_uma_lista_2 (concl.)

FUNCTION Media(X, NumElementos)

INTEGER, INTENT(IN) :: NumElementosREAL, DIMENSION(NumElementos), INTENT(IN) :: XREAL :: Media

Media = SUM(X) / REAL(NumElementos)

END FUNCTION Media

STOPEND PROGRAM Media_de_uma_Lista_2

1 A tabela Item poderia ser alocada:INTEGER :: NumItems, EstadoAlocacaoREAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: ItemREAL :: Media

WRITE (*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) &“Quantos elementos existem no conjunto de dados? ”

READ (*, *) NumItemsALLOCATE(Item(NumItems), STAT = EstadoAlocacao)IF (EstadoAlocacao /= 0) THEN

WRITE (*, *) “*** Memoria insuficiente ***”ELSE


NumItems, Media(Item, NumItems)END IF

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Tabelas de dimensão pré-definida

1 A dimensão da tabela actual é a dimensão da tabela formal (no subprograma)

Declaração:DIMENSION(:)

ou

DIMENSION(limite_inferior:)

• Onde limite_inferior especifica o limite inferior dos índices da tabela formal.

& Exemplo: No programa Media_de_uma_lista_2, a função média seria dada por:

! (...)

FUNCTION Media(X)

REAL, DIMENSION(:), INTENT(IN) :: XREAL :: Media

Media = SUM(X) / REAL(SIZE(X))

END FUNCTION Media


Tabelas automáticas

1 Um subprograma com tabelas de dimensão pré-definida pode necessitar de variáveis locais do tipo tabela.

1 Usam-se tabelas automáticas neste caso, onde o seu tamanho varia com a chamada.1 A função SIZE dimensiona estas tabelas.

& Exemplo:!-Troca----------------------------------------------------! Esta subrotina troca duas tabelas de dimensão pre-! assumida. Tabela local utilizada:! Temp : Tabela automatica utilizada para trocar A e B!! Aceita: Tabelas A e B! Retorna: A e B com elementos trocados!----------------------------------------------------------

SUBROUTINE Troca(A, B)

REAL, DIMENSION(:), INTENT(INOUT) :: A, BREAL, DIMENSION(SIZE(A)) :: Temp

Temp = AA = BB = Temp

END SUBROUTINE Troca


Funções que retornam tabelas

& Exemplo: Inversão de valores duma tabelaPROGRAM Inversao_de_uma_Lista!------------------------------------------------------------! Programa que testa a funcao Inverte. Le uma lista de ! numeros Item(1), Item(2), …, Item(NumItems), chama a funcao! Inverte, constroi uma lista na ordem inversa e mostra-a.! Os identificadores sao:! Item : tabela unidimensional de numeros! NumItems : numero de items (constante)! Inverte : funcao que inverte a tabela!! Entradas : NumItems e a lista de numeros inteiros! Saida : A lista invertida!------------------------------------------------------------


WRITE (*, ‘(1X, A, I3, A)’, ADVANCE = “NO”) &“Insira”, NumItems, “numeros inteiros: ”

READ (*, *) ItemWRITE (*, *) “A lista por ordem inversa e dada por:”WRITE (*, *) Inverte(Item)

CONTAINS!-Inverte-------------------------------------------------! Funcao que inverte uma tabela X. Variaveis locais:! NumElementos : numero de elementos em X! I : indice!! Recebe : Tabela X de dimensão predefinida! Retorna : A tabela X invertida!---------------------------------------------------------


Inversao_de_uma_lista (concl.)

FUNCTION Inverte(X)

INTEGER, DIMENSION(:), INTENT(IN) :: XINTEGER, DIMENSION(SIZE(x)) :: InverteINTEGER :: NumElementos, I

NumElementos = SIZE(X)DO I = 1, NumElementos

Inverte(I) = X(NumElementos - I + 1)END DO

END FUNCTION Inverte

STOP

END PROGRAM Inversao_de_uma_Lista

& Exemplo de execução:

Insira 10 numero inteiros: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10A lista por ordem inversa e dada por:10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1 Em funções externas que retornam tabelas, o programa principal deverá conter um bloco de interface para essa função.

42


Algoritmos de ordenação

1 Arranjo dos elementos de uma tabela de forma ascendente ou descendente.• Selecção simples• Ordenação rápida

1 Ordenação por selecção simples• Verifica a lista várias vezes, e de cada vez

selecciona um elemento da lista colocando-o na posição correcta.

& Exemplo: ordenar de forma ascendente67, 33, 21, 84, 49, 50, 75

1 Localizar o elemento mais pequeno:67, 33, 21, 84, 49, 50, 75

2 Trocá-lo com o primeiro:21, 33, 67, 84, 49, 50, 75

3 Localizar o 2º elemento mais pequeno e ordená-lo (já se encontra na posição correcta neste caso):

21, 33, 67, 84, 49, 50, 75(...) Repetem-se os passos até se obter a lista ordenada:

21, 33, 49, 50, 67, 75, 84


Ordenação por selecção simples

Algoritmo1 Algoritmo para ordenar uma lista de items X(1), X(2), …,

X(N) de forma ascendente. Para ordenar de forma descendente procura o maior item em vez do menor de cada vez que a tabela é percorrida.

1 Entrada: Lista X(1), X(2), …, X(N).

1 Saída: Lista X(1), X(2), …, X(N) modificada ; os elementos estão na lista de forma ascendente.

Para I variando de 1 a N - 1, faz o seguinte:

1 Na Iésima passagem, procura o ItemMaisPequeno na sublista X(I), …, X(N), e a sua respectiva posição LocalizacaoMaisPequeno.

2 Troca ItemMaisPequeno com o item no princípio da lista.

3 Atribui X(LocalizacaoMaisPequeno) o valor de X(I).

4 Atribui X(I) o valor de X(LocalizacaoMaisPequeno).


Subrotina: Ordenacao_por_seleccao

!-Ordenacao_por_Seleccao-----------------------------------! Esta subrotina ordena a tabela Item em ordem ascendente! usando o algoritmo de ordenacao por seleccao simples. ! Para ordenar em ordem descendente dever-se-a trocar ! MINVAL por MAXVAL e MINLOC por MAXLOC. Variaveis locais:! NumItems : numero de elementos na tabela Item! ItemMaisPequeno : item mais pequeno da sublista actual! MINLOC_tabela : tabela de um elemento dada por MINLOC! LocalMaisPequeno: localizacao de ItemMaisPequeno! I : índice!! Aceita: Tabela de Items! Retorna: Tabela com items ordenados de forma ascendente!----------------------------------------------------------SUBROUTINE Ordenacao_por_Seleccao(Item)

INTEGER, DIMENSION(:), INTENT(INOUT) :: ItemINTEGER :: NumItems, ItemMaisPequeno, LocalMaisPequeno, IINTEGER, DIMENSION(1) :: MINLOC_tabela

NumItems = SIZE(Item)DO I = 1, NumItems - 1

! Encontra o item mais pequeno na sublista! Item(I), …,Item(NumItems)ItemMaisPequeno = MINVAL(Item(I:NumItems))MINLOC_tabela = MINLOC(Item(I:NumItems))LocalMaisPequeno = (I - 1) + MINLOC_tabela(1)

! Troca ItemMaisPequeno com Item(I) no inicio sublistaItem(LocalMaisPequeno) = Item(I)Item(I) = ItemMaisPequeno

END DO

END SUBROUTINE Ordenacao_por_Seleccao


Ordenação rápida

1 Escolhe-se um pivot, e trocam-se todos os elementos inferiores para um lado e todos os superiores para outro.1 Lista é dividida em duas mais pequenas e o

procedimento é repetido.1 Esta estratégia de dividir-para-reinar é

implementada recursivamente de forma natural.1 Método mais eficiente; é um dos mais rápidos.& Exemplo: ordenar de forma ascendente

50, 30, 20, 80, 90, 70, 95, 85, 10, 15, 75, 251 O elemento pivot é o 50. Elementos maiores que 50

passam para a sua direita e inferiores para a esquerda10, 30, 20, 25,15, 50, 95, 85, 70, 90, 75, 80

2 A lista é dividida em duas sublistas a ser ordenadas:10, 30, 20, 25,15 e95, 85, 70, 90, 75, 80

3 Os passos 1 e 2 podem ser aplicado a cada uma das duas sublistas mais pequenas de forma recursiva. O caso âncora (caso mais simples) ocorre quando a lista é vazia ou tem apenas um elemento.

43


Ordenação rápida (concl.)

1 O caso indutivo ocorre quando uma lista contém mais do que um elemento, onde:1 A lista é separada em duas sublistas.2 A sublista esquerda é ordenada recursivamente.3 A sublista direita é ordenada recursivamente.

