Orientação a objetos Utilização de bibliotecas Definição de ...jpp/ip/slides-05.pdf · Definição de funções/procedimentos Definição de funções/procedimentos Nas aulas

Orientação a objetosUtilização de bibliotecas

Definição de funções/procedimentos

Nesta aula. . .

1 Orientação a objetos

2 Utilização de bibliotecas

3 Definição de funções/procedimentos

João Pedro PEDROSO Introdução à Programação - minor



Introdução à programação orientada a objetos

Há uma quantidade de módulos disponíveis na biblioteca standard doPython:

análise de texto;enviar e-mail;pesquisar informação na Internet;cálculos matemáticos elaborados. . .

Apresentamos na aula passada o módulo turtle;

Veremos nesta aula como utilizar algumas das suas funcionalidades deuma forma orientada a objetos.




Turtle graphics

Metáfora: programa controla tartaruga, que ao deslocar-se pode deixaruma linha, um rasto;

Temos comandos simples, em inglês, para dar instruções à tartaruga;

Muito simples, mas permite fazer desenhos impressionantes.

Objetivo: melhorar o raciocínio em ciência de computadores.




Primeiro programa com objetos

tartaruga aleximport turtlewn = turtle.Screen()alex = turtle.Turtle()alex.forward(150)alex.left(90)alex.forward(75)

módulo turtle define doisnovos tipos:

tipo Turtletipo Screen

turtle.Screen (o tipoScreen definido no móduloturtle) cria uma janela;

a área dentro da janelachama-se tela (canvas eminglês);

na linha 3 criamos um objeto dotipo Turtle, i.e., uma tartaruga;

alex é uma variável que serefere a esta tartaruga;

nas linha 4 a 6, damosinstruções à tartaruga alexpara se deslocar, através dosseus métodos;




Métodos

Um objeto pode termétodos — ações que pode executar;atributos — propriedades; por exemplo, objetos turtle têm a propriedadecolor.

Exemplo: alex.color("red") dá a cor vermelha à tartaruga e àslinhas que ela desenhar.O estado de um objeto é definido pelos atributos; para as tartarugas:

colortail — largura do seu traçoposição na janelaângulo. . . tartaruga alex

import turtlewn = turtle.Screen()wn.bgcolor("lightgreen") # set the window background colortess = turtle.Turtle()tess.color("blue") # make tess bluetess.pensize(3) # set the width of her pentess.forward(50)tess.left(120)tess.forward(50)wn.exitonclick()




Exercício

escreva um programa quepergunta qual é a cor de fundo desejada, a cor da tartaruga, e a largura dotraço (pen) (o conjunto de cores utilizável está definido emhttp://www.w3schools.com/html/html_colornames.asp);guarda esta informação em variáveis;desenha a tartaruga com essa cor, numa tela com esse fundo


http://www.w3schools.com/html/html_colornames.asp



Mais tartarugas. . .

Podemos criar uma série tartarugas, da mesma forma que criamos umasérie de inteiros.Cada uma delas é um objeto independente, a que se chama umainstância do tipo (classe) turtle.Cada instância tem os seus próprios atributos, chamando os seuspróprios métodos.Convenção: zero graus é a direção este.

mais tartarugasimport turtlewn = turtle.Screen() # Set up the window and its attributeswn.bgcolor("lightgreen")tess = turtle.Turtle() # create tess and set some attributestess.color("hotpink")tess.pensize(5)alex = turtle.Turtle() # create alextess.forward(80) # Let tess draw an equilateral triangletess.left(120)tess.forward(80)tess.left(120)tess.forward(80)tess.left(120) # complete the triangletess.right(180) # turn tess aroundtess.forward(80) # move her away from the originalex.forward(50) # make alex draw a squarealex.left(90)alex.forward(50)alex.left(90)alex.forward(50)alex.left(90)alex.forward(50)alex.left(90)wn.exitonclick()




Ciclos for

quando se repete várias vezes a mesma sequência de instruções,pode-se sintetizar o programa com um ciclo for;

o mais importante é a deteção de padrões que se repetem –> essencialpara boa programação;

esta é uma das principais ferramentas em programação: repetição (ouiteração);

ciclo com listasfor friendName in ["Joe", "Amy", "Brad", "Angelina", "Zuki"]:

print("Hi ", friendName, " Please come to my party on Saturday!")

lista de nomes entre parêntesis retos: lista Python;

friendName — variável do ciclo;

o corpo do ciclo está sempre indentado (como com funções);

no fim de cada iteração, Python regressa à instrução for

a cada iteração do ciclo é verificado se ainda há itens a serprocessados; se não, o ciclo termina (condição de paragem), e oprograma segue na linha seguinte ao final do ciclo;




Fluxo de execução

fluxo de execução: sequência de instruções seguidas pelo interpretadorPython;

por omissão: de cima para baixo do programa;

instruções como for e definição de funções alteram esta situação.




