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Você está aqui: Lisp ::: Dicas & Truques ::: Trigonometria - Funções Trigonométricas

Como calcular o cosseno de um ângulo em LISP e AutoLISP (AutoCAD) usando a função cos() - Calculadora de cosseno em LISP

Quantidade de visualizações: 628 vezes
Em geral, quando falamos de cosseno, estamos falando do triângulo retângulo de Pitágoras (Teorema de Pitágoras). A verdade é que podemos usar a função cosseno disponível nas linguagens de programação para calcular o cosseno de qualquer número, mesmo nossas aplicações não tendo nenhuma relação com trigonometria.

No entanto, é sempre importante entender o que é a função cosseno. Veja a seguinte imagem:



Veja que temos um triângulo retângulo com as medidas já calculadas para a hipotenusa e os dois catetos, assim como os ângulos entre eles.

Assim, o cosseno é a razão entre o cateto adjascente e a hipotenusa, ou seja, o cateto adjascente dividido pela hipotenusa. Veja a fórmula:

\[\text{Cosseno} = \frac{\text{Cateto adjascente}}{\text{Hipotenusa}} \]

Então, se dividirmos 30 por 36.056 (na figura eu arredondei) nós teremos 0.8320, que é a razão entre o cateto adjascente e a hipotenusa (em radianos).

Agora, experimente calcular o arco-cosseno de 0.8320. O resultado será 0.5881 (em radianos). Convertendo 0.5881 radianos para graus, nós obtemos 33.69º, que é exatamente o ângulo em graus entre o cateto adjascente e a hipotenusa na figura acima.

Pronto! Agora que já sabemos o que é cosseno na trigonometria, vamos entender mais sobre a função cos() da Common Lisp e da AutoLISP (a implementação LISP do AutoCAD). Esta função recebe um valor numérico e retorna um valor, também numérico) entre -1 até 1 (ambos inclusos). Veja:

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(format t "Cosseno de 0 = ~F~%" (cos 0))
(format t "Cosseno de 1 = ~F~%" (cos 1))
(format t "Cosseno de 2 = ~F" (cos 2))

Ao executar este código LISP nós teremos o seguinte resultado:

Cosseno de 0 = 1.0
Cosseno de 1 = 0.5403023
Cosseno de 2 = -0.41614684

Note que calculamos os cossenos dos valores 0, 1 e 2. Observe como os resultados conferem com a curva da função cosseno mostrada abaixo:



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Lisp ::: LISP para Engenharia ::: Geometria Analítica e Álgebra Linear

Como converter Coordenadas Cartesianas para Coordenadas Polares em LISP - LISP para Engenharia

Quantidade de visualizações: 647 vezes
Nesta nossa série de LISP e AutoLISP para Geometria Analítica e Álgebra Linear, mostrarei um código 100% funcional para fazer a conversão entre coordenadas cartesianas e coordenadas polares. Esta operação é muito frequente em computação gráfica e é parte integrante das disciplinas dos cursos de Engenharia (com maior ênfase na Engenharia Civil).

Na matemática, principalmente em Geometria e Trigonometria, o sistema de Coordenadas no Plano Cartesiano, ou Espaço Cartesiano, é um sistema que define cada ponto em um plano associando-o, unicamente, a um conjuntos de pontos numéricos.

Dessa forma, no plano cartesiano, um ponto é representado pelas coordenadas (x, y), com o x indicando o eixo horizontal (eixo das abscissas) e o y indicando o eixo vertical (eixo das ordenadas). Quando saímos do plano (espaço 2D ou R2) para o espaço (espaço 3D ou R3), temos a inclusão do eixo z (que indica profundidade).

Já o sistema de Coordenadas Polares é um sistema de coordenadas em duas dimensões no qual cada ponto no plano é determinado por sua distância a partir de um ponto de referência conhecido como raio (r) e um ângulo a partir de uma direção de referência. Este ângulo é normalmente chamado de theta (__$\theta__$). Assim, um ponto em Coordenadas Polares é conhecido por sua posição (r, __$\theta__$).

