Programação avançada e aplicações

Estruturas de dados: array, lista encadeada, pilha, fila

Uma estrutura de dados é um jeito de organizar os dados para o programa usá-los de forma rápida e fácil.

• Array: tamanho fixo, os itens ficam lado a lado e qualquer item é acessado pelo índice (a[3]). Inserir no meio é lento.
• Lista encadeada (dinâmica): cada nó guarda um valor e um link para o próximo nó. Ela cresce e encolhe conforme a necessidade, mas para chegar ao item 5 você precisa passar pelos itens 1 a 4.
• Pilha: push e pop só em uma ponta (LIFO). Usada no desfazer, no botão voltar e na verificação de parênteses.
• Fila: entra no fim, sai pela frente (FIFO). Usada em trabalhos de impressão e filas de espera.

As bibliotecas já trazem essas ferramentas. No Python, uma list funciona como pilha (append, pop) e collections.deque funciona como uma fila rápida. Use a biblioteca quando ela existir; não reescreva o que já está pronto.

stack = []
stack.append(5); stack.append(8)
stack.pop()      # gives 8
from collections import deque
q = deque([4, 9]); q.append(2)
q.popleft()      # gives 4

Usando uma IDE: escrever, executar, testar

Uma IDE (ambiente de desenvolvimento integrado) reúne editor, botão de executar, depurador e ferramentas em um só lugar. Ela colore o código, sugere nomes e mostra os erros enquanto você digita.

• Execute o programa e leia a saída.
• Teste com entradas fáceis, normais e difíceis (uma lista vazia, zero, um número muito grande).
• Depure: coloque um ponto de parada (breakpoint) e avance linha por linha para ver as variáveis.

Visualização e animação em 2D e 3D

Imagens nos ajudam a ver padrões. Os programas podem desenhar gráficos (de barras, de linhas, de dispersão), desenhos em 2D e cenas em 3D. Uma animação é o mesmo desenho refeito várias vezes, com uma pequena mudança a cada vez (cerca de 30 a 60 vezes por segundo). Um jeito simples: guarde uma variável como x, some um pouco a ela a cada quadro e redesenhe. O 3D desta página é feito do mesmo modo, com uma biblioteca 3D.

Funções avançadas de planilha

As planilhas fazem trabalho de programa com funções:

• IF(B2>=50,"Pass","Fail") (SE em português) escolhe entre dois resultados.
• SUMIF(B2:B5,">=50") (SOMASE) soma só as células que seguem uma regra; COUNTIF (CONT.SE) as conta.
• VLOOKUP(2, A2:B5, 2, FALSE) (PROCV) procura o 2 na primeira coluna e devolve o valor da coluna 2 na mesma linha. XLOOKUP (PROCX) faz o mesmo de forma mais simples.
• As tabelas dinâmicas resumem grandes dados por grupos, e os gráficos mostram o resultado.

Bancos de dados relacionais e SQL

Um banco de dados relacional guarda os dados em tabelas de linhas e colunas. Cada tabela tem uma chave primária, uma coluna cujos valores são únicos (o id). Outra tabela usa esse valor como chave estrangeira para se ligar a ela. Um bom projeto guarda cada fato uma só vez, sem dados repetidos.

SQL é a linguagem para fazer perguntas e alterar dados:

SELECT name, score FROM students
JOIN marks ON students.id = marks.id
WHERE score >= 50 ORDER BY score DESC;

INSERT INTO marks (id, score) VALUES (5, 67);
UPDATE marks SET score = 55 WHERE id = 2;
DELETE FROM marks WHERE id = 5;

Integridade significa que os dados continuam corretos: as chaves são únicas, uma chave estrangeira precisa apontar para uma linha real e os valores têm de ter o tipo certo. Segurança significa senhas para os usuários, dar a cada usuário só os direitos de que ele precisa, fazer backups e nunca montar o SQL juntando o texto do usuário à consulta (use parâmetros), o que evita a injeção de SQL.

Contribuindo com recursos abertos

Muitas ferramentas e bibliotecas são de código aberto (open source): qualquer pessoa pode ler, usar e melhorar, de acordo com uma licença. Você pode ajudar corrigindo um erro, melhorando um guia, traduzindo uma página ou acrescentando um exemplo. Leia sempre a licença, dê os créditos e escreva mensagens claras e educadas ao sugerir uma mudança.

Experimente

No passo 5 do 3D, faça push de 3 itens em uma pilha e depois pop neles. Anote a ordem. Faça o mesmo com uma fila. Depois, primeiro preveja e só depois confira: se você adicionar 4, 9 e 2 e remover um item, que valor sobra na frente da fila e no topo da pilha?

Fórmulas e definições principais

• Pilha = LIFO (o último a entrar é o primeiro a sair): push, pop.
• Fila = FIFO (o primeiro a entrar é o primeiro a sair): enqueue, dequeue.
• Array: tamanho fixo, acesso por índice. Lista encadeada: tamanho dinâmico, segue os links.
• SELECT colunas FROM tabela WHERE condição
• Chave primária = id único. Chave estrangeira = link para outra tabela.

Exemplos resolvidos

Erros comuns

• Usar um array quando o tamanho não é conhecido de antemão. Uma lista ou lista encadeada é melhor.
• Confundir pilha e fila. A pilha remove o mais novo; a fila remove o mais antigo.
• Esquecer o WHERE em UPDATE ou DELETE, o que altera todas as linhas.
• Montar o SQL juntando o texto do usuário em uma string. Use parâmetros.