Fluxo de execução de um ciclo




Função range

for x in range(10):# atribuí a x cada um dos valores ... [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

sem rangeimport turtlewn = turtle.Screen()alex = turtle.Turtle()

for i in [0,1,2,3]:alex.forward(50)alex.left(90)

wn.exitonclick()

com rangeimport turtlewn = turtle.Screen()alex = turtle.Turtle()

for i in range(4):alex.forward(50)alex.left(90)

wn.exitonclick()




Função range

Experimentar:for i in range(4)):

print(i)for i in range(1,5):

print(i)for i in range(0,19,2):

print(i)for i in range(0,20,2):

print(i)




Mais alguns métodos turtle

variaveisalex.penup()alex.forward(100) # nao desenha nenhuma linha...alex.pendown()

alex.shape("turtle")

alex.speed(10)

alex.stamp() # desenha uma tartaruga na tela

parâmetros podem ser negativos: alex.forward(-100)

parâmetro shape: valores: arrow, blank, circle, classic,square, triangle, turtle.

parâmetro speed: controla a velocidade da tartaruga, entre 1 (lento) e10 (rápido).




Módulos

Um módulo é um ficheiro contendo definições e instruções em Python,escrito com vista a ser utilizado por outros programas.

Há muitos módulos na biblioteca standard do Python: math, turtle,. . .

módulo turtleimport turtle # allows us to use the turtles library

wn = turtle.Screen() # creates a graphics windowalex = turtle.Turtle() # create a turtle named alex

alex.forward(150) # tell alex to move forward by 150 unitsalex.left(90) # turn by 90 degreesalex.forward(75) # complete the second side of a rectanglewn.exitonclick()

Screen e Turtle estão definidos no módulo turtle.




Busca de informação

o que poderíamos fazer se ninguém nos desse a conhecer turtle?a melhor forma de encontrar informação sobre Python é consultando adocumentação Python

1 tutorial2 listagem de todos os módulos disponíveis (global module index);3 referência da linguagem4 instruções de instalação5 how-tos/FAQ6 . . .

http://www.python.org/doc

Exercícios:1 procurar documentação sobre o módulo turtle2 familiarizar-se com outras funcionalidades das tartarugas


http://www.python.org/doc



Módulos

módulos são objetos, tal como todos os dados em Python;

objetos do tipo módulo contém outros elementos do Python;primeira ação com módulos: fazer import:

1 cria um novo nome (e.g., turtle);2 associa esse nome a um objeto do tipo módulo;3 −→ semelhança com os diagramas de referência.

utilização de definições contidas num módulo: dot notationturtle.Turtle→ classe Turtle definida no módulo turtle;ler no módulo turtle, aceder ao elemento Turtle.




Módulo math

contém funções matemáticas, tais como as de uma calculadora;

algumas constantes: math.pi, math.e;

ver documentação do módulo math!

neste módulo apenas estão definidas constantes e funções;

não há definição de novos tipos (classes).módulo math

import mathprint(math.pi)print(math.e)print(math.sqrt(2.0))print(math.sin(math.radians(90))) # sin of 90 degrees




Módulo random

Em muitas situações precisamos de números aleatórios:num jogo, para lançar um dado/moeda ao ar;baralhar um conjunto de cartas;escolher um exercício para examinar um aluno;simular o tempo de espera por um autocarro;codificar informação numa consulta à conta bancária;. . .

no módulo random estão definidas funcionalidades para isto, e.g.:random.random()→ float em [0, 1[random.randrange(a,b[,step])→ inteiro entre a,b, com distribuiçãouniforme; tal como com range, o limite superior não é incluído.módulo random

import randomprob = random.random()print(prob)diceThrow = random.randrange(1,7)print(diceThrow)

1 os geradores de números aleatórios são baseados num algoritmodeterminístico → geradores de números pseudo-aleatórios

2 são inicializados com uma semente (seed)1 inicialização “manual”: e.g., seed(1)→ comportamento sempre igual;2 inicialização “por omissão”: em geral será diferente; por isso, o

comportamento, na prática, é aleatório.João Pedro PEDROSO Introdução à Programação - minor




Nas aulas passadas: vimos como usar os operadores e funçõesmatemáticas pré-definidas

Nesta aula: vamos rever como definir novas funções (procedimentos)

Podemos depois usá-los tal qual os pré-definidos

Programar: decompor um problema em funções cada vez mais simplesaté chegar às operações elementares

N.B.: neste contexto, puristas de programação funcional muitas vezespreferem o termo procedimento a função, mas este (function) é o termohabitual em Python.




