Python e Django – Programação de Alto Nível Danilo Borges da Silva daniloborges_@hotmail.com

Porquê Python? Simples o suficiente para um curso introdutório Muitos recursos Orientação a Objetos Escalável (módulos, classes, controle de exceções) Biblioteca embutida extensa e grande número de módulos fornecidos por terceiros Grande variedade de aplicações Linguagem interpretada (script) Multi-plataforma Gratuito Comunidade bastante desenvolvida

Python: Tipos Básicos

Tipos de Dados São categorias de valores que são processados de forma semelhante Por exemplo, números inteiros são processados de forma diferente dos números de ponto flutuante (decimais) e dos números complexos Tipos primitivos: são aqueles já embutidos no núcleo da linguagem Simples: numéricos (int, long, float, complex) e cadeias de caracteres (strings) Compostos: listas, dicionários, tuplas e conjuntos Tipos definidos pelo usuário: são correspondentes a classes (orientação objeto)

Variáveis São áreas de memória reservadas para armazenamentos de dados Os nomes de variáveis são identificadores: Nomes podem ser compostos de algarismos (0-9), letras (a-z ou A-Z) ou sublinhado ( _ ) O primeiro caractere não pode ser um algarismo Não Palavras reservadas (if, while, etc) são proibidas Servem para: Guardar valores intermediários Construir estruturas de dados Uma variável é modificada usando o comando de atribuição: Var = expressão É possível também atribuir a várias variáveis simultaneamente: var1,var2,...,varN = expr1,expr2,...,exprN

Variáveis Variáveis são criadas dinamicamente e destruídas quando não mais necessárias, por exemplo, quando saem fora de escopo (veremos isso mais tarde) O tipo de uma variável muda conforme o valor atribuído, i.e., int, float, string, etc.

Números Há vários tipos numéricos que se pode usar em python: Int: números inteiros de precisão fixa 1 , 2 , 15 , -19 Long: números inteiros de precisão arbitrária 1L , 10000L , -9999999L Floats: números racionais de precisão variável 1.0 , 10.5 , -19000.00005 , 15e-5 Complex: números complexos 1+1j , 20j , 1000+100J

Strings São cadeias de caracteres Constituem outro tipo fundamental do python Constantes string são escritas usando aspas simples ou duplas Ex.: "a" ou 'a‘ O operador “+” pode ser usado para concatenar strings Ex.: "a"+"b" é o mesmo que "ab" O operador “*” pode ser usado para repetir strings Ex.: "a"*10 é o mesmo que "aaaaaaaaaa"

Strings Python usa a tabela de caracteres default do S.O. Ex.: ASCII, UTF-8 Caracteres não imprimíveis podem ser expressos usando notação “barra-invertida” (\) \n é o mesmo que new line \r é o mesmo que carriage return \t é o mesmo que tab \b é o mesmo que backspace \\ é o mesmo que \ \x41 é o mesmo que o caractere cujo código hexadecimal é 41 (“A” maiúsculo)

Strings A notação barra-invertida (\) pode ser desabilitada desde que a constante string seja precedida por um r (erre minúsculo) São chamadas strings raw (cruas) Também é possível escrever constantes string em várias linhas incluindo as quebras de linha usando três aspas como delimitadores

Strings – Fatias (slices) Notação para separar trechos de uma string Notação: string[índice1:índice2] Retorna os caracteres desde o de índice1 (inclusive) até o de índice2 (exclusive) Se o primeiro índice é omitido, é assumido 0 Se o último índice é omitido, é assumido o fim da string

Expressões Booleanas Também chamadas expressões lógicas Resultam em verdadeiro (True) ou falso (False) São usadas em comandos condicionais e de repetição Servem para analisar o estado de uma computação e permitir escolher o próximo passo Operadores mais usados Relacionais: > , < , ==, !=, >=, <= Booleanos: and, or, not Avaliação feita em “Curto-circuito” Expressão avaliada da esquerda para a direita Se o resultado (verdadeiro ou falso) puder ser determinado sem avaliar o restante, este é retornado imediatamente

