python - avançado

Variáveis, expressões e comandos

Valores e tipos

O valor (por exemplo, letras e números) é uma das coisas fundamentais que um programa manipula. Os valores que já vimos até agora foram o 2(como resultado, quando adicionamos 1 + 1) e "Alô, Mundo!".

Esses valores pertencem a tipos diferentes: 2 é um inteiro, e "Alô, Mundo!" é uma string, assim chamada porque “string”, em inglês, quer dizer sequência, série, cadeia (de caracteres), ou neste caso, “série de letras”. Você (e o interpretador) consegue identificar strings porque elas aparecem entre aspas.

O comando print também funciona com inteiros:

>>> print 4

4

Se você estiver em dúvida sobre qual é o tipo de um determinado valor, o interpretador pode revelar:

>>> type("Alô, Mundo!")

<type 'string'>

>>> type(17)

<type 'int'>

Nenhuma surpresa: strings pertencem ao tipo string e inteiros pertencem ao tipo int. Menos obviamente, números com um ponto decimal pertencem a um tipo chamado float, porque estes números são representados em um formato chamado ponto flutuante [1]:

>>> type(3.2)

<type 'float'>

N.T.: Observe o uso de ponto no lugar da vírgula para separar a parte inteira da parte fracionária.

O que dizer de valores como "17" e "3.2"? Eles parecem números, mas estão entre aspas, como strings:

>>> type("17")

<type 'string'>

>>> type("3.2")

<type 'string'>

Eles são strings.

Ao digitar um número grande, é tentador usar pontos entre grupos de três dígitos, assim: 1.000.000. Isso não funciona por que Python usa o ponto como separador decimal. Usar a vírgula, como se faz em inglês, resulta numa expressão válida, mas não no número que queríamos representar:

>>> print 1,000,000

1 0 0

Não é nada do que se esperava! Python interpreta 1,000,000 como uma tupla, algo que veremos no Capítulo 9. Por hora, lembre-se apenas de não colocar vírgulas nos números.

Variáveis

Uma das características mais poderosas de uma linguagem de programação é a habilidade de manipular variáveis. Uma variável é um nome que se refere a um valor.

O comando de atribuição cria novas variáveis e dá a elas valores:

>>> mensagem = "E aí, Doutor?"

>>> n = 17

>>> pi = 3.14159

Este exemplo faz três atribuições. A primeira atribui a string "E aí, Doutor?" a uma nova variável chamada mensagem. A segunda dá o valor inteiro 17 a n, e a terceira atribui o número de ponto flutuante 3.14159 à variável chamada pi.

Uma maneira comum de representar variáveis no papel é escrever o nome delas com uma seta apontando para o valor da variável. Esse tipo de figura é chamado de diagrama de estado porque mostra em que estado cada variável está (pense nisso como o estado de espírito da variável). O diagrama a seguir mostra o resultado das instruções de atribuição:

O comando print também funciona com variáveis:

>>> print mensagem

E aí, Doutor?

>>> print n

17

>>> print pi

3.14159

Em cada um dos casos, o resultado é o valor da variável. Variáveis também têm tipo. Novamente, podemos perguntar ao interpretador quais são eles:

>>> type(mensagem)

<type 'string'>

>>> type(n)

<type 'int'>

>>> type(pi)

<type 'float'>

O tipo de uma variável é o tipo do valor ao qual ela se refere.

Nomes de variáveis e palavras reservadas

Os programadores geralmente escolhem nomes significativos para suas variáveis, pois os nomes documentam para o que a variável é usada.

Nomes de variáveis podem ser arbitrariamente longos. Eles podem conter tanto letras quanto números, mas têm de começar com uma letra. Embora seja válida a utilização de letras maiúsculas, por convenção, não usamos. Se você o fizer, lembre-se de que maiúsculas e minúsculas são diferentes.Bruno e bruno são variáveis diferentes.

O caractere para sublinhado ( _ ) pode aparecer em um nome. Ele é muito utilizado em nomes com múltiplas palavras, tal como em meu_nome oupreco_do_cha_na_china.

Se você der a uma variável um nome inválido, causará um erro de sintaxe:

>>> 76trombones = "grande parada"

SyntaxError: invalid syntax

>>> muito$ = 1000000

SyntaxError: invalid syntax

>>> class = "Ciencias da Computacao 101"

SyntaxError: invalid syntax

76trombones é inválida por não começar com uma letra. muito$ é inválida por conter um caractere ilegal, o cifrão. Mas o que está errado com class?

Ocorre que class é uma das palavras reservadas em Python. Palavras reservadas definem as regras e a estrutura da linguagem e não podem ser usadas como nomes de variáveis.

Python tem 29 palavras reservadas:

and       def       exec      if        not       return

assert    del       finally   import    or        try

break     elif      for       in        pass      while

class     else      from      is        print     yield

continue  except    global    lambda    raise

Pode ser útil ter essa lista à mão [2]. Se o interpretador acusar erro sobre um de seus nomes de variável e você não souber o porquê, veja se o nome está na lista.

