Python para desenvolvedores - material apoio (parte I)

Python para desenvolvedores Material de apoio Marcelo Barros de Almeida [email_address]

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Sumário
Parte I
Características do Python
Blocos de código, controle de fluxo e laços
Tipos e operadores
Listas, tuplas e dicionários
Funções

Parte I Conceitos básicos sobre a linguagem de programação Python, incluindo sintaxe, tipos, estruturas de controle, funções e documentação.

O que é Python ? Python é uma linguagem de altíssimo nível (em inglês, Very High Level Language) orientada a objeto, de tipagem dinâmica e forte, interpretada e interativa.

Características do Python
Sintaxe clara e concisa (legibilidade)
Suporte a estruturas de alto nível
Grande número de módulos
Multiparadigma: procedural, funcional e orientação a objetos
Moderna (geradores, introspecção, metaclasses, persistência, unidades de teste, etc)
É uma linguagem interpretada
Código aberto
Fácil integração com C/C++

Histórico do Python
Criada em 1990, por Guido van Rossum (Holanda)
Baseada na linguagem ABC
Foco inicial em físicos e engenheiros
Bastante aceita atualmente:
Google
Yahoo
Microsoft (IronPython)
Nokia (desenvolvimento para celulares)
Disney

Versões
Python é escrito originalmente em C (Cpython)
Existem versões para .NET (IronPython), JVM (Jython) e até mesmo em Python (PyPy)
Versões:
2.6.4: maior compatibilidade com a base atual
3.1.1: versão com as mudanças mais recentes do Python
Download:
http://www.python.org/download
Suporte a OS X, Linux, Unix, Windows

Executando um programa
Arquivos com extensão ”.py”. No Windows existe também ”.pyw”, que não abre um console
Execução geralmente pela linha de comando:
python progama.py

Tipagem dinâmica (e forte)
Não se faz declaração de variáveis. A variável é inferida pelo interpretador em tempo de execução ( duck typing )
Python é fortemente tipada, isto é, os tipos são checados no momento da operação e conversões precisam ser explícitas

Compilação e interpretação
O código fonte é traduzido em bytecodes e armazenado em disco para reuso posterior
Bytecode é um formato binário multiplataforma
.pyc: byte code normal
.pyo: byte code otimizado
O bytecode pode ser empacotado com o interpretador para distribuição de um executável único

Compilação e interpretação Código fonte (.py) Símbolos Árvore sintática Bytecode (.pyc / .pyo) Binários Instaladores Interpretador

Modo interativo
O interpretador Python pode ser usado de forma interativa, na qual as linhas de código são digitadas em uma linha de comando), bastando executar o interpretador (python)
O modo interativo é muito prático para testes e modificações

Ferramentas
IDEs:
PyScripter
Stani's Python Editor (SPE)
Eric
PyDev (plugin para o Eclipse)
Editores de texto:
SciTE
Notepad++
PSPad

Ferramentas
Shell:
PyCrust (gráfico)
Ipython (texto)
Empacotadores (criação de executáveis):
Py2exe (apenas para Windows)
cx_Freeze (portável)

Ferramentas
Frameworks:
Web: Django, TurboGears, Zope e web2py
Interface gráfica: wxPython, PyGTK e PyQt
Processamento cientifico: NumPy e SciPy
Processamento de imagens: PIL
2D: Matplotlib e SVGFig
3D: Visual Python, PyOpenGL e Python Ogre
Mapeamento objeto-relacional: SQLAlchemy e SQLObject

Cultura, jargão e curiosidades
Nome proveniente de um programa da TV britânica chamado Monty Python Flying Circus
Pythonic : usado para indicar que algo é compatível com as premissas de projeto
Ideais da linguagem, por Tim Peters:
import this
Benevolent Dictator for Life (BDFL) é como Guido é conhecido na comunidade Python
Propostas para melhoria da linguagem são chamadas de PEPs ( Python Enhancement Proposals )

Sintaxe
Comentários começam com ”#” e vão até o fim da linha
Existem também comentários funcionais para:
Indicação do interpretador
Indicação da codificação do arquivo
Programa constituído de linhas. Múltiplas linhas devem usar o ”” ao final da linha

Blocos de código
Os blocos são delimitados pela endentação, que deve ser constante no bloco
PEP-0008: usar quatro espaços para endentação
A linha anterior ao bloco termina com ”:”, geralmente uma estrutura de controle ou declaração de uma nova estrutura
Não misture espaços e tabulação !

Blocos de código Programa Instruções Enquanto condição: Dois pontos obrigatórios Se condição: Instruções Senão: Instruções Instruções Inicio de um bloco Fim dos dois blocos Outro bloco Fim do programa Instruções Inicio do programa

Blocos de código
Exemplo:
Saída:
O operador ”%” calcula o módulo da divisão

Objetos
Python é orientado a objetos. Até mesmo os tipos básicos são objetos
O acesso a atributos e métodos é feito via o operador ponto (”.”)

Controle de fluxo (if-else)
<condição>: sentença que possa ser avaliada como verdadeira ou falsa
<bloco de código>: sequência de linhas de comando
As clausulas elif e else são opcionais e podem existir vários elifs para o mesmo if, porém apenas um else ao final
Parênteses só são necessários para evitar ambiguidades

Controle de fluxo (if-else)
Exemplo:

Laços (for)
Permite iterar sobre sequências estáticas ou iteradores
Aceita instruções break e continue , além de else
range(m,n,p) ou xrange(m,n,p) são úteis

Laços (for)
O for itera sobre objetos e não indexes !
Lista x aponta para 1. 1 2 3 4 5 6 ... x Primeira iteração A referência foi atualizada. Lista 1 2 3 4 5 6 ... x Segunda iteração x é apenas uma referência. x aponta para 2.

Laços (while)
Aceita instruções break e continue , além de else
Lembre de usar True e False no teste

Tipos
Tipos simples:
Números (inteiro, real, complexo) e strings
Tipos complexos:
Listas, tuplas e dicionários
Os tipos podem ser:
Mutáveis: permite alteração no conteúdo
Imutáveis: não permitem alteração no conteúdo (uma cópia é sempre feita em caso de alteração)
Python usa referências
Python usa coletor de lixo por contagem de referência

Tipos nuḿericos
Os tipos inteiros tem dimensão arbitrária e são imutáveis
Notação científica: 1.2e22
Funções builtin de conversão:
int(), float(), abs(), oct(), hex(), pow(), round()
Suporta vários tipos de operações:
Aritméticas: +, -, *, **, /, //, %
Lógicas: <. >, <=. >=, ==, !=
Bit-a-bit: <<, >>, &, |, ^, ~

Tipos numéricos

Tipos string
Os tipos string são imutáveis e podem ser inicializadas com:
Aspas simples ou duplas
Em várias linhas com três aspas simples ou duplas
Sem expansão de caracteres especiais se começar com ”r”
Unicode, se comelar com ”u”
Funções builtin de conversão:
str(), unicode(), len()
O módulo UserString suporta strings mutáveis

Operadores booleanos
Com operadores lógicos é possível construir condições mais complexas para controlar desvios condicionais e laços.
Os operadores booleanos: and , or , not , is e in :
is: retorna verdadeiro se receber duas referências ao mesmo objeto e falso em caso contrário
in: retorna verdadeiro se receber um item e uma lista e o item ocorrer uma ou mais vezes na lista e falso em caso contrário.
and, or e not são os equivalentes a &&, || e ! do C

Tipos string

Interpolação de strings
Feita através do operador ”%”, similar ao printf da linguagem C
Símbolos usados na interpolação:
%s: string
%d: inteiro
%o: octal
%x: hexacimal
%f: real
%e: real exponencial
%%: sinal de percentagem

Interpolação de strings

”Fatiando” strings (slices)
O uso de conchetes e indexes permite o fatiamento das strings de forma bem flexível
Os índices no Python:
Começam em zero
Contam a partir do fim se forem negativos
Podem ser definidos como trechos, na forma [inicio:fim+1:intervalo]
Inicio: default é 0, fim: default é len(str) e intervalo: default é 1
Invertendo uma string: [::-1]
Existem várias funções úteis no módulo string

”Fatiando” strings (slices) Fatiando strings String s P y t h o n 0 1 2 3 4 5 s[0] Caracteres Posições s[:2] s[2:] s[-1] P Py thon n Expressões Fatias

Listas
Coleções heterogêneas de objetos, que podem ser de qualquer tipo, inclusive outras listas
São mutáveis e aceitam operações de slices
Criando uma lista:
x = [ ]
x = [ 1, 2, ”abc” ]
x = list()
A função enumerate () é bastante útil para iterar sobre uma lista, retornando o index e o item

Listas

Tuplas
Semelhantes as listas, porém são imutáveis: não se pode acrescentar, apagar ou fazer atribuições aos itens. São mais eficientes que as listas.
Criando uma tupla:
x = ()
x = ( 1, 2, ”abc” )
x = (1,)
x = tuple()
x = tuple([ 1, 2, ”abc” ])

Dicionários
Um dicionário é uma lista de associações compostas por uma chave única e estruturas correspondentes.
São mutáveis mas a chave precisa ser de um tipo imutável, geralmente são usadas strings, números ou tuplas.
Criando um dicionários:
x = {}
x = {”chave1”:100, ”chave2”: [1,2,3]}
x = dict()

Dicionários Chaves Fractal { 'Fractal' : 'IFS' , 'Palheta' : 'Verde' , 'Limites' : ( 640 , 480 ), ( 0 , 0 ): ( 42 , 35 )} Valores IFS Palheta Verde Limites (640, 480) (0, 0) (42, 35) Elementos imutáveis Objetos quaisquer

Dicionários

Tipos booleanos
True e False são usados em Python para indicar verdadeiro ou falso
Os seguintes valores são considerados falsos:
False (falso)
None (nulo)
0 (zero)
”” (string vazia), [] (lista vazia), () (tupla vazia), {} (dicionário vazio)
Outras estruturas com o tamanho igual a zero
Todo o resto é considerado verdadeiro

Funções
Funções são blocos de código identificados por um nome, que podem receber parâmetros pré-determinados.
No Python, as funções:
Podem retornar ou não objetos
Aceitam Doc Strings
Aceitam parâmetros opcionais (com defaults)
Aceitam que os parâmetros sejam passados com nome. Neste caso, a ordem em que os parâmetros foram passados não importa
Tem namespace próprio (escopo local), e por isso podem ofuscar definições de escopo global

Funções
Bloco de função e exemplo com fatorial

Funções
Exemplo com fatorial (recursivo)

Funções
Conversões de RGB

Funções
Outras comodidades:
Número de parâmetros variáveis mas não nomeados
Número de parâmetros variáveis e nomeados

Exercícios
Implementar duas funções:
Uma que converta temperatura em graus Celsius para Fahrenheit
Outra que converta temperatura em graus Fahrenheit para Celsius.
Lembrando que: F = (9/5)*C+32
Implementar uma função que retorne verdadeiro se o número for primo (falso caso contrário). Testar de 1 a 100.
Implementar uma função que receba uma lista de listas de comprimentos quaisquer e retorne uma lista de uma dimensão.

Exercícios
Implementar uma função que receba um dicionário e retorne a soma, a média e a variância dos valores.
Escreva uma função que receba uma frase como parâmetro e retorne uma nova frase com cada palavra com as letras invertidas.
Crie uma função que receba uma lista de tuplas (dados), um inteiro (chave, zero por padrão igual) e um booleano (reverso, falso por padrão) e retorne dados ordenados pelo item indicado pela chave e em ordem decrescente se reverso for verdadeiro.

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