Atividades de algoritmos e soluções computacionais para a 2ª série do Ensino Médio com gabarito

Quem leciona Computação no Ensino Médio sabe que, em algum momento, o aluno precisa sair da teoria e pensar como resolver um problema real com um passo a passo claro. Na prática da sala, isso aparece quando pedimos para organizar uma lista de tarefas, escolher um critério para ordenar dados ou comparar duas formas de fazer a mesma coisa. Foi pensando nessa etapa que montei este material para a 2ª série, com foco em algoritmos e soluções computacionais, avaliando qualidades e melhorando as soluções encontradas.

Nas próximas linhas você vai encontrar o que o aluno precisa dominar, onde costuma errar, algumas ideias de trabalho em sala e oito questões comentadas com gabarito. Todas as questões foram organizadas para mostrar como pensar em critérios, custos e reaproveitamento de soluções, e não apenas para decorar definições.

O que o aluno de 2ª série precisa saber sobre algoritmos e soluções computacionais

Na 2ª série, o objetivo é que o estudante consiga construir uma solução computacional a partir de um problema bem descrito: entender o que precisa ser feito, escolher um procedimento adequado e verificar se ele realmente funciona. Isso envolve reconhecer que um mesmo problema pode ser resolvido de formas diferentes, e que cada escolha traz vantagens e custos, como tempo de execução, uso de memória ou necessidade de conexão. Saber avaliar essas qualidades e propor melhorias é o que diferencia quem apenas copia um procedimento de quem constrói uma solução de forma consciente. Também é importante que o aluno perceba que partes de uma solução podem ser reaproveitadas, como uma função que organiza uma lista por qualquer campo, em vez de recriar tudo do zero a cada novo problema.

O que ele precisa saber antes

Antes de avaliar soluções, o aluno precisa ter uma base mínima: entender o que é um dispositivo computacional e a diferença entre acesso sequencial e acesso aleatório aos dados; saber interpretar textos técnicos e fazer cálculos de percentual e de tempo; e ter noções básicas de programação, como funções, ordenação de listas e estruturas de repetição. Sem essa base, a comparação entre estratégias vira um chute, e o aluno passa a escolher pela primeira alternativa que parece bonita, sem olhar para os dados do enunciado.

Onde os alunos mais erram

Na minha experiência, o erro mais comum é avaliar a solução olhando para um único indicador. O aluno vê que uma estratégia é a mais rápida e conclui que ela é a melhor, esquecendo que ela pode estourar a memória ou a bateria. Outro erro frequente é confundir reaproveitamento com criação: quando o problema pede que se aproveite uma função já existente, muitos estudantes preferem escrever tudo de novo, porque acham que “fazer do zero” é mais seguro. Por fim, aparece a confusão entre sequência de execução do processador e padrão de acesso aos dados, que faz o aluno marcar a alternativa errada mesmo tendo lido o texto corretamente. Vale sempre pedir que o aluno justifique a escolha com um dado do enunciado.

Como trabalhar em sala

Algumas ideias que funcionam bem e não exigem material caro:

Primeiro, proponha um problema do cotidiano, como organizar a lista de tarefas da turma, e peça que dois grupos escrevam procedimentos diferentes. Depois, comparem o tempo de execução estimado e o uso de espaço, mesmo que seja no papel.

Segundo, use uma tabela comparativa com três colunas: tempo, memória e condição de uso. Peça que cada estratégia seja preenchida, e que a turma discuta qual atende melhor à situação descrita.

Terceiro, trabalhe o reaproveitamento com um exemplo concreto: mostre uma função de ordenação que recebe o nome do campo como parâmetro e pergunte como ela poderia ser usada para outra finalidade sem ser reescrita.

Quarto, faça o aluno reescrever uma especificação vaga, como “avisar pessoas próximas”, transformando-a em regras verificáveis, como raio de alcance e disponibilidade. Esse exercício ajuda muito a fixar a ideia de refinamento.

Quinto, peça uma revisão em duplas: cada aluno propõe uma melhoria para a solução do colega, justificando com um critério claro.

Questões prontas de algoritmos e soluções computacionais para a 2ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

As questões abaixo cobrem as habilidades EM13CO01, EM13CO07, EM13CO03 e EM13CO02. Você também pode acessar outras questões de cada habilidade pelos links: questões da habilidade EM13CO01, questões da habilidade EM13CO07, questões da habilidade EM13CO03 e questões da habilidade EM13CO02.

