2015 Dr. Walter F. de Azevedo Jr.

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1 2015 Dr. Walter F. de Azevedo Jr

2 Programas da Aula Anterior Na aula de hoje, veremos a solução dos exercícios de programação, propostos na aula anterior. Os programas são os seguintes. Exercício de programação 2. Escreva um programa que simula um biscoito da sorte chinês. O programa deve mostrar uma entre cinco previsões, de forma aleatória, cada vez que é executado. Nome do programa: fortune_cookie.py. Exercício de programação 3. Escreva um programa que simula o lançamento de uma moeda 100 vezes. Depois o programa mostra o número de vezes que deu cara e que deu coroa. Nome do programa: flip_a_coin.py. Exercício de programação 4. Modifique o programa guess_my_number.py, de forma que o jogador tenha um número limitado de tentativas. Se o jogador não consegue acertar o número gerado pelo computador, num número definido de tentativas, serão mostradas na tela o número certo e uma mensagem para o jogador. Nome do programa: limited_guess_my_number.py. Exercício de programação 5. Escreva um programa, onde o jogador troca de lugar com o computador. Isto é, o jogador escolhe um número aleatório entre 1 e 100 e o computador tenta que adivinhar que número é esse. Nome do programa: robot_guess_game.py. 2

3 Programa fortune_cookie.py Programa do Exercício de programação 2: fortune_cookie.py. import random print("welcome to Lotus Restaurant. We are here to bring good Chinese food and also good luck.") print("try one of our fortune cookies...") input("\npress enter key to see your fortune.") print("\nyour fortune today is...") # Set initial value fortune = random.randint(1,5) # Tests all five fortunes and shows it if fortune == 1 : print("'do not follow where the path may lead. Go where there is no path... and leave a trail.'") elif fortune == 2 : print("'do not fear what you don't know.'") elif fortune == 3 : print("'you will have a pleasant surprise.'") elif fortune == 4 : print("'if you fell you are right, stand firmly by your convictions.'") else : print("'all progress occurs because people date to be different.'") input("\npress enter key to exit.") 3

4 Programa fortune_cookie.py Vamos ao resultado do programa. Welcome to Lotus Restaurant. We are here to bring good Chinese food and also good luck. Try one of our fortune cookies... Press enter key to see your fortune. Your fortune today is... 'You will have a pleasant surprise.' Press enter key to exit. 4

5 Programa flip_a_coin.py Programa do Exercício de programação 3: flip_a_coin.py. import random print("throwing a coin 100 times is pretty fast...") #Set initial value coin = random.randint(0,1) tails = 0 heads = 0 count = 0 # Flip a coin loop while count < 100 : if coin == 0 : tails += 1 else : heads += 1 count += 1 coin = random.randint(0,1) print("\ni flipped a coin ",count," times and got ",tails," tails and ",heads," heads.") input("\npress enter key to exit.") 5

6 Programa flip_a_coin.py Vamos ao resultado do programa. Throwing a coin 100 times is pretty fast... I flipped a coin 100 times and got 44 tails and 56 heads. Press enter key to exit. 6

7 Programa limited_guess_number.py Programa do Exercício de programação 4: limited_guess_number.py. import random print("welcome to the number guessing game. In this game you have to guess a number between 1 and 100.") top_guesses = int(input("how many guesses do you wanna try? ")) random_number = random.randint(1,100) # Set initial values your_number = int(input("\nguess a number between 1 and 100 => ")) count = 1 # Guessing loop while count < top_guesses and your_number!= random_number : count += 1 if your_number < random_number : your_number = int(input("\nhigher...")) elif your_number > random_number : your_number = int(input("\nlower...")) # Checks the results if count <= top_guesses and your_number == random_number : print("\n\ncongratulations! You guessed it right ",random_number, "! It only took you ",count," tries!") else : print("\nyou were unable to guess the right number in ",count, " tries. Better luck next time.") 7 input("\npress the enter key to exit.")