Expressões Booleanas As constantes True e False são apenas símbolos convenientes Qualquer valor não nulo é visto como verdadeiro enquanto que 0 (ou False) é visto como falso O operador or retorna o primeiro operando se for vista como verdadeiro, caso contrário retorna o segundo O operador and retorna o primeiro operando se for vista como falso, caso contrário retorna o segundo Operadores relacionais são avaliados antes de not, que é avaliado antes de and, que é avaliado antes de or

Funções Embutidas Além dos operadores, é possível usar funções para computar valores As funções podem ser definidas: Pelo programador Em módulos da biblioteca padrão Por default: são as funções embutidas (built-in) Na verdade, fazem parte do módulo __builtins__, que é sempre importado em toda aplicação

Importando Módulos Muitas funções importantes são disponibilizadas em módulos da biblioteca padrão Ex.: o módulo math tem funções como sin, cos, exp e outras Um módulo pode conter não só funções mas também variáveis ou classes Por exemplo, o módulo math define a constante pi Para usar os elementos de um módulo, pode-se usar o comando import Formatos: import modulo from modulo import nome,...,nome from modulo import *

Python: Comandos Básicos

Passos em programação Comandos condicionais Comandos de repetição Definição e uso de procedimentos (subprogramas) Definição e uso de classes e objetos (programação OO)

Print Forma geral: print expr,expr,... Os valores das expressões são escritos um após o outro sem pular de linha: >>> print "1.001 ao quadrado é ",1.001**2 1.001 ao quadrado é 1.002001 Se o comando terminar com vírgula, o próximo print escreverá na mesma linha.

Input O programa que computa elementos da série de Fibonacci termina quando atinge um elemento com valor superior a uma constante Podemos tornar o programa mais flexível se ao usuário for permitido estipular o valor máximo O comando input permite perguntar ao usuário um valor (normalmente é atribuído a uma variável) Formato: input(pergunta) onde pergunta é uma string opcional que será exibida para indicar o valor que se espera (i.e., prompt)

If É o comando condicional por excelência Formatos: comandos comandos1 if expressao: comandos comandos1 else: comandos2 if expressao1: elif expressao2: comandos(N)

While Repete uma seqüência de comandos enquanto uma dada expressão booleana é avaliada como verdadeira Formato: while expressão: comando ...

Python: Listas

Estruturas de dados Maneira de organizar dados de maneira a facilitar seu acesso Algumas formas são clássicas: Listas Arrays (vetores e matrizes) Tuplas (registros) Árvores Linguagens freqüentemente possuem primitivas para construção dessas E.D. Estruturas de dados embutidas Outras E.D. mais complexas podem ser construídas combinando as E.D. clássicas

Listas São arranjos seqüenciais de informações mais simples Caracterizam-se por permitir o acesso eficiente aos seus elementos em ordem seqüencial A definição clássica de uma lista como estrutura de dados abstrata compreende: Operação de construção de uma lista vazia Operação que testa se uma dada lista é vazia Operação para obter o primeiro elemento de uma lista Uma operação para adicionar um novo elemento no início de uma lista Operação para retirar o elemento inicial de uma lista

A função range Retorna uma progressão aritmética de inteiros numa lista Forma geral: range (início, parada, incremento) início (opcional) é o primeiro valor a ser gerado (default: 0) parada é o limite da progressão: a progressão termina no último valor antes de parada incremento (opcional) é o passo da progressão (default:1)

Comando for Permite iterar sobre os elementos de uma lista Forma geral: for var in lista : comandos Os comandos são repetidos para cada valor de lista Durante a repetição, var possui o valor corrente da lista Uma grande utilidade da função range é construir a lista de iteração Ex.: >>>for i in range(1,7): print i,

Python: Tuplas e Strings

Tuplas São estruturas de dados parecidas com listas, mas com a particularidade de serem imutáveis Tuplas são seqüências e, assim como listas, podem ser indexadas e fatiadas, mas não é possível modificá-las Uma tupla vazia se escreve () Os parênteses são opcionais se não provocarem ambigüidade Uma tupla contendo apenas um elemento deve ser escrita com uma vírgula ao final

Módulo String Manipulação de strings é uma atividade freqüente em programas Python Existe um módulo chamado string que contém uma grande quantidade de funcionalidades para trabalhar com strings Para usá-las: from string import * Entretanto, strings pertencem à classe str e a maior parte do que existe no módulo string aparece como métodos da classe str

