Curso básico de Python para estudantes de Física
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- João Lucas Beltrão Graça
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1 Curso básico de Python para estudantes de Física Germán A. Racca Universidade do Estado do Rio Grande do Norte Faculdade de Ciências Exatas e Naturais Departamento de Física Mossoró - RN 01 de Junho de 2016
2 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
3 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
4 Funções Definição Blocos de código identificados por um nome, possuem parâmetros, argumentos e retornam um valor. >>> def oi():... print "Oi gente..." >>> oi() Oi gente... >>> def busca_letra():... contador = 0... for letra in palavra:... if letra == "a":... contador += 1... print "Na palavra", palavra, "exitem", contador, "ocorrencias da letra a" >>> palavra = "codigo" >>> busca_letra() Na palavra codigo exitem 0 ocorrencias da letra a >>> palavra = "reutilizacao" >>> busca_letra() Na palavra reutilizacao exitem 2 ocorrencias da letra a G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
5 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
6 Argumentos Definição Variáveis passadas para uma função >>> def oi(nome):... print "Oi", nome >>> oi("aldinez") Oi Aldinez >>> def conta_letra(letra_esperada, frase):... contador = 0... for letra in frase:... if letra == letra_esperada:... contador += 1... print "Foram encontradas", contador, "ocorrencias da letra", letra_esperada >>> conta_letra("i", "primeiro teste") Foram encontradas 2 ocorrencias da letra i >>> def mostrar_numeros(num1, num2):... print "Primeiro numero:", num1... print "Segundo numero:", num2 >>> mostrar_numeros(num2=5, num1=7) Primeiro numero: 7 Segundo numero: 5 G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
7 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
8 Parâmetros Definição Valores padrões que fazem um argumento se tornar opcional >>> def incrementa(num1, num2=1):... return num1 + num2 >>> def contar_caracteres(frase, letra=none):... if letra is None:... cont = 0... for l in frase:... cont = cont else:... cont = 0... for l in frase:... if l == letra:... cont = cont return cont >>> contar_caracteres("uma frase de teste") 18 >>> contar_caracteres("uma frase de teste", "e") 4 >>> incrementa(3) 4 >>> incrementa(7, 10) 17 G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
9 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
10 Comando return Definição Valor a ser devolvido como o resultado da função >>> def quad_cubo(x):... q = x**2... c = x**3... return q, c >>> quad_cubo(4) (16, 64) >>> x1, x2 = quad_cubo(5) >>> print x1 25 >>> print x2 125 >>> # exemplo do uso de docstrings >>> def quad_cubo(x):... """Retorna o quadrado e o cubo de x"""... return x**2, x**3 >>> quad_cubo(3) (9, 27) >>> print quad_cubo. doc Retorna o quadrado e o cubo de x G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
11 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
12 NumPy Numeric Python ou Numerical Python Módulo open source para Python Poderosa estrutura de dados para o cómputo eficiente de arrays multi-dimensionais Biblioteca extensa de funções matemáticas de alto nível que operam sobre esses arrays Exemplo simples de NumPy: # temperaturas em Celsius >>> import numpy as np >>> c = [25.3, 24.8, 26.9, 23.9] >>> C = np.array(c) >>> print C [ ] # transformamos a Farenheit >>> F = C * 9/ >>> print F [ ] G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
13 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
14 arange Definição Retorna um array de valores igualmente espaçados dentro de um dado intervalo arange([start,] stop[, step,], dtype=none) Exemplo de arange: >>> import numpy as np >>> a = np.arange(1, 10) >>> print(a) [ ] >>> x = np.arange(10.4) >>> print x [ ] >>> x = np.arange(0.5, 10.4, 0.8) >>> print x [ ] >>> x = np.arange(0.5, 10.4, 0.8, int) >>> print x [ ] G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
15 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
16 linspace Definição Retorna um array de valores igualmente espaçados dentro de um dado intervalo linspace(start, stop, num=50, endpoint=true, retstep=false, dtype=none) Exemplo de linspace: >>> import numpy as np >>> print np.linspace(1, 10) [ ] >>> print np.linspace(1, 10, 7) [ ] >>> print np.linspace(1, 10, 7, endpoint=false) [ ] G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
17 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
18 array Definição Contenedores de elementos ou ítens do mesmo tipo array(object, dtype=none, copy=true, order=none, subok=false, ndmin=0) Exemplo de array zero-dimensional: >>> x = np.array(42) >>> print type(x) <type numpy.ndarray > >>> print x.ndim 0 Exemplo de array uni-dimensional: >>> F = np.array([1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21]) >>> print F.dtype int64 >>> print F.ndim 1 >>> V = np.array([3.4, 6.9, 99.8, 12.8]) >>> print V.dtype float64 >>> print V.ndim 1 G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
