Introdução à programação orientada a objetos. Nesta aula... Turtle graphics. Primeiro programa com objetos. Exercício. Métodos.

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1 Nesta aula Introdução à programação orientada a objetos Há uma quantidade de módulos disponíveis na biblioteca standard do Python: análise de texto; enviar ; pesquisar informação na Internet; cálculos matemáticos elaborados Apresentamos na aula passada o módulo turtle; Veremos nesta aula como utilizar algumas das suas funcionalidades de uma forma orientada a objetos. Turtle graphics Primeiro programa com objetos Metáfora: programa controla tartaruga, que ao deslocar-se pode deixar uma 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. tartaruga alex alex.forward(150) alex.forward(75) módulo turtle define dois novos tipos: tipo Turtle tipo Screen turtle.screen (o tipo Screen definido no módulo turtle) cria uma janela; a área dentro da janela chama-se tela (canvas em inglês); na linha 3 criamos um objeto do tipo Turtle, i.e., uma tartaruga; alex é uma variável que se refere a esta tartaruga; nas linha 4 a 6, damos instruções à tartaruga alex para se deslocar, através dos seus métodos; Métodos Exercício Um objeto pode ter métodos ações que pode executar; atributos propriedades; por exemplo, objetos turtle têm a propriedade color. Exemplo: alex.color("red") dá a cor vermelha à tartaruga e às linhas que ela desenhar. O estado de um objeto é definido pelos atributos; para as tartarugas: color tail largura do seu traço posição na janela ângulo tartaruga alex wn.bgcolor("lightgreen") # set the window background color tess = turtle.turtle() tess.color("blue") # make tess blue tess.pensize(3) # set the width of her pen tess.forward(50) tess.forward(50) escreva um programa que pergunta qual é a cor de fundo desejada, a cor da tartaruga, e a largura do traço (pen) (o conjunto de cores utilizável está definido em guarda esta informação em variáveis; desenha a tartaruga com essa cor, numa tela com esse fundo Mais tartarugas Ciclos for Podemos criar uma série tartarugas, da mesma forma que criamos uma série de inteiros. Cada uma delas é um objeto independente, a que se chama uma instância do tipo (classe) turtle. Cada instância tem os seus próprios atributos, chamando os seus próprios métodos. Convenção: zero graus é a direção este. mais tartarugas # Set up the window and its attributes wn.bgcolor("lightgreen") tess = turtle.turtle() # create tess and set some attributes tess.color("hotpink") tess.pensize(5) # create alex # Let tess draw an equilateral triangle # complete the triangle tess.right(180) # turn tess around # move her away from the origin # make alex draw a square 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 > essencial para boa programação; esta é uma das principais ferramentas em programação: repetição (ou iteração); ciclo com listas for 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 ser processados; se não, o ciclo termina (condição de paragem), e o programa segue na linha seguinte ao final do ciclo;

2 Fluxo de execução Fluxo de execução de um ciclo fluxo de execução: sequência de instruções seguidas pelo interpretador Python; por omissão: de cima para baixo do programa; instruções como for e definição de funções alteram esta situação. Função range 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 range for i in [0,1,2,3]: com range for i in range(4): Experimentar: for i in range(4)): for i in range(1,5): for i in range(0,19,2): for i in range(0,20,2): Mais alguns métodos turtle Módulos alex.penup() alex.forward(100) alex.pendown() alex.shape("turtle") alex.speed(10) alex.stamp() variaveis # nao desenha nenhuma linha... # desenha uma tartaruga na tela 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 turtle # allows us to use the turtles library # creates a graphics window # create a turtle named alex 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) e 10 (rápido). alex.forward(150) # tell alex to move forward by 150 units # turn by 90 degrees alex.forward(75) # complete the second side of a rectangle Screen e Turtle estão definidos no módulo turtle. Busca de informação Módulos o que poderíamos fazer se ninguém nos desse a conhecer turtle? a melhor forma de encontrar informação sobre Python é consultando a documentação Python 1 tutorial 2 listagem de todos os módulos disponíveis (global module index); 3 referência da linguagem 4 instruções de instalação 5 how-tos/faq 6 Exercícios: 1 procurar documentação sobre o módulo turtle 2 familiarizar-se com outras funcionalidades das tartarugas 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 notation turtle.turtle classe Turtle definida no módulo turtle; ler no módulo turtle, aceder ao elemento Turtle.