8 Programa limited_guess_number.py Vamos ao resultado do programa. Welcome to the number guessing game. In this game you have to guess a number between 1 and 100. How many guesses do you wanna try? 7 Guess a number between 1 and 100 => 46 Higher...71 Higher...86 Higher...91 Lower...89 Lower...88 Lower...87 Congratulations! You guessed it right 87! It only took you 7 tries! Press the enter key to exit. 8

9 Programa robot_guess_game.py Programa do Exercício de programação 5: robot_guess_game.py. import random print("welcome to the number guessing game.") print("\nin this game you have to give a number between 1 and 100 and a robot will try to guess it.") top_guesses = int(input("\nhow many guesses do you allow the robot to try? Please be fair... ")) secret_number = int(input("\ngive a number between 1 and 100 => ")) max_number = 100 min_number = 1 robot_number = random.randint(min_number,max_number) count = 1 while count < top_guesses and robot_number!= secret_number : count += 1 if robot_number < secret_number : print("\nrobot, I guessed ",robot_number,", I will guess higher...") min_number = robot_number robot_number = random.randint(robot_number+1,max_number) elif robot_number > secret_number : print("\nrobot, I guessed ",robot_number,", I will guess lower...") max_number = robot_number robot_number = random.randint(min_number,robot_number-1) if count <= top_guesses and robot_number == secret_number : print("\n\ncongratulations robot! You guessed it right ",robot_number, "! It only took you ",count," tries!") else : print("\nthe robot was unable to guess the right number in ",count, " tries. Better luck next time.") input("\npress the enter key to exit.") 9

10 Programa robot_guess_game.py Vamos ao resultado do programa. Welcome to the number guessing game. In this game you have to give a number between 1 and 100 and a robot will try to guess it. How many guesses do you allow the robot to try? Please be fair Give a number between 1 and 100 => 46 Robot, I guessed 21, I will guess higher... Robot, I guessed 76, I will guess lower... Robot, I guessed 54, I will guess lower... Robot, I guessed 36, I will guess higher... Robot, I guessed 38, I will guess higher... Robot, I guessed 52, I will guess lower... Robot, I guessed 49, I will guess lower... Robot, I guessed 45, I will guess higher... Robot, I guessed 48, I will guess lower... Robot, I guessed 45, I will guess higher... Robot, I guessed 47, I will guess lower... Congratulations robot! You guessed it right 46! It only took you 12 tries! Press the enter key to exit. 10

11 Programa: randomdna1.py Random DNA (versão 1) Programa: randomdna1.py Resumo Programa para gerar um trecho de DNA com uma sequência aleatória. A sequência do DNA será atribuída a uma variável do tipo string (variável dna), onde cada base será gerada aleatoriamente (variável base), a partir do módulo random e adicionada à sequência de DNA. O programa tem como entrada o tamanho da sequência de DNA, a ser gerada aleatoriamente. A sequência aleatória será mostrada na tela. Para adicionar a base aleatória à sequência de DNA, podemos usar o operador + ou.join([dna,base]). 11

12 Programa: randomdna1.py O programa é relativamente simples, o principal bloco do programa é um loop while, que monta a sequência do DNA. Dentro do loop while temos que gerar um número aleatório, entre 1 e 4, por exemplo. Depois temos que testar qual número foi gerado, usando o comando if/elif/else. Atribuímos a cada número uma base (variável base), que será adicionada à string dna. Podemos usar o operador + para ir montando a sequência, por exemplo: dna = dna + base Podemos, ainda, usar o método.join(), como indicado abaixo. dna = "".join([dna,base]) Em ambas situações, temos que criar a variável dna antes do loop while, para que possa ser adicionada a base. À variável dna devemos atribuir uma string vazia, como indicado abaixo. dna = "" 12

13 Programa: randomdna2.py Random DNA (versão 2) Programa: randomdna2.py Resumo Programa para gerar um trecho de DNA com uma sequência aleatória. A sequência do DNA será atribuída a uma variável do tipo string (variável dna), onde cada base será gerada aleatoriamente (variável base), a partir do módulo random e adicionada à sequência de DNA. O programa tem como entrada o tamanho da sequência de DNA, a ser gerada aleatoriamente. A sequência aleatória será mostrada na tela. Para adicionar a base aleatória à sequência de DNA, podemos usar o operador + ou.join([dna,base]). O programa calcula as porcentagens de cada base presente na sequência de DNA gerada e mostra o resultado na tela. 13