Antes de prosseguirmos, veja uma imagem demonstrando os dois sistemas de coordenadas:



A fórmula para conversão de Coordenadas Cartesianas para Coordenadas Polares é:

__$r = \sqrt{x^2+y2}__$
__$\theta = \\arctan\left(\frac{y}{x}\right)__$

E aqui está o código LISP completo que recebe as coordenadas cartesianas (x, y) e retorna as coordenadas polares (r, __$\theta__$):

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; programa LISP que converte Coordenadas Cartesianas
; em Coordenadas Polares
(let((x)(y)(raio)(theta)(angulo_graus))
  ; vamos ler as coordenadas cartesianas
  (princ "Valor de x: ")
  (force-output)
  (setq x (read))
  (princ "Valor de y: ")
  (force-output)
  (setq y (read))
  
  ; vamos calcular o raio
  (setq raio (sqrt (+ (expt x 2) (expt y 2))))
  
  ; agora calculamos o theta (ângulo) em radianos 
  (setq theta (atan y x))

  ; queremos o ângulo em graus também
  (setq angulo_graus (* 180 (/ theta pi)))
  
  ; e exibimos o resultado
  (princ "As Coordenadas Polares são: ")
  (format t "raio = ~F, theta = ~F, ângulo em graus: ~F"
    raio theta angulo_graus)
)

Ao executar este código LISP nós teremos o seguinte resultado:

Valor de x: -1
Valor de y: 1
As Coordenadas Polares são:
raio = 1.4142135623730951, theta = 2.356194490192345, ângulo em graus = 135.0

Veja que as coordenadas polares equivalentes são (__$\sqrt{2}__$, __$\frac{3\pi}{4}__$), com o theta em radianos. Sim, os professores das disciplinas de Geometria Analítica e Álgebra Linear, Física e outras gostam de escrever os resultados usando raizes e frações em vez de valores reais.


Lisp ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Lisp Básico

Exercícios Resolvidos de Lisp - Como multiplicar dois números em Lisp - Escreva um programa em Lisp para ler dois números inteiros informados

Quantidade de visualizações: 1687 vezes
Exercício Resolvido de Lisp - Como multiplicar dois números em Lisp - Escreva um programa em Lisp para ler dois números inteiros informados

Pergunta/Tarefa:

Escreva um programa Common Lisp que solicita ao usuário dois números inteiros e mostre a multiplicação dos dois valores, ou seja, o primeiro valor multiplicado pelo segundo.

Sua saída deverá ser parecida com:

Informe o primeiro valor: 3
Informe o segundo valor: 7
3 vezes 7 é 21
Resposta/Solução:

Veja a resolução completa para o exercício em Common Lisp usando o compilador Steel Bank Common Lisp (SBCL), comentada linha a linha:

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; Vamos definir as variáveis que vamos
; usar no programa
(defvar n1)
(defvar n2)
(defvar produto)

; Este o programa principal
(defun Multiplicacao()
  ; Vamos ler o primeiro valor
  (princ "Informe o primeiro valor: ")
  ; talvez o seu compilador não precise disso
  (force-output)
  (setq n1 (read))
  ; Vamos ler o segundo valor
  (princ "Informe o segundo valor: ")
  ; talvez o seu compilador não precise disso
  (force-output)
  (setq n2 (read))
  
  ; Agora vamos efetuar a multiplicação dos
  ; dois valores informados
  (setq produto (* n1 n2))
  
  ; E mostramos o resultado
  (format t "~D vezes ~D é ~D" n1 n2
    produto)
)

; Auto-executa a função Multiplicacao()
(Multiplicacao)



Lisp ::: LISP para Engenharia ::: Geometria Analítica e Álgebra Linear

Como converter Coordenadas Polares para Coordenadas Cartesianas em LISP - LISP para Engenharia

Quantidade de visualizações: 655 vezes
Nesta nossa série de LISP e AutoLISP para Geometria Analítica e Álgebra Linear, mostrarei um código 100% funcional para fazer a conversão entre coordenadas polares e coordenadas cartesianas. Esta operação é muito frequente em computação gráfica e é parte integrante das disciplinas dos cursos de Engenharia (com maior ênfase na Engenharia Civil).

