Computadores e Programação Engª Biomédica Departamento de Física Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra Ano Lectivo 2005/2006

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1 Computadores e Programação Engª Biomédica Departamento de Física Faculdade de Ciências e Tecnologia da Uniersidade de Coimbra Ano Lectio 2005/2006 FICHA 8 CLASSES E OBJECTOS 8. Objectios Objectios que o aluno deerá atingir com a realização desta ficha: - Introdução ao conceito de classe e objecto; - Atributos, métodos, construtores e heranças de uma classe Classes e objectos Embora Python seja uma linguagem orientada a objectos, até aqui o aluno já implementou ários programas sem, no entanto, retirar qualquer proeito dessa característica. Quatro conceitos estão associados à programação orientada a objectos: abstracção; encapsulamento; modularidade; e hierarquia. Tirando proeito destas características, diidem-se problemas de eleada complexidade em ários outros mais pequenos, cuja complexidade indiidual se consegue mais facilmente compreender. Objectos baseiam-se em classes. Uma classe pode ser entendida como um tipo de dados mais eoluído que integra não apenas dados atributos, mas também o tratamento a dar a esses mesmos dados métodos. Instanciando uma classe (instanciação é a materialização de uma classe) dá-se origem a um objecto. Objectos pertencentes à mesma classe, possuem comportamentos idênticos. Em Python, a sintaxe que permite definir uma classe é do género: Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 1 de 11

2 class NomeDaClasse: Descrição da classe <declaração 1> <declaração 2>... <declaração n> A definição é semelhante à de uma função, substituindo-se a sintaxe def por class. Na primeira linha do corpo da classe pode ser introduzida uma descrição da mesma delimitada por aspas ( ). Uma classe é composta por atributos que contêm os dados, e por métodos que contêm as funcionalidades ou tratamentos a aplicar aos dados Métodos Métodos são funções definidas dentro de uma classe. Encapsulam funcionalidades e permitem alterar o estado interno da classe. Uma característica que torna estas funções especiais é que recebem obrigatoriamente um parâmetro que representa a instanciação do objecto sobre o qual se está a trabalhar. Voltaremos a este tema mais à frente Atributos Atributos são características de um objecto (ariáeis ou não ao longo do tempo). Não é necessário declarar os atributos de uma classe. Da mesma forma que as ariáeis surgem apenas quando são acedidas pela primeira ez, também os atributos são alocados no momento em que são referenciados. Os atributos deem apenas ser alterados por métodos, ou seja, apenas o objecto altera o seu estado interno. Obsere o exemplo seguinte, onde se define a classe Rectangulo, com os atributos e métodos que a caracterizam: Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 2 de 11

3 class Rectangulo: "Define características de um rectângulo" Lado=2 Altura=4 def Area(self): return self.lado*self.altura def Perimetro(self): return 2*self.Lado+2*self.Altura A classe é composta pelos atributos Lado e Altura e pelos métodos Area e Perimetro. Estes últimos recebem um parâmetro com o nome self, que é uma referência para o objecto da classe Rectangulo que está a ser executado. Não é obrigatório chamar self a este parâmetro, mas é no entanto o seu nome mais comum, pelo que se torna boa prática de programação utilizá-lo. O método Area acede aos atributos Lado e Altura, retornando o alor do seu produto, ou seja, a área do quadrado. O método Perimetro calcula como o próprio nome indica o perímetro do rectângulo, igualmente atraés dos atributos. Dentro de qualquer membro desta classe, o acesso a Lado ou Altura é feito atraés de self.lado ou self.altura. Para instanciar a classe (criando uma instância com o nome x) procede-se do seguinte modo: x=rectangulo() Acaba neste momento de ser criado um objecto a partir da classe Rectangulo, atribuído à ariáel x. É agora possíel consultar o alor dos atributos, ou utilizar a ariáel como se desejar: print x.lado 2 print x.altura 4 Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 3 de 11

