Computação 2. Aula 11 Teórica professor: Leonardo Carvalho

Transcrição

1 Computação 2 Aula 11 Teórica professor: Leonardo Carvalho

2 SciPy 2

3 SciPy Conjunto de algoritmos matemáticos usados com frequência por cientistas e engenheiros. Alguns submódulos: cluster: algoritmos de clusterização fftpack: cálculo de transformada de Fourier integrate: integração e soluções de EDOs interpolate: interpolação linalg: álgebra linear ndimage: processamento de imagens optimize: otimização e cálculo de raizes signal: processamento de sinais 3

4 SciPy - integrate import scipy.integrate as integrate def f(x): return 6*x**2-4*x-2 res, err = integrate.quad(f, 0, 5) print res, err e-12 4

5 SciPy - integrate import scipy.integrate as integrate def f(x, y): return x*y def low(y): return 0 def high(y): return 1-2*y res, err = integrate.dblquad(f, 0.0, 0.5, low, high) print 1.0/96, res, err e-16 5

6 SciPy - optimize import scipy.optimize as optimize from numpy import sin, cos def f(x): return x*sin(x*2)*cos(3*x**2) print optimize.bisect(f, 1, 1.5)

7 SciPy - interpolate from scipy.interpolate import interp1d import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np x = np.linspace(0, 10, 5) y = np.array([3, -2, 1, 0, 2]) f1 = interp1d(x, y) f2 = interp1d(x, y, kind='cubic')... 7

8 SciPy - interpolate... xx = np.linspace(0, 10, 2000) y1 = f1(xx) y2 = f2(xx) plt.xlim(-1, 11) plt.ylim(-3, 4) plt.plot(x, y, 'o') plt.plot(xx, y1, '-') plt.plot(xx, y2, '--') plt.show() 8

9 SciPy - interpolate 9

10 SciPy - linalg Tudo que tem no numpy.linalg e mais um pouco! import numpy as np from scipy import linalg A = np.matrix([ [4, 3, 2], [7, 2, 5], [8, 0, -1], [9, 7, -3] ]) b = np.matrix([ [2], [1], [0], [4] ]) x, resid, rank, sing_val = linalg.lstsq(a, b) print x print resid print rank print sing_val 10

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12 Problema Sistemas para resolver problemas complexos podem possuir milhares de linhas de código, com muitas classes e funções. Suponha que precisamos adicionar uma nova funcionalidade a um código existente, ou aperfeiçoar a implementação. Como ter certeza de que essa funcionalidade não vai "quebrar" o código? Ou seja, gostaríamos de manter o que funcionava antes funcionando depois. 12

13 Testes automáticos 13

14 Testes automáticos Podemos utilizar ferramentas que realizam testes automaticamente em busca de falhas no código. Exemplos: doctest, unittest, py.test, nose, tox 14

15 doctest Testes são definidos em docstrings, veja exemplo: import doctest def funcao(x, y): ''' Faz uma coisa muito louca. >>> funcao(3, 10) 108 >>> funcao(8, 23) 1232 ''' s = 0 for i in range(1, 100): if x%i==0 or y%i == 2: s += x*y - x return s if name == ' main ': doctest.testmod() 15

16 doctest Saída do programa: 16

17 doctest O programa só gera saída se for encontrado algum erro! 17

18 doctest Testes são definidos em docstrings, veja exemplo: import doctest def funcao(x, y): ''' Faz uma coisa muito louca. >>> funcao(3, 10) 1080 >>> funcao(8, 23) 1232 ''' s = 0 for i in range(1, 100): if x%i==0 or y%i == 2: s += x*y - x return s if name == ' main ': doctest.testmod() 18

19 doctest Saída do programa: ********************************************************************** File "aula.py", line 5, in main.funcao Failed example: funcao(3, 10) Expected: 1080 Got: 108 ********************************************************************** 1 items had failures: 1 of 2 in main.funcao ***Test Failed*** 1 failures. 19