Python: Dicionários

Dicionários São estruturas de dados que implementam mapeamentos Um mapeamento é uma coleção de associações entre pares de valores O primeiro elemento do par é chamado de chave e o outro de conteúdo De certa forma, um mapeamento é uma generalização da idéia de acessar dados por índices, exceto que num mapeamento os índices (ou chaves) podem ser de qualquer tipo imutável

Chaves vs. Índices Considere que queiramos representar um caderno de telefones Uma solução é ter uma lista de nomes e outra de telefones Telefone de nome[i] armazenado em telefone[i] Acrescentar “Joao” com telefone “20122232”: nome+= “Joao” telefone+=“20122232” Para encontrar o telefone de “Joao”: Tel = telefone[nome.index[“Joao”]] Dicionários tornam isso mais fácil e eficiente telefone[“Joao”] = “20122232” Tel = telefone[“Joao”]

Criando dicionários Uma constante do tipo dicionário é escrita { chave1:conteúdo1, ... chaveN:conteúdoN} Uma variável do tipo dicionário pode ser “indexada” da maneira habitual, isto é, usando colchetes O conteúdo associado a uma chave pode ser alterado atribuindo-se àquela posição do dicionário Novos valores podem ser acrescentados a um dicionário fazendo atribuição a uma chave ainda não definida Não há ordem definida entre os pares chave/conteúdo de um dicionário

Método get get(chave,valor) Obtém o conteúdo de chave Não causa erro caso chave não exista: retorna valor Se valor não for especificado chaves inexistentes retornam None

Métodos items, keys, values e pop items() retorna uma lista com todos os pares chave/conteúdo do dicionário keys() retorna uma lista com todas as chaves do dicionário values() retorna uma lista com todos os valores do dicionário pop (chave) Obtém o valor correspondente a chave e remove o par chave/valor do dicionário

Python: funções

Abstração É uma técnica de programação que nos permite pensar num problema em diversos níveis A idéia é que quando estamos pensando num problema macroscopicamente, não estamos preocupado com minúcias Dividir para conquistar: Um problema é dividido em diversos sub- problemas As soluções dos sub-problemas são combinadas numa solução do problema maior

Definindo funções Em Python, sub-programas têm o nome de funções Formato geral: def nome (arg, arg, ... arg): comando . . . Onde: nome é o nome da função args são especificações de argumentos da função Uma função pode ter 0, 1 ou mais argumentos comandos contêm as instruções a ser executadas quando a função é invocada

Python: Classes

Orientação a Objetos É uma disciplina de programação assim como a Programação Estruturada Tenta unificar as idéias de algoritmos e estruturas de dados através do conceito de Objeto Um objeto é uma unidade de software que encapsula algoritmos e os dados sobre o qual os algoritmos atuam Os seguintes conceitos são importantes quando falamos de orientação a objetos: Polimorfismo Abstração Herança

Polimorfismo É o que permite que dois objetos diferentes possam ser usados de forma semelhante Por exemplo, tanto listas quanto tuplas ou strings podem ser indexadas por um número entre colchetes e suportam o método len Assim, se escrevemos ... for i in range(len(X)): print i, X[i] ...não é possível saber de antemão se X é uma tupla, uma lista ou uma string Desta forma, se escrevemos um algoritmo para ser aplicado um objeto X, então também pode ser aplicado a um objeto Y desde que Y seja suficientemente polimórfico a X

Abstração ou Encapsulamento É o que permite que um objeto seja utilizado sabendo-se sobre ele apenas a sua interface Em particular, não precisamos conhecer a implementação dos seus métodos Em OO a abstração tem mais alcance pois um objeto encapsula tanto dados como algoritmos Assim, podemos atribuir objetos ou passar objetos como argumentos, sem necessariamente saber como o objeto está implementado

Herança É o que permite construir objetos que são especializações de outro objeto Isso permite o reuso de software já que objetos especializados herdam dos objetos genéricos uma série de atributos comuns Por exemplo, considere um objeto que representa uma forma geométrica. Então, ele pode ter características tais como área, perímetro, centróide, etc. Um polígono é uma forma geométrica, Portanto, herda todas as características de formas geométricas Deve suportar também características específicas como número de lados e comprimento de arestas