4 O exemplo demonstra um modo de aceder aos atributos do objecto x. O nome do objecto dee ser seguido por um ponto (.) e pelo nome do atributo. De seguida exemplifica-se uma chamada ao método Area da classe: print x.area() 8 O argumento self é automaticamente preenchido, isto é, apesar de se ter definido o método com um parâmetro, ele é chamado sem nenhum. Para calcular o perímetro usa-se: print x.perimetro() 12 Este objecto contém também um membro especial chamado doc, definido automaticamente, e que contem a descrição dada à classe: print x. doc Define características de um rectângulo Em Python todos os membros de uma classe estão acessíeis para leitura e escrita. É portanto, possíel realizar as seguintes operações: x.lado=15 x.altura=10 print x.area() 150 print x.perimetro() 50 Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 4 de 11

5 As duas primeiras instruções alteram o alor dos atributos Lado e Altura. As seguintes reflectem essa alteração. É também possíel guardar referências para métodos. Veja-se o exemplo: noo = x.perimetro x.lado=6 print noo() 32 O atributo Lado foi alterado para 6 e Altura mantee-se em 10. Para estes alores, uma noa chamada, desta ez por referência, ao método Perimetro ale 32. À semelhança do que acontece com as ariáeis, em Python os membros de uma classe são criados de forma automática quando são referenciados pela primeira ez. Um modo de criar um noo atributo no objecto x é, por exemplo: x.cor='branco' Pode-se aceder a esse noo membro a partir deste momento: print x.cor Branco Atribui-se a um membro chamado Cor até aí inexistente, a string Branco. Este membro passou a existir na instância x da classe Rectangulo. Supondo que se cria agora uma noa instância n da classe Rectangulo, é possíel erificar que apesar do objecto n ser da mesma classe que x, não possui o atributo Cor, uma ez que este não existe na definição da classe Rectangulo. Foi apenas criado para o objecto x. Obsere uma ez mais um exemplo: Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 5 de 11

6 n=rectangulo() print n.lado 2 print n.altura 4 print n.cor Traceback (most recent call last): File "<pyshell#69>", line 1, in -topleelprint n.cor AttributeError: Rectangulo instance has no attribute 'Cor' 8.4. Construtor Em muitas aplicações, ao criar um objecto, é desejáel que lhe sejam imediatamente atribuídas determinadas características ou atributos fazer a inicialização do objecto. Em programação orientada a objectos existe o conceito de construtor de uma classe, que, recebendo determinados parâmetros, os passa no momento da instanciação da classe ao objecto que está a ser criado. Em Python, o construtor é um método da classe com o nome init. Da mesma forma que qualquer outro método da classe, recebe no primeiro parâmetro o objecto recém-criado e nos seguintes os alores para os atributos que pretende er inicializados. Veja-se a classe anterior agora definida com um construtor: class Rectangulo: "Define características de um rectângulo e o construtor" def init (self, Lado, Altura): self.lado=lado self.altura=altura def Area(self): return self.lado*self.altura def Perimetro(self): return 2*self.Lado+2*self.Altura Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 6 de 11

7 Assim, a noa forma de criar um objecto poli instanciando a classe Rectangulo será: poli=rectangulo(3,7) print poli.lado 3 print poli.altura 7 print poli.area() 21 Não mais se poderá instanciar a classe sem passar os parâmetros que o construtor exige. Daí surgir uma mensagem de erro ao introduzir o código: poli=rectangulo() Traceback (most recent call last): File "<pyshell#75>", line 1, in -topleelpoli=rectangulo() TypeError: init () takes exactly 3 arguments (1 gien) Como não se definiu o construtor para receber apenas o argumento self, não é álido criar um Rectangulo que não receba os alores iniciais dos seus atributos Lado e Altura Herança O conceito de hierarquia é normalmente suportado atraés da herança. Com efeito, uma classe pode herdar propriedades de qualquer outra classe. A sintaxe para o efeito é: Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 7 de 11