& Subrotina: Ordenacao_Rapida!------------------------------------------------------------! Nota: Nas subrotinas seguintes Item e uma tabela de ! tamanho predefinido; o programa principal deve:

! 1. conter uma subrotina como um subprograma interno,

! 2. importar a subrotina de um módulo, ou

! 3. conter um bloco de interface para esta subrotina.!------------------------------------------------------------

!-Ordenacao_Rapida-------------------------------------------! Subrotina que ordena tabela usando o metodo de ordenacao! rapida. Chama-a com Primeiro = limite inferior dos indices! da tabela e Ultimo = limite superior.! Variaveis locais:! Media: ponto de separacao da tabela! ! Aceita: Tabela Item! Retorna: Tabela Item ordenada de forma ascendente!------------------------------------------------------------


Subrotina: Ordenacao_Rapida

RECURSIVE SUBROUTINE Ordenacao_Rapida(Item, Primeiro, Ultimo)

INTEGER, DIMENSION(:), INTENT(INOUT) :: ItemINTEGER, INTENT(IN) :: Primeiro, UltimoINTEGER :: Medio

IF (Primeiro < Ultimo) THEN !Se tamanho lista >= 2CALL Divide(Item, Primeiro, Ultimo, Medio) !Divide-aCALL Ordenacao_Rapida(Item,Primeiro,Medio-1) !Ordena esqCALL Ordenacao_Rapida(Item,Medio+1,Ultimo) !Ordena dir

END IF

END SUBROUTINE Ordenacao_Rapida

!-Divide-----------------------------------------------------! Subrotina que divide uma lista em duas sublistas, usando o ! primeiro elemento como pivot, e retorna a posicao do ! elemento onde a lista e dividida. Variaveis locais:! Esquerdo: posicao do primeiro elemento! Direito : posicao do ultimo elemento! Pivot : elemento pivot! Troca : usado para trocar dois elementos! ! Aceita: Tabela Item e posicoes Baixo e Alto do primeiro e! do ultimo elementos.! Retorna: Tabela Item ordenada de forma ascendente!------------------------------------------------------------SUBROUTINE Divide(Item, Baixo, Alto, Medio)

INTEGER, DIMENSION(:), INTENT(INOUT) :: ItemINTEGER, INTENT(IN) :: Baixo, AltoINTEGER, INTENT(OUT) :: MedioINTEGER :: Esquerdo, Direito, Pivot, Troca


Subrotina: Divide

Esquerdo = BaixoDireito = AltoPivot = Item(Baixo)

! Repete enquanto Esquerdo e Direito nao se encontraremDO

IF (Esquerdo >= Direito) EXIT! Procura da direita para a esquerda elemento < pivotDO

IF (Esquerdo>=Direito .OR. Item(Direito)<Pivot) EXITDireito = Direito - 1

END DO

! Procura da esquerda para a direita elemento > pivotDO

IF (Item(Esquerdo) > Pivot) EXITEsquerdo = Esquerdo + 1

END DO

! Se Esquerdo e Direito nao se encontraram, troca itemsIF (Esquerdo < Direito) THEN

Troca = Item(Esquerdo)Item(Esquerdo) = Item(Direito)Item(Direito) = Troca

END IFEND DO

! Troca elemento na posicao de separacao com pivotItem(Baixo) = Item(Direito)Item(Direito) = PivotMedio = Direito

END SUBROUTINE Divide


Algoritmos de procura

1 Consideram-se dois tipos:• Procura linear• Procura binária

1 Procura linear• Começa no primeiro item da lista, e procura

sequencialmente até o elemento ou o fim da lista serem encontrados.

Algoritmo1 Algoritmo de procura linear que encontra ItemProcurado

na lista X(1), X(2), …, X(N). À variável Encontrado é atribuído o valor de verdadeiro e a Localizacao é atribuí-da a posição de ItemProcurado quando a procura é bem sucedida; caso contrário Encontrado tem o valor falso.

1 Recebe: Lista X(1), X(2), …, X(N) e ItemProcurado.1 Retorna:

Se ItemProcurado é encontrado na lista:Encontrado = verdadeiro, eLocalizacao = posição de ItemProcurado.

Se ItemProcurado não é encontrado na lista:Encontrado = falso (e Localizacao = N + 1)

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Procura linear

1 Inicializa Localizacao a 1 e Encontrado a falso.

2 Enquanto Localizacao <= N e Encontrado é falso:

Se ItemProcurado = X(Localizacao) entãoAtribui a Encontrado o valor verdadeiro.

Caso contrário:Incrementa Localizacao de uma unidade.

& Exemplo: Procura numa cadeia de caracteres.

!-Procura_Linear---------------------------------------------! Subrotina que procura na lista Item o ItemProcurado usando! o metodo de procura linear. Se ItemProcurado for encontrado! na lista, sao retornados: Encontrado com o valor de! verdadeiro e a Localizacao do item; caso contrario ! Encontrado tem o valor de falso.! ! Aceita: Tabela Item e ItemProcurado! Retorna: Se ItemProcurado é encontrado na lista:! Encontrado = verdadeiro e! Localizacao = posição de ItemProcurado! Caso contrario:! Encontrado = falso ! (Localizacao = ultima posicao examinada)!------------------------------------------------------------

SUBROUTINE Procura_Linear(Item, ItemProcurado, Encontrado, &Localizacao)


Subrotina: Procura_Linear

CHARACTER(*), DIMENSION(:), INTENT(IN) :: ItemCHARACTER(*), INTENT(IN) :: ItemProcuradoLOGICAL, INTENT(OUT) :: EncontradoINTEGER, INTENT(OUT) :: LocalizacaoINTEGER :: NumeroItems

NumItems = SIZE(Item)Localizacao = 1Encontrado = .FALSE.

! Enquanto Localizacao <= NumeroItems e Encontrado falso:DO

IF ((Localizacao > NumeroItems) .OR. Encontrado) EXIT ! Se fim da lista ou item encontrado, termina procura

! Caso contrario testa o proximo elemento da listaIF (ItemProcurado == Item(Localizacao)) THEN

Encontrado = .TRUE.ELSE

Localizacao = Localizacao + 1END IF

END DO

END SUBROUTINE Procura_Linear


Procura binária

1 Procura que divide lista em 2 sublistas, escolhendo a que tem o item procurado.• A procura linear requer n comparações,

enquanto a procura binária requer log2n.& Exemplo: lista com 1024 (=210) elementos& Procura binária: máximo 10 comparações.& Procura linear: máximo 1024 comparações.

Algoritmo1 Algoritmo de procura binária na lista X(1), X(2), …, X(N)

ordenada de forma ascendente. À variável Encontrado é atribuído o valor de verdadeiro e a Localizacao é atribuí-da a posição de ItemProcurado quando a procura é bem sucedida; caso contrário Encontrado tem o valor falso.

1 Recebe: Lista X(1), X(2), …, X(N) e ItemProcurado.1 Retorna:

Se ItemProcurado é encontrado na lista:Encontrado = verdadeiro, eLocalizacao = posição de ItemProcurado.

Se ItemProcurado não é encontrado na lista:Encontrado = falso


Algoritmo de procura binária

1 Inicializa Primeiro a 1 e Ultimo a n. Estes valores repre-sentam as posições do primeiro e do último items da sublista onde a procura está a ser efectuada.

2 Inicializa Encontrado com o valor lógico falso.

3 Enquanto Primeiro <= Ultimo e Encontrado é falso:

a) Encontra a posicao do meio na sublista, atribuindo a Meio o valor inteiro de (Primeiro + Ultimo) / 2.

b) Compara ItemProcurado com X(Meio). Existem três possibilidades:

i) ItemProcurado < X(Meio): ItemProcurado está na primeira metade da sublista. Atribui a Ultimoo valor Meio - 1.

ii) ItemProcurado > X(Meio): ItemProcurado está na segunda metade da sublista. Atribui a Primeiro o valor Meio + 1.

iii) ItemProcurado = X(Meio): ItemProcurado foi encontrado. Atribui a Localizacao o valor Meioe a Encontrado o valor verdadeiro.

& Exemplo: Procura numa cadeia de caracteres.

45


Subrotina: Procura_Binaria (1)

!-Procura_Binaria--------------------------------------------! Subrotina que procura na lista Item o ItemProcurado usando! o metodo de procura binaria. Se ItemProcurado e encontrado! na lista sao retornados: Encontrado com o valor de! verdadeiro e a Localizacao do item; caso contrario ! Encontrado e falso. Esta subrotina e aplicada a cadeias de ! caracteres. Variaveis locais usadas:! Primeiro : primeiro item a (sub)lista sob procura! Ultimo : ultimo item a (sub)lista sob procura! Meio : item do meio na (sub)lista sob procura! ! Aceita: Tabela Item e ItemProcurado! Retorna: Se ItemProcurado é encontrado na lista:! Encontrado = verdadeiro e! Localizacao = posição de ItemProcurado! Caso contrario:! Encontrado = falso ! (e Localizacao = ultima posicao examinada)!------------------------------------------------------------

SUBROUTINE Procura_Binaria(Item, ItemProcurado, Encontrado, &Localizacao)

CHARACTER(*), DIMENSION(:), INTENT(IN) :: ItemCHARACTER(*), INTENT(IN) :: ItemProcuradoLOGICAL, INTENT(OUT) :: EncontradoINTEGER, INTENT(OUT) :: LocalizacaoINTEGER :: Primeiro, Ultimo, Meio

Primeiro = 1Ultimo = SIZE(Item)Encontrado = .FALSE.


Subrotina: Procura_Binaria (2)

! Enquanto Primeiro <= Ultimo e Encontrado falso faz:DO

IF ((Primeiro > Ultimo) .OR. Encontrado) EXIT ! Se fim da lista ou item encontrado, termina procura

! Caso contrario continua com o seguinte procedimento:Meio = (Primeiro + Ultimo) / 2IF (ItemProcurado < Item(Meio)) THEN

Ultimo = Meio - 1ELSE IF (ItemProcurado > Item(Meio)) THEN

Primeiro = Meio + 1ELSE

Encontrado = .TRUE.Localizacao = Meio

END IFEND DO

END SUBROUTINE Procura_Binaria

& Exercício: Desenvolver o mesmo algoritmo de forma recursiva.


