Como utilizar o Java para solucionar problemas

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Apresenta uma proposta de rotina elementar a ser seguida para solucionar problemas de programaç�o e exemplos pr�ticos que, al�m de seguir essa rotina, aplicam estruturas de Java.

Serve como um guia b�sico, principalmente aos desenvolvedores que est�o dando os primeiros passos e t�m dificuldade para iniciar a soluç�o de um problema, devido n�o saberem por onde começar.

Enfrentar um problema de programaç�o, seja ele elementar ou um dom�nio mais complexo, exige conhecimento desse dom�nio, de t�cnicas e recursos. A forma de atacar o problema pode determinar a efici�ncia ou n�o da soluç�o. A simples metodologia aqui apresentada, usada juntamente com os recursos dispon�veis, � fundamental para se obter sucesso na tarefa de solucionar esses problemas.

Muito j� foi discutido sobre o tema �programaç�o � arte ou ci�ncia�. N�o � pretens�o do autor entrar na discuss�o, mas usar como ponto de partida deste artigo uma afirmaç�o daquele que consideramos o pai da mat�ria � Donald Knuth. No artigo �Computer Programming as an Art�, ele afirma que �programaç�o de computadores � uma arte, porque aplica conhecimento acumulado, porque requer habilidade e engenhosidade e, especialmente, porque produz objetos de beleza�.

Note que Knuth n�o fala sobre talento, inspiraç�o ou coisas do g�nero. De onde pode-se concluir que � necess�rio se preparar, conhecer as ferramentas que ser�o utilizadas e ter entendimento sobre o dom�nio do problema.

Para reforçar o exposto acima, Steven Skiena, no pref�cio do livro �The Algorithm Design Manual�, diz que a criaç�o de algoritmos corretos e eficientes que solucionem problemas reais exige o conhecimento de t�cnicas e recursos. Ele considera que a t�cnica mais importante � a modelagem. Modelagem � a arte de analisar um problema e abstrair uma soluç�o adequada para ser abordada por um algoritmo. E os recursos s�o formados pela base de conhecimento de algoritmos cl�ssicos, que servem de ponto de partida para a soluç�o do problema.

Desta forma, na seç�o seguinte ser� sugerida uma metodologia simples e pr�tica a ser seguida na soluç�o de problemas de programaç�o.

Nota: Donald Knuth � um cientista da computaç�o, autor de uma das principais refer�ncias na �rea � a s�rie de livros entitulados �The Art of Computer Programming�. Em reconhecimento � sua contribuiç�o, a Universidade de Stanford o agraciou com o t�tulo �Professor Emeritus of The Art of Computer Programming�.

Abstrair significa concentrar-se nos aspectos essenciais do dom�nio de um problema, ignorando caracter�sticas irrelevantes. Por exemplo: na an�lise de um Sistema Acad�mico Escolar, as classes Aluno, Professor e Disciplina s�o casos de abstraç�o.

Como abordar um problema de programaç�o

Descreveremos aqui alguns passos, n�o necessariamente imprescind�veis, que poder�o ajudar-nos a produzir soluç�es de programaç�o corretas e eficientes.

Entenda o problema

O problema deve ser bem definido com o m�ximo de detalhes. Entender o dom�nio do problema � fundamental. A especificaç�o dos dados que representam as entradas e as informaç�es que a soluç�o do problema deve produzir devem ser tamb�m descritas minuciosamente. Se julgar necess�rio, crie um modelo de dom�nio preliminar. Leia a seç�o �Introduç�o ao modelo de dom�nio� para um pouco mais de detalhes.

Se for poss�vel, tente resolver o problema manualmente

Execute pequenas partes da soluç�o mentalmente, usando como aux�lio papel e caneta. Procure usar valores de entrada diferentes e variados para ver o que acontece. Esse procedimento � o que chamamos teste de mesa.

Defina com precis�o o algoritmo

� sempre bom escrever algum pseudoc�digo descrevendo o que o programa ir� fazer. Certamente que, em se tratando de algo que voc� j� escreveu v�rias vezes ou algo de n�tida simplicidade, isso n�o seria necess�rio.

Escreva a vers�o final do algoritmo que ser� utilizado na soluç�o e que dever� ser mapeado para a linguagem de programaç�o escolhida.

Codifique o programa

Escreva o programa na linguagem escolhida. Comente o c�digo � medida que vai codificando. Utilize identaç�o para tornar o c�digo fonte mais leg�vel. Use nomes sugestivos e n�o muito longos para vari�veis e m�todos e, sempre que poss�vel, divida seu programa em partes menores � ou seja, modularize.

Lembre-se que passamos a maior parte do tempo em programaç�o corrigindo e/ou modificando o c�digo. Portanto gaste tempo escrevendo c�digo mais leg�vel, pois � mais f�cil de depurar e manter.

Nas seç�es seguintes ser�o apresentados problemas e suas respectivas soluç�es. Cada seç�o ir� focar em um ou mais temas do universo da programaç�o em Java.

Introduç�o ao modelo de dom�nio

Dom�nio do problema � um termo usado para definir as �reas que precisam ser examinadas para solucionar o problema. Significa que deve-se olhar apenas para os t�picos de interesse, excluindo tudo que for irrelevante.

Modelo de dom�nio � uma vis�o conceitual preliminar do problema e normalmente � chamado diagrama de classes conceitual. O modelo conceitual representa as entidades, seus atributos e relacionamentos. Por exemplo, no modelo de dom�nio Acad�mico Escolar identificamos as seguintes entidades: Curso, Disciplina, Professor, Aluno e Matr�cula; e os seguintes relacionamentos: Professor ministra Disciplina, Curso � composto de Disciplina, Aluno matricula-se em Disciplina. Avançando um pouco mais, pode-se definir uma entidade Pessoa que tem como entidades derivadas o Professor e o Aluno.

Para representar um modelo de dom�nio geralmente usamos o diagrama de classes. Num diagrama de classes, as classes s�o representadas por ret�ngulos divididos em tr�s partes, como mostra a Figura 1.

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