3 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 math print(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 distribuição uniforme; tal como com range, o limite superior não é incluído. módulo random import random prob = random.random() print(prob) dicethrow = random.randrange(1,7) print(dicethrow) 1 os geradores de números aleatórios são baseados num algoritmo determinístico 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. Definição de novas funções Nas aulas passadas: vimos como usar os operadores e funções matemáticas 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 simples até chegar às operações elementares N.B.: neste contexto, puristas de programação funcional muitas vezes preferem o termo procedimento a função, mas este (function) é o termo habitual em Python. def nome(lista de parâmetros): primeira instrução segunda instrução. instrução final o início e fim da função são marcados pela indentação a lista de parâmetros pode ser vazia Exemplo Fluxo da execução def refrao(): print("se um elefante incomoda muita gente") print("dois elefantes incomodam muito mais.") def repete_refrao(): refrao() refrao() 1 começa na primeira instrução do programa 2 instruções são executadas por ordem sequencial 3 a definição de uma função não altera fluxo de execução 4 a invocação de uma função 1 executa as instruções da definição por ordem 2 no final regressa ao ponto de onde partiu 5 funções podem chamar outras funções Parâmetros e argumentos Exemplo do livro 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 def print_twice(bruce): print(bruce) print(bruce) >>> print_twice( Spam ) Spam Spam >>> print_twice(5) 5 5 >>> print_twice(math.pi)

4 Funções que calculam valores Âmbito de variáveis 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)) >>> quadrado(quadrado(2)-1) 9 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 local 4 >>> 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 IVA def precofinal(valor): return valor*taxa_iva >>> precofinal(100) comentários docstrings começam por # até ao final da linha colocados em qualquer parte dum programa ignorados pelo interpretador; destinados aos programadores cadeia de carateres na 1 a linha de uma função texto descritivo sucinto também associado a módulos, classes e métodos (mais tarde) usado pelos interpretadores de Python: comando help, pop-ups de informação (IDE) # definição da função precofinal # Pedro Vasconcelos, 2007 # taxa de imposto de valor acrescentado taxa_iva = 1.19 def precofinal(valor): "Acrescenta a taxa de IVA a um valor." return valor*taxa_iva >>> help(precofinal) Help on function precofinal in module main : precofinal(valor) Acrescenta a taxa de IVA a um valor. # fim da função Como decompor um problema? Cada função deve: 1 efetuar uma tarefa bem identificada necessária em mais do que uma parte do programa ou 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) atributo estado, ou valor, que pertence a um objeto determinado (e.g., a cor); biblioteca standard coleção de módulos que fazem parte da distribuição normal do Python; ciclo for instrução Python para repetir as instruções que escrevermos no corpo do ciclo; condição de paragem condição que, quando ocorre, termina a execução de um ciclo; a mais habitual, e a de não haver mais elementos a atribuir 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;

5 gerador de números (pseudo-)aleatórios função de fornece a possibilidade de criar números com propriedades semelhantes às dos aleatórios; instância objeto de uma classe (alex e tess instâncias da classe Turtle); invocar ou chamar executar um método de um objeto ( chama o método exitonclick do objeto wn); iteração elemento de programação que permite repetir alguns passos de um programa; método função associada a um objeto; quando é invocada, causa algum efeito no objeto; módulo ficheiro contendo definições e instruções Python, destinadas a serem usadas por outros programadores, através de import; número aleatório número gerado por um processo que torna impossível a sua previsão com 100% de certeza (processo estocástico); número pseudo-aleatório número que, sendo em rigor gerado por um processo determinístico, possuí propriedades semelhantes à de um aleatório; objeto elemento informação relativo a dados de um determinado tipo, referido por uma variável; range função incorporada no Python para gerar sequências de inteiros; sequencial comportamento de um programa passo a passo, da primeira até 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 cada iteração do ciclo, que é usada como critério de paragem; Próxima aula Mais acerca das funções. Condições, decisões.