Aula 2 - Conceitos básicos Python¶

Neste capítulo veremos o básico da sintaxe de Python, para começarmos a criar programas.

2.1 Variáveis¶

Python é uma linguagem de programação dinâmica, o que signica que não é necessário definir o tipo das variáveis, basta fazer a atribuição que o interpretador faz a inferencia: Abaixo 3 declarações de variáveis, uma string, um numero real (double) e uma lista (list), todos são declarados da mesma forma.

In [1]:
v1 = "Sou uma string"
v2 = 10.8
v3 = [1,2,3]
In [2]:
print(v3)

[1, 2, 3]

2.2 Objetos¶

Tudo em Python são objetos! Todo número, string, estrutura de dados, função, classe, módulo e assim por diante, existe no interpretador Python em sua própria "caixa", que é referenciada como um objeto Python. Os objetos possuem atributos e métodos internos que podem ser usadas. Para acessar, usamos o 'ponto' e o nome dos atributo ou método.

OBS: Comentários em Python são escritos com o sustenido(#). Tudo escrito após essa marcação será ignorado pelo interpretador Python

In [3]:
# Função da string que conta quantas vezes a letra aparece
print(v1.count('s'))

1

Quando fazemos uma atribuição a uma variável em Python, estamos criando referência ao objeto do lado direito do sinal de igualdade, ou seja, criamos uma cópia do objeto.

In [4]:
print(v3)
v4 = v3
v4.append(4)
# Alterando V4 altera v3
print(v3)

[1, 2, 3]
[1, 2, 3, 4]
ATENÇÃO: Isso não ocorre com todos os tipos de dados e estruturas em Python, em caso de dúvidas é sempre bom realizar um teste.

Por exemplo, vamos ver como o "inteiro" se comporta no mesmo teste:

In [5]:
inteiro1 = 10
inteiro2 = inteiro1
inteiro2 = 20
print(inteiro1)

10

Note que quando alteramos inteiro2 ele não alterou inteiro1, como no caso das listas. Esses dois tipos de cópia de objetos são chamadas de cópia deep e shallow. Uma cópia do tipo deep implica que os dois objetos são semelhantes, portanto alterando um o outro também se altera. Já a cópia shallow (rasa) simplemente cria um novo objeto com os dados do copiado. Podemos forçar esses dois tipos de copia, usando os métodos .copy(objeto_copiado) para shallow e .deep_copy(objeto_copiado) para profunda, ambos presente no pacote copy. Para mais detalhes: https://docs.python.org/3/library/copy.html, https://stackoverflow.com/questions/5902941/python-create-new-object-with-the-same-value

2.3 Referências dinâmicas, tipos fortes¶

Referências a objetos não possuem nenhum tipo associado à elas (podemos "perguntar" a um objeto x qual é o seu tipo básico, usando o método type(objeto).

In [6]:
v3 = "Eu era uma lista, agora sou uma string!"
print(v3)

# A informação sobre o tipo é armazenada no próprio objeto
print(type(v3))

Eu era uma lista, agora sou uma string!
<class 'str'>

Porém Python ainda é uma linguagem tipada (conversões automáticas não ocorrerão)

In [7]:
a1 = 5
a2 = '5'
print(a1 + a2)

# Ele não faz a conversão automática de string para inteiro

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
Cell In[7], line 3
      1 a1 = 5
      2 a2 = '5'
----> 3 print(a1 + a2)
      5 # Ele não faz a conversão automática de string para inteiro

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

2.4 Operadores binários e comparações¶

Operadores binários são aqueles que tomam dois parâmetros como argumento para serem executados, por exemplo uma conta de adição. A maioria dos operadores binários funciona como esperado:

In [8]:
5 - 7
Out[8]:
-2
In [9]:
12 + 21.5
Out[9]:
33.5
In [10]:
5 <= 2
Out[10]:
False

A tabela abaixo exemplifica os operadores em Python:

Operador Descrição
a + b Soma a e b
a - b Subtrai b de a
a * b Multiplica a por b
a / b Divide a por b
a // b Faz a divisão pelo piso de a por b, descartando qualquer resto fracionário
a ** b Eleva a a potencia de b
a and b True se tanto a quanto b forem True; se forem inteiros é a operação bit a bit
a or b True se ou a ou b for True
a ^ b Or exclusivo, true se a ou b forem verdadeiros, porém não os dois
a == b True se a for igual a b
a != b True se a for diferente de b
a < b, a <=b True se a for menor (menor ou igual) a b
a > b, a >= b True se a for maior (maior ou igual) a b
a is b True se a e b referenciam o mesmo objeto
a is not b True se a e b referenciam objetos diferentes

2.5 Objetos mutáveis e imutáveis¶

A maioria dos objetos em Python é mutável, ou seja, pode ter seus valores alterados.