Tabelas multidimensionais

1 Tabelas podem ser ordenadas por linhas, colunas, etc. Para isso são necessárias tabelas multi-dimensionais.

& Exemplo: tabela com temperaturas em 3 locais diferentes a 4 horas do dia:

& Declaração:

REAL, DIMENSION(4, 3) :: Temperatura

ou:REAL, DIMENSION(1:4, 1:3) :: Temperatura

• reserva 12 espaços em memória para a tabela.Temperatura(2,3)

1 refere-se ao elemento da 2ª linha e 3ª coluna.

LocalizaçãoTempo 1 2 3

1 65.5 68.7 62.02 68.8 68.9 64.53 70.4 69.4 66.34 68.5 69.1 65.8


Declaração de tabelas genéricas

Declaração de tabelas compiladas_____________________________________________________________________

Forma:tipo, DIMENSION(l1:u1, l2:u2,..., lk:uk) :: &

lista_nome_tabelas

outipo :: lista_especificadores_tabelas

1 Onde:• a lista_nome_tabelas é uma lista de nomes

de tabelas separadas por vírgulas;• a lista_especificadores_tabelas é uma

lista de especificadores da forma:nome_tabela(l1:u1, l2:u2,..., lk:uk)

1 O número k de dimensões (rank) é no máximo sete.1 Cada par li:ui deve ser um parte de constantes

inteiras especificando os limites dos valores do índice i de li a ui; li pode ser omitido se o seu valor é 1.

46


Tabelas n-dimensionais: exemplos

1 Cada um dos identificadores da lista é uma tabela k-dimensional, cuja memória é atribuída (alocada) aquando da compilação do programa.

& Exemplos:

REAL, DIMENSION(1:2, -1:3) :: Gamma

REAL, DIMENSION(0:2, 0:3, 1:2) :: Beta

INTEGER, DIMENSION(5:12) :: Kappa

ouREAL :: Gamma(1:2,-1:3), Beta(0:2,0:3,1:2)

INTEGER :: Kappa(5:12)

• tabela Gamma bidimensional 2 × 5, com o primeiro índice de 1 a 2 e o segundo de -1 a 3

• tabela Beta tridimensional 3 × 4 × 2• tabela Kappa unidimensional com índices de 5 a 12


Tabelas n-dimensionais alocáveis

Definição de tabelas alocadas____________________________________________________________________

Forma:tipo, DIMENSION(:, …,:), ALLOCATABLE :: lista

outipo, DIMENSION(:, …,:) :: listaALLOCATABLE :: lista

1 Onde:• a variável lista é uma lista de tabelas;

• a dimensão k (rank) é no máximo sete.

1 Declara que o tamanho de cada uma das tabelas em lista é k-dimensional, onde k é o número de “:” na especificação de DIMENSION. O número de índices em cada dimensão, chamada a extensão da tabela, será especificado durante a execução.

& Exemplos:REAL, DIMENSION(:, :, :), ALLOCATABLE :: BetaREAL, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: Gamma


Alocação n-dimensional


Forma:ALLOCATE(lista)

ouALLOCATE(lista, STAT = estado_variavel)

1 Onde:• a variável lista é dada por:

nome_tabela(l1:u1, l2:u2, …, lk:uk)

1 Atribui espaço em memória para cada uma das k-dimensionais tabelas da lista. Todas as definições anteriores permancem válidas.1 À variável estado_variavel é atribuído o valor

zero se a alocação for bem sucedida. Se não existir mais memória ou a tabela já tiver sido previamente alocada, é atribuído um valor de erro.

& Exemplo:ALLOCATE(Beta(0:2, 0:3, 1:2), Gamma(1:N,-1:3), &

STAT = EstadoAlocacao)


Entrada/Saída de tabelas

1 Processamento elemento a elemento• tabelas unidimensionais: ordem sequencial

• tabelas bidimensionais:1 por linha - 1ª linha processada em 1º lugar,

seguida pelas linhas seguintes.& Exemplo: A(1:2, 1:3)A(1, 1)A(1, 2)A(1, 3) A(2, 1)A(2, 2)A(2, 3)

1 por coluna - 1ª coluna processada em 1º lugar& Exemplo: A(1:2, 1:3)A(1, 1)A(2, 1)A(1, 2) A(2, 2)A(1, 3)A(2, 3)

1 O Fortran processa as tabelas por colunapor defeito (primeiros índices são percor-ridos primeiro).

47


Entrada/Saída de tabelas (cont.)

1 Tabelas multidimensionais: usam ordem por elemento de tabela.

1 Tipos de Entrada/Saída com tabelas:• Utilizando um ciclo DO

• Utilizando o nome da tabela• Utilizando um DO implícito

• Utilizando uma secção da tabela

1 E/S com ciclos DO• utilizam-se ciclos DO encadeados& Exemplo: ler a tabela A declarada por:

INTEGER, DIMENSION(3, 4) :: Tabela

e que é dada por:

As intruções seguintes lêem a tabela:

33788948

461001099

25325677


E/S com ciclos DO

DO Linha = 1, 3DO Coluna = 1, 4

READ (*, *) Tabela(Linha, Coluna)END DO

END DO

1 Lê a primeira linha em primeiro lugar, etc.

• Para ler por colunas:DO Coluna = 1, 4

DO Linha = 1, 3READ (*, *) Tabela(Linha, Coluna)

END DOEND DO

1 E/S utilizando o nome da tabela& Exemplo:READ (*, *) Tabela

• lê por colunas. Se os dados de entrada forem:77, 99, 48, 56, 10, 8932, 100, 78, 25, 46, 33

• o valor atribuído a Tabela será a matriz dada na página anterior.


Saída com nome de tabela

& Exemplo escrita:WRITE (*, ‘(1X, 4I5/)’) Tabela

• coloca os elementos por colunas, produzindo a seguinte saída:

77 99 48 56---------------------

---------------------10 89 32 100

---------------------

---------------------78 25 46 33

---------------------

---------------------

• É de notar que a disposição dos elementos é diferente da matriz da página 180!


Ciclos DO implícitos

1 Definição:

(lista, var_controlo = inicial, limite, passo)

1 Onde lista corresponde à lista de variáveis de entrada/saída, e var_controlo, inicial, limite e passo são as mesmas variáveis de um ciclo DO.

1 Podem ser utilizados ciclos DO implícitos dentro de outros ciclos DO ímplicitos.

& Exemplo leitura:READ(*,*) ((Tabela(Linha,Col), Col=1,4), Linha=1,3)

& é equivalente a:READ(*,*) (Tabela(Linha,1),Tabela(Linha,2), &

Tabela(Linha,3),Tabela(Linha,4), Linha=1,3)

& e a:READ(*,*) &(Tabela(1,1),Tabela(1,2),Tabela(1,3),Tabela(1,4), &(Tabela(2,1),Tabela(2,2),Tabela(2,3),Tabela(2,4), &(Tabela(3,1),Tabela(3,2),Tabela(3,3),Tabela(3,4)

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Ciclos DO implícitos (concl.)

& A leitura por colunas é dada por:READ(*,*) ((Tabela(Linha,Col), Linha=1,3), Col=1,4)

WRITE (*, ‘(1X 4I5/)’) Tabela

• Uso de parêntesis e vírgulas são importantes para definir os ciclos a executar primeiro.

• READ é executado só uma vez; as variáveis podem ser inseridas numa linha ou várias, é indiferente.

1 Escrita com ciclos DO• Combinam-se os DO com os DO ímplicitos

& Exemplo:DO Linha = 1, 3

WRITE(*, ‘(1X, 4I5)’) (Tabela(Linha,Col), Col=1,4)

END DO

& produz:77 56 32 25

---------------------99 10 100 46

---------------------48 89 78 33

---------------------


Processamento tabelas

1 Tabelas constantes• Tabelas unidimensionais podem ser redimensio-

nadas para tabelas multidimensionais:

RESHAPE(tabela_fonte,forma,preenche,ordem)

• Retorna tabela derivada de tabela_fonte, com a forma especificada, seguida por elemen-tos da tabela preenche, se necessário. A tabela ordem especifica a ordem variação dos índices.

• Argumentos preenche e ordem são opcionais.

& Exemplo 1:A = RESHAPE((/ 11,22,33,44,55,66 /), (/2, 3/))

ouA = RESHAPE((/ 11*N, N = 1, 6 /), (/2, 3/))

atribui a A a matriz 2 × 3:

664422

553311


Tabelas constantes (exemplo)

& Exemplo 2:A = RESHAPE((/ 11,22,33,44,55,66 /), (/2, 3/), &

ORDER = (/2, 1/))

atribui a A a matriz:

& Exemplo 3:A = RESHAPE((/ 11,22,33,44 /), (/2, 3/), &

PAD = (/0 , 0/), ORDER = (/2, 1/))

ouA = RESHAPE((/ 11,22,33,44 /), (/2, 3/), &

(/0 , 0/), (/2, 1/))

atribui a A a matriz:

1 Instrução SHAPE(tabela)

665544

332211

0044

332211


Expressões e sub-tabelas

1 Expressões com tabelas& Exemplo:

INTEGER, DIMENSION(2,2) :: A,B

sendo A uma matriz de 2 × 2 dada por:

a instruçãoB = 2*A + 1

atribui a B a matriz

1 Sub-tabelas são definidas como:nome_tabela(seccao_sub-indices)

• onde cada item na seccao_sub-indices é um índice, ou um vector de índices.