14 Programa: randomdna2.py Nesta versão do programa, temos que criar contadores para cada uma das bases do DNA. Para contar as bases, temos que inicialmente atribuir zero aos contadores, como mostrado abaixo: count_c = 0 count_g = 0 count_a = 0 count_t = 0 Os contadores serão atualizados em cada iteração do loop while. Depois de finalizado o loop while, serão calculadas as porcentagens, como segue: if count_bases > 0: perc_c = 100*count_C/count_bases perc_g = 100*count_G/count_bases perc_a = 100*count_A/count_bases perc_t = 100*count_T/count_bases Tomamos o cuidado de testar se o contador de bases (count_bases) é maior que zero, para evitar a divisão por zero. Uma vez pronto o programa, teste para sequências de diferentes tamanhos, por exemplo para 100, 1000 e O que você pode dizer sobre a aleatoriedade do módulo random? 14

15 Programa: randomdna3.py Random DNA (versão 3) Programa: randomdna3.py Resumo Programa para gerar um trecho de DNA com uma sequência aleatória. A sequência do DNA será atribuída a uma variável do tipo string (variável dna), onde cada base será gerada aleatoriamente (variável base), a partir do módulo random e adicionada à sequência de DNA. O programa tem como entradas o tamanho da sequência de DNA, a ser gerada aleatoriamente, e o nome do arquivo de saída, onde a sequência será gravada. A sequência aleatória será mostrada na tela. Para adicionar a base aleatória à sequência de DNA, podemos usar o operador + ou.join([dna,base]). O programa calcula as porcentagens de cada base presente na sequência de DNA gerada e mostra o resultado na 15 tela.

16 Programa: randomdna3.py Agora, a sequência gerada será armazenada num arquivo de saída. Usamos a função input() para ler o nome do arquivo de saída. A função open() é usada para criar o arquivo, onde a sequência do DNA será escrita, como indicado abaixo: # Reads output file name file_in = input("\ngive the DNA file name => ") # Opens DNA file dna_out = open(file_in,"w") Depois de gerada a sequência do DNA, como nos programas anteriores, podemos escrevê-la no arquivo de saída, como mostrado abaixo: # Writes sequence to output file dna_out.write(dna) # Closes DNA file dna_out.close() 16

17 Programa: randomdna4.py Random DNA (versão 4) Programa: randomdna4.py Resumo Programa para gerar um trecho de DNA com uma sequência aleatória. A sequência do DNA será atribuída a uma variável do tipo string (variável dna), onde cada base será gerada aleatoriamente (variável base), a partir do módulo random e adicionada à sequência de DNA. O programa tem como entradas o tamanho da sequência de DNA, a ser gerada aleatoriamente, e o nome do arquivo de saída no formato FASTA, onde a sequência será gravada. A sequência aleatória será mostrada na tela. Para adicionar a base aleatória à sequência de DNA, podemos usar o operador + ou.join([dna,base]). O programa calcula as porcentagens de cada base presente na sequência de DNA 17 gerada e mostra o resultado na tela.

18 Programa: randomdna4.py Vimos na aula 3, que sequências normalmente são armazenadas em arquivos no formato FASTA. Nosso arquivo de saída, gerado no programa anterior (randomdna3.py), está quase lá. Para seguir o padrão do formato FASTA, a primeira linha do arquivo deve iniciar com o símbolo >. No programa randomdna4.py escreveremos na primeira linha do arquivo de saída, a string >Random DNA, como mostrado abaixo: # Writes first line in the output file dna_out.write(">random DNA \n") Como o método.write() não adiciona nova linha, temos que ter o \n ao final da linha. Você pode usar o método.write() quantas vezes for necessário. Toda vez que temos a chamada de um novo método.write(), o Python escreve o conteúdo indicado como argumento, sem sobrepor ao conteúdo já escrito, mas, também, sem iniciar uma nova linha, por isso, incluímos o \n ao final da string. 18