19 array Exemplo de array bi-dimensional e multi-dimensional: >>> A = np.array([ [3.4, 8.7, 9.9],... [1.1, -7.8, -0.7],... [4.1, 12.3, 4.8]]) >>> print A [[ ] [ ] [ ]] >>> print A.ndim 2 >>> B = np.array([ [[111, 112], [121, 122]],... [[211, 212], [221, 222]],... [[311, 312], [321, 322]] ]) >>> print B [[[ ] [ ]] [[ ] [ ]] [[ ] [ ]]] >>> print B.ndim 3 G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
20 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
21 shape Definição Retorna a forma de um array como uma tupla de inteiros, os quais denotam o tamanho de cada dimensão do array. Em outras palavras: a forma de um array é uma tupla com o número de elementos por eixo (dimensão) Exemplo de shape: >>> A = np.array([ [67, 63, 87],... [77, 69, 59],... [85, 87, 99],... [79, 72, 71],... [63, 89, 93],... [68, 92, 78]]) >>> print A.shape (6, 3) >>> A.shape = (3, 6) >>> print A [[ ] [ ] [ ]] >>> B = np.array([ [[111, 112], [121, 122]],... [[211, 212], [221, 222]],... [[311, 312], [321, 322]] ]) >>> print B.shape (3, 2, 2) G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
22 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
23 Indexação Exemplo de indexação: >>> F = np.array([1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21]) # primeiro elemento de F >>> print F[0] 1 # ultimo elemento de F >>> print F[-1] 21 >>> A = np.array([ [3.4, 8.7, 9.9],... [1.1, -7.8, -0.7],... [4.1, 12.3, 4.8]]) >>> print A[1][0] 1.1 >>> print A[1, 0] 1.1 >>> B = np.array([ [[111, 112], [121, 122]],... [[211, 212], [221, 222]],... [[311, 312], [321, 322]] ]) >>> print B[0][1][0] 121 G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
24 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
25 Slicing Exemplo de slicing uni-dimensional: >>> S = np.array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]) >>> print S[2:5] [2 3 4] >>> print S[:4] [ ] >>> print S[6:] [ ] >>> print S[:] [ ] Exemplo de slicing multi-dimensional: >>> A = np.array([... [11,12,13,14,15],... [21,22,23,24,25],... [31,32,33,34,35],... [41,42,43,44,45],... [51,52,53,54,55]]) >>> print A[:3, 2:] [[ ] [ ] [ ]] G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
![Slicing >>> print A[3:,:] [[41 42 43 44 45] [51 52 53 54 55]] >>>](/docs-images/88/115635539/images/26-0.jpg "print A[:,4:] [[15] [25] [35] [45] [55]] >>> X = np.arange(28).")
![reshape(4,7) >>> print X [[ 0 1 2 3 4 5 6] [ 7 8 9 10 11 12 13]](/docs-images/88/115635539/images/26-1.jpg "[14 15 16 17 18 19 20] [21 22 23 24 25 26 27]] >>> print(x[::2,")
![::3]) [[ 0 3 6] [14 17 20]] G. A.](/docs-images/88/115635539/images/26-2.jpg "Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de")
26 Slicing >>> print A[3:,:] [[ ] [ ]] >>> print A[:,4:] [[15] [25] [35] [45] [55]] >>> X = np.arange(28).reshape(4,7) >>> print X [[ ] [ ] [ ] [ ]] >>> print(x[::2, ::3]) [[ 0 3 6] [ ]] G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
27 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
28 Operações numéricas Operações aritméticas usando escalares: >>> v = np.array([2, 3, 7.9, 3.3, 6.9, 0.11, 10.3, 12.9]) >>> print v + 2 [ ] >>> print v * 2.2 [ ] >>> print v**2 [ e e e e e e e e+02] Operações aritméticas usando dois arrays: >>> A = np.array([ [11, 12, 13], [21, 22, 23], [31, 32, 33] ]) >>> B = np.ones((3,3)) >>> print A + B [[ ] [ ] [ ]] >>> print A * (B + 1) [[ ] [ ] [ ]] G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
29 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
30 dot Definição Para arrays 2D é equivalente à multiplicação matricial. Para arrays 1D é o mesmo que o produto interno. dot(a, b, out=none) Exemplo de dot: >>> x = np.array([3, -2]) >>> y = np.array([-4, 1]) >>> print np.dot(x, y) -14 >>> A = np.array([ [1, 2, 3],... [3, 2, 1] ]) >>> B = np.array([ [2, 3, 4, -2],... [1, -1, 2, 3],... [1, 2, 3, 0] ]) >>> print np.dot(a, B) [[ ] [ ]] >>> MA = np.mat(a) >>> MB = np.mat(b) >>> print MA * MB [[ ] [ ]] G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
31 Tópicos 1 Funções Argumentos Parâmetros Comando return 2 Numpy arange linspace array shape Indexação Slicing Operações numéricas dot 3 Material do curso G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
32 Material do curso Aulas do Lázaro Camargo (INPE): material-python-01.tar.bz2 numpy_aula_00_revisao_python.pdf numpy_aula_01_fundamentos.pdf numpy_aula_02_funcoes_mais_comuns.pdf numpy_aula_03_matematica_arrays.pdf python_aula_05_funcoes.pdf python_aula_06_arquivos.pdf python_aula_funcao_lambda.pdf G. A. Racca (UERN/FANAT/DFIS) Curso básico de Python para estudantes de Física 01 de Junho de / 32
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