−

−

10

128

−

−

11

2515

49


Sub-tabelas (exemplos)

& Exemplo:INTEGER, DIMENSION(2,3) :: A

com os valores dados no Exemplo 3 da pág. 186. & Exemplo sub-tabela 1:

A(1:2:1, 2:3:1)

A(:, 2:3)

é a tabela de 2 × 2 dada pelas 2 últimas colunas de A:

& Exemplo sub-tabela 2:A(2, 1:3:1)

A(2, :)

é a tabela unidimensional dada pela última linha de A:

& Exemplo sub-tabela 3:A((/ 2, 1 /), 2:3)

6655

3322

[ ]665544

3322

6655


Atribuição a tabelas n-dimensionais

1 Atribuição de tabelasvariavel_tabela = expressao

• onde expressao pode ser:1 uma tabela da mesma dimensão1 um valor simples

& Exemplo 1:INTEGER, DIMENSION(2,3) :: AINTEGER, DIMENSION(3,2) :: B

& Instrução 1:A = 0

retorna A:

& Instrução 2:B = RESHAPE(A, (/3 ,2/))

retorna tabela B:

000

000

00

00

00


Atribuição a tabelas (exemplos)

& Instrução 3:A(:, 2:3) = RESHAPE((/ I**2, I=1,4) /), (/2,3/))

muda A para:

& Exemplo 2:REAL, DIMENSION(2,3) :: Alfa, Beta

& Alfa é dado por:

& Exemplo com a instrução WHERE :WHERE (Alfa /= 0)

Beta = 1.0 / REAL(Alfa)ELSEWHERE

Beta = 0.0END WHERE

retorna tabela Beta:

1640

910

0.50.100.0

0.00.20.1

2.01.00.0

0.05.00.1


Funções com tabelas n-dimensionais

1 Funções intrínsecas - mais usadas:• ALLOCATED(A)

• MATMUL(A, B)

• MAXVAL(A, D)

• MAXLOC(A)

• MINVAL(A, D)

• MINLOC(A)

• PRODUCT(A, D)

• RESHAPE(A, S, P, O)

• SHAPE(A)

• SUM(A, D)

• SPREAD(A, D, N)

• TRANSPOSE(A)

50


Tabelas definidas pelo programador

1 Os parâmetros actuais e formais do tipo tabela devem ter o mesmo tipo e formato.

1 Existem 3 formas de definir tabelas dentro de subprogramas.1 Tabela definida explicitamente em dimensão e

extensão no subprograma.

2 Subprograma recebe a extensão das dimensões da tabela como argumentos.

3 Tabela recebe uma tabela de dimensões pré-assumidas.

• Estas três formas são extrapolações das definições para tabelas unidimensionais


Processamento de matrizes

1 Matriz: tabela bidimensional de m × n.

1 Operações em Fortran são efectuadas elemento a elemento:• Soma:

A + B

• Subtracção:A - B

• Multiplicação:A * B

1 A multiplicação uma matriz A de m × n por outra B de n × p, é dada por:

MATMUL(A, B)

1 Outras operações como a transposta são dadas por funções intrínsecas.


Tipos de dados estruturados

1 Tipos de dados intrínsecos em Fortran• INTEGER

• REAL

• COMPLEX

• CHARACTER

• LOGICAL

1 É possível definir tipos (estruturas) ou fichas.

1 Ficha - armazena elementos de tipos diferentes

& Exemplo: ficha de aluno de IP contém:& Nome (cadeia de caracteres)

& Número (inteiro)

& Nota exame (real)

& Nota projecto (real)

& Nota final (inteiro)


Tipos estruturados

Definição de tipos estruturados (fichas)____________________________________________________________________

Forma:TYPE, nome_tipo

declaracao1declaracao2...

declaracaokEND TYPE nome_tipo

1 Onde:• o nome_tipo é um identificador em Fortran;

• cada declaracaoi declara um ou mais componentes da estrutura deste tipo.

1 Objectivo: declara tipo estruturado (ficha) cujos componentes são declarados em declaracao1, …,declaracaok. Estas definições são efectuadas na zona de especificações do programa.

51


Exemplos de fichas

& Exemplo 1: ficha de alunoTYPE Ficha_Aluno

CHARACTER(20) :: NomeINTEGER :: NumeroREAL :: Exame, ProjectoINTEGER :: NotaFinal

END TYPE Ficha_Aluno

& Exemplo 2: ponto no espaço 2-DTYPE Ponto2D

REAL :: X, YEND TYPE Ponto2D

Aluno1 Aluno2 Nome Nome Numero Numero Exame Exame Projecto Projecto NotaFinal NotaFinal


Declaração de estruturas

Declaração de estruturas____________________________________________________________________

Forma:TYPE(nome_tipo) :: lista_identificadores

1 Objectivo: declara os identificadores que serão os nomes das estruturas cujos componentes são declarados na definição do tipo nome_tipo .

& Exemplo: estruturas dos tipos definidos no Ex. 1 e no Ex. 2 anteriores:

TYPE(Ficha_Aluno) :: Aluno1, Aluno2TYPE(Ficha_Aluno), DIMENSION(50) :: Alunosou:TYPE(Ficha_Aluno):: Alunos(50)

TYPE(Ponto2D) :: Ponto1, Ponto2


Construtores de fichas

Forma:nome_tipo(lista_componentes)

& Exemplo 1:Ponto2D(2.5, 3.2)

• é um valor do tipo Ponto2D e pode ser atribuida a P:P = Ponto2D(2.5, 3.2)

• Declaração da constante Centro:TYPE(Ponto2D), PARAMETER :: Centro = &

Ponto2D(2.5, 3.2)

• Declaração da constante Centro:TYPE(Ponto2D), PARAMETER :: Centro = &

Ponto2D(2.5, 3.2)

A = 1.1

P = Ponto2D(A, 2*A)

& Exemplo 2:Aluno1 = Ficha_Aluno(“J.Silva”, 10000, &

15., 17., 16)Alunos(1) = Aluno1


Acesso a componentes de fichas

1 Componentes individuais são acedidos por variáveis qualificadas dadas por:• Nome da estrutura e

• Nome do componente,• juntos pelo selector de componente: “%”:

nome_estrutura%nome_componente

& Exemplos:• P%X é o primeiro componente da estrutura P do tipo

Ponto2D, e P%Y é o segundo componente.

• Alunos(1)%Nome é o primeiro componente da estrutura Alunos(1) do tipo Ficha_Aluno, etc.

Aluno1%Nome = “Jose Silva”

READ(*, *) Aluno1%Nome

PRINT(*, *) Aluno1%Nome

Aluno1%Nome(1:1) = “J”

52


Estruturas encadeadas

1 Os componentes de um tipo podem ser de qualquer tipo; mesmo de outra estrutura.& Exemplo:

TYPE Ponto2DREAL :: X, Y

END TYPE Ponto2D

TYPE CirculoTYPE(Ponto2D) :: CentroREAL :: Raio

END TYPE Circulo

TYPE(Circulo) :: C• declara C que é uma variável do tipo Circulo e tem

dois componentes, onde o primeiro é do tipo Ponto2D, e o segundo do tipo REAL.

C = Circulo(Ponto2D(2.5, 3.2), 10.0)

• representa um círculo de raio 10.0 e centrado em (2.5, 3.2).

• O valor de C%Centro%X é de 2.5.


Processamento e atribuições

1 E/S de estruturas tem de ser efectuada componente a componente

& Exemplos: leitura e escrita da variável Aluno do tipo Ficha_Aluno, e atribuição por componentes.

READ(*, *) Aluno%Nome, Aluno%Numero, Aluno%Exame, &Aluno%Projecto, Aluno%NotaFinal

WRITE(*, ‘(1X, “Nome: ”, A)’) Aluno%NomeWRITE(*, ‘(1X, “Numero: ”, I5)’) Aluno%NumeroWRITE(*, ‘(1X, “Exame: ”, F6.1)’) Aluno%ExameWRITE(*, ‘(1X, “Projecto: ”, F6.1)’) Aluno%ProjectoWRITE(*, ‘(1X, “Nota Final: ”, I4)’) Aluno%NotaFinal

Aluno2%Nome = Aluno%NomeAluno2%Numero = Aluno%NumeroAluno2%Exame = Aluno%ExameAluno2%Projecto = Aluno%ProjectoAluno2%NotaFinal = Aluno%NotaFinal

1 Atribuiçãovariavel_estrutura = expressao_estrutura

& Exemplo:Aluno2 = Aluno


Estruturas como argumentos

1 As estruturas podem ser usadas como argumentos de sub-programas.

1 Os parâmetros actuais e formais devem ser do mesmo tipo!

& Exemplo: programa que dados dois pontos calcula a distância entre eles e a recta que passa pelos dois.