8 class NomeDaClasse(NomeDaClasseBase): Descrição da classe <declaração 1> <declaração 2>... <declaração n> A classe deriada é definida da mesma forma que a classe base. Quando o objecto é criado, a classe base é recordada (juntamente com os seus métodos e atributos). Se um determinado membro não for encontrado na classe, é procurado na classe base. Esta regra aplica-se recursiamente se a classe base for também ela deriada a partir de outra classe. Uma forma de exemplificar esta propriedade recorre à classe base Poligono descrita a seguir: class Poligono: "Classe base para todos os polígonos" def init (self, Lado, Altura): self.lado=lado self.altura=altura Deriando a classe Rectangulo a partir da classe base Poligono, obtém-se uma implementação funcionalmente idêntica à descrita anteriormente: class Rectangulo(Poligono): def Area(self): return self.lado*self.altura def perimetro(self): return 2*self.Lado+2*self.Altura r=rectangulo(4,5) print r.area() 20 Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 8 de 11

9 Podem agora definir-se mais classes deriadas de Poligono, como por exemplo a classe Quadrado, que também herda a obrigatoriedade de ser construída com os parâmetros Lado e Altura: class Quadrado(Poligono): def Area(self): if(self.lado==self.altura): return self.lado*self.lado else: return 'Não é um quadrado!!' q=quadrado(4,3) print q.lado 4 print q.area() Não é um quadrado!! 8.6. Herança múltipla Uma classe pode também herdar a partir de árias outras classes. Neste caso haerá múltiplas classes base e a definição é feita da forma: class NomeDaClasse(NomeClasseBase1, NomeClasseBase2,NomeClasseBase3,..): Descrição da classe <declaração 1> <declaração 2>... <declaração n> Também aqui, se durante a criação de um objecto um determinado membro não for encontrado na classe, é imediatamente procurado na classe base 1 (NomeClasseBase1), descendo a pesquisa de forma recursia para as classes base de NomeClasseBase1 (se as houer), e no caso de não ser aí encontrada, a Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 9 de 11

10 procura recomeça na classe base 2 (NomeClasseBase2) e assim sucessiamente. A pesquisa é feita em profundidade, da esquerda para a direita Exercícios sugeridos 1. Crie a classe Complexo que define o comportamento de números complexos. Preencha-a com os atributos que lhe parecerem indicados. Deerá suportar métodos capazes de realizar as seguintes operações: Trocar parte real com parte imaginária Cálculo do alor absoluto Cálculo do simétrico Cálculo do dobro Cálculo do quadrado 2. Implemente a classe Triangulo deriada a partir da classe base Poligono definida na ficha. Deerá possuir três métodos: um que calcula a área do triângulo (equilátero); outro para cálculo do perímetro; e finalmente um terceiro que deerá deoler informação sobre o alor actual dos seus atributos, sempre que for requisitado. 3. Implemente a classe Temperatura que permite armazenar um alor de temperatura em graus Celsius introduzido pelo utilizador. Use os atributos e métodos que entender necessários para a resolução do problema. Implemente o construtor. A classe deerá possuir métodos que permitam ao utilizador isualizar a temperatura na escala pretendida (Celsius, Fahrenheit ou Kelin). Adicionalmente, deerá ainda suportar a funcionalidade de Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 10 de 11

11 alterar o alor do atributo, se o utilizador desejar que ele fique armazenado numa outra escala. As fórmulas de conersão entre temperaturas são: C = ( F - 32 ) 5 / 9 F = C 1, K = C C = K Defina a classe ContaBancaria. Implemente o construtor de modo a que a quantia, nome do titular e número da conta bancária sejam atribuídos no processo de criação do objecto. Deerá suportar árias funcionalidades. Para tal, implemente os seguintes métodos: InsereDinheiro() ExtraiDinheiro() ImprimeExtracto() CalculaJuros() problema. Use os atributos e métodos que entender necessários para a resolução do Computadores e Programação Engª Biomédica 2005/06 Ficha 8 Página 11 de 11