Declarando a Classe A maneira mais simples é: class nome: var = valor ... def metodo (self, ... arg): As variáveis e os métodos são escritos precedidos pelo nome da classe e por um ponto (.) Assim, uma variavel v definida numa classe c é escrita c.v Os métodos sempre têm self como primeiro argumento self se refere a uma instância da classe Uma nova instância da classe é criada usando nome ()

Exemplo >>> class C: a = 2 b = 3 def f(self,x): return C.a*x+C.b >>> C.a = 9 9 >>> C.b 3 >>> obj=C() >>> obj.f(7) 17

Atributos de instâncias No exemplo anterior, a e b eram atributos da classe C e portanto usáveis por qualquer instância de C Mais freqüentemente, precisamos de atributos associados a instâncias individuais Um atributo attr associado a uma instância obj tem nome obj.attr Se queremos nos referir a um atributo attr de um objeto dentro de algum de seus métodos, usamos o nome self.attr

Exemplo >>> class C: def init(self,a=2,b=3): self.a = a self.b = b def f(self,x): return self.a*x+self.b >>> obj1 = C() >>> obj1.init(2,3) >>> obj2 = C() >>> obj2.init(8,1) >>> obj1.f(7) 17 >>> obj2.f(7) 57

Atributos herdados de classe Se uma classe define atributos de classe, as instâncias herdam esses atributos da classe como atributos de instância Ex.: >>> class C: a = 1 def f(self,x): self.a += x >>> c = C() >>> c.f(2) >>> c.a 3 >>> C.a 1

Construtores Um método como init do exemplo anterior é bastante útil para inicializar atributos da instância e é conhecido como construtor da classe Na verdade, Python suporta construtores que podem ser chamados automaticamente na criação de instâncias Basta definir na classe um método chamado __init__ Este método é chamado automaticamente durante a criação de um nova instância da classe, sendo que os argumentos são passados entre parênteses após o nome da classe Obs.: o método __init__ é apenas um exemplo de “método mágico” que é invocado de maneira não padrão (veremos outros adiante)

Exemplo >>> class C: def __init__(self,a=2,b=3): self.a = a self.b = b def f(self,x): return self.a*x+self.b >>> obj1 = C() >>> obj2 = C(8,1) >>> obj1.f(7) 17 >>> obj2. f(7) 57

Especialização de Classes Para fazer uma classe C herdar de outra B, basta declarar C como: class C(B): . . . Diz-se que C é sub-classe (ou derivada) de B ou que B ésuper-classe (ou base) de C C herda todos os atributos de B A especialização de C se dá acrescentando-se novos atributos (variáveis e métodos) ou alterando-se métodos Se, um método de C, precisa invocar um método m de B, pode-se utilizar a notação B.m para diferenciar do m de C, referido como C.m

Exemplo >>> class B: n = 2 def f(self,x): return B.n*x >>> class C(B): def f(self,x): return B.f(self,x)**2 def g(self,x): return self.f(x)+1 >>> b = B() >>> c = C() >>> b.f(3) 6 >>> c.f(3) 36 >>> c.g(3) 37 >>> B.n = 5 225

Construtores de Classes Derivadas O construtor de uma classe D derivada de C precisa chamar o construtor de C A chamada do construtor de C não é feita por default Permite inicializar os elementos de C que não são específicos de D Usa-se a notação C.__init__(self, ...)

Herança Multipla É possível construir uma classe que herda de duas ou mais outras. Ex.: class C(A,B): ... Nesse caso, a classe derivada herda todos os atributos de ambas as classes-base Se ambas as classes base possuem um atributo com mesmo nome, aquela citada primeiro prevalece No exemplo acima, se A e B possuem um atributo x, então C.x se refere ao que foi herdado de A

Django Framework web, escrito em Python Focado em desenvolvimento ágil “Nós fazemos a parte repetitiva, você faz o que interessa.”

Projeto Django Veremos o desenvolvimento de uma aplicação web utilizando o framework. Nome do projeto: Controle de estoque de um bar.

Conclusão

Obrigado!