• Distância entre 2 pontos P1 com coordenadas (x1, y1) e P2 com coordenadas (x2, y2):

• Recta que passa nos pontos P1 e P2:

onde;

212

212 )()( yyxx −+−

bmxy +=

12

12

xxyy

m−

−=

11 xmyb −=


Programa: Pontos e linhas (1)

PROGRAM Pontos_e_Linhas!------------------------------------------------------------! Programa que le dois pontos P1 e P2 representados como ! estruturas, calcula a distancie entre P1 e P2 e calcula a ! equacao da recta unindo os dois pontos. ! Identificadores usados:! Ponto : ficha representada em 2 dimensoes! P1, P2 : dois pontos a ser processados! Distancia : funcao que calcula distancia entre pontos! EquacaoRecta : subrotina que calcula a equacao duma recta! Resposta : resposta do utilizador!! Entradas: Coordenadas dos pontos P1 e P2! Saidas: distancia entre 2 pontos e recta entre eles!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE TYPE Ponto

REAL :: X, YEND TYPE Ponto

TYPE(Ponto) :: P1, P2CHARACTER(1) :: Resposta

DOWRITE(*, ‘(1X, A)’, ADVANCE = “NO”) &

“ Introduza as coordenadas dos pontos P1 e P2: ”READ (*, *) P1%X, P1%Y, P2%X, P2%YWRITE(*,‘(1X,2(A,“(”,F5.2,“,”,F5.2,“)”), “ e ”, F5.2)’) &

“Distancia entre ”, P1%X, P1%Y, “ e ”, P2%X, P2%Y, &Distancia(P1, P2)

CALL EquacaoRecta(P1, P2)WRITE(*, ‘(/ 1X, A)’, ADVANCE = “NO”) &

“Mais pontos (S ou N)? ”

53



READ(*, *) RespostaIF (Resposta /= “S”) EXIT

END DO

CONTAINS

!--Distancia-----------------------------------------------! Funcao que calcula a distancia entre os pontos P1 e P2!! Aceita: Estruturas P1 e P2 do tipo Ponto! Retorna: Distancia entre P1 e P2!----------------------------------------------------------FUNCTION Distancia(P1, P2)

TYPE(Ponto), INTENT(IN) :: P1, P2REAL :: Distancia

Distancia = SQRT((P2%X - P1%X)**2 + (P2%Y - P1%Y)**2)

END FUNCTION Distancia

!--EquacaoRecta--------------------------------------------! Subrotina que calcula a equacao da recta y = mx + b da! linha que passa nos pontos P1 e P2. Variaveis locais:! M : declive da recta! B : interseccao da recta com o eixo dos yy! Aceita: Estruturas P1 e P2 do tipo Ponto! Retorna: Escreve equacao da recta que passa em P1 e P2!----------------------------------------------------------SUBROUTINE EquacaoRecta(P1, P2)

TYPE(Ponto), INTENT(IN) :: P1, P2REAL :: M, B



IF (P1%X == P2%X) THENWRITE (*, ‘(1X, A, F5.2)’) “Linha vertical x = ”, P1%X

ELSEM = (P2%Y - P1%Y) / (P2%X - P1%X)B = P1%Y - M * P1%XWRITE (*, ‘(1X, 2(A, F5.2))’) &

“Equacao da recta e y = ”, M, “x + ”, BEND IF

END SUBROUTINE EquacaoRecta

END PROGRAM Pontos_e_Linhas

& Exemplo de execução:Introduza as coordenadas dos pontos P1 e P2: 0,0 1,1Distancia entre ( 0.00, 0.00) e ( 1.00, 1.00) e 1.41Equacao da recta e y = 1.00x + 0.00

Mais pontos (S ou N)? SIntroduza as coordenadas dos pontos P1 e P2: 1,1 1,5Distancia entre ( 1.00, 1.00) e ( 1.00, 5.00) e 4.00Linha vertical x = 1.00

Mais pontos (S ou N)? SIntroduza as coordenadas dos pontos P1 e P2: 3.1,4.2 -5.3,7.2Distancia entre ( 3.10, 4.20) e (-5.30, 7.20) e 8.92Equacao da recta e y = -0.36x + 5.31

Mais pontos (S ou N)? N


Exemplo: Tabela de utilizadores

1 Pretende-se procurar um utilizador numa base de dados, e verificar a utilização dos seus recursos computacionais. • Um dado ficheiro deverá conter o apelido,

nome, número de identificação, recursos disponíveis e recursos utilizados, i.e.:

Babbage Charles 10101 ADA 7503 8081

Newton Isaac 10102 APPLE 6505 9884

Leibnitz Gottfried 10103 CALC 2501 9374

Fahreneit Freda 10104 FRZ32 2501 7793

Celsius Christine 10105 FRZ0 8501 9191

Tower Lean 10106 PISA 3502 2395

VanderVan Henry 10107 VAN 7501 6859

Yale Harvard 20125 IVY 1501 2770

• Dado um número de utilizador, pretende-se que o programa indique o seu nome, apelido e a percentagem dos recursos disponíveis já utilizados.


Ex: Registo Utiliz. Computadores

PROGRAM Registos_Utilizacao_Computadores!-----------------------------------------------------------! Este programa le numeros de identificacao do teclado,! e procura numa base de dados se esse numero existe, e! nesse caso retorna informacao sobre esse utilizador.! Os identificadores usados sao os seguintes:! ! Tp_Registo_Utilizacao : nome do tipo com informacao! Nome_Ficheiro : nome do ficheiro com dados! Estado_Abertura : variavel de estado para OPEN! Estado_Leitura : variavel de estado para READ! Utilizadores : tabela do Tp_Registo_Utilizacao! Num_Utilizadores : numero de utilizadores! Numero_Procurado : numero de id a procurar! Localizacao : indice do utilizador procurado! Encontrado : indica se a id procurada foi! : ou nao encontrada! Entradas : Numero_Procurado(teclado), Utilizadores(fich.)! Saidas : Numero, nome e % de recursos computacionais! utilizados, ou uma mensagem indicando que o numero! nao foi encontrado.!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE

TYPE Tp_Registo_UtilizacaoCHARACTER(15) :: Nome, ApelidoINTEGER :: Numero_IdentificacaoCHARACTER(6) :: Palavra_chaveREAL :: Recursos_Usados, Limite_Recursos

END TYPE Tp_Registo_Utilizacao

CHARACTER(20) :: Nome_FicheiroTYPE(Tp_Registo_Utilizacao), DIMENSION(20) :: UtilizadoresINTEGER :: Estado_Abertura, Estado_Leitura, iINTEGER :: Num_Utilizadores, Numero_Procurado, LocalizacaoLOGICAL :: Encontrado

54


Registo Utiliz. Computadores (2)

! Le o nome do ficheiro com os registos e abre-oWRITE(*,'(1X, A)',ADVANCE="NO") "Escreva o nome do ficheiro:"READ (*, *) Nome_FicheiroOPEN (10, FILE = Nome_Ficheiro, STATUS = "OLD", &

IOSTAT = Estado_Abertura)IF (Estado_abertura <= 0) THEN

i = 0DO

i = i+1READ(10,*,IOSTAT=Estado_Leitura) Utilizadores(i)%Apelido,&

Utilizadores(i)%Nome, &Utilizadores(i)%Numero_Identificacao, &Utilizadores(i)%Palavra_chave, &Utilizadores(i)%Recursos_Usados, &Utilizadores(i)%Limite_Recursos

IF (Estado_Leitura<0) EXIT ! Fim do fiheiroEND DONum_Utilizadores = i-1

DO ! Procura numero identificacaoWRITE(*,*)WRITE(*,'(1X,A)',ADVANCE="NO") "Escreva o numero de &

&utilizador (0 para parar): "READ (*,*) Numero_ProcuradoIF (Numero_Procurado /= 0) THEN

CALL Procura_Numero(Utilizadores(1:Num_Utilizadores), &Numero_Procurado,Encontrado,Localizacao)

IF (Encontrado) THENWRITE(*,'(1X, I5, 1X, 2A)') &

Utilizadores(Localizacao)%Numero_Identificacao, &Utilizadores(Localizacao)%Nome, & Utilizadores(Localizacao)%Apelido

WRITE(*,'(1X, "utilizou", F5.1, "% de recursos")') & 100.0 * Utilizadores(Localizacao)%Recursos_Usados &/ Utilizadores(Localizacao)%Limite_Recursos


Registo Utiliz. Computadores (3)

ELSEWRITE(*,*) Numero_Procurado, " nao encontrado."

END IFEND IF

! Se utilizador indicar, acaba o ciclo.IF (Numero_Procurado == 0) EXIT

END DOELSE

WRITE(*,*) "Erro na abertura de ficheiro!!"PAUSE

END IF

CONTAINS!-Procura_Numero—(...)------------------------------------SUBROUTINE Procura_Numero(Utilizadores,NumProcurado,&

Encontrado,Local) TYPE(Tp_Registo_Utilizacao), DIMENSION(:) :: UtilizadoresINTEGER,INTENT(IN) :: NumProcurado INTEGER,INTENT(OUT) :: LocalLOGICAL,INTENT(OUT) :: EncontradoINTEGER :: NumUtilizadores

NumUtilizadores = SIZE(Utilizadores)Local = 1Encontrado = .FALSE.DOIF ((Local > NumUtilizadores) .OR. Encontrado) EXIT

IF (NumProcurado== &Utilizadores(Local)%Numero_Identificacao) THENEncontrado = .TRUE.

ELSELocal = Local + 1

END IFEND DO

END SUBROUTINE Procura_NumeroEND PROGRAM Registos_Utilizacao_Computadores


Exemplo de execução

Escreva o nome do ficheiro: dados.dat

Escreva o numero de utilizador (0 para parar): 1010110101 Charles Babbageutilizou 92.8% de recursos

Escreva o numero de utilizador (0 para parar): 1010310103 Gottfried Leibnitzutilizou 26.7% de recursos

Escreva o numero de utilizador (0 para parar): 2012520125 Harvard Yaleutilizou 54.2% de recursos

Escreva o numero de utilizador (0 para parar): 1020010200 nao encontrado

Escreva o numero de utilizador (0 para parar): 1010210102 Isaac Newtonutilizou 65.8% de recursos

Escreva o numero de utilizador (0 para parar): 0


Outros tipos de dados

1 Tipos de dados parametrizados• Inteiros em Fortran: 32 bits de -2 147 483 648

a +2 147 483 647

• Reais em Fortran: 32 bits -1038 a 1038 aprox. (precisão simples)

• Estes limites podem ser inadequados; podem ser necessária maior ou menor precisão.