20 doctest import doctest... def fatorial(n): ''' Calcula o fatorial de n >>> fatorial(5) 120 >>> fatorial(0) 1 >>> fatorial(2) 2 ''' if n <= 1: return n else: return n*fatorial(n-1) if name == ' main ': doctest.testmod() 20

21 doctest Saída do programa: ********************************************************************** File "aula.py", line 20, in main.fatorial Failed example: fatorial(0) Expected: 1 Got: 0 ********************************************************************** 1 items had failures: 1 of 3 in main.fatorial ***Test Failed*** 1 failures. 21

22 doctest import doctest... def fatorial(n): ''' Calcula o fatorial de n >>> fatorial(5) 120 >>> fatorial(0) 1 >>> fatorial(2) 2 ''' if n <= 1: return 1 else: return n*fatorial(n-1) if name == ' main ': doctest.testmod() 22

23 doctest - testfile Os testes não precisam estar na documentação das funções. Você pode criar um arquivo contendo todos os testes que desejar: Exemplo, arquivo sobre.txt: Sobre o módulo aula. Importe o módulo fazendo: >>> from aula import * Este módulo contém uma função chamada fatorial, que calcula o fatorial de um número (dããã). Exemplo: >>> fatorial(5) 120 >>> fatorial(0) 1 >>> fatorial(2) 2 23

24 doctest - testfile Programa para executar os testes: import doctest if name == ' main ': doctest.testfile('sobre.txt') 24

25 E se... Se quisermos testar a função fatorial para todos os valores entre 0 e 50? Colocar tudo na documentação é muito feio... 25

26 unittest Podemos criar objetos cujo único objetivo é fazer testes de código. import unittest from aula import fatorial class Testador(unittest.TestCase): def test_fatorial(self): self.assertequal(fatorial(0), 1) self.assertequal(fatorial(1), 1) self.assertequal(fatorial(2), 2) self.assertequal(fatorial(5), 120) if name == ' main ': unittest.main() 26

27 unittest Saída do programa: Ran 1 test in 0.000s OK 27

28 unittest Saída do programa (caso o programa esteja errado): F ====================================================================== FAIL: test_fatorial ( main.testador) Traceback (most recent call last): File "tutu.py", line 7, in test_fatorial self.assertequal(fatorial(0), 1) AssertionError: 0!= Ran 1 test in 0.000s FAILED (failures=1) 28

29 unittest Aperfeiçoando nosso teste: import unittest import math from aula import fatorial class Testador(unittest.TestCase): def test_fatorial(self): for i in range(0, 51): self.assertequal(fatorial(i), math.factorial(i)) if name == ' main ': unittest.main() 29

30 unittest Adicionando ao programa aula.py: def primo(n): '''Retorna True se n eh primo.''' if n in (0, 1): return False for i in range(2, n): if n%i == 0: return False return True 30

31 unittest Outros tipos de teste possíveis no unittest: import unittest import math from aula import * class Testador(unittest.TestCase):... def test_primo(self): '''Testa funcao primo.''' self.asserttrue(primo(13)) self.assertfalse(primo(0)) self.assertfalse(primo(4), msg='quatro não é primo') if name == ' main ': unittest.main() 31

32 unittest Saída do programa: Ran 2 tests in 0.001s OK 32

33 unittest Outros possíveis assert* # Verifica se a é diferente de b self.assertnotequal(a, b) # Verifica se primo('batata') vai gerar um TypeError self.assertraises(typeerror, primo, 'batata') # Verifica se valor pertence a L self.assertin(valor, L) # Verifica se a>b self.assertgreater(a, b) 33

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35 Trabalho 35

36 Trabalho Individual, em dupla, ou em trio Prazo de entrega: 2 de março Objetivo: criar um programa em Python para resolver algum problema mais complexo do que os que fizemos em aula O programa deve ter: - Interface gráfica (tkinter) - Classes - Tratamento de exceções - arquivos - numpy 36

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38 Provas 38

39 Datas das próximas provas Previsão de datas: P2: 24/02 P3: 09/03 39