Resolução de problemas: aprendendo matemática com programação

Quando se fala em aprender programação, uma das principais habilidades que devem ser desenvolvidas é a resolução de problemas, pois é a partir dela que o programador consegue analisar uma situação que necessita de uma solução digital e, a partir das exigências do problema, desenvolver um software de qualidade.

Durante o desenvolvimento de um software, o programador encontra diferentes problemas estruturais, pois os códigos devem seguir padrões definidos por suas linguagens, problemas lógicos, como por exemplo a sequencia adequada dos comandos, e problemas matemáticos.

Assim, a matemática pode ser incorporada no aprendizado de programação através de operações que envolvam comparações de dados, estruturas condicionais, repetições, entre muitas outras análises de caminho essenciais para que o computador entenda exatamente o que ele deve fazer ao executar o código.

Relacionando programação e matemática

Quando entramos em contato com a matemática na escola, através da resolução de problemas básicos, vamos aprendendo que existe uma razão lógica e exata que faz com que 2+2 tenha apenas um resultado, que é 4. Da mesma maneira, quando um programador quer construir um software que precisa apresentar um resultado x, ele terá que usar uma sequência lógica de instruções para que o computador realmente imprima x.

Dessa maneira, a principal relação que a programação e a matemática estabelecem é de natureza lógica e exata. Para resolver um algoritmo na programação, o programador tem acesso a uma quantidade definida de dados e a partir da escrita de um código, assim como uma operação matemática, ele deve chegar ao resultado esperado.

Um ponto importante que precisa ser levantado quando se relaciona matemática e programação, é que é possível aprender programação mesmo quando você não tem muitos conhecimentos matemáticos, assim como é possível aprender matemática sem programação. Um conhecimento é complementar ao outro.

Uma outra relação que é possível fazer entre matemática e programação é que os computadores trabalham apenas em sistema binário, e são as linguagens de programação que fazem a ponte entre o binário e o decimal, sistema matemático comumente usado pela matemática.

Assim, apesar de normalmente os programas de computadores não lembrarem em nada um código binário, você pode começar a aprender programação entendendo como funciona, por exemplo, o armazenamento de dados, que é feito em bits, que compilados em 8 unidades se tornam bytes, que compilados em 1024 unidades se tornam kilobytes, e por aí vai.

Toda essa transformação só é possível por conta de operações matemáticas, como a multiplicação e a divisão. Também é possível entender a relação entre o sistema decimal e o binário através de cálculos matemáticos, pois para converter um número decimal para binário é necessário dividí-lo por 2 diversas vezes.

Para além da relação entre o sistema decimal e binário, a programação pode incluir matemática também em suas linhas de código, através, por exemplo, das estruturas condicionais, de repetição e estruturas que comportam dados, como vetores e matrizes. Tudo isso se relaciona diretamente com a linguagem matemática.

Dependendo da complexidade do programa e do tipo de resultado que se quer obter, a matemática estará mais ou menos presente na rotina do programador, mas ela sempre estará lá, seja apenas para possibilitar uma verificação de dado (como por exemplo na autenticação de um login), ou para a criação de um programa para estudar geometria, como o Geogebra, no qual os conhecimentos de matemática do programador deverão ser maiores.

Resolução de problemas, matemática e programação: um exemplo prático

Bom, agora que você já sabe que a matemática e a programação estão correlacionadas de várias formas e em graus diferentes, trouxemos um exemplo prático neste texto para que você veja como pode ser bom aprender matemática e programação em conjunto, sendo um principiante nas duas áreas de conhecimento.

Para o exemplo, você pode acessar este jogo, presente na plataforma online do Scratch, que é uma linguagem de programação em blocos para iniciantes (crianças e adultos) criada pelo MIT, e que usamos para ensinar nossos alunos aqui na I do Code.

Nele você poderá interagir com a Abby e fazer com que ela descubra se o número que você informou é par ou ímpar. Esse jogo foi programado por nós mesmos da I do Code, e você poderá seguir o passo a passo que montamos para entender o jogo da perspectiva do programador e qual sua relação com a matemática, confira:

• O primeiro passo para criar esse jogo é a resolução do problema principal, que é como saber se um número é par ou ímpar. A solução desse problema é simples: basta dividir o número por dois, o resto inteiro de um número par é sempre zero, caso seja diferente, ele é um número ímpar.
• Tendo o lado matemático em mente, chega o momento de criar a história. O interessante do Scratch é que qualquer pessoa pode acessar um código compartilhado, basta selecionar a opção em “Ver interior”, no canto superior direito da tela.
• Fazendo isso no jogo, você terá acesso ao seguinte código:

• Para entender toda a estrutura do código é necessário um conhecimento básico de programação, mas podemos explicar um pouco sobre os blocos encontrados.
• Para começar, existe um dos principais blocos, que é o de evento, na estrutura do código, se ele não existir o programa não começa a rodar, pois não há um evento que cause sua inicialização.

• Você pode perceber que todos os comandos são imperativos, pois é uma ordem para que o computador execute.
• Outro bloco muito importante nesse código, e que envolve matemática, é o da estrutura condicional (Se, Senão). Nesta estrutura, que é muito usada na programação, quando uma sentença é verdadeira os comandos que existem dentro dela serão escutados, mas se for falsa, apenas o que está dentro do senão que é executado.

• Por fim, o bloco que mais representa a presença da matemática na programação neste caso é o operador lógico igual, que indica que se o resto da divisão da “resposta”, que é o número informado pelo jogador, for igual a zero, o número é par.

• Resumindo o código do jogo, quando você realizou o evento de clicar na bandeira verde, o programa obedeceu o código, fazendo com que a personagem Abby dissesse o que você deveria fazer.
• Ao informar um número como resposta a pergunta da personagem, esse número foi dividido por dois e o resto da divisão foi analisado pela condição.
• Se o número fosse par, tudo o que havia dentro do “Se” seria executado, ou seja, a mensagem de que é um número par apareceria. Caso contrário, o que estava contido no “Senão” é que seria executado, aparecendo na tela a mensagem de que o número é ímpar.

Esse foi um simples exemplo da utilização de matemática na programação, mas exitem muitas outras possibilidades de inserção de temas matemáticos na resolução de problemas de programação. Dedicando tempo para aprender a programar você poderá explorar muito todas as elas e aprimorar mais as suas habilidades matemáticas.

E para além de matemática, a programação pode te auxiliar também a desenvolver muitas outras habilidades, como a criatividade, a concentração e o raciocínio lógico.

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