Para desenvolver Aula Prática Algoritmos e Estrutura de Dados Avançado, comece identificando os objetivos e as entregas solicitadas no roteiro. A seguir, veja os pontos presentes na descrição desta atividade e organize teu relatório de acordo com as orientações do curso.
O que é esta aula prática?
Antes de começar, leia a apresentação e identifique o tema, a unidade e o formato pedido.
Algoritmos de ordenação e análise de eficiência
Estruturas de dados: Produto, Node/AVL, Graph, Heap/PriorityQueue
Representação de grafos (lista de adjacência) e Dijkstra
Medição de desempenho (módulo time) e visualização de resultados
Ambiente de execução: Google Colab; bibliotecas Python relevantes
Objetivos e conhecimentos trabalhados
Use os objetivos do roteiro para definir o que a atividade precisa demonstrar.
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Implementar e comparar diferentes algoritmos de ordenação em um cenário de aplicação realista.
O objetivo é entender a eficiência e a aplicabilidade de cada algoritmo em diferentes situações.
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Entender os conceitos de balanceamento e rotação em árvores binárias de busca implementando
uma Árvore AVL em Python, incluindo inserção, remoção e busca de nós, além de garantir que a
árvore permaneça balanceada após cada operação.
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Compreender os conceitos de grafos, algoritmos de busca de caminhos mínimos e estruturas de
dados como listas de adjacência e filas de prioridade.
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Aprender a construir uma lista de prioridade, inserir e remover elementos no heap, e alterar a
prioridade de elementos existentes.
Ferramentas e materiais mencionados no roteiro
Prepare os recursos citados na atividade e registre as versões ou configurações usadas quando forem relevantes.
SOLUÇÃO DIGITAL
Computador com acesso à Internet para uso do Google Colab
O Google Colab, ou Colaboratory, é uma plataforma gratuita baseada na nuvem oferecida pelo
Google. Ela fornece um ambiente de notebook interativo e colaborativo que permite a criação e
execução de código diretamente no navegador, sem a necessidade de configurar ou instalar
qualquer software no seu computador.
SOLUÇÃO DIGITAL
Computador com acesso à Internet para uso do Google Colab
O Google Colab, ou Colaboratory, é uma plataforma gratuita baseada na nuvem oferecida pelo
Google. Ela fornece um ambiente de notebook interativo e colaborativo que permite a criação e
execução de código diretamente no navegador, sem a necessidade de configurar ou instalar
qualquer software no seu computador.
SOLUÇÃO DIGITAL
Computador com acesso à Internet para uso do Google Colab
O Google Colab, ou Colaboratory, é uma plataforma gratuita baseada na nuvem oferecida pelo
Google. Ela fornece um ambiente de notebook interativo e colaborativo que permite a criação e
execução de código diretamente no navegador, sem a necessidade de configurar ou instalar
qualquer software no seu computador.
SOLUÇÃO DIGITAL
Infraestrutura mínima necessária para execução.
Computador com acesso à Internet para uso do Google Colab
O Google Colab, ou Colaboratory, é uma plataforma gratuita baseada na nuvem oferecida pelo
Google. Ela fornece um ambiente de notebook interativo e colaborativo que permite a criação e
execução de código diretamente no navegador, sem a necessidade de configurar ou instalar
qualquer software no seu computador.
Como desenvolver a atividade passo a passo
Execute cada etapa na ordem indicada e registre o que foi feito para depois explicar o processo no relatório.
Esta atividade prática, vinculada à disciplina Algoritmos e Estruturas de Dados Avançado, propõe a implementação e análise de algoritmos e estruturas de dados fundamentais em um ambiente computacional (Google Colab) usando Python. O conjunto de exercícios abrange unidades e aulas específicas (por exemplo, U1 — Noções de Ordenação; U2 — Árvores AVL; U3 — Caminhos Mínimos; U4 — Heap), com situações-problema aplicadas como ordenação de catálogos de e‑commerce, construção de árvores balanceadas, busca de caminhos mínimos e implementação de listas de prioridade.
Os cenários práticos incluem a criação programática de uma lista de produtos (ex.: 1000 produtos gerados aleatoriamente com atributos nome, preco, avaliacao, data_adicao, categoria) para testar critérios de ordenação; a implementação de uma Árvore AVL com inserção, remoção, busca e rotações para garantir balanceamento; a implementação do algoritmo de Dijkstra em grafos representados por listas de adjacência usando fila de prioridade (min-heap); e a construção de uma PriorityQueue baseada em heap para inserção, remoção e alteração de prioridade. O ambiente recomendado é o Google Colab, e as bibliotecas citadas no roteiro incluem random, datetime, time, heapq e matplotlib para visualização.
