Módulo 1

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FUNDAMENTOS DO PYTHON I

Módulo 1

Introdução à programação de computadores e Python

Seção 1

Como funciona um programa de computador?

Um programa torna um computador utilizável;

Os computadores são capazes de executar tarefas muito complexas, mas essa capacidade não é inata;

Linguagens Naturais e Linguagens de Programação:

Uma linguagem é um meio (e uma ferramenta) para expressar e registrar pensamentos;

Os computadores também têm sua própria linguagem, chamada de linguagem de máquina;

Um conjunto completo de comandos conhecidos é chamado de lista de instruções, às vezes abreviada para IL. Diferentes tipos de computadores podem variar de acordo com o tamanho das ILs, e as instruções podem ser completamente diferentes em modelos diferentes;

Assim como as pessoas usam vários idiomas diferentes, as máquinas também têm muitos idiomas diferentes. A diferença, no entanto, é que as linguagens humanas se desenvolveram naturalmente.Além disso, eles ainda estão evoluindo, e novas palavras são criadas todos os dias à medida que palavras antigas desaparecem. Esses idiomas são chamados de linguagens naturais.

O que faz uma linguagem?

Alfabeto: um conjunto de símbolos usado para criar palavras de um determinado idioma (por exemplo, o alfabeto latino para inglês, o alfabeto cirílico para russo, o kanji para japonês e assim por diante);

Lexis:(também conhecido como dicionário), um conjunto de palavras que o idioma oferece aos usuários (por exemplo, a palavra "computador" vem do dicionário de português, enquanto "cmoptrue" não; o termo "chat" está presente nos dicionários de inglês e francês , mas com significados diferentes);

Sintaxe: um conjunto de regras (formais ou informais, escritas ou intuitivamente) usadas para determinar se uma determinada sequência de palavras forma uma sentença válida (por exemplo, "eu sou uma píton" é uma frase sintaticamente correta, enquanto "eu uma píton estou" não é);

Semântica: um conjunto de regras que determina se uma determinada frase faz sentido (por exemplo, "comi uma rosquinha" faz sentido, mas "uma rosquinha me comeu" não faz);

Linguagem da máquina vs. linguagem de alto nível:

A IL é, na verdade, o alfabeto de uma linguagem de máquina. Este é o conjunto de símbolos mais simples e primário que podemos usar para dar comandos a um computador. É a língua nativa do computador.

Precisamos de uma linguagem na qual os humanos possam escrever seus programas e de uma linguagem que os computadores possam usar para executar os programas, uma linguagem que é muito mais complexa do que a linguagem de máquina e, no entanto, muito mais simples do que a linguagem natural. Essas linguagens são frequentemente chamadas de linguagens de programação de alto nível.

Um programa escrito em uma linguagem de programação de alto nível é chamado de código-fonte (em contraste com o código de máquina executado por computadores). Da mesma forma, o arquivo que contém o código-fonte é chamado de arquivo-fonte.

Compilação vs. interpretação

A programação de computadores é o ato de compor os elementos da linguagem de programação selecionada na ordem que causará o efeito desejado.

Essa composição precisa ser correta em muitos sentidos:

em ordem alfabética - um programa precisa ser escrito em um script reconhecível, como romano, cirílico etc.

lexicamente - cada linguagem de programação tem seu dicionário e você precisa dominá-lo; felizmente, é muito mais simples e menor do que o dicionário de qualquer linguagem natural;

sintaticamente - cada idioma tem suas regras e elas devem ser obedecidas;

semanticamente - o programa tem que fazer sentido.

Para que o computador possa executar, é necessário tornar o programa em linguagem de máquina. Há duas maneiras diferentes de transformar um programa de uma linguagem de programação de alto nível em linguagem de máquina:

Compilação: O programa de origem é convertido uma vez (no entanto esse ato deve ser repetido cada vez que você modifica o código - fonte) ao obter um arquivo (por ex.: um arquivo an.exe se o código for executado no MS Windows) contendo a máquina código. O programa que executa essa conversão é chamado de compilador ou traduzir.

Como funciona? Um compilador é usado para converter o código de uma linguagem de programação de alto nível diretamente para linguagem de máquina, gerando um arquivo executável (como um ".exe" no Windows).

Exemplo prático: Se você escrever um programa em C e o compilar, o compilador vai criar um arquivo de saída (como "programa.exe") que contém o código em linguagem de máquina. Esse arquivo pode ser executado diretamente pelo sistema operacional sem precisar do código-fonte original.

Interpretação: Você ou qualquer usuário do código pode traduzir o programa de origem toda vez que ele tiver que ser executado. O programa que executa esse tipo de transformação é chamado de interpretador, pois interpreta o código toda vez que se destina a ser executado. Isso também significa que você não pode apenas distribuir o código fonte como está, porque o usuário final também precisa que o intérprete execute.

Como funciona? Ao invés de converter todo o código de uma vez para a linguagem de máquina, o interpretador traduz o código linha por linha, toda vez que o programa é executado.

Exemplo prático: Python é uma linguagem interpretada. Se você escrever um programa em Python, o interpretador Python lê o código e o executa imediatamente, sem criar um arquivo executável separado.