• Estas alterações são dadas por tipos de dados parametrizados.

1 Tipo COMPLEX• a + bi, onde a e b são números reais e• i2 = -1

1 Tipo CHARACTER• processamento avançado de cadeias de

caracteres

55


Tipos de dados parametrizados

1 Representação de números é aproximada• Reais não são representados exactamente

& Exemplo: equação que retorna sempre 1:

PROGRAM Demo_1

IMPLICIT NONEREAL :: A, B, C

READ (*, *) A, B, CC = ((A + B)**2 - 2.0*A*B - B**2) / A**2WRITE (*,*) C

END PROGRAM Demo_1

& Resultados obtidos num dado sistema:

A B AB BA

AA

+ − −= =

a f2 2

2

2

2

21

A B C0.5 888.0 1.00000000.1 888.0 -6.24999950.05 888.0 -24.99999810.03 888.0 69.44444270.02 888.0 1.5625000E+02


Declaração de tipos parametrizados

Tipos parametrizados____________________________________________________________________

Forma:especificador_tipo(KIND = numero-tipo) &

atributos :: lista

ouespecificador_tipo(numero-tipo) &

atributos :: lista

onde:• o especificador_tipo é em geral:

INTEGERREALCOMPLEXLOGICAL

• o numero-tipo é um inteiro positivo (constante) com valor positivo;

• os atributos são atributos opcionais;• a lista é uma lista de identificadores.

1 Declara que os identificadores na lista têm o tipo e o numero-tipo especificado.


Tipos parametrizados (concl.)

1 Os números-tipo dependem da máquina e do compilador. Reais mais utilizados:

& Exemplo:REAL(KIND = 2) :: Z

REAL(KIND = 2), DIMENSION(5,5) :: Beta

1 Inteiros mais utilizados:

Tipo NúmeroTipo DescriçãoREAL 1 Valores com precisão simples com aproximadamente

7 dígitos significativos; armazanados em 32 bitsREAL 2 Valores com precisão dupla com aproximadamente

14 dígitos significativos; armazanados em 64 bits

Tipo NúmeroTipo DescriçãoINTEGER 1 Inteiros de 8 bits: -27 até 27 - 1INTEGER 2 Inteiros de 16 bits: -215 até 215 - 1INTEGER 3 Inteiros de 32 bits: -231 até 231 - 1INTEGER 4 Inteiros de 64 bits: -263 até 263 - 1


Tipo de dados COMPLEX

1 Tipo COMPLEX• a + bi, onde a e b são reais. Em Fortran:

(a, b)

1 Declarações de complexosCOMPLEX :: A, B

COMPLEX, DIMENSION(10,10) :: Rho

1 Operações com complexos

• Soma

• Subtração

• Produto

• Divisão

z a bi w c di= + = +e

z w a c b d i+ = + + +( ) ( )

z w a c b d i− = − + −( ) ( )

z w ac bd ad bc i⋅ = − + +( ) ( )

zw

ac bdc d

bc adc d

i=+

++

−

+2 2 2 2

56


Tipo complexo (exemplos)

& Exemplo de operações (C e Z variáveis complexas):

C = (6.2, 2.4)

Z = 4.0 * C / 2

& retorna para Z o valor:

(12.4, 4.8)

& Se for atribuída a X do tipo real: X = 4.0 * C/2, retorna o valor 12.4

& Se for atribuída a N do tipo inteiro: N = 4.0 * C/2, retorna o valor 12

1 Funções complexas intrínsecas:• ABS(z)

• CONJG(z)

• EXP(z)

• AIMAG(z)

• CMPLX(x, y)

• REAL(z)


Entrada e saída de complexos

1 Lidos como um par de reais ou 2 reaisPROGRAM Demo_2

IMPLICIT NONECOMPLEX :: X, Y, W, Z, A

READ(*, *) X, YREAD(*, ‘(2F2.0)’) WWRITE(*, *) X, YWRITE(*, *) WWRITE(*, 10) X, Y, W10 FORMAT(1X, F5.2, “ +”, F8.2, “I”)Z = (X + Y) / (1.0, 2.2)A = X * YWRITE(*, 10) Z, A

END PROGRAM Demo_2

1 Entrada de dados:

(3,4), (0.75, -2.23)5 7

1 Saída produzida:

( 3.0000000, 4.0000000) ( 0.7500000, -2.2300000)( 5.0000000, 7.0000000)

3.00 + 4.00I0.75 + -2.23I5.00 + 7.00I1.31 + -1.11I

11.17 + -3.69I


O tipo CHARACTER

1 Cadeia de caracteres vazia• “” ou ‘’

1 Compilador associa cada variável a um endereço em memória. Nomes das variáveis são identificadores.

Declaração de cadeias de caracteres___________________________________________________________

CHARACTER(LEN = n) :: listaou

CHARACTER(n) :: lista

& Exemplo:CHARACTER(LEN = 15) :: Nome, ApelidoCHARACTER(15) :: Nome

1 Em subprogramas os argumentos formais podem ser pré-definidos:CHARACTER(*) :: lista_identificadores


Operacões com caracteres

1 Caracteres podem ser parametrizados:CHARACTER(LEN=n, KIND=num_tipo) :: listaCHARACTER(n, KIND=num_tipo) :: listaCHARACTER(n, num_tipo) :: listaCHARACTER(KIND=num_tipo, LEN=n) :: listaCHARACTER(KIND=num_tipo) :: lista

• onde o num_tipo especifica o esquema de codificação (ASCII, EBCDIC, etc.) e/ou o tipo de caracteres (Inglês, Português, Russo, etc.)

1 Operacões com caracteres• Concatenação: operador binário dado por //& Exemplo 1“centi” // “metros” produz:“centimetros”

& Exemplo 2CHARACTER(7) :: UnidadeQuadradaUnidadeQuadrada = “ quadrados”“centi” // “metros” // UnidadeQuadradaproduz:“centimetros quadrados”

57


Subcadeias de caracteres

& Exemplo: subcadeia dos caracteres 6 a 10 deUnidade = “centimetros”

é dada por:Unidade(6:10) e tem o valor: “metro”

1 As primeiras e últimas posições não necessitam de ser especificadas.

& Exemplo:CHARACTER(15) :: Curso, Nome*20Curso = “Engenharia”

Curso(:3) tem o valor “Eng” eCurso(8:) tem o valor “riaBBBBB”, onde B corresponde a um espaço em branco.

1 A primeira posição deve ser positiva, e a última >=que a primeira, mas não maior que o comprimento da cadeia de caracteres.

1 Podem ser efectuadas atribuições a sub-cadeias, modificando parte de uma cadeia de caracteres.


Funções com caracteres

1 Funções de cadeias para cadeias:• ADJUSTL(cad_caracteres)

• ADJUSTR(cad_caracteres)

• REPEAT(cad_caracteres, n)

• TRIM(cad_caracteres)

& Exemplo:CHARACTER(10) :: Cadeia = “ ABCDE”

A saída produzida por:WRITE(*, *) “***”, Cadeia, “***”WRITE(*, *) “***”, ADJUSTL(Cadeia), “***”WRITE(*, *) “***”, ADJUSTR(Cadeia), “***”WRITE(*, *) “***”, TRIM(Cadeia), “***”WRITE(*, *) “***”, REPEAT(Cadeia,3), “***”

é a seguinte:*** ABCDE ******ABCDE ****** ABCDE****** ABCDE****** ABCDE ****** ABCDE ABCDE ABCDE ***


Funções com caracteres (cont.)

1 Funções de comprimento:• LEN(cad_caracteres)

• LEN_TRIM(cad_caracteres)

& Exemplo:CHARACTER(10) :: Cadeia = “ ABCDE”

O valor retornado por:

LEN(Cadeia) retorna 10, eLEN_TRIM(Cadeia) retorna 6.

1 Funções de procura:• INDEX(cadeia1, cadeia2) ou

• INDEX(cadeia1, cadeia2, atras)

• SCAN(cadeia1, cadeia2) ou

• SCAN(cadeia1, cadeia2, atras)

• VERIFY(cadeia1, cadeia2) ou

• VERIFY(cadeia1, cadeia2, atras)


Exemplo com funções de procura

& Exemplo:CHARACTER(25) :: Unidades = “centimetros e metros”

A saída produzida por:WRITE(*, *) INDEX(Unidades, “metros”)WRITE(*, *) INDEX(Unidades, “metros”, .FALSE.)WRITE(*, *) INDEX(Unidades, “metros”, .TRUE.)WRITE(*, *) INDEX(Unidades, “cents”)WRITE(*, *) SCAN(“kilometro”, Unidades)WRITE(*, *) SCAN(“kilometro”, Unidades, .FALSE.)WRITE(*, *) SCAN(“kilometro”, Unidades, .TRUE.)WRITE(*, *) SCAN(“flora”, Unidades)WRITE(*, *) VERIFY(“kilometro”, Unidades)WRITE(*, *) VERIFY(“kilometro”, Unidades, .FALSE.)WRITE(*, *) VERIFY(“kilometro”, Unidades, .TRUE.)WRITE(*, *) VERIFY(“tenis”, Unidades)

é a seguinte:6615022931130

58


Gestão de memória em tabelas

1 Instruções ALLOCATE e DEALLOCATE utili-zam memória quando o programa corre.• permitem utilizar apenas a memória necessária

• evitam desperdício de memória

• eficientes para tabelas com tamanho constante

1 Para dados de diferentes tamanhos, quando se varia o tamanho da tabela efectuam-se as seguintes operações:• Uma nova tabela é alocada.

• Os elementos da tabela antiga são copiados para a tabela nova.