N.T.: esta lista pode ser obtida através do próprio interpretador Python, com apenas dois comandos: import keyword print keyword.kwlist

Comandos

Um comando é uma instrução que o interpretador Python pode executar. Vimos até agora dois tipos de comandos: de exibição (print) e de atribuição.

Quando você digita um comando na linha de comando, o Python o executa e mostra o resultado, se houver um. O resultado de um comando print é a exibição de um valor. Comandos de atribuição não produzem um resultado visível.

Um script normalmente contém uma sequência de comandos. Se houver mais de um comando, os resultados aparecerão um de cada vez, conforme cada comando seja executado.

Por exemplo, o “script”:

print 1

x = 2

print 2

produz a saída:

1

2

Lembrando que o comando de atribuição não produz saída.

Avaliando expressões

Uma expressão é uma combinação de valores, variáveis e operadores. Se você digitar uma expressão na linha de comando, o interpretador avalia e exibe o resultado:

>>> 1 + 1

2

Embora expressões contenham valores, variáveis e operadores, nem toda expressão contém todos estes elementos. Um valor por si só é considerado uma expressão, do mesmo modo que uma variável:

>>> 17

17

>>> x

2

Avaliar uma expressão não é exatamente a mesma coisa que imprimir um valor:

>>> mensagem = "E aí, Doutor?"

>>> mensagem

'E aí, Doutor?'

>>> print mensagem

E aí, Doutor?

Quando Python exibe o valor de uma expressão, usa o mesmo formato que você usaria para entrar com o valor. No caso de strings, isso significa que as aspas são incluídas [3]. Mas o comando print imprime o valor da expressão, que, neste caso, é o conteúdo da string.

[3]	N.T.: Python aceita aspas simples ou duplas para delimitar strings.

Num script, uma expressão sozinha é um comando válido, porém sem efeito. O script:

17

3.2

"Alô, Mundo!"

1 + 1

não produz qualquer saída. Como você mudaria o “script” para exibir os valores destas quatro expressões?

Operadores e operandos

Operadores são símbolos especiais que representam computações como adição e multiplicação. Os valores que o operador usa são chamadosoperandos.

Todas as expressões seguintes são válidas em Python e seus significados são mais ou menos claros:

20+32   hora-1   hora*60+minuto   minuto/60   5**2  (5+9)*(15-7)

Em Python, os símbolos +, -, / e o uso de parênteses para agrupamento têm o mesmo significado que em matemática. O asterisco (*) é o símbolo para multiplicação e ** é o símbolo para potenciação.

Quando um nome de variável aparece no lugar de um operando, ele é substituído pelo valor da variável, antes da operação ser executada.

Adição, subtração, multiplicação e potenciação fazem o que se espera, mas você pode ficar surpreso com a divisão. A operação seguinte tem um resultado inesperado:

>>> minuto = 59

>>> minuto/60

0

O valor de minuto é 59 e, em aritmética convencional, 59 dividido por 60 é 0,98333, não 0. A razão para a discrepância é que Python está realizando uma divisão inteira.

Quando ambos os operandos são inteiros, o resultado tem de ser também um inteiro e, por convenção, a divisão inteira sempre arredonda para baixo, mesmo em casos como este, em que o inteiro seguinte está muito próximo:

>>> minuto*100/60

98

De novo, o resultado é arredondado para baixo, mas agora pelo menos a resposta é aproximadamente correta. A alternativa é usar a divisão em ponto flutuante, o que veremos no capítulo 3.

Ordem dos operadores

Quando mais de um operador aparece em uma expressão, a ordem de avaliação depende das regras de precedência. Python segue as mesmas regras de precedência para seus operadores matemáticos que a matemática. O acrônimo PEMDAS é uma maneira prática de lembrar a ordem das operações:

• P: Parênteses têm a mais alta precedência e podem ser usados para forçar uma expressão a ser avaliada na ordem que você quiser. Já que expressões entre parênteses são avaliadas primeiro, 2 * (3-1) é 4, e (1+1)**(5-2) é 8. Você também pode usar parênteses para tornar uma expressão mais fácil de ler, como em (minuto * 100) / 60, ainda que isso não altere o resultado.
• E: Exponenciação ou potenciação tem a próxima precedência mais alta, assim 2**1+1 é 3 e não 4, e 3*1**3 é 3 e não 27.
• MDAS: Multiplicação e Divisão têm a mesma precedência, que é mais alta do que a da Adição e da Subtração, que também têm a mesma precedência. Assim 2*3-1 dá 5 em vez de 4, e 2/3-1 é -1, não 1 (lembre-se de que na divisão inteira, 2/3=0).
• Operadores com a mesma precedência são avaliados da esquerda para a direita. Assim, na expressão minuto*100/60, a multiplicação acontece primeiro, resultando em 5900/60, o que se transforma produzindo 98. Se as operações tivessem sido avaliadas da direita para a esquerda, o resultado poderia ter sido 59*1, que é 59, que está errado.