In [11]:
L1 = ["Elemento 1", 2, 10]
print(L1)
L1[1] = "Era um inteiro e agora virou uma string"
print(L1)

['Elemento 1', 2, 10]
['Elemento 1', 'Era um inteiro e agora virou uma string', 10]

Outros objetos, como strings e tuplas são imutáveis.

In [12]:
s1 = "String"
print(s1[2])
s1[2] = "i"

r

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
Cell In[12], line 3
      1 s1 = "String"
      2 print(s1[2])
----> 3 s1[2] = "i"

TypeError: 'str' object does not support item assignment

2.6 Tipos escalares¶

Tipos numéricos¶

Os principais tipos para tratar números em Python são int e float (inteiro e real)

In [13]:
i1 = 8    # int
f1 = 10e3 # float em formato cientifico
f3 = 10.3 # float

print(f1)

10000.0

Strings¶

Muitas pessoas utilizam Python devido as suas funcionalidades para o processamento de strings. String podem ser escritas com aspas 'simples' ou aspas "duplas"

In [16]:
s1 = "Uma forma de escrever uma string é esta"
s2 = 'Já outra forma é esta'

Strings que ocupam mais de uma linha podem ser escritas envoltas em aspas '''triplas'''

In [2]:
s_gigante = '''Esta
                é uma string
                que ocupa 3 linhas inteiras!'''
print(s_gigante)

Esta
                é uma string
                que ocupa 3 linhas inteiras!

Podemos converter objetos em strings com a função str()

In [18]:
n1 = 5
print(type(n1))
s_n1 = str(n1)
print(type(s_n1))

<class 'int'>
<class 'str'>

As strings são sequências de caracteres, de forma que podemos tratá-las como outras sequências (listas e tuplas)

In [3]:
print(s_gigante[2])
print(s_gigante[2:50]) # imprime a string da posição 2 até a 49, sempre o final - 1 (isso se chama fatiamento).

t
ta
                é uma string

Somar duas strings faz com que elas sejam concatenadas e uma nova string é gerada.

In [20]:
s1 = "Ola, meu"
s2 = " nome é Baltazar!"
s3 = s1 + s2
print(s1 + s2)

Ola, meu nome é Baltazar!

A formatação de strings é muito importante, e existem diversas formas de se fazer uma formatação.

In [21]:
s1 = "Imprima o número {:e} como científico e o número {} normal".format(10,20)
print(s1)

Imprima o número 1.000000e+01 como científico e o número 20 normal

Conversões entre tipos¶

Em algumas situações precisamos transformar uma variável de um tipo em outro, ou ainda, pode ser necessário "forçar" um tipo de variável (seria o equivalente a declarar uma variável de um tipo específico em outras linguagens de programação). Esse processo é chamado de casting (https://www.w3schools.com/python/python_casting.asp). Fazemos o casting com os métodos int(), float(), str().

O exemplo abaixo copia uma variável do tipo string em outra variável, porém forçando a mesma a ser salva como um inteiro:

In [23]:
var_string = "1"
var_int    = int(var_string)
type(var_int)
Out[23]:
int

Já o exemplo abaixo cria uma variável, forçando a mesma a ser do tipo float():

In [24]:
var_real1 = float()

Sempre que usamos a função 'input()', o valor lido é salvo como uma string. No código abaixo, mesmo que o usuário digite um número, a operação gera um erro, pois internamente estamos somando um inteiro (10) com uma string:

In [26]:
s_numero = input("Digite um número:")
print(s_numero + 10)

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
Cell In[26], line 2
      1 s_numero = input("Digite um número:")
----> 2 print(s_numero + 10)

TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

Podemos então ler o valor e fazer o cast para um tipo inteiro:

In [27]:
s_numero = int(input("Digite um número:"))
print(s_numero + 10)

20

Datas e horas¶

O módulo embutido datetime de Python disponibiliza os tipos datetime, date e time. O tipo datetime combina os tipos date e time.

