Sintaxe da linguagem

Sintaxe da Linguagem Python

O Python é uma linguagem de programação que ganha mais relevância a cada momento. O Python pode ser utilizado em diversas áreas, desde a criação de scripts para automação de tarefas até a criação de aplicações web.

Ao longo desta seção vamos avaliar diversas aplicações de Python para referenciar o uso da linguagem ao longo do módulo.

Configuração do Ambiente e Ambiente Virtual

O Python pode ser instalado de diversas formas diferentes no nosso sistema operacional. Ele pode ser utilizado em servidores Web também. Para o desenvolvimento ao longo do módulo, vamos utilizar o Python de forma local.

Você pode baixar o Python no site oficial da linguagem: Python. Escolher a versão específica de acordo com o seu sistema operacional.

Ambientes Virtuais

Quando diversas bibliotecas vão sendo instaladas em nossa instalação de Python, podemos ter incompatibilidades entre suas diferentes versões e dependências (outras bibliotecas e pacotes). Para evitar isso, é recomendado a utilização de ambientes virtuais.

Primeiro criando um ambiente virtual para o projeto:

No Windows🪟:

python -m venv .
# Navegando para ativar o env - No Windows
cd Scripts
# Ativando o env
activate
# Voltando para a pasta raiz
cd ..

No Linux🐧:

python3 -m venv .
# Ativando o env
source bin/activate

No MacOS🍏:

python3 -m venv .
# Ativando o env
source bin/activate

Escrevendo um Script em Python

O Python é uma linguagem de programação que é muito fácil de ser utilizada. A linguagem é muito legível e possui uma sintaxe muito simples. Podemos criar um script em Python para realizar diversas tarefas. Vamos iniciar criando um arquivo chamado ola.py com o seguinte conteúdo:

print("Olá, Mundo!")

Para executar o script, basta abrir o terminal e digitar:

python ola.py

A saída esperada para o comando acima é:

Olá, Mundo!

Agora criando um script um pouco mais complexo, pode ser chamado de calculaMedia.py:

# Script para calcular a média de notas
notas = [10, 9, 8, 7, 6]
media = sum(notas) / len(notas)
print(f"A média das notas é: {media}")

Para executar o script:

python calculaMedia.py

Ao avaliar o código acima, podemos notar que várias coisas estão acontecendo:

A linha 2 cria uma lista de notas;
A linha 3 calcula a média das notas, ela realiza isso somando (sum) todas as notas e dividindo pelo número de notas (len);
A linha 4 imprime a média das notas.

Trabalhando com Sets

Um Set em Python é equivalente a uma lista, mas nenhum de seus valores pode ser duplicado. Vamos criar um script chamado trabalhandoComSets.py:

# Script para trabalhar com sets
notas = {10, 9, 8, 7, 6, 6, 7, 8, 9, 10}
print(f"O conjunto de notas é: {notas}")

No código acima, podemos notar que a lista de notas possui valores duplicados. No entanto, ao executar o script, podemos notar que a saída é:

O conjunto de notas é: {6, 7, 8, 9, 10}

Os Sets não armazenam valores duplicados e nem a ordem que os valores foram inseridos. Quando um set for iniciado sem nenhum valor, devemos utilizar a função Set(). Vamos avaliar algumas operações que podem ser realizadas com Sets.

# Exemplo para trabalhar com sets

amigos = {'João', 'Maria', 'José', 'Ana', 'João', 'Maria'}
amigos_fora = {'José', 'Ana', 'João'}

# Diferença entre sets
print("Diferença:" ,amigos.difference(amigos_fora))

# Total de elementos distintos - União dos sets
print("União:", amigos.union(amigos_fora))

# Interseção
print("Interseção:", amigos.intersection(amigos_fora))

Sets podem ser utilizados para acelerar comparações entre listas, por exemplo.

Nota: Sets não possuem ordem, então não é possível acessar um elemento pelo seu índice.

Mais operações com sets: Documentação sobre Sets.

List Comprehension

O operador in pode ser utilizado para verificar se um elemento está contido em um set, uma lista ou um dicionário. Uma forma de trabalhar com listas é utilizando um recursos chamado list comprehension.

# Utilizando o recurso de list comprehensions:

# Lista base
lista = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# Criando uma lista de quadrados
## Estrutura: [expressão for item in lista]
quadrados = [x * x for x in lista]
print(quadrados)

O objetivo do list comprehension é criar uma nova lista a partir de uma lista existente, aplicando uma expressão a cada elemento da lista. A estrutura dela é a seguinte:

Primeiro a operação que deve ser realizada com cada elemento da lista;
Segundo o elemento que será utilizado para realizar a operação. Ele também será o responsável por interar sobre a lista;
Terceiro a lista que será utilizada para realizar a operação.

Em geral, as operações com list comprehensions são escritas em uma única linha. Manter a operação concisa é uma boa prática. Quando a operação não deve ser aplicada a todos os elementos da lista, é possível utilizar um if para filtrar os elementos que devem ser utilizados. Ele deve ser implementado no final da expressão.

# Utilizando o recurso de list comprehensions:

# Lista base
lista = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# Criando uma lista de pares
pares = [x for x in lista if x % 2 == 0]
print(pares)

Nota: Quando uma lista é criada utilizando o recurso de list comprehension, ela é criada em memória. Se a lista for muito grande, pode ser que o computador não consiga processar a operação. Nesse caso, é possível utilizar um gerador, que é um objeto que gera os elementos da lista sob demanda.

Desempacotamento de Sequência

Com Python é possível realizar uma operação chamada Desempacotamento de Sequência. Ela permite que uma lista seja desempacotada em variáveis individuais.

# Desempacotamento de Sequência
pessoas = ['João', 'Maria', 'José', 'Ana']
pessoa1, pessoa2, pessoa3, pessoa4 = pessoas
# Para ignorar um elemento da lista, basta utilizar um underline
pessoa1, pessoa2, _, pessoa4 = pessoas
# Para pegar todos os elementos restantes, basta utilizar um asterisco
pessoa1, pessoa2, *restante = pessoas

Nota: O desempacotamento de sequência pode ser utilizado com qualquer tipo de sequência, como listas, sets, tuplas e strings.

Funções e Lambdas

Funções são blocos de código que podem ser chamados para realizar uma tarefa específica. Em Python, funções são definidas utilizando a palavra-chave def. Funções podem receber parâmetros e retornar valores.

# Função para calcular a média
def calcula_media(notas):
    return sum(notas) / len(notas)

# Chamando a função
notas = [10, 9, 8, 7, 6]
media = calcula_media(notas)
print(f"A média das notas é: {media}")

Funções podem receber valores para seus parâmetros. Em Python, os parâmetros podem ser passados por posição ou por nome, podem ainda possuir valores padrões, que a função assume se nenhum outro valor for passado para ele.

# Função para calcular a média
def calcula_media(notas, peso1=1, peso2=1, peso3=1, peso4=1, peso5=1):
    return (notas[0] * peso1 + notas[1] * peso2 + notas[2] * peso3 + notas[3] * peso4 + notas[4] * peso5) / (peso1 + peso2 + peso3 + peso4 + peso5)

# Chamando a função
notas = [10, 9, 8, 7, 6]
media = calcula_media(notas, peso1=2, peso2=2, peso3=2, peso4=2, peso5=2)
print(f"A média das notas é: {media}")

nova_media= calcula_media(notas)
print(f"A média das notas é: {nova_media}")

No caso do bloco de código acima, os parâmetros peso1, peso2, peso3, peso4 e peso5 possuem valores padrões. Se nenhum valor for passado para eles, a função assume o valor padrão. Na primeira chamada a função calcula_media é chamada com valores específicos para os pesos. Na segunda chamada, a função é chamada sem passar valores para os pesos, então a função assume os valores padrões.

Funções podem retornar valores. Em Python, funções podem retornar mais de um valor. Quando uma função retorna mais de um valor, ela retorna uma tupla.

# Função para calcular a média e a soma de notas
def calcula_media_soma(notas):
    return sum(notas)/len(notas), sum(notas)

# Chamando a função
notas = [10, 9, 8, 7, 6]
media, soma = calcula_media_soma(notas)
print(f"A média das notas é: {media}")
print(f"A soma das notas é: {soma}")

IMPORTANTE: Quando utilizando funções, se uma variável local de uma função tiver o mesmo indicador de nome de uma variável global, a variável local terá prioridade sobre a variável global. Para utilizar a variável global, é necessário utilizar o comando global antes de declarar a variável local. Se a variável global for alterada dentro da função, ela será alterada também fora da função. Se a variável global for sobrescrita dentro da função, ela será criada como uma variável local.

Existe um tipo especial de função chamada lambda. Elas foram desenvolvidas para processar dados de entrada e retornar um conjunto de dados de saída. Em geral, elas não são utilizadas para realizar ações diferentes deste tipo de processamento.

As funções lambda são escritas em uma única linha e não possuem nome. Elas são utilizadas para realizar operações simples e não devem ser utilizadas para realizar operações complexas. Sua sintaxe é a seguinte:

lambda argumento: expressão

Para utilizar as funções lambdas em um local diferente de onde elas foram criadas, é necessário atribuí-las a uma variável. Uma utilização bastante comum das funções do tipo lambda são em list comprehensions. Elas permitem que uma operação seja realizada em cada elemento de uma lista.

# Sintaxe de uma função lambda
# lambda argumento: expressão
variavel_para_lambda = lambda x,y : x+ y

print(variavel_para_lambda(2,3))

# Utilizando um list comprehension com uma função lambda
lista = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
quadrado = lambda x: x * x
# Pode ser utilizado de qualquer uma das duas formas:
# Forma 1:
quadrados = [(lambda x: x * x)(x) for x in lista]
# Forma 2:
quadrados = map(quadrado, lista)

O uso da sintaxe da função map() é comum em outras linguagens de programação. Ela permite que uma função seja aplicada a cada elemento de uma lista. O resultado é uma lista com os elementos alterados.

Os parênteses ao redor da função lambda são necessários para que a função seja executada como um bloco. Além de list comprehensions, podemos utilizar os dictionaries comprehensions. Eles são utilizados para criar dicionários a partir de uma lista.

# Exemplo de como utilizar dictionary compreenhencion
usuarios = [
    (0, "Murilo", "Professor"),
    (1, "Mojang", "Desenvolvedora"),
    (0, "Midoria", "Estudante")
]

# Gera um novo dicionário com os registros
novo_dict = {usuario[1]:usuario for usuario in usuarios}

print(novo_dict)

Quando a quantidade de argumentos que será enviado para uma função não é conhecida, é possível utilizar o operador * para indicar que a função deve receber uma quantidade variável de argumentos. Os argumentos serão recebidos como uma tupla.

# Exemplo de como utilizar o operador * para receber uma quantidade variável de argumentos
def soma(*args):
    total = 0
    for numero in args:
        total += numero
    return total
print(soma(1,2))
print(soma(1,2,4,5,7,8))

É possível utilizar parâmetros nomeados e o operador ** para receber uma quantidade variável de argumentos nomeados. Os argumentos serão recebidos como um dicionário. Utilizando o apenas o operador * os argumentos serão recebidos como uma tupla.

# Exemplo de como utilizar o operador ** para receber uma quantidade variável de argumentos nomeados
def soma(**kwargs):
    total = 0
    for numero in kwargs.values():
        total += numero
    return total
print(soma(a=1,b=2))
print(soma(a=1,b=2,c=4,d=5,e=7,f=8))

Um Pouco de Orientação a Objetos

Quando temos um método definido em uma classe, podemos mandar uma instância da classe como argumento para o método. Quando fazemos isso, o método recebe a instância como primeiro argumento. Esse argumento é chamado de self e é utilizado para acessar os atributos e métodos da classe.

# Exemplo de como utilizar o operador ** para receber uma quantidade variável de argumentos nomeados
class ClasseExemplo:
    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
    def imprimir_nome(self):
        print(self.nome)

instancia = ClasseExemplo("Murilo")
# Chamada do método imprimir_nome
instancia.imprimir_nome()

# Chamada do método imprimir_nome utilizando a classe
ClasseExemplo.imprimir_nome(instancia)

Existem alguns métodos que são especiais nas classes. Eles são invocados de forma automática em algumas situações específicas. Um exemplo é o método __init__. Ele é invocado quando uma classe é instanciada. Ele é utilizado para inicializar os atributos da classe.

# Exemplo de como utilizar o método __init__ para inicializar os atributos da classe
class ClasseExemplo:
    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
    def imprimir_nome(self):
        print(self.nome)

instancia = ClasseExemplo("Murilo")
# Chamada do método imprimir_nome
instancia.imprimir_nome()

O método __str__ é utilizado para retornar uma representação em string de um objeto. Ele é invocado quando utilizamos a função print() para imprimir um objeto, por exemplo.

O método __repr__ é utilizado para retornar uma representação em string do conteúdo do objeto. Ele é invocado quando utilizamos a função repr() para imprimir um objeto, por exemplo. Ele é chamado de forma automática quando utilizamos o interpretador do Python para debugar um código.

Em geral, o método __str__ é utilizado para retornar uma representação mais amigável do objeto, enquanto o método __repr__ é utilizado para retornar uma representação mais precisa do objeto.

Podemos definir valores constantes dentro de uma classe. Para isso, basta definir um atributo da classe e atribuir um valor a ele. Para acessar o valor de um atributo de classe, basta utilizar o nome da classe e o nome do atributo.

# Exemplo de como utilizar o método __init__ para inicializar os atributos da classe
class ClasseExemplo:
    # Atributo de classe
    VALOR_CONSTANTE = 10
    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
    def imprimir_nome(self):
        print(self.nome)

instancia = ClasseExemplo("Murilo")
# Chamada do método imprimir_nome
instancia.imprimir_nome()
# Acessando o atributo de classe
print(ClasseExemplo.VALOR_CONSTANTE)

Assim como podemos definir atributos para a classe, podemos definir métodos para a classe. Para isso, basta definir uma função dentro da classe. Para acessar um método de uma classe, basta utilizar o nome da classe e o nome do método.

# Exemplo de como utilizar o método __init__ para inicializar os atributos da classe
class ClasseExemplo:
    # Atributo de classe
    VALOR_CONSTANTE = 10
    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
    def imprimir_nome(self):
        print(self.nome)
    # Método de classe
    @classmethod
    def imprimir_valor_constante(cls):
        # A referência cls indica a própria classe
        print(cls.VALOR_CONSTANTE)

ClasseExemplo.imprimir_valor_constante()

Métodos de classe podem ter acesso a classe, mas não podem ter acesso a instância. Para isso, é necessário utilizar o decorador @classmethod antes da definição do método. Esses métodos podem ser utilizados para criar objetos com uma variação de atributos, por exemplo.

Utilizamos o conceito de herança quando queremos criar uma classe que herda os atributos e métodos de outra classe. Para isso, basta passar a classe que será herdada como argumento da classe que será criada.

# Exemplo de como utilizar o método __init__ para inicializar os atributos da classe
class ClasseExemplo:
    # Atributo de classe
    VALOR_CONSTANTE = 10
    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
    def imprimir_nome(self):
        print(self.nome)
    # Método de classe
    @classmethod
    def imprimir_valor_constante(cls):
        # A referência cls indica a própria classe
        print(cls.VALOR_CONSTANTE)

# Classe que herda os atributos e métodos da classe ClasseExemplo
class ClasseExemplo2(ClasseExemplo):
    pass

instancia = ClasseExemplo2("Murilo")
instancia.imprimir_nome()

Quando uma classe herda os atributos e métodos de outra classe, ela pode sobrescrever os atributos e métodos da classe que está herdando. Para isso, basta definir o atributo ou método com o mesmo nome da classe que está herdando.

# Exemplo de como utilizar o método __init__ para inicializar os atributos da classe
class ClasseExemplo:
    # Atributo de classe
    VALOR_CONSTANTE = 10
    def __init__(self, nome):
        self.nome = nome
    def imprimir_nome(self):
        print(self.nome)
    # Método de classe
    @classmethod
    def imprimir_valor_constante(cls):
        # A referência cls indica a própria classe
        print(cls.VALOR_CONSTANTE)

# Classe que herda os atributos e métodos da classe ClasseExemplo
class ClasseExemplo2(ClasseExemplo):
    # Quando desejamos chamar o construtor da classe que está herdando, utilizamos o método super()
    def __init__(self, nome):
        super().__init__(nome)
    # Sobrescrevendo o método imprimir_nome
    def imprimir_nome(self):
        print("Sobrescrevendo o método imprimir_nome")

instancia = ClasseExemplo2("Murilo")
instancia.imprimir_nome()

Em geral, em Python a composição é mais utilizada do que a herança. A composição é utilizada quando queremos que uma classe tenha uma instância de outra classe como atributo. Para isso, basta criar um atributo da classe que será utilizada como composição.

Com a composição, podemos escrever classes menores e mais específicas, permitindo que elas sejam reutilizadas em outras classes e possuam uma melhor organização.

Do ponto de vista conceitual, a herança cria uma ligação do tipo é um entre as classes. Já a composição cria uma ligação do tipo tem um entre as classes.

Type Hinting

A partir do Python 3.5, é possível utilizar o Type Hinting para indicar o tipo de um argumento de uma função ou método. Isso é útil para indicar o tipo de dado que deve ser passado para uma função ou método. O Type Hinting não é obrigatório, mas é uma boa prática utilizá-lo.

Quando utilizamos o Type Hinting, o Python não faz nenhuma validação do tipo de dado que está sendo passado para a função ou método. Ele apenas indica o tipo de dado que deve ser passado. CONTUDO, se estivermos utilizando algum linter, ele pode fazer a validação do tipo de dado que está sendo passado.

# Importando o tipo lista para retorno
from typing import List

# Cria uma função que retorna a soma dos valores informados em uma lista
def soma_lista(dados:List) -> float:
    return sum(dados)

entrada = [1,2,3,4]
print(soma_lista(entrada))

Podemos especificar que um tipo de dado é uma classe utilizando o nome da classe. Podemos especificar que um tipo de dado é uma lista de um determinado tipo de dado utilizando o nome da classe entre colchetes. Podemos especificar que um tipo de dado é uma tupla de um determinado tipo de dado utilizando o nome da classe entre parênteses.

Exercícios

Pessoal aqui vão existir alguns exercícios para auxiliar vocês a fixar alguns dos conteúdos apresentados. Lembrando, eles não valem nota ou precisam ser entregues, servem apenas para praticar a utilização do Python.

Construa um programa que permita que o usuário informe os 3 lados de um triângulo, A, B e C. Apresente para ele o valor da área do triângulo utilizando a fórmula de Hierão. ATENÇÃO: Para o calculo do semiperímetro (s) e da Área, elabore uma função.
Elabore um programa capaz de converter a temperatura monitorada em graus C, informada por um usuário, para graus K e F. OBRIGATORIAMENTE: utilize duas funções, uma para converter a temperatura para graus K e outra para graus F.
Elabore um programa que armazene os dados do usuário (nome, idade e cpf) em strings diferentes. Utilize uma função para realizar a leitura dos dados do usuário e uma função de exibição para mostrar todas as informações lidas.
Elabore um programa que possibilite o usuário inserir 15 medições de tempo. Determine quais foram os tempos máximo, mínimo e médio. Considere que os valores de tempo informado estão todos em segundos, apenas valores interiores são fornecidos e cada uma das funcionalidades deve ser implementada em uma função distinta.
Existem diversas maneiras de se resolver algumas equações. Dentre elas, algumas abordagens são bastantes conhecidas na literatura, como o Algoritmo de Euclides para calcular o Máximo Divisor Comum. Elabore uma função que realize sua implementação.
Faça um Programa para leitura de três notas parciais de um aluno. O programa deve calcular a média alcançada por aluno e presentar:

A mensagem “Aprovado”, se a média for maior ou igual a 7, com a respectiva média alcançada;
A mensagem “Reprovado”, se a média for menor do que 7, com a respectiva média alcançada;
A mensagem “Aprovado com Distinção”, se a média for igual a 10. (Retirado de https://wiki.python.org.br/EstruturaDeDecisao).

Faça um Programa que leia três números e mostre o maior e o menor deles. (Retirado de https://wiki.python.org.br/EstruturaDeDecisao).
Tendo como dado de entrada a altura (h) de uma pessoa, construa um algoritmo que calcule seu peso ideal, utilizando as seguintes fórmulas:

Para homens: (72.7*h) - 58
Para mulheres: (62.1*h) - 44.7 Lembre-se de realizar a leitura do sexo da pessoa. (Adaptado de https://wiki.python.org.br/EstruturaDeDecisao).

Faça um programa para uma loja de tintas. O programa deverá pedir o tamanho em metros quadrados da área a ser pintada. Considere que a cobertura da tinta é de 1 litro para cada 3 metros quadrados e que a tinta é vendida em latas de 18 litros, que custam R$ 80,00. Informe ao usuário a quantidades de latas de tinta a serem compradas e o preço total. (Retirado de https://wiki.python.org.br/EstruturaDeDecisao).