Questão 1: reutilização de soluções digitais no desenvolvimento de um app

Dados ilustrativos: recente pesquisa em clubes de leitura revelou que grupos que desenvolvem ferramentas digitais colaboram melhor quando reaproveitam soluções existentes. Estudantes criaram um app leitor para apoiar colegas com baixa visão. Para isso, integraram um módulo de conversão de texto em fala de código aberto, escreveram do zero o sistema de destaque de trechos, implementaram à mão um recurso de anotações e definiram manualmente os ícones da interface visando acessibilidade.

Analise o texto-base e identifique a prática que exemplifica a reutilização de partes de soluções existentes no desenvolvimento do app.

• ✅ A) Integrar um módulo de conversão de texto em fala de código aberto — Reutilizar biblioteca de texto para fala é aplicar solução pré-existente, atendendo ao reaproveitamento de partes de código.
• ❌ B) Realizar estudo de usabilidade para posicionar elementos na tela — Estudo de usabilidade é análise de interface, não reutilização de código ou módulos.
• ❌ C) Definir manualmente os ícones da interface visando acessibilidade — Criar ícones originais não envolve o uso de partes de soluções já disponíveis. Esta é a alternativa que o aluno mais costuma marcar por engano.
• ❌ D) Implementar à mão o recurso de anotações — Criar funcionalidade manualmente indica construção inteiramente nova, não reaproveitamento.
• ❌ E) Escrever do zero o sistema de destaque de trechos — Desenvolvimento do zero não caracteriza reutilização de soluções existentes.

Questão 2: acesso sequencial em dispositivos do Apple II

Em uma atividade sobre a evolução dos computadores pessoais, uma turma analisou o Apple II e seus principais componentes. As unidades Disk II armazenavam arquivos em setores que podiam ser acessados em diferentes ordens, caracterizando acesso aleatório. O monitor CRT recebia dados da memória de vídeo e atualizava a imagem percorrendo a tela linha a linha, em uma sequência definida. O teclado enviava sinais de entrada ao computador, o processador executava instruções e o alto-falante produzia sons a partir de sinais elétricos.

Com base no texto, qual dispositivo exemplifica o padrão sequencial de acesso descrito?

• ❌ A) As unidades Disk II que acessam setores em ordens diferentes — Este distrator confunde acesso sequencial com acesso aleatório, pois o texto afirma que os setores podem ser acessados em diferentes ordens.
• ✅ B) O monitor CRT que atualiza a imagem linha a linha — O monitor CRT realiza a atualização da imagem seguindo uma ordem determinada, percorrendo a tela linha a linha. Esse procedimento exemplifica um padrão sequencial. As unidades Disk II, por outro lado, são associadas no texto ao acesso aleatório aos setores.
• ❌ C) O teclado que envia sinais de entrada ao computador — Este distrator associa equivocadamente o envio de sinais de entrada ao padrão de acesso sequencial. O texto apenas informa a função do teclado, sem caracterizá-la como o acesso descrito.
• ❌ D) O processador que executa instruções em sequência — Este distrator confunde a sequência de execução de instruções com o padrão sequencial de acesso descrito no texto. Esse é o erro típico desta questão: a execução ordenada de instruções não é o critério apresentado para caracterizar o acesso à memória de vídeo.
• ❌ E) O alto-falante que produz sons a partir de sinais elétricos — Este distrator confunde a produção contínua ou ordenada de sons com o padrão sequencial de acesso à memória de vídeo. O texto não estabelece essa relação para o alto-falante.

Questão 3: escolha de estratégia sob restrições de memória, bateria e conexão

— Sem conexão estável no rio, o alerta precisa aparecer no próprio tablet — afirmou a técnica que acompanha sons de aves em comunidades do médio Rio Negro. Em cada jornada, são feitas quatro coletas, e o equipamento dispõe de 900 MB livres e de 40% de bateria destinados à tarefa. Para que a equipe possa verificar os registros ainda no local, o resultado de cada coleta deve estar disponível em até 20 minutos.