• Os novos elementos são introduzidos na nova tabela.

• A tabela antiga é apagada da memória.

1 Estas operações demoram bastante tempo!


Ponteiros

1 As tabelas (mesmo alocadas) são estruturas de dados estáticas.

1 Estruturas de dados dinâmicas permitem expandir ou contrair a estrutura durante a execução.

• É constituída por uma colecção de elementos, chamados nós ligados entre si.

• Esta ligação associa a cada nó um ponteiropara o próximo nó da estrutura.

• Exige a necessidade de alocar e aceder à memória durante a execução dum programa.

• Variáveis que apontam para essas localizações em memória: ponteiros.

& Exemplo: Lista ligada

Prox Prox ProxDados Dados Dados

XXX YYY ZZZLista


Listas implementadas em tabelas

1 Tabelas podem implementar listas. São no entanto ineficientes para:• tamanhos variáveis durante a execução,

• inserir e retirar elementos na lista.

1 Cada vez que elementos novos são inseri-dos dever-se-á mover elementos na tabela.

& Exemplo 1: Inserir 42 na lista 23, 25, 34, 48, 61, 89. Os elementos 4 a 6 devem ser deslocados para as posições 5 a 7, para o novo elemento ser introduzido em 4:

& Exemplo 2: Retirar 25 da lista:

23 25 34 48 61 89 ? ... ?

23 25 34 42 48 61 89 ... ?

23 34 42 48 61 89 ? ... ?

23 25 34 42 48 61 89 ... ?


Listas ligadas

1 Contém uma colecção de elementos chamados nós, que contêm:1 um elemento da lista,

2 um ponteiro para o nó seguinte. O acesso ao nó inicial (1º elemento da lista) deve ser mantido.

& Exemplo: lista com nomes Silva, Fonseca e Castro

• A variável Lista aponta para o primeiro nó da lista, e o Prox aponta para o próximo nó.

• o símbolo “terra” não aponta para nada, indicando assim o fim da lista (ponteiro vazio ou null pointer).


Silva Fonseca CastroLista

59


Inserção de elementos em listas

1 Nas listas ligadas não é necessário mover elementos quando se altera a lista.

1 Para inserir um novo elemento na lista:1 Criar um novo nó. Guardar o valor a inserir no

elemento do nó 0 (pressupõe-se que é possível obter nós duma

dada fonte, e que estão nós disponíveis)2 Ligar o novo nó à lista. Podem existir 2 casos:

1 o nó é acrescentado no início da lista;

2 o nó é inserido no meio da lista.

& Exemplo 1: inserir o nome Reis no início da lista

• Criar um nó com o nome Reis. O ponteiro NovoPont aponta para este nó.



ProxDados

ReisNovoPont


Exemplo 1 inserção em listas

• O nó é inserido na lista, com a sua ligação a apontar para o primeiro nó na lista; o Prox de NovoPont aponta para o mesmo que Lista:

• Ao ponteiro Lista é atribuído NovoPont:

& Exemplo 2: inserir nome Ramos após Fonseca, onde PontPred é o ponteiro predecessor:



ProxDados

ReisNovoPont



ReisNovoPont



PontPred


Exemplo 2 inserção em listas

• Criar um nó com o nome Ramos (como ant.):

• Prox de NovoPont igual a Prox de PontPred

• Prox de PontPred igual a NovoPont:

ProxDados

RamosNovoPont



PontPred

ProxDados

RamosNovoPont



PontPred

ProxDados

RamosNovoPont



PontPred


Apagar elementos de listas

1 Tal como na inserção existem 2 casos:1 apagar o primeiro elemento da lista;2 apagar um elemento com um predecessor.

& Exemplo 1: para apagar o nome Silva no início da lista basta passar Lista para o segundo nó.

• Atribui a PontAux o ponteiro Lista.

• Atribui a Lista o Prox de PontAux.

• Ponteiro PontAux enviado para pilha de livres.





PontAux



PontAux

Prox ProxDados Dados

Fonseca CastroLista

PontAux

60


Apagar elementos de listas (concl.)

& Exemplo 2: apagar o nome Fonseca da lista inicial.

• Atribui ao ponteiro PontAux o ponteiro Proxde PontPred.

• Atribui a Prox de PontPred o ponteiro Proxde PontAux.

• Coloca o ponteiro PontAux na pilha de ponteiros disponíveis.



PontPred PontAux



PontPred PontAux

Prox ProxDados Dados

Silva CastroLista

PontPred PontAux


Ponteiros em Fortran

Variáveis do tipo ponteiro____________________________________________________________________

Forma:

tipo, lista-atributos, POINTER :: var_ponteiro

• Declara a variável var_ponteiro, usada para aceder a localizações em memória.

• A variável tem um dado tipo onde os atributos podem ser guardados.

& Exemplo 1: Um ponteiro para dados do tipo cadeia de caracteres é definido como:CHARACTER(10), POINTER :: PontCadeia

• Esta variável só pode ser utilizada para aceder a localizações em memória com 10 caracteres.

& Exemplo 2TYPE :: Info_InventarioINTEGER :: NumeroREAL :: Preco

END TYPE Info_Inventario

TYPE(Info_Inventario), POINTER :: PontInventario


Criação de ponteiros


Forma:ALLOCATE(ponteiro)

& Exemplo: ALLOCATE(PontCadeia)

• O ponteiro PontCadeia “aponta” para uma localização em memória, chamada alvo, com uma cadeia de caracteres (e.g. “computador”)

1 Estados de associação de ponteiros:1 Indefinido - estado inicial após declaração.

2 Associado - quando aponta para um alvo.

3 Vazio - null pointer; não aponta para nada.

PontCadeia Computador

ponteiro ?

ponteiro


Associação de ponteiros

1 Função de teste ASSOCIATED

ASSOCIATED(ponteiro)

• Retorna .TRUE. se o ponteiro está associado e .FALSE. caso contrário. O ponteiro não pode estar indefinido.

1 Comando NULLIFY

NULLIFY(ponteiro)

• Torna o ponteiro vazio. A localização em memória não é acessível.

1 Programa dispõe de uma pilha de memória disponível. Instrução ALLOCATE executa:1 Retira um bloco de memória livre da pilha.

2 Aloca esse espaço ao programa executável.

1 Pilha de memória é limitada:ALLOCATE(lista, STAT = variavel-inteira)

DEALLOCATE(lista, STAT = variavel-inteira)

61


Atribuição de ponteiros

Forma:ponteiro1 => ponteiro2• O ponteiro1 tem a mesma associação do

ponteiro2. O valor anterior de ponteiro1 não é acessível, a não ser que estivesse outro ponteiro a apontar para a mesma localização.

• Antes da atribuição:

• Após a atribuição ponteiro1 => ponteiro2:

& Exemplo:CHARACTER(8), POINTER :: PontCadeia, PontTemp

1 onde PontTemp aponta para “software” e PontCadeiaaponta para “hardware”. Qual o resultado da instrução:

PontTemp => PontCadeia ?

ponteiro1

ponteiro2

ponteiro1

ponteiro2

ponteiro3

ponteiro3


Expressões com ponteiros

Regra básica:1 Quando um ponteiro associado aparece numa

expressão, é utilizado directamente o valor para o qual está a apontar.

& Exemplo:CHARACTER(10), POINTER :: PontCadeiaCHARACTER(10) :: Produto = “Computador”

PontCadeia = Produto ePontCadeia = “Computador”

retornam:

WRITE(*, *) PontCadeia eIF PontCadeia(4:6) == “put” THEN

WRITE(*, *) PontCadeiaEND IF

imprimem: Computador

PontTemp = PontCadeia



PontTemp Computador


Implementação de listas ligadas

1 é definida como:TYPE Lista_NosINTEGER :: DadosTYPE(Lista_Nos), POINTER :: Proximo

END TYPE Lista_Nos

1 Construção de uma lista ligada

TYPE(Lista_Nos), POINTER :: ListaNumeros, PontTemp

ALLOCATE(PontTemp)PontTemp%Dados = 1550PontTemp%Proximo => ListaNumerosListaNumeros => PontTemp

• Para construir toda a lista, a primeira instrução seria:

NULLIFY(ListaNumeros)


1550 1723 1996ListaNumeros


Listas ligadas (cont.)

1 Percorrer uma lista ligada, escrevendo todos os seus elementos

PontActual => ListaNumerosDO

IF (.NOT. ASSOCIATED(PontActual)) EXIT ! Fim da listaWRITE (*, *) PontActual%DadosPontActual => PontActual%Proximo

END DO

1 Inserir elemento no meio da listaALLOCATE(PontTemp, STAT = EstadoAlocacao)PontTemp%Dados = ElementoNovo

• Inserir elemento entre PontPred e PontActual:PontTemp%Proximo => PontActualPontPred%Proximo => PontTemp

1 Apagar elementos na lista• Apagar elementos no início da lista

PontActual => ListaLista => PontActual%ProximoDEALLOCATE(PontActual)

• Apagar o elemento apontado por PontActualprecedido por PontPred meio da lista

PontPred%Proximo => PontActual%ProximoDEALLOCATE(PontActual)

62


Aplicação: Endereços Internet

1 Protocolos de comunicação• TCP (Transmission Control Protocol)

• IP (Internet Protocol)

1 TCP/IP identification endereços únicos na Internet. Exemplo:

dem.ist.utl.pt

• endereço do Dep. Eng. Mecânica do IST

1 Os 4 campos correspondem a:

host.subdomain.subdomain.rootdomain

1 Estes endereços são dados por inteiros:193.136.128.2


Problema: Acesso à Internet

1 Uma porta de acesso é um sistema de ligação entre duas redes de computadores.• Exemplo: ligação de uma Universidade com a

Internet.