Além da implementação, a atividade exige medição e comparação de desempenho (uso da biblioteca time), validação das implementações (comparação com sorted() em Python quando aplicável) e produção de documentação técnica: códigos desenvolvidos, prints de execução e relatório de análise em PDF conforme orientações das respectivas unidades.
O que é desenvolvido nesta atividade
Implementação prática e comparação de algoritmos e estruturas em Python, com foco em:
Geração de dados e modelagem da classe Produto (atributos: nome, preco, avaliacao, data_adicao, categoria) e criação de 1000 instâncias para testes;
Implementação de algoritmos de ordenação (Bubble, Quick, Merge, Heap) e funções para critérios de ordenação (preço, avaliação, data e categoria);
Construção de Árvore AVL com inserção, remoção, busca e rotações;
Implementação do algoritmo de Dijkstra usando lista de adjacência e min-heap;
Implementação de PriorityQueue (min-heap) com alteração de prioridade, medição de tempos e visualizações com matplotlib.
NOME DA DISCIPLINA: ALGORITMOS E ESTRUTURA DE DADOS AVANÇADO
Unidade: U1_ FUNDAMENTOS DE ALGORITMOS
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS
Você trabalha em uma empresa de e-commerce e precisa ordenar uma lista de produtos com
base em diferentes critérios para melhorar a experiência do usuário e a eficiência do sistema de
recomendação. A lista de produtos inclui informações como preço, avaliação dos usuários, data
Procedimentos para a realização da atividade:
– Crie uma classe `Produto` com os seguintes atributos:
– Escreva um script para gerar uma lista de 1000 produtos aleatórios. Utilize bibliotecas como
`random` e `datetime` para preencher os atributos de cada produto.
3. Implementação de Algoritmos de Ordenação:
– Implemente os seguintes algoritmos de ordenação:
– Implemente funções de ordenação para os seguintes critérios:
– Por preço (ascendente e descendente)
– Por avaliação (ascendente e descendente)
– Por data de adição (mais recente primeiro e mais antigo primeiro)
– Meça e compare o tempo de execução de cada algoritmo para cada critério de ordenação
– Escreva um relatório discutindo a eficiência de cada algoritmo de ordenação nos diferentes
critérios. Considere a complexidade temporal de cada algoritmo e como eles se comportam com
– Utilize a função `sorted()` do Python para verificar a corretude das suas implementações.
– A biblioteca `time` pode ser utilizada para medir o tempo de execução de um bloco de código.
– A biblioteca `datetime` pode ajudar na manipulação de datas.
– Para visualização, você pode utilizar gráficos de barras para mostrar o tempo de execução de
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS
Você trabalha em uma empresa de tecnologia que está desenvolvendo um sistema de
gerenciamento de dados. Para otimizar as operações de busca, inserção e remoção, você foi
designado para implementar uma Árvore AVL que manterá os dados balanceados.
Procedimentos para a realização da atividade:
1. Definição da Estrutura da Árvore AVL:
– Crie uma classe `Node` para representar cada nó da árvore.
– Crie uma classe `AVLTree` para gerenciar as operações na árvore.
2. Implementação de Operações Básicas:
– Implementar a inserção de nós na árvore AVL.
– Implementar a remoção de nós da árvore AVL.
– Implementar a busca de nós na árvore AVL.
– Implementar as rotações à esquerda e à direita para manter a árvore balanceada.
– Garantir que, após cada inserção e remoção, a árvore permanece uma AVL válida.
– Escreva testes para validar a inserção, remoção e busca em diferentes cenários.
– Testar casos de borda como inserção de nós em ordem ascendente ou descendente para
– Implementar uma função para imprimir a árvore de forma que seja fácil visualizar sua estrutura
– Utilize a propriedade de altura dos nós para ajudar no balanceamento.
– Uma árvore AVL é uma árvore binária de busca onde a diferença de altura entre as subárvores
esquerda e direita de qualquer nó é no máximo 1.
– As rotações (simples e duplas) são cruciais para manter a árvore balanceada.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS
Você está desenvolvendo um sistema de navegação para uma aplicação de mapas. Para
encontrar a rota mais curta entre dois pontos, você precisa implementar o algoritmo de Dijkstra.
Procedimentos para a realização da atividade:
1. Definição da Estrutura do Grafo:
• Crie uma classe Graph para representar o grafo usando uma lista de adjacência.
• Cada aresta do grafo deve ter um peso associado.