Operações com strings

De maneira geral, você não pode executar operações matemáticas em strings, ainda que as strings se pareçam com números. O que segue é inválido (assumindo que mensagem é do tipo string):

mensagem-1   "Alô"/123   mensagem*"Alô"   "15"+2

Interessante é o operador +, que funciona com strings, embora ele não faça exatamente o que você poderia esperar. Para strings, o operador +representa concatenação, que significa juntar os dois operandos ligando-os pelos extremos. Por exemplo:

fruta = "banana"

assada = " com canela"

print fruta + assada

A saída deste programa é banana com canela. O espaço antes da palavra com é parte da string e é necessário para produzir o espaço entre as strings concatenadas.

O operador * também funciona com strings; ele realiza repetição. Por exemplo, "Legal"*3 é "LegalLegaLegal". Um dos operadores tem que ser uma string; o outro tem que ser um inteiro.

Por um lado, esta interpretação de + e * faz sentido pela analogia entre adição e multiplicação. Assim como 4*3 equivale a 4+4+4, não é de estranhar que "Legal"*3 seja o mesmo que "Legal"+"Legal"+"Legal". Por outro lado, uma diferença significativa separa concatenação e repetição de adição e multiplicação. Você saberia mencionar uma propriedade da adição e da multiplicação que não ocorre na concatenação e na repetição?

Composição

Até agora, vimos os elementos de um programa (variáveis, expressões, e instruções ou comandos) isoladamente, sem mencionar como combiná-los.

Uma das características mais práticas das linguagens de programação é a possibilidade de pegar pequenos blocos e combiná-los numa composição. Por exemplo, nós sabemos como somar números e sabemos como exibi-los; acontece que podemos fazer as duas coisas ao mesmo tempo:

>>> print 17 + 3

20

Na realidade, a soma tem que acontecer antes da impressão, assim, as ações não estão na realidade acontecendo ao mesmo tempo. O ponto é que qualquer expressão envolvendo números, strings, e variáveis pode ser usada dentro de um comando print. Você já tinha visto um exemplo disto:

print "Número de minutos desde a meia-noite: ", hora*60+minuto

Esta possibilidade pode não parecer muito impressionante agora, mas você verá outros exemplos em que a composição torna possível expressar cálculos e tarefas complexas de modo limpo e conciso.

Atenção: Existem limites quanto ao lugar onde você pode usar certos tipos de expressão. Por exemplo, o lado esquerdo de um comando de atribuição tem que ser um nome de variável, e não uma expressão. Assim, o seguinte não é válido: minuto+1 = hora.

Glossário

atribuição (assignment)

Comando que atribui um valor a uma variável.

avaliar (evaluate)

Simplificar uma expressão através da realização de operações, para produzir um valor único.

comando (statement)

Trecho de código que representa uma instrução ou ação. Até agora, os comandos vistos foram de atribuição e exibição.

comentário (comment)

Informação em um programa dirigida a outros programadores (ou qualquer pessoa que esteja lendo o código fonte) e que não tem efeito na execução do programa.

composição (composition)

Habilidade de combinar expressões e comandos simples em expressões e comandos compostos, de forma a representar operações complexas de forma concisa.

concatenar (concatenate)

Juntar dois operandos lado a lado.

diagrama de estado (state diagram)

Representação gráfica de um conjunto de variáveis e os valores aos quais elas se referem.

divisão inteira (integer division)

Operação que divide um inteiro por outro e resulta em um inteiro. A divisão inteira resulta no número de vezes que o numerador é divisível pelo denominador e descarta qualquer resto.

expressão (expression)

Combinação de variáveis, operadores e valores, que representa um resultado único.

operando (operand)

Um dos valores sobre o qual o operador opera.

operador (operator)

Símbolo especial que representa uma computação simples, como adição, multiplicação ou concatenação de strings.

palavra-chave (keyword)

Palavra reservada usada pelo compilador/interpretador para analisar o programa; você não pode usar palavras-chave como if, def, e while como nomes de variáveis.

ponto-flutuante (floating-point)

Formato para representar números que possuem partes fracionárias.

regras de precedência (rules of precedence)

O conjunto de regras que governa a ordem em que expressões envolvendo múltiplos operadores e operandos são avaliadas.

tipo (type)

Um conjunto de valores. O tipo de um valor determina como ele pode ser usado em expressões. Até agora, os tipos vistos são: inteiros (tipo int), números em ponto-flutuante (tipo float) e strings (tipo string).

valor (value)

Um número ou string (ou outra coisa que ainda vamos conhecer) que pode ser atribuída a uma variável ou computada em uma expressão.

variável (variable)

Nome que se refere a um valor.

                       Python - Variáveis