Três estratégias foram testadas. A estratégia I armazena todos os áudios antes de analisá-los: leva 12 minutos, reserva 1,1 GB e consome 11% de bateria por coleta. A II analisa blocos de áudio e descarta os já processados: leva 18 minutos, usa 180 MB e consome 9% por coleta. A III envia os áudios comprimidos a um servidor: leva 7 minutos, usa 70 MB e consome 6%, mas só produz resultado se houver conexão contínua.

Avalie as restrições da jornada e conclua qual resultado da comparação entre as estratégias permite atender integralmente à necessidade da técnica.

• ❌ A) Concluir que as estratégias I e II satisfazem simultaneamente as restrições da jornada. — Erro de compensação indevida: o desempenho de II não compensa as violações de memória e energia da estratégia I.
• ❌ B) Concluir que somente a estratégia I satisfaz simultaneamente as restrições da jornada. — Erro de priorização temporal: I é rápida, mas reserva 1,1 GB, acima dos 900 MB, e quatro coletas consomem 44% da bateria.
• ❌ C) Concluir que somente a estratégia III satisfaz simultaneamente as restrições da jornada. — Erro de desconsiderar condição operacional: os baixos consumos locais de III não resolvem a ausência de conexão contínua exigida para gerar o resultado.
• ✅ D) Concluir que somente a estratégia II satisfaz simultaneamente as restrições da jornada. — II entrega cada resultado em 18 minutos, usa 180 MB e consome 36% em quatro coletas, mantendo-se nos limites e sem depender de conexão.
• ❌ E) Concluir que as estratégias II e III satisfazem simultaneamente as restrições da jornada. — Erro de omissão de requisito: embora II atenda aos recursos, III depende de conexão contínua, inexistente durante a coleta.

Questão 4: reutilizar uma função de ordenação com outro critério

— A rua da ponte precisa aparecer antes das demais no mapa de vistoria — observou a agente da Defesa Civil após uma chuva intensa. O sistema usado pelo município já registra ruas, mostra um mapa e envia avisos aos moradores. Em um projeto anterior, seus programadores criaram uma função que recebe uma lista de registros e o nome de um campo, reorganizando a lista conforme os valores desse campo. Ela foi usada para ordenar atividades pelo horário. Agora, a equipe precisa produzir uma lista de ruas para inspeção, começando pelas que têm maior nível de risco, informação já registrada no sistema. O mapa e os avisos continuarão funcionando como antes.

Analise as partes do programa descritas e identifique o encaminhamento que atende à nova necessidade sem refazer uma função já disponível.

• ❌ A) Utilizar o disparo de avisos para comparar e trocar a ordem dos registros. — Erro de confusão de responsabilidades: o recurso de aviso comunica informações, enquanto a função existente realiza a organização da lista.
• ✅ B) Utilizar a função de organização, informando o campo "risco" como critério. — A função já reorganiza registros conforme um campo escolhido. Ao usar o campo risco, ela atende à nova lista sem recriar essa parte da solução.
• ❌ C) Utilizar a tela de avisos, substituindo cada alerta por uma posição na lista. — Erro de confusão entre apresentação e processamento: a tela exibe mensagens, mas não organiza os registros para definir prioridades.
• ❌ D) Utilizar o programa inteiro, apagando os trechos que não exibem o mapa. — Erro de desconsideração da modularidade: eliminar partes do programa não adapta a organização dos dados e pode comprometer recursos úteis.
• ❌ E) Utilizar os nomes das ruas como critério, mantendo os níveis de risco sem uso. — Erro de escolha de critério irrelevante: ordenar alfabeticamente não garante que as ruas mais arriscadas sejam vistoriadas primeiro.

Questão 5: refinamento de uma especificação para selecionar destinatários

— Se todos receberem o aviso, ninguém vai abrir o aplicativo, afirmou uma voluntária durante o teste de uma plataforma para comunicar árvores caídas em vias rurais. A proposta inicial dizia apenas que o sistema deveria avisar pessoas próximas ao ponto informado. Nos testes, porém, havia voluntários a diferentes distâncias, alguns indisponíveis naquele dia e outros que não autorizaram o uso de sua localização. A coordenação decidiu que, depois de receber um relato, o programa deverá selecionar possíveis colaboradores sem divulgar suas posições entre si. Antes de escrever essa parte do programa, o grupo precisa transformar a ideia geral de “pessoas próximas” em regras que possam ser verificadas pelos dados registrados.