19 Programa: randomdna4.py O próximo passo é escrevermos as bases, com um número fixo de caracteres (bases) por linha. O formato FASTA prevê o uso de 70 ou 80 colunas, vamos adotar o padrão de 80 colunas. Temos que criar um loop for para escrevermos um número fixo de bases, como mostrado a seguir: # Writes sequence to output file line = "" # Assigns "" to variable line # Loop for to write bases to output file for my_base in dna: line = "".join([line,my_base]) # Adds my_base to string line if len(line) == 80: # Tests whether the number of bases in the string line is 80 line = line+"\n" # Adds "\n" to end of the string dna_out.write(line) # Writes the string line to the output file line = "" # Sets line to empty 19

20 Programa: randomdna5.py Random DNA (versão 5) Programa: randomdna5.py Resumo Programa para gerar DNA com uma sequência aleatória, que terá o mesmo número de bases de uma sequência lida de um arquivo de entrada. A sequência aleatória será atribuída a uma variável do tipo string (dna), onde cada base será gerada aleatoriamente (base), a partir do módulo random e adicionada à sequência de DNA. A sequência aleatória terá exatamente o mesmo número de bases da sequência de entrada. O programa lê os nomes dos arquivos de entrada e saída no formato FASTA. As sequências de entrada e aleatória serão mostradas na tela. Para adicionar a base aleatória à sequência de DNA, podemos usar o operador + ou.join([dna,base]). O programa calcula e mostra 20 as porcentagens de cada base presente nas sequências de DNA lida e gerada.

21 Programa: beerlambert2.py Lei de Beer Lambert (versão 2) Programa: beerlambert2.py Resumo Programa para calcular a concentração e a massa de proteína dissolvida num tampão, a partir da Lei de Beer-Lambert. Os dados de entrada são absorbância para o comprimento de onda de 280 nm, a massa molecular da proteína (g/mol), o volume da amostra (L) e o nome do arquivo FASTA com a sequência da proteína. Os números de triptofanos, tirosinas e cistinas da proteína serão lidos do arquivo FASTA. A massa é calculada em gramas e a concentração em mol. A abordagem usada para dosar amostras proteínas foi descrita em: Pace CN, Vajdos F, Fee L, Grimsley G, Gray T. How to measure and predict the molar absorption coefficient of a protein. Protein Sci Nov;4(11):

22 Programa: beerlambert2.py Use os dados da lisozima, mostrados abaixo, para testar o seu programa Dados de entrada Valor Absorbância (cm -1 ) 0,175 Volume da amostra (L) 0,001 Massa molecular (g/mol) ,2 Nome do arquivo de sequência 1kxy.fasta A concentração molar da proteína = 4, M A massa da proteína = 6, g LEMBRE-SE DE INSERIR OS DADOS NUMÉRICOS USANDO A REPRESENTAÇÃO EM INGLÊS! 22

23 Referências -BRESSERT, Eli. SciPy and NumPy. Sebastopol: O Reilly Media, Inc., p. -DAWSON, Michael. Python Programming, for the absolute beginner. 3ed. Boston: Course Technology, p. -HETLAND, Magnus Lie. Python Algorithms. Mastering Basic Algorithms in the Python Language. Nova York: Springer Science+Business Media LLC, p. -IDRIS, Ivan. NumPy 1.5. An action-packed guide dor the easy-to-use, high performance, Python based free open source NumPy mathematical library using real-world examples. Beginner s Guide. Birmingham: Packt Publishing Ltd., p. -KIUSALAAS, Jaan. Numerical Methods in Engineering with Python. 2ed. Nova York: Cambridge University Press, p. -LANDAU, Rubin H. A First Course in Scientific Computing: Symbolic, Graphic, and Numeric Modeling Using Maple, Java, Mathematica, and Fortran90. Princeton: Princeton University Press, p. -LANDAU, Rubin H., PÁEZ, Manuel José, BORDEIANU, Cristian C. A Survey of Computational Physics. Introductory Computational Physics. Princeton: Princeton University Press, p. -LUTZ, Mark. Programming Python. 4ed. Sebastopol: O Reilly Media, Inc., p. -MODEL, Mitchell L. Bioinformatics Programming Using Python. Sebastopol: O Reilly Media, Inc., p. -TOSI, Sandro. Matplotlib for Python Developers. Birmingham: Packt Publishing Ltd., p. Última atualização: 22 de abril de