Definição de novas funções

def nome(lista de parâmetros):primeira instruçãosegunda instrução...instrução final

o início e fim da função são marcados pela indentação

a lista de parâmetros pode ser vazia




Exemplo

def refrao():print("Se um elefante incomoda muita gente")print("Dois elefantes incomodam muito mais.")

def repete_refrao():refrao()refrao()




Fluxo da execução

1 começa na primeira instrução do programa2 instruções são executadas por ordem sequencial3 a definição de uma função não altera fluxo de execução4 a invocação de uma função

1 executa as instruções da definição por ordem2 no final regressa ao ponto de onde partiu

5 funções podem chamar outras funções




Parâmetros e argumentos

A maior parte das funções têm argumentos:

>>> import math>>> math.sin()Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in ?TypeError: sin() takes exactly 1 argument(0 given)

O valor dos argumentos é associado a variáveis chamadas parâmetros




Exemplo do livro

def print_twice(bruce):print(bruce)print(bruce)

>>> print_twice(’Spam’)SpamSpam>>> print_twice(5)55>>> print_twice(math.pi)3.141592653593.14159265359




Funções que calculam valores

Uma função pode retornar um resultado:

def quadrado(x):return x*x

Pode ser usado como uma função numa expressão:

>>> import math>>> quadrado(2)4>>> quadrado(math.sqrt(2))2.0000000000000004>>> quadrado(quadrado(2)-1)9




Âmbito de variáveis

Os parâmetros e variáveis usados numa função são locais

As atribuições a variáveis locais são invisíveis fora da função

>>> x = ’ola mundo’ # x é global>>> quadrado(2) # parâmetro x é local4>>> x’ola mundo’




Âmbito de variáveis

As variáveis globais são visíveis dentro de uma função:

# taxa do imposto de valor acrescentado (global)taxa_IVA = 1.19

# calcula o preço com IVAdef precoFinal(valor):

return valor*taxa_IVA

>>> precoFinal(100)119.0




Documentação

comentários começam por # até ao final da linhacolocados em qualquer parte dum programaignorados pelo interpretador; destinados aosprogramadores

docstrings cadeia de carateres na 1a linha de uma funçãotexto descritivo sucintotambém associado a módulos, classes e métodos (maistarde)usado pelos interpretadores de Python: comando help,pop-ups de informação (IDE)




Documentação

# definição da função precoFinal# Pedro Vasconcelos, 2007

# taxa de imposto de valor acrescentadotaxa_IVA = 1.19

def precoFinal(valor):"Acrescenta a taxa de IVA a um valor."return valor*taxa_IVA

# fim da função




Documentação

>>> help(precoFinal)Help on function precoFinal in module __main__:

precoFinal(valor)Acrescenta a taxa de IVA a um valor.




Como decompor um problema?

Cada função deve:1 efetuar uma tarefa bem identificada

necessária em mais do que uma parte do programaou reutilizável para outros problemas

2 ter um propósito claro (explicar na linha de docstring)3 ter uma interface clara com o exterior (significado dos parâmetros e do

resultado)4 ter uma definição concisa (uma página de texto no máximo)




Noções estudadas esta semana

atributo estado, ou valor, que pertence a um objeto determinado (e.g.,a cor);

biblioteca standard coleção de módulos que fazem parte da distribuiçãonormal do Python;

ciclo for instrução Python para repetir as instruções que escrevermosno corpo do ciclo;

condição de paragem condição que, quando ocorre, termina a execução deum ciclo; a mais habitual, e a de não haver mais elementos aatribuir à variável do ciclo.

controlo do fluxo manipulação do fluxo de execução;

corpo de um ciclo — conjunto de instruções dentro do ciclo(indentados relativamente à definição do ciclo);

determinístico propriedade de um processo que é repetível e previsível.

estado conjunto de valores para os atributos de um objeto;





gerador de números (pseudo-)aleatórios função de fornece a possibilidadede criar números com propriedades semelhantes às dosaleatórios;

instância objeto de uma classe (alex e tess instâncias da classeTurtle);

invocar ou chamar – executar um método de um objeto(wn.exitonclick() chama o método exitonclick do objetown);

iteração elemento de programação que permite repetir alguns passosde um programa;

método função associada a um objeto; quando é invocada, causaalgum efeito no objeto;

módulo ficheiro contendo definições e instruções Python, destinadasa serem usadas por outros programadores, através deimport;

número aleatório número gerado por um processo que torna impossível asua previsão com 100% de certeza (processo estocástico);

número pseudo-aleatório número que, sendo em rigor gerado por umprocesso determinístico, possuí propriedades semelhantes àde um aleatório;





objeto elemento informação relativo a dados de um determinadotipo, referido por uma variável;

range função incorporada no Python para gerar sequências deinteiros;

sequencial comportamento de um programa passo a passo, da primeiraaté à última instrução;

tela (canvas) superfície dentro de uma janela, onde se desenha;

variável do ciclo variável à qual é atribuído um valor diferente a cadaiteração do ciclo, que é usada como critério de paragem;




Próxima aula

Mais acerca das funções.

Condições, decisões.


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