• Cada vez que um estudante acede à WWW o seu endereço TCP/IP é guardado num ficheiro.

1 Problema: O administrador do sistema pretende verificar periodicamente quem e quantas vezes acedeu à Internet.

1 Solução:• Entrada: O ficheiro contendo os endereços

TCP/IP

• Saída: Uma lista com os diferentes endereços e o número de vezes que aparecem no ficheiro

• Existem 232 possibilidades de endereços, logo uma estrutura estáctica, tal como uma tabela, não é eficiente.


Algoritmo: Acesso à Internet

1 Identificadores• NomeFicheiro – nome do ficheiro• Endereco – o endereço TCP/IP• ListaEnderecos – lista ligada de endereços

Algoritmo1 Este algoritmo encontra endereços TCP/IP

gravados num ficheiro e o número de vezes que ocorrem.

1 Entrada: NomeFicheiro – ficheiro contendo os endereços TCP/IP.

1 Saída: Lista com os endereços e o número de vezes que aparecem no ficheiro.

1. Lê o nome do ficheiro e abre-o para leitura. Se o ficheiro não fôr aberto acaba o programa.

2. Inicializa a ListaEnderecos como lista vazia.


Algoritmo: Acesso à Internet (2)

3. Repete o seguinte:a) Lê um endereço do ficheiro

b) Se existe erro de leitura escreve mensagem de erro.

c) Caso contrário:

d) Se não há mais endereços termina o ciclo.

e) Caso contrário:i. Procura na ListaEnderecos se Endereco está

contido na lista.

ii. Se endereço já existeIncrementa contador desse Endereco

Caso contrárioInsere novo endereço na lista, com contador a 1.

4. Atravessa Lista Enderecos e escreve cada TCP/IP e o valor do seu contador.

63


Programa: Enderecos_Internet

PROGRAM Enderecos_Internet!-----------------------------------------------------------! Este programa le enderecos TCP/IP de um ficheiro e! Produz uma lista de enderecos distintos indicando quantas! Vezes esses enderecos aparecem no ficheiro.! Variáveis usadas:! ! Nome_Ficheiro : nome do ficheiro com enderecos! Estado_Abertura : variavel de estado para OPEN! Estado_Leitura : variavel de estado para READ! Endereco : endereco lido do ficheiro! ListaEnderecos : ponteiro para o primeiro no da! Lista de enderecos!! Subrotinas utilizadas para processar listas:! Adiciona_Lista, Procura, Enderecos_saida!! Entradas : NomeFicheiro(teclado), Enderecos (ficheiro)! Saidas : Lista com enderecos distintos e numero de ! ocorrencias.!------------------------------------------------------------IMPLICIT NONE

!Definicao do tipo no-enderecoTYPE Lista_No

CHARACTER(15) :: Endereco_TCP_IP !Dados enderecoINTEGER :: Contador !Contador desse enderecoTYPE(Lista_No), POINTER :: Prox !Ponteiro para prox. no

END TYPE Lista_No

CHARACTER(15) :: Endereco, Nome_Ficheiro*20INTEGER :: Estado_Abertura, Estado_LeituraTYPE(Lista_No), POINTER :: ListaEnderecos


Programa: Enderecos_Internet (2)

! Le o nome do ficheiro com os registos e abre-oWRITE(*,'(1X, A)',ADVANCE="NO") "Escreva o nome do ficheiro:"READ (*, *) Nome_FicheiroOPEN (10, FILE = Nome_Ficheiro, STATUS = "OLD", &

IOSTAT = Estado_Abertura)IF (Estado_abertura > 0) THEN

WRITE(*, *) “*** Ficheiro de enderecos invalido ***”ELSE

!Cria uma lista de enderecos vaziaNULLIFY(ListaEnderecos)

!Le enderecos do ficheiro ate ao fim do ficheiroDO

READ(10,*,IOSTAT=Estado_Leitura) EnderecoIF (Estado_Leitura<0) EXIT ! Fim do ficheiro

CALL Adiciona_a_Lista(ListaEnderecos,Endereco)END DO

END IF

CALL Escreve_Enderecos(ListaEnderecos)

CONTAINS

!----------------------------------------------------------! Esta subrotina verifica se Endereco ja se encontra! na lista ligada (utilizando Procura). Se nao, Endereco! e acrescentado no inicio da lista. Se sim, o contador! e incrementado de 1 elemento. Variaveis locais:! EstadoAlocacao : estado da instrucao OPEN! PontLocal : pont. para o no com Endereco, ou vazio! Esta_na_Lista : indica se Endereco se encontra na! ListaEnderecos!! Recebe: ListaEnderecos e Endereco! Retorna: ListaEnderecos modificada!----------------------------------------------------------


Subrotina: Adiciona_a_Lista

SUBROUTINE Adiciona_a_Lista(ListaEnderecos,Endereco)

TYPE(Lista_No), POINTER :: ListaEnderecosCHARACTER(*), INTENT(IN) :: EnderecoTYPE(Lista_No), POINTER :: PontLocalINTEGER :: EstadoAlocacaoLOGICAL :: Esta_na_Lista

IF (.NOT. ASSOCIATED(ListaEnderecos)) THEN !Lista vaziaALLOCATE(ListaEnderecos, STAT = EstadoAlocacao)IF (EstadoAlocacao /= 0) THEN

WRITE(*, *) “*** Nao ha memoria disponivel! ***”ELSE

ListaEnderecos%Endereco_TCP_IP = EnderecoListaEnderecos%Contador = 1NULLIFY(ListaEnderecos%Prox)

END IFELSE !Lista nao vaiza; determina se Endereco ja existe

CALL Procura_em_Lista(ListaEnderecos,Endereco, &PontLocal,Esta_na_Lista)

IF (Esta_na_Lista) THEN ! Incrementa contador de umPontLocal%Contador = PontLocal%Contador + 1

ELSE !Cria um novo no e insere-o no inicio da listaALLOCATE(PontLocal, STAT = EstadoAlocacao)IF (EstadoAlocacao /= 0) THEN

WRITE(*, *) “*** Nao ha memoria disponivel! ***”ELSE

PontLocal%Endereco_TCP_IP = EnderecoPontLocal%Contador = 1PontLocal%Prox => ListaEnderecosListaEnderecos => PontLocal

END IFENDIF

ENDIF

END SUBROUTINE Adiciona_a_Lista


Subrotina: Procura_em_Lista

!----------------------------------------------------------! Esta subrotina procura na ListaEnderecos por um no! contendo Endereco. Se este endereco for encontrado, ! o ponteiro PontLocal aponta para o no com Enderec, e ! Esta_na_Lista retorna verdadeiro; caso contrario! PontLocal e vazio (NULL) e Esta_na_Lista falso.!! Recebe: ListaEnderecos e Endereco! Retorna: PontLocal, Esta_na_Lista!----------------------------------------------------------

SUBROUTINE Procura_em_Lista(ListaEnderecos, Endereco, &PontLocal, Esta_na_Lista)

TYPE(Lista_No), POINTER :: ListaEnderecos, PontLocalCHARACTER(*), INTENT(IN) :: EnderecoLOGICAL, INTENT(OUT) :: Esta_na_Lista

PontLocal => ListaEnderecosEsta_na_Lista = .FALSE.

! Percorre a lista ate encontrar endereco ou ate ao fimDO

IF(Esta_na_Lista .OR. .NOT. ASSOCIATED(PontLocal)) EXIT! Endereco nao encontrado ou fim da lista termina ciclo

IF (PontLocal%Endereco_TCP_IP == Endereco) THENEsta_na_Lista = .TRUE.

ELSE ! Procura no proximo elementoPontLocal => PontLocal%Prox

END IFEND DO

END SUBROUTINE Procura_em_Lista

64


Subrotina: Enderecos_Saida

!----------------------------------------------------------! Esta subrotina escreve o conteudo da lista ligada! Apontada por ListaEnderecos. Imprime o endereco e o ! contador de cada no. ! Variveis locais:! PontAux : ponteiro que percorre a lista!! Recebe: ListaEnderecos! Saida: Escreve endrecos e contador nos nos!----------------------------------------------------------

SUBROUTINE Escreve_Enderecos(ListaEnderecos)

TYPE(Lista_No), POINTER :: ListaEnderecos, PontAux

PontAux => ListaEnderecos

WRITE(*, *) WRITE(*, *) "Enderecos de Internet"WRITE(*, *) WRITE(*, *) " Endereco Contador "WRITE(*, *) "------------------------------"

! Escreve informacao nos nos ate ao fim da listaDO

IF (.NOT. ASSOCIATED(PontAux)) EXIT

WRITE(*,‘1X, A, 4X, I4’) PontAux%Endereco_TCP_IP, &PontAux%Contador

PontAux => PontAux%Prox END DO

END SUBROUTINE Escreve_Enderecos

END PROGRAM Enderecos_Internet


Resultados

1 Ficheiro exfic.dat:128.159.4.20

123.111.222.33

100.1.4.31

34.56.78.90

120.120.120.120

128.159.4.20

123.111.222.33

123.111.222.33

77.66.55.44

100.1.4.31

123.111.222.33

128.159.4.20

1 Exemplo de execução:Escreva o nome do ficheiro: exfic.dat

Endereco Contador---------------------------

77.66.55.44 1

120.120.120.120 1

34.56.78.90 1

100.1.4.31 2

123.111.222.33 4

128.159.4.20 3

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