Na matemática, principalmente em Geometria e Trigonometria, o Sistema de Coordenadas Polares é um sistema de coordenadas em duas dimensões no qual cada ponto no plano é determinado por sua distância a partir de um ponto de referência conhecido como raio (r) e um ângulo a partir de uma direção de referência. Este ângulo é normalmente chamado de theta (__$\theta__$). Assim, um ponto em Coordenadas Polares é conhecido por sua posição (r, __$\theta__$).

Já o sistema de Coordenadas no Plano Cartesiano, ou Espaço Cartesiano, é um sistema que define cada ponto em um plano associando-o, unicamente, a um conjuntos de pontos numéricos.

Dessa forma, no plano cartesiano, um ponto é representado pelas coordenadas (x, y), com o x indicando o eixo horizontal (eixo das abscissas) e o y indicando o eixo vertical (eixo das ordenadas). Quando saímos do plano (espaço 2D ou R2) para o espaço (espaço 3D ou R3), temos a inclusão do eixo z (que indica profundidade).

Antes de prosseguirmos, veja uma imagem demonstrando os dois sistemas de coordenadas:



A fórmula para conversão de Coordenadas Polares para Coordenadas Cartesianas é:

x = raio × coseno(__$\theta__$)
y = raio × seno(__$\theta__$)

E aqui está o código LISP completo que recebe as coordenadas polares (r, __$\theta__$) e retorna as coordenadas cartesianas (x, y):

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; programa LISP que converte Coordenadas Polares
; em Coordenadas Cartesianas
(let((raio)(theta)(graus)(x)(y))
  ; vamos ler o raio e o ângulo
  (princ "Informe o raio: ")
  (force-output)
  (setq raio (read))
  (princ "Informe o theta: ")
  (force-output)
  (setq theta (read))
  (princ "Theta em graus (1) ou radianos (2): ")
  (force-output)
  (setq graus (read))
  
  ; o theta está em graus?
  (if(eq graus 1)
    (setq theta (* theta (/ pi 180.0)))    
  )
  
  ; fazemos a conversão para coordenadas cartesianas 
  (setq x (* raio (cos theta)))
  (setq y (* raio (sin theta)))
  
  ; exibimos o resultado
  (format t "As Coordenadas Cartesianas são: (x = ~F, y = ~F)"
    x y)
)

Ao executar este código LISP nós teremos o seguinte resultado:

Informe o raio: 1
Informe o theta: 1.57
Theta em graus (1) ou radianos (2): 2
As Coordenadas Cartesianas são: (x = 0,00, y = 1,00)


Lisp ::: Dicas & Truques ::: Trigonometria - Funções Trigonométricas

Como converter radianos em graus em LISP - Trigonometria em LISP

Quantidade de visualizações: 642 vezes
Todas as funções trigonométricas em Common Lisp (ou AutoLISP, para programadores AutoCAD) recebem seus argumentos em radianos, em vez de graus. Um exemplo disso é a função sin(). Esta função recebe o ângulo em radianos e retorna o seu seno.

No entanto, há momentos nos quais precisamos retornar alguns valores como graus. Para isso é importante sabermos fazer a conversão de radianos para graus. Veja a fórmula abaixo:

\[Graus = Radianos \times \frac{180}{\pi}\]

Agora veja como esta fórmula pode ser escrita em código LISP:

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; programa LISP que converte radianos em graus
(let((radianos)(graus))
  ; valor em radianos
  (setq radianos 1.5)
  ; obtém o valor em graus
  (setq graus (* radianos (/ 180 pi)))
  
  ; mostra o resultado
  (format t "~F radianos em graus é ~F" radianos
    graus)
)

Ao executarmos este código LISP nós teremos o seguinte resultado:

1.5 radianos convertidos para graus é 85.94366926962348

Para fins de memorização, 1 radiano equivale a 57,2957795 graus.


Lisp ::: Dicas & Truques ::: Trigonometria - Funções Trigonométricas

Como converter graus em radianos em LISP - Trigonometria em LISP

Quantidade de visualizações: 890 vezes
Quando estamos trabalhando com trigonometria na linguagem Common Lisp (e AutoLISP, para programadores AutoCAD), é importante ficarmos atentos ao fato de que todos os métodos e funções trigonométricas em Lisp recebem seus argumentos em radianos, em vez de graus.

Nesta dica veremos como converter graus em radianos (sem a chatice de ficar relembrando regra de três). Veja a fórmula abaixo:

\[Radianos = Graus \times \frac{\pi}{180}\]

Agora veja como esta fórmula pode ser escrita em código LISP:

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; programa LISP que converte graus em radianos
(let((graus)(radianos))
  ; valor em graus
  (setq graus 30)
  ; obtém o valor em radianos
  (setq radianos (* graus (/ pi 180)))
  
  ; mostra o resultado
  (format t "~F graus em radianos é ~F" graus radianos)
)

Ao executarmos este código Common Lisp nós teremos o seguinte resultado:

30 graus convertidos para radianos é 0.5235987755982988


Lisp ::: Dicas & Truques ::: Passos Iniciais

O que é Lisp e como escrever seu primeiro programa nessa linguagem de programação

Quantidade de visualizações: 1404 vezes
O que é Common Lisp?

A linguagem de programação ANSI Common Lisp, ou simplesmente Common Lisp, é uma implementação específica da linguagem de programação Lisp multi-paradigma que suporta programação funcional e procedural.

Sua especificação foi criada por Guy L. Steele nos anos 1980 a partir da linguagem Lisp com o intuito de combinar aspectos de diversos dialetos Lisp anteriores, incluindo Scheme. Foi proposto inicialmente o nome de "Standard Lisp" para a linguagem, mas em virtude de um dialeto Lisp já existir com este nome, se buscou um nome similar, resultando no nome "Common Lisp".

Em 1994 foi publicada no padrão ANSI Information Technology - Programming Language - Common Lisp, registro X3.226-1994 (R1999). É bem maior e semanticamente mais complexa que Scheme uma vez que foi projetada para ser uma linguagem comercial e ser compatível com os diversos dialetos Lisp dos quais derivou.

Como baixar, instalar e testar a Common Lisp no Windows?

Embora exista uma quantidade enorme de compiladores Lisp disponíveis atualmente, minha pesquisa recaiu sobre o Steel Bank Common Lisp (SBCL), que pode ser baixado no endereço http://www.sbcl.org. No meu Windows 10 eu baixei o instalador sbcl-2.2.3-x86-64-windows-binary.msi, com o tamanho de 11.7Mb.

Finalizada a instalação, vamos testar nossa distribuição do Bank Common Lisp (SBCL). Para isso, abra um janela de terminal e navegue até o diretório de instalação do SBCL:

C:\Users\Osmar>cd C:\Program Files\Steel Bank Common Lisp

Se você vir um arquivo sbcl.exe dentro deste diretório nós já temos a indicação de que tudo correu bem. Tudo que temos a fazer é chamar este arquivo na linha de comando:

C:\Program Files\Steel Bank Common Lisp>sbcL

Você verá as seguintes informações na sua tela:

This is SBCL 2.2.3, an implementation of ANSI Common Lisp.
More information about SBCL is available at <http://www.sbcl.org/>.

SBCL is free software, provided as is, with absolutely no warranty. It is mostly in the public domain; some portions are provided under BSD-style licenses. See the CREDITS and COPYING files in the distribution for more information.
*

Note que o cursor já está esperando comandos, uma vez que estamos no modo interativo. Assim, digite o seguinte comando:

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* (+ 5 (* 2 4))

Pressione Enter. Se você vir o valor 13, então é sinal de que o SBCL está funcionando 100% e já podemos prosseguir.