Analise o cenário e identifique o refinamento da especificação que permite implementar a seleção de destinatários dos avisos.

• ❌ A) Definir que o sistema mostre o mapa do relato antes de decidir quem receberá o aviso. — Erro de confusão entre interface e regra. Exibir um mapa não estabelece critérios para selecionar destinatários.
• ❌ B) Definir que o sistema escolha destinatários pela cor preferida registrada em seus perfis. — Erro de atributo irrelevante. A preferência visual não contribui para identificar quem pode atender ao relato.
• ❌ C) Definir que o sistema escreva o código de localização antes de estabelecer critérios de seleção. — Erro de implementação prematura. Programar antes de detalhar regras mantém a ambiguidade da especificação.
• ✅ D) Definir que o sistema estabeleça um raio de alcance, consulte a disponibilidade e use localização autorizada. — O refinamento torna “próximas” um critério verificável e combina os dados necessários à seleção, preservando a autorização informada.
• ❌ E) Definir que o sistema envie cada aviso a todos os voluntários cadastrados na plataforma. — Erro de generalização. Ignora distância, disponibilidade e autorização, ampliando os destinatários além do necessário.

Questão 6: menor índice de custo computacional entre três aplicativos

Uma equipe avaliou três aplicativos de organização de tarefas em celulares de estudantes. Para comparar o desempenho, definiu um índice de custo computacional: somam-se o tempo médio de resposta, em milissegundos, e o consumo de memória, em megabytes. Quanto menor for esse índice, melhor será a relação entre rapidez e uso de memória. Os resultados foram: Terra — 150 ms e 120 MB; Mar — 180 ms e 80 MB; Sol — 130 ms e 150 MB. As taxas de erro foram semelhantes nos três aplicativos.

Com base no critério definido no texto-base, qual aplicativo apresenta o menor índice de custo computacional e, portanto, a melhor relação entre tempo de resposta e consumo de memória?

• ✅ A) O aplicativo Mar, com índice de 260. — O índice é obtido pela soma do tempo de resposta com o consumo de memória. Terra: 150 + 120 = 270. Mar: 180 + 80 = 260. Sol: 130 + 150 = 280. Como o menor índice representa a melhor relação segundo o critério estabelecido, o aplicativo Mar é a resposta correta.
• ❌ B) O aplicativo Sol, com índice de 280. — Este distrator decorre de selecionar o aplicativo Sol, apesar de ele apresentar o maior índice entre os três.
• ❌ C) O aplicativo Sol, com índice de 250. — Este distrator decorre de calcular incorretamente a soma dos dados do aplicativo Sol, produzindo um valor que não corresponde aos dados apresentados.
• ❌ D) O aplicativo Terra, com índice de 270. — Este distrator decorre de selecionar o aplicativo Terra, embora seu índice seja maior que o do Mar. É a escolha mais provável de quem olha só para o tempo de resposta e para a memória de forma isolada.
• ❌ E) O aplicativo Terra, com índice de 300. — Este distrator decorre de calcular incorretamente a soma dos dados do aplicativo Terra.

Questão 7: consumo de memória de cinco abordagens para calcular fatorial

Uma equipe desenvolve uma central meteorológica para regiões remotas. O microcontrolador do equipamento possui apenas 1 kB de RAM, e o programa precisa calcular o fatorial de um número n, com n igual ou menor que 20. Para realizar essa tarefa, a equipe considera cinco abordagens: um algoritmo recursivo, que chama fatorial(n-1) até alcançar o caso-base; uma estrutura de repetição com um acumulador; uma tabela pré-calculada, armazenada em um array com 21 posições; um algoritmo com memoização, que guarda os resultados já calculados em um array; e uma biblioteca que mantém em memória uma lista dos fatoriais necessários. Na análise, deve-se considerar o espaço adicional ocupado durante o cálculo, sem contar o armazenamento do próprio código do programa.

Com base no texto, qual abordagem apresenta o menor consumo de memória adicional para calcular o fatorial, sem exceder a RAM disponível?

• ❌ A) Algoritmo recursivo que chama fatorial(n−1) até alcançar o caso-base. — Esse distrator decorre do erro de considerar que a ausência de um array implica baixo consumo de memória. Entretanto, cada chamada recursiva permanece armazenada na pilha até o retorno, aumentando o uso de memória conforme n cresce. É a escolha mais provável de quem associa recursão à simplicidade.
• ❌ B) Algoritmo com memoização que guarda resultados em um array. — Esse distrator decorre do erro de confundir reaproveitamento de resultados com economia de memória. A memoização reduz cálculos repetidos, mas exige um array para armazenar os resultados.
• ❌ C) Biblioteca que mantém em memória uma lista dos fatoriais necessários. — Esse distrator decorre do erro de supor que uma solução pronta da biblioteca não utiliza a RAM do microcontrolador. A lista de resultados ocupa memória adicional, assim como a tabela pré-calculada.
• ✅ D) Estrutura de repetição com um acumulador. — A estrutura de repetição utiliza apenas um acumulador e variáveis de controle, mantendo consumo de memória adicional constante, independentemente do valor de n. A recursão precisa manter várias chamadas na pilha, enquanto a tabela pré-calculada, a memoização e a lista da biblioteca exigem espaço para armazenar vários resultados.
• ❌ E) Tabela pré-calculada armazenada em um array com 21 posições. — Esse distrator decorre do erro de priorizar a rapidez da consulta em vez do espaço ocupado. O array reserva memória para vários fatoriais, mesmo quando apenas um cálculo é solicitado.

Questão 8: trade-off entre memória e tempo no processamento de imagens por drones

Em um projeto de monitoramento da Mata Atlântica por drones, a equipe precisou escolher estratégias para processar imagens durante os voos. Foram comparadas três alternativas. A primeira comprime cada imagem para reduzir seu tamanho em 50%; com isso, diminui o uso de memória e o volume de dados transmitidos, mas aumenta em 30% o tempo de processamento local. A segunda usa uma tabela precomputada armazenada na memória, ocupando espaço adicional e reduzindo em 20% o tempo de execução. A terceira realiza o processamento em paralelo, diminuindo em 40% o tempo total, mas aumentando em 25% o consumo de energia e mantendo o uso de memória.

Com base no texto, qual estratégia exemplifica a redução do consumo de memória à custa de maior tempo de execução?

• ❌ A) Processar as imagens em paralelo, diminuindo em 40% o tempo total e aumentando em 25% o consumo de energia. — Essa alternativa corresponde à terceira estratégia. Ela reduz o tempo total e aumenta o consumo de energia, mas mantém o uso de memória.
• ✅ B) Aplicar compressão para reduzir cada imagem em 50% do tamanho, aumentando em 30% o tempo de processamento local. — A primeira estratégia atende simultaneamente às duas condições do comando: reduz o uso de memória ao diminuir o tamanho das imagens e, como consequência, aumenta em 30% o tempo de processamento local. A segunda ocupa espaço adicional e reduz o tempo de execução; a terceira mantém o uso de memória e também reduz o tempo total.
• ❌ C) Considerar que as três estratégias reduzem o consumo de memória enquanto aumentam o tempo de execução. — A afirmação generaliza indevidamente as características da primeira estratégia. A segunda ocupa espaço adicional e reduz o tempo, enquanto a terceira mantém o uso de memória e reduz o tempo total.
• ❌ D) Usar uma tabela precomputada armazenada na memória, ocupando espaço adicional e reduzindo em 20% o tempo de execução. — Essa alternativa descreve corretamente a segunda estratégia, mas ela aumenta o uso de armazenamento e diminui o tempo de execução, não reduz a memória à custa de maior tempo. É a escolha mais provável de quem confunde tabela com economia.
• ❌ E) Considerar que nenhuma das estratégias reduz o consumo de memória enquanto aumenta o tempo de execução. — Essa conclusão contradiz diretamente o texto, que apresenta uma estratégia com exatamente essas duas características.

Próximos passos para fechar a aula

Depois de resolver as questões, sugiro que você peça à turma para escolher uma das questões e explicar, em voz alta, por que a alternativa correta vence as demais. Esse hábito de justificar com dados é o que mais ajuda na avaliação de soluções. Se quiser montar uma prova com outras combinações de questões, você pode usar o gerador de provas do GeraProva e, se ainda não tem conta, faça seu cadastro grátis para começar.

Este material foi preparado como apoio ao seu planejamento. Revise as questões conforme o seu contexto de turma antes de aplicar, e ajuste o nível de dificuldade ao que seus alunos já dominam.