In [1]:
import datetime as dt

# Criando um objeto do tipo datetime - ano,mes,dia,hora,minuto,segundo
data1 = dt.datetime(2011, 10, 29, 10, 25, 50)

# Acessando o dia, hora e minutos
print("dia : ",data1.day)
print("hora : ",data1.hour)
print("minuto : ",data1.minute)

dia :  29
hora :  10
minuto :  25

Podemos formatar o datetime como uma string com o método strftime

In [2]:
# o %d/%m/%Y dita o formato d:dia m:mes Y: ano, com barras invertidas
print(data1.strftime("%d/%m/%Y"))

# Formatando com um ponto, sem o ano
print(data1.strftime("%d.%m"))

29/10/2011
29.10

A tabela abaixo especifica todos as formatações de datas

Diretiva

Significado

Exemplo

Notas

%a

Dias da semana como nomes abreviados da localidade.
Sun, Mon, …, Sat (en_US);
So, Mo, …, Sa (de_DE)

(1)

%A

Dia da semana como nome completo da localidade.
Sunday, Monday, …, Saturday (en_US);
Sonntag, Montag, …, Samstag (de_DE)

(1)

%w

Dia da semana como um número decimal, onde 0 é domingo e 6 é sábado.

0, 1, …, 6

%d

Dia do mês como um número decimal com zeros a esquerda.

01, 02, …, 31

(9)

%b

Mês como nome da localidade abreviado.
Jan, Feb, …, Dec (en_US);
Jan, Feb, …, Dez (de_DE)

(1)

%B

Mês como nome completo da localidade.
January, February, …, December (en_US);
janeiro, fevereiro, …, dezembro (pt_BR)

(1)

%m

Mês como um número decimal com zeros a esquerda.

01, 02, …, 12

(9)

%y

Ano sem século como um número decimal com zeros a esquerda.

00, 01, …, 99

(9)

%Y

Ano com século como um número decimal.

0001, 0002, …, 2013, 2014, …, 9998, 9999

(2)

%H

Hora (relógio de 24 horas) como um número decimal com zeros a esquerda.

00, 01, …, 23

(9)

%I

Hora (relógio de 12 horas) como um número decimal com zeros a esquerda.

01, 02, …, 12

(9)

%p

Equivalente da localidade a AM ou PM.
AM, PM (en_US);
am, pm (de_DE)

(1), (3)

%M

Minutos como um número decimal, com zeros a esquerda.

00, 01, …, 59

(9)

%S

Segundos como um número decimal, com zeros a esquerda.

00, 01, …, 59

(4), (9)

%f

Microsecond as a decimal number, zero-padded to 6 digits.

000000, 000001, …, 999999

(5)

%z

Diferença UTC no formato ±HHMM[SS[.ffffff]] (string vazia se o objeto é ingênuo).

(vazio), +0000, -0400, +1030, +063415, -030712.345216

(6)

%Z

Nome do fuso horário (string vazia se o objeto é ingênuo).

(vazio), UTC, GMT

(6)

%j

Dia do ano como um número decimal, com zeros a esquerda.

001, 002, …, 366

(9)

%U

Week number of the year (Sunday as the first day of the week) as a zero-padded decimal number. All days in a new year preceding the first Sunday are considered to be in week 0.

00, 01, …, 53

(7), (9)

%W

Week number of the year (Monday as the first day of the week) as a zero-padded decimal number. All days in a new year preceding the first Monday are considered to be in week 0.

00, 01, …, 53

(7), (9)

%c

Representação de data e hora apropriada da localidade.
Tue Aug 16 21:30:00 1988 (en_US);
Di 16 Aug 21:30:00 1988 (de_DE)

(1)

%x

Representação de data apropriada de localidade.
08/16/88 (None);
08/16/1988 (en_US);
16.08.1988 (de_DE)

(1)

%X

Representação de hora apropriada da localidade.
21:30:00 (en_US);
21:30:00 (de_DE)

(1)

%%

Um caractere literal '%'.

%
In [4]:
print("O dia da semana da data ", data1.strftime("%d/%m/%Y"), " é ", data1.strftime("%a"))

O dia da semana da data  29/10/2011  é  Sat

Também é possível converter uma string em um datetime com o método strptime. O primeiro argumento é a string com a data e o segundo o formato em que a data se encontra.