Compilação: O código é convertido em um arquivo executável de uma vez. Depois disso, pode ser executado quantas vezes quiser sem precisar do código-fonte original.

Interpretação: O código é interpretado e executado linha por linha toda vez que rodamos o programa. Isso requer o código-fonte e o interpretador disponíveis para o usuário final.

O que o interpretador faz?

O intérprete lê o código-fonte de uma forma comum na cultura ocidental: da parte superior para a inferior e da esquerda para a direita.

O intérprete verifica se todas as linhas subsequentes estão corretas, Se o compilador encontrar um erro, ele terminará o trabalho imediatamente. O único resultado nesse caso é uma mensagem de erro.

O intérprete informará onde o erro está localizado e o que o causou. No entanto, essas mensagens podem ser enganosas, pois o intérprete não é capaz de seguir suas intenções exatas e pode detectar erros a alguma distância de suas causas reais.

Se a linha parece boa, o intérprete tenta executá-la (observação: cada linha é geralmente executada separadamente, para que o "leitura-verificação-execute" do grupo possa ser repetido muitas vezes - mais vezes do que o número real de linhas no arquivo de origem, pois algumas partes do código podem ser executadas mais de uma vez).

Compilação vs. Interpretação - Vantagens e Desvantagens

Python - como você deve ter certeza - é uma linguagem interpretada.

Se você quiser programar em Python, precisará do interpretador Python. Você não poderá executar seu código sem ele. Felizmente, o Python é gratuito. Essa é uma das vantagens mais importantes.

Devido a razões históricas, as linguagens projetadas para serem utilizadas na maneira de interpretação são frequentemente chamadas de linguagens de script, enquanto os programas de origem codificados usando-as são chamados de scripts

Introdução a Python - Seção 2

O que é Python?

Python é uma linguagem de programação amplamente usada, interpretada, orientada a objeto e de alto nível com semântica dinâmica, usada para programação de uso geral.

Python foi criada por Guido van Rossum, nascida em 1956 em Haarlem, na Holanda.

Características:

uma linguagem fácil e intuitiva, tão eficiente quanto a dos grandes concorrentes;

código aberto, para que qualquer pessoa possa contribuir com seu desenvolvimento;

código tão compreensível quanto o simples inglês;

adequado para tarefas diárias, permitindo tempos de desenvolvimento curtos.

fácil de aprender, ensinar, usar, entender, obter, instalar e implantar;

O Python tem dois concorrentes diretos, com propriedades e predisposições comparáveis. São eles:

Perl - uma linguagem de script criada originalmente por Larry Wall; é mais tradicional e mais conservador do que o Python, e se assemelha a algumas das linguagens antigas derivadas da linguagem de programação clássica C.

Ruby - uma linguagem de script criada por Yukihiro Matsumoto, é mais inovador e mais cheio de novas ideias do que o Python. O próprio Python está em algum lugar entre essas duas criações.

É amplamente utilizado para implementar serviços de Internet complexos, como mecanismos de pesquisa, armazenamento em nuvem e ferramentas, mídias sociais e assim por diante;

Guido van Rossum usou a linguagem de programação "C" para implementar a primeira versão de sua linguagem, e essa decisão ainda está em vigor. Todos os Pythons provenientes do PSF são escritos na linguagem "C".

Por que não Python?

Programação de baixo nível (às vezes chamada de programação "próxima ao metal"): se você quiser implementar um driver ou mecanismo gráfico extremamente eficaz, não usará Python;

Aplicativos para dispositivos móveis: embora esse território ainda esteja esperando para ser conquistado pelo Python, provavelmente acontecerá algum dia.

Python 2 vs. Python 3

Python 2 é uma versão mais antiga do Python original. Seu desenvolvimento foi intencionalmente interrompido, embora isso não signifique que não há atualizações para ele.

Python 3 é a versão mais recente (ou para ser mais preciso, a atual) da linguagem. Ela está seguindo seu próprio caminho evolutivo, criando seus próprios padrões e hábitos. O Python 3 não é apenas uma versão melhor do Python 2 - é uma linguagem completamente diferente, embora muito semelhante ao seu antecessor.

Os scripts Python 2 não serão executados em um ambiente Python 3 e vice-versa.

Membros da família Python

O principal objetivo do Cython é permitir que você escreva código Python que possa ser compilado em código C altamente eficiente, aumentando assim o desempenho de programas Python. Cython é uma ferramenta que melhora o desempenho do Python ao permitir que o código seja convertido em C e compilado. Isso torna o código Python mais rápido e permite a integração com bibliotecas C/C++, oferecendo uma combinação de facilidade de desenvolvimento e eficiência de execução.

Jython é uma implementação da linguagem de programação Python que é executada na Java Virtual Machine (JVM). Ele permite que você escreva código Python que pode interagir diretamente com bibliotecas Java e seja integrado em aplicações Java. Proporciona uma forma eficaz de combinar a simplicidade e a flexibilidade do Python com a robustez e a portabilidade do ecossistema Java. No entanto, é importante notar que algumas bibliotecas Python que dependem de extensões C não são compatíveