Lucas RayanandClaude Sonnet 5.5
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Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <noreply@anthropic.com>
258 lines
10 KiB
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# 🖥️ Process Scheduler Simulator
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> Uma ferramenta educacional interativa para visualizar e comparar algoritmos clássicos de escalonamento de processos de Sistemas Operacionais.
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[](https://react.dev/)
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[](https://www.typescriptlang.org/)
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[](https://vitejs.dev/)
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[](https://tailwindcss.com/)
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[](https://vitest.dev/)
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[](https://opensource.org/licenses/MIT)
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## ✨ O que é?
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O **Process Scheduler Simulator (PSS)** roda completamente no navegador, sem servidor e sem instalação de dependências de sistema. Você define os processos, escolhe o algoritmo, e assiste à simulação acontecer em tempo real através do diagrama de Gantt.
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Ideal para:
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- 📚 Estudantes de Sistemas Operacionais querendo visualizar o que antes era só teoria
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- 👩🏫 Professores buscando uma ferramenta interativa para sala de aula
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- 🔍 Profissionais revisitando fundamentos de SO
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## 🚀 Quick Start
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### Pré-requisitos
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- [Node.js](https://nodejs.org/) 20+
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- npm 10+
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### Instalação e execução local
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```bash
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# Clone o repositório
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git clone https://git.lucasrguerra.dev.br/lucasrguerra/pss.git
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cd pss
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# Instale as dependências
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npm install
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# Inicie o servidor de desenvolvimento
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npm run dev
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```
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Acesse [http://localhost:5173](http://localhost:5173) no seu navegador.
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### Build de produção
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```bash
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npm run build
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npm run preview
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```
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### Com Docker
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```bash
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docker compose up --build
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```
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O `Dockerfile` compila o Vite dentro da própria imagem (Node 22) e entrega os
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arquivos estáticos pelo nginx. Não há artefato pré-construído no repositório.
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### Imagem publicada
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Cada versão é publicada no registro de contêineres do Gitea (linux/arm64):
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```bash
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docker run -p 8080:80 git.lucasrguerra.dev.br/lucasrguerra/pss:latest
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```
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Tags: `latest`, `X.Y.Z`, `X.Y` e `sha-<commit>`. A instância pública roda em
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[pss.lucasrguerra.dev.br](https://pss.lucasrguerra.dev.br).
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### Integração contínua e releases
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- `.gitea/workflows/ci.yml`: tipos (`tsc -b`), testes, Trivy (dependências e segredos),
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build da imagem, Trivy na imagem e um teste de fumaça (a SPA responde, cai no index
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nas rotas internas e entrega os assets com cache imutável). Roda nas branches e toda
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segunda-feira.
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- `.gitea/workflows/release.yml`: na `main` e nas tags `vX.Y.Z`. Se o registro já tem a
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imagem do mesmo conteúdo (`inputs-<hash>`), nada é refeito: só as tags novas são
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aplicadas. Numa tag, cria a release no Gitea com as notas do [CHANGELOG](CHANGELOG.md).
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- Para lançar: atualize o CHANGELOG, a versão em `package.json` e o rótulo em
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`src/components/Layout/Sidebar.tsx`, faça o commit e envie a tag
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(`git tag vX.Y.Z && git push gitea vX.Y.Z`).
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## 🎮 Como usar
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1. **Crie seus processos**: No painel esquerdo, adicione processos definindo nome, tempo de chegada, prioridade e sequência de bursts (CPU e I/O). Ative a opção **Usar Threads** para criar threads dentro do processo, escolhendo o modelo (MANY_TO_ONE, ONE_TO_ONE ou MANY_TO_MANY) e a política intra-processo (FCFS, RR ou Priority).
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2. **Configure o escalonador**: Escolha o algoritmo e ajuste os parâmetros (quantum para RR, aging para Priority, quantuns e boost para MLFQ, etc.).
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3. **Execute a simulação**: Use os controles de Play/Pause/Step para rodar a simulação na velocidade que quiser (0.25× até 4×).
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4. **Analise os resultados**: O diagrama de Gantt mostra em tempo real o estado de cada processo (e suas threads, quando configuradas). Ao final, o painel de métricas exibe turnaround, waiting time, throughput, e — na aba Threads — métricas individuais por thread.
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> 💡 **Dica:** Carregue um dos **presets** disponíveis para ver fenômenos clássicos como o efeito de comboio do FCFS ou starvation com Priority Scheduling.
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## ⚙️ Algoritmos Suportados
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| Algoritmo | Preemptivo? | Parâmetros |
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|-----------|:-----------:|------------|
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| **FCFS**: First Come, First Served | ❌ | Nenhum |
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| **SJF**: Shortest Job First | ❌ | Nenhum |
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| **SRTF**: Shortest Remaining Time First | ✅ | Nenhum |
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| **Round Robin (RR)** | ✅ | Quantum |
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| **Priority NP**: Prioridade Não-Preemptiva | ❌ | Aging (opcional) |
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| **Priority P**: Prioridade Preemptiva | ✅ | Aging (opcional) |
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| **Priority RR**: Prioridade com Round Robin | ✅ | Quantum + Aging (opcional) |
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| **HRRN**: Highest Response Ratio Next | ❌ | Nenhum |
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| **Multilevel Queue** | ✅ | Quantum por fila |
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| **MLFQ**: Multilevel Feedback Queue | ✅ | Quantuns por fila + intervalo de boost |
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> Consulte a [documentação dos algoritmos](./docs/algorithms.md) para detalhes sobre como cada um funciona.
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## 📊 Métricas calculadas
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Para cada processo simulado, o PSS calcula automaticamente:
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- **Response Time**: tempo até o primeiro uso de CPU
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- **Turnaround Time**: tempo total desde a chegada até o término
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- **Waiting Time**: tempo total na fila Ready
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- **CPU Time / I/O Time**: tempo efetivo em cada tipo de burst
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- **CPU Utilization**: percentual do turnaround em CPU
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- **Bound Type**: classificação automática em CPU Bound, I/O Bound ou Balanced
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E globalmente: médias de response/turnaround/waiting, throughput e utilização global de CPU.
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## 🗂️ Estrutura do Projeto
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src/
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├── core/ # Lógica pura (sem React)
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│ ├── algorithms/ # Implementação de cada algoritmo
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│ │ ├── base.ts # Classe abstrata BaseScheduler
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│ │ ├── fcfs.ts
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│ │ ├── sjf.ts
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│ │ ├── rr.ts
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│ │ ├── priority.ts
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│ │ ├── priority_rr.ts
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│ │ ├── hrrn.ts
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│ │ ├── multilevel.ts
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│ │ ├── mlfq.ts # Multilevel Feedback Queue
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│ │ └── index.ts # Dispatch por algoritmo
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│ ├── engine.ts # SimulationEngine, orquestra os ticks (suporte a threads)
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│ ├── thread-scheduler.ts # Escalonador intra-processo (FCFS / RR / Priority)
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│ ├── metrics.ts # Cálculo de métricas por processo, globais e por thread
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│ ├── types.ts # Todas as interfaces TypeScript
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│ └── presets.ts # Cenários pré-definidos (processos e threads)
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│
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├── store/ # Estado global com Zustand
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├── components/ # Componentes React
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│ ├── ProcessPanel/ # Criação e edição de processos
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│ │ ├── ThreadEditor.tsx # Editor de threads (modelo, política, bursts por thread)
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│ │ └── ...
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│ ├── SchedulerPanel/ # Seleção de algoritmo e parâmetros
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│ ├── ControlBar/ # Play, Pause, Step, Reset, velocidade
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│ ├── GanttChart/ # Diagrama de Gantt interativo
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│ │ ├── GanttThreadRow.tsx # Sub-linha de thread no Gantt
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│ │ └── ...
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│ ├── MetricsPanel/ # Tabela, gráficos e métricas globais
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│ │ ├── ThreadMetricsTable.tsx # Tabela de métricas por thread
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│ │ └── ...
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||
│ └── shared/ # Botões, badges, tooltips, modais
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│ ├── threadUtils.ts # Derivação de cores de threads (HSL)
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│ └── ...
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│
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└── hooks/ # Hooks personalizados (loop de animação, export, etc.)
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## 📦 Presets disponíveis
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Carregue cenários clássicos com um clique para explorar fenômenos de SO:
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**Processos:**
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| Preset | O que demonstra |
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|--------|-----------------|
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| `classic_fcfs` | Execução básica com FCFS, sem I/O |
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| `convoy_effect` | Efeito de comboio: um processo longo bloqueando vários curtos |
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| `rr_demo` | Revezamento justo com Round Robin (quantum=3) |
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| `starvation` | Processos de baixa prioridade nunca recebem CPU |
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| `aging_fix` | O mesmo cenário de starvation, resolvido com aging |
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| `io_heavy` | Mix de processos CPU Bound vs I/O Bound |
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| `multilevel_demo` | Múltiplas filas com prioridades diferentes |
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**Threads:**
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| Preset | O que demonstra |
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|--------|-----------------|
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| `many_to_one` | Modelo N:1 — I/O de uma thread bloqueia todo o processo |
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| `one_to_one` | Modelo 1:1 — threads bloqueiam independentemente |
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| `many_to_many` | Modelo N:M — slots de kernel limitam o paralelismo |
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| `thread_starvation` | Starvation intra-processo com política Priority |
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| `threads_vs_processes` | Comparação direta: processo com threads vs processo único |
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## 🧪 Testes
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```bash
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# Roda todos os testes unitários
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npm test
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# Modo watch (re-executa ao salvar)
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npm run test:watch
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# Com relatório de cobertura
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npm run test:coverage
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```
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Os testes cobrem a engine de simulação, todos os algoritmos de escalonamento, e o cálculo de métricas.
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## 🛠️ Stack Tecnológica
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| Camada | Tecnologia |
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| Framework UI | React 18 |
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| Linguagem | TypeScript 5 |
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| Build tool | Vite 6 |
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| Estilos | Tailwind CSS 4 |
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| Estado global | Zustand 5 |
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| Gráficos | Recharts |
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| Ícones | Lucide React |
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| Testes | Vitest + Testing Library |
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## 📄 Documentação adicional
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- [📐 Algoritmos de Escalonamento](./docs/algorithms.md): descrição detalhada de cada algoritmo, regras de desempate e exemplos
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- [📏 Métricas](./docs/metrics.md): fórmulas e definições de todas as métricas calculadas
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||
- [📝 JOSS Paper](./paper.md): artigo científico submetido ao Journal of Open Source Software
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*Also available in: [🇺🇸 English](./README.en.md)*
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## 🤝 Contribuindo
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Contribuições são bem-vindas! Por favor, consulte nosso guia em [CONTRIBUTING.md](./CONTRIBUTING.md) para obter detalhes sobre como configurar o ambiente de desenvolvimento, reportar bugs ou enviar um Pull Request.
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## 📜 Licença
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Distribuído sob a [Licença MIT](./LICENSE). Desenvolvido por [Lucas Rayan Guerra](https://git.lucasrguerra.dev.br/lucasrguerra).
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