In [6]:
string_tempo1 = "12/06/2022"
data2 = dt.datetime.strptime(string_tempo1, "%d/%m/%Y")
print(data2.day, data2.year)

string_tempo2 = "12-06-2022"
data3 = dt.datetime.strptime(string_tempo2, "%d-%m-%Y")
print(data3.day, data3.year)

12 2022
12 2022

Podemos realizar operações entre os objetos datetime, sempre gerando um novo objeto. Considere a subtração de duas datas gerando um objeto do tipo timedelta (https://www.geeksforgeeks.org/python-datetime-timedelta-function/):

In [8]:
s_data1    = "10/01/2022 08:20"
s_data2    = "10/01/2022 10:00"

dt_data1 = dt.datetime.strptime(s_data1,"%d/%m/%Y %H:%M")
dt_data2 = dt.datetime.strptime(s_data2,"%d/%m/%Y %H:%M")


# Usamos o método total_seconds() para verificar o total de segundos que se passaram
# entre uma data e outra, e em seguida transformar para a unidade que desejarmos,
# no caso abaixo em horas (60*60).

delta_dt1_dt2 = dt_data2 - dt_data1
print("O tempo entre as duas datas é de : ", delta_dt1_dt2)
print("Ou ... {0:.2f} horas".format(delta_dt1_dt2.total_seconds()/3600))

O tempo entre as duas datas é de :  1:40:00
Ou ... 1.67 horas

Booleanos¶

Os dois valores booleanos em Python são escritos como True e False. Comparações são avaliadas como True ou False. Valores booleanos são combinados com as palavras reservadas and e or

In [33]:
True and True
Out[33]:
True
In [34]:
False or True
Out[34]:
True

2.7 Controle de fluxo (if, elif e else)¶

A instrução if é um dos tipos de controle mais conhecidos. Ele verifica uma condição que, se for True, fará o bloco que vem a seguir ser avaliado.

OBSERVAÇÃO IMPORTANTE: Bloco de instrução é o conjunto das instruções que estejam num mesmo nível de indentação, mesmo nível hierárquico. No Pyhton os blocos são diferenciados APENAS por dois pontos (:) e pela indentação, ou seja, pelos "recuos" nas linhas. Diferetemente de C++, R ou mesmo JavasCript, que os blocos são delimitados por chaves!

In [36]:
x = 10
if x < 15:
    print("X é maior do que 15")

X é maior do que 15

Podemos ainda encadear um if em seguida de outro:

In [37]:
x = int(input("Digite um número inteiro :"))
if  x < 10:
    print("O número é < 10")
elif x < 20:
    print("O número está entre [10,19]")
else:
    print("O número é >= 20")

O número está entre [10,19]

ifs aninhados devem manter a hierarquia da indentações:

In [38]:
a = 21
b = 20
c = True

if (a + b) > 30:
    if a > b:
        print("a + b são maiores do que 30, e a > b")
    else:
        print("a + b são maiores do que 30, e a < b")
else:
    if a > b:
        print("a + b são menores do que 30, e a > b")
    else:
        print("a + b são menores do que 30, e a < b")

a + b são maiores do que 30, e a > b

2.8 Laços de repetição¶

Os laços de repetição executam um bloco de ações até que uma condição seja satisfeita.

Laços for¶

O laço for serve para iterar em uma coleção (como uma lista ou uma tupla)

In [39]:
lista = [1,2,"string",True,0.85]

# Usando for para iterar sobre os elementos da lista
for e in lista:
    print(e)

1
2
string
True
0.85

Podemos parar a execução de um laço for com a palavra break

In [40]:
# Para a impressão dos elementos da lista caso algum elemento seja == 0.85
for e in lista:
    if e == 0.85:
        break
    else:
        print(e)

1
2
string
True

Podemos iterar a lista pelos indices. Usamos a função range(). Esta função cria um iterador que produz uma sequência de inteiros uniformemente espaçados. Podemos passar o inicio e o fim-1 dos números gerados, ou somente o fim-1, e o range gera a partir do 0.

In [41]:
for i in range(0,10):
    print(i)

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
In [42]:
for i in range(3,10):
    print(i)

3
4
5
6
7
8
9

Usando indices negativos criamos um range reverso, para isso precisamos passar como argumentos o inicio,o fim e o passo (negativo). No exemplo abaixo o inicio é 10 até 0, de -1 em -1.