2. Implementação do Algoritmo de Dijkstra:
• Implemente o algoritmo de Dijkstra para encontrar o caminho mais curto a partir de
um nó de origem para todos os outros nós do grafo.
• Utilize uma fila de prioridade (min-heap) para otimizar a escolha do próximo nó com
3. Função para Encontrar o Caminho Mínimo:
• Implemente uma função que, dado um nó de origem e um nó de destino, retorne o
caminho mínimo e a distância mínima entre esses nós.
• Escreva testes para validar o algoritmo com diferentes grafos e nós de origem e
• Teste casos de borda, como grafos desconectados ou nós sem arestas.
• Implemente uma função para imprimir o caminho mínimo de forma legível.
• Utilize um dicionário para representar o grafo onde as chaves são os nós e os valores são
• A fila de prioridade pode ser implementada usando o módulo heapq do Python.
• Mantenha um dicionário de distâncias mínimas e um dicionário de predecessores para
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS
Você deverá implementar uma lista de prioridade usando um heap (min-heap) em Python.
Procedimentos para a realização da atividade:
1. Construção da Lista de Prioridade: Construa a classe `PriorityQueue`
– Implemente uma lista de prioridade usando um min-heap.
– crie uma função para inicializar a lista de prioridade.
– Implemente funções para inserir elementos na lista de prioridade.
– Implemente funções para remover o elemento com a menor prioridade.
– Implemente uma função para alterar a prioridade de um elemento existente.
2. Teste da Lista de Prioridade: Implemente a função `test_priority_queue` para testar a lista de
– Inicialize uma lista de prioridade.
– Adicione tarefas com diferentes prioridades e exiba a lista.
– Insira novas tarefas na lista de prioridade.
– Remova a tarefa com a menor prioridade e exiba a lista após cada remoção.
– Altere a prioridade de uma tarefa existente e exiba a lista.
– Verifique os resultados e assegure-se de que as operações de inserção, remoção e alteração
de prioridade funcionam conforme esperado.
– Use a estrutura de min-heap do módulo `heapq` para gerenciar a lista de prioridade.
– Mantenha um dicionário (`entry_finder`) para rastrear os itens na lista e facilitar a alteração de
Como conferir e avaliar o trabalho
Confira os critérios e perguntas do roteiro antes de finalizar a entrega.
Checklist:
• Implementação de Algoritmos de Ordenação
Checklist:
• Definição da Estrutura da Árvore AVL:
• Implementação de Operações Básicas:
Resultados e organização do relatório
Apresente o que foi obtido e relacione os resultados com os objetivos da atividade.
Resultados de Aprendizagem:
Espera-se que o aluno seja capaz de entender a implementação e a análise dos principais
algoritmos de ordenação aplicados a um cenário realista, proporcionando uma compreensão
prática e teórica sólida sobre a eficiência dos diferentes métodos de ordenação.
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
• Para comprovar a realização da atividade, é necessario entregar um arquivo com os
códigos criados e um PDF com o relatório de análise.
Resultados de Aprendizagem:
Espera-se que o aluno seja capaz de entender a implementação de uma Árvore AVL em Python
com operações de inserção, remoção e busca, além do balanceamento automático,
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
Para comprovar a realização da atividade, é necessario entregar um relatório em PDF com:
• Prints de tela com os resultados da execução
Resultados de Aprendizagem:
Espera-se que o aluno seja capaz de entender a implementação de um algoritmo que encontra
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
Para comprovar a realização da atividade, é necessario entregar um relatório em PDF com:
• Prints de tela com os resultados da execução
• Um breve relatório explicando todo o procedimento realizado.
Unidade: U4_ COMPRESSÃO DE DADOS E OUTRAS ESTRUTURAS
Resultados de Aprendizagem:
Espera-se que o aluno seja capaz de entender a implementação de um algoritmo de lista de
Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática:
Para comprovar a realização da atividade, é necessario entregar um relatório em PDF com:
• Prints de tela com os resultados da execução
• Um breve relatório explicando todo o procedimento realizado
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Portfólio em Word, respondido, completo e já nas normas
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Como estruturar o relatório
Organize a entrega em identificação da atividade, objetivos, recursos utilizados, descrição dos procedimentos, registros dos resultados e conclusão. Ajuste essa sequência ao modelo exigido pela instituição e inclua apenas observações e evidências obtidas durante a tua própria execução.
Checklist antes de entregar
- Conferir se todos os objetivos do roteiro foram contemplados.
- Descrever os procedimentos na ordem em que foram realizados.
- Inserir registros, imagens ou arquivos quando a atividade solicitar.
- Relacionar os resultados com as tarefas e revisar o formato de entrega exigido.