Para sair do modo interativo do SBCL, digite:

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* (quit)

Como escrever um programa em Common List e carregá-lo no SBCL

Agora vamos ver como podemos escrever um programa Common Lisp, salvá-lo em arquivo e carregá-lo a partir do compilador Steel Bank Common Lisp (SBCL). Para isso, abra o seu editor de códigos favorito e digite a seguinte listagem:

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; Este programa talvez seja um dos mais básicos
; que podem ser escritos em Common Lisp
(defun Primeiro()
  ; Vamos mostrar uma mensagem de boas-vindas
  (write-line "Bem-vindo(a) à Common Lisp")
)

; Efetua uma chamada automática ao programa
(Primeiro)

Para executar este programa, basta chamar o SBCL pela linha de comando, da seguinte forma:

C:\Program Files\Steel Bank Common Lisp>sbcl --script C:\estudos_common_lisp\Primeiro.lsp

Se o seu código estiver correto, sem nenhum erro de sintáxe, você verá o seguinte texto:

Bem-vindo(a) à Common Lisp

Pronto! Agora é só aproveitar as nossas dicas, truques e exercícios resolvidos de Common Lisp para aprender ainda mais. Bons estudos.


Lisp ::: Dicas & Truques ::: Strings e Caracteres

Como retornar uma substring de uma string em LISP usando a função subseq()

Quantidade de visualizações: 505 vezes
Nesta dica mostrarei como podemos extrair uma parte de uma palavra, frase ou texto, ou seja, vamos obter uma substring a partir de uma string. Na linguagem LISP isso pode ser feito por meio da função subseq().

Esta função aceita 3 argumentos. O primeiro argumento é a string a partir da qual a substring será extraída. O segundo argumento é o índice inicial da substring, começando sempre em 0. O terceiro argumento marca o índice final da substring (um índice a mais que o último caractere desejado). Se o terceiro argumento for omitido, todo o restante da string será incluído na substring.

Veja o código LISP completo para o exemplo no qual pedimos para o usuário informar uma frase e extraímos dessa frase os 5 primeiros caracteres:

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; variáveis que vamos usar no programa
(let ((frase)(substring))
  ; Vamos pedir para o usuário informar
  ; uma frase
  (princ "Informe uma frase: ")
  ; talvez o seu compilador não precise disso
  (force-output)
  ; atribui o valor lido à variável frase
  (setq frase (read-line))
  
  ; vamos mostrar a frase informada
  ; o símbolo ~% provoca uma quebra de linha
  (format t "A frase informada foi: ~S~%" frase)
  
  ; agora vamos obter os 5 primeiros caracteres
  (setq substring (subseq frase 0 5))
  
  ; e mostramos a substring
  (format t "A substring obtida foi: ~S" substring)
)

Ao executar este código LISP nós teremos o seguinte resultado:

A frase informada foi: "Estudar LISP é bom demais"
A substring obtida foi: "Estud"


Lisp ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Estruturas de Controle

Exercícios Resolvidos de LISP - Um programa que lê duas notas, calcula a média aritmética e exibe uma mensagem de reprovado, exame ou aprovado

Quantidade de visualizações: 455 vezes
Pergunta/Tarefa:

Escreva um programa LISP ou Common Lisp que leia duas notas (como double ou float), calcule e mostre a média aritmética e uma mensagem de acordo com as seguintes regras:

1) Se a média for inferior a 4,0 escreva "Reprovado";
2) Se a média for igual ou superior a 4,0 e inferior a 7,0 escreva "Exame";
3) Se a média for igual ou superior a 7,0 escreva "Aprovado".

Sua saída deverá ser parecida com:

Informe a primeira nota: 8
Informe a segunda nota: 7.4
A média obtida foi: 7.7
Aprovado
Resposta/Solução:

Veja a resolução comentada deste exercício usando Common Lisp (a padronização da linguagem LISP):

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; Algoritmo LISP para calcular a média de um aluno

; variáveis que vamos usar no programa
(let ((n1)(n2)(media))
  ; vamos solicitar as duas notas do aluno
  (princ "Informe a primeira nota: ")
  (force-output)
  (setq n1 (read))
  (princ "Informe a segunda nota: ")
  (force-output)
  (setq n2 (read))

  ; vamos calcular a média aritmética
  (setq media (/ (+ n1 n2) 2))
  (format t "A média obtida foi ~F" media)

  ; vamos verificar se o aluno foi reprovado, está de exame ou aprovado
  (cond 
    ((< media 4.0) ; reprovado
      (format t "~%Reprovado"))
    ((and (>= media 4.0)(< media 7.0)) ; exame
      (format t "~%Exame"))  
    (t (format t "~%Aprovado"))
  )  
)



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