In [43]:
for i in range(10,-1,-1):
    print(i)

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

Dessa forma, usamos a função len() que determina o tamanho de um objeto, junto a função range para iterarmos em uma lista:

In [44]:
print("A lista contém {} elementos, são eles: ".format(len(lista)))
for i in range(len(lista)):
    print(lista[i])

A lista contém 5 elementos, são eles: 
1
2
string
True
0.85

Laços while¶

Um laço while especifica uma condição e um bloco de código que deverá ser executado até a condição ser avaliada como False, ou o laço seja explicitamente encerrado com o break.

In [45]:
num = 10
while num < 30:
    num = num + 3
    print(num)

13
16
19
22
25
28
31

O laço abaixo pede um input do usuário até que a letra "a" seja digitada, caso contrário o laço não para:

In [46]:
parada = ""
while parada != "a":
    parada = input("Digite a letra mágica, que eu paro de aparecer...:")

Exercícios

  1. Crie uma lista com os elementos [10,20,30,1,-1,50,800,500,-600] e imprima as seguintes informações, formatadas em uma frase. DICA: Procure os métodos das listas. OBS: As operações devem ser feitas automaticamente na lista, ou seja, se uma nova lista for passada as operações devem continuar válidas.
    1. Número de elementos da lista
    2. Maior e menor elementos da lista
    3. Imprima a lista em ordem crescente
    4. Imprima a lista em ordem decrescente
  2. Faça um programa que leia 2 strings e informe o conteúdo delas seguido do seu comprimento. Informe também se as duas strings possuem o mesmo comprimento e são iguais ou diferentes no conteúdo.
  3. Faça um programa que solicite o nome do usuário e imprima-o na vertical
  4. Modifique o programa anterior de forma a mostrar o nome em formato de escada.
  5. Escreva um programa que receba um aniversário como entrada e exiba a idade do usuário e o número de dias até o seu próximo aniversário
  6. Considerando a seguinte sentença atribuida a Sêneca: "Se vives de acordo com as leis da natureza, nunca serás pobre; se vives de acordo com as opiniões alheias, nunca serás rico." Salve a sentença em uma variável e realize as seguintes operações:
    1. Receba uma palavra do usuário e imprima quantas vezes a palavra aparece na frase.
    2. Receba duas palavras do usuário (p1 e p2) e imprima a frase substituindo todas as vezes que p1 ocorre por p2.
  7. Escreva um código que leia duas datas de nascimento de duas pessoas fornecidas pelo usuário e realize as seguintes operações:
    1. Imprima quantos anos de vida cada pessoa têm.
    2. Imprima qual é a pessoa mais velha.
    3. Imprima a diferença, em anos, das duas pessoas.
  8. Um mercado vende 2 tipos de maças, M1 e M2, se o cliente comprar menos de 6 maças do tipo M1 o custo unitário/maça é de R$ 0.50, caso compre 6 ou mais o custo unitário passa a ser de R\$ 0.30. A mesma coisa acontece com as maças do tipo M2, porém abaixo de 10 unidades o preço é de R\$ 0.40 e a partir de 10 passa a ser de R\$ 0.20. OBS: Considere que uma pessoa só possa comprar maças de um dos dois tipos. Escreva um algoritmo que leia o tipo de maça e a quantidade a ser comprada pelo usuário, e determine o custo total da compra
  9. Escreva um algoritmo que realize a soma do 400 primeiros números inteiros pares (incluindo 400).
  10. Considere a seguinte lista com as notas dos alunos do curso de Introdução à Mineração de Dados: N = " [0.5,1.8,10,5.9,7.8,9.5,10,2.5,3,6.9,8,2.5,5.9,10,9.8,7]. Salve as notas em uma lista e calcule as seguintes estatísticas:
    1. Maior nota.
    2. Menor nota.
    3. Média da turma.
    4. Para que a turma seja considerada 'boa', a média deve ser > 7. Imprima se a turma é 'boa' ou não.
    5. Calcule o número de alunos que tiraram notas acima e abaixo da média (7).
  11. Escreva um algoritmo que leia números informados pelo usuário, e a cada número lido imprima a soma de todos os números digitados até momento, bem como o maior valor. O algoritmo deve parar a sua execução quando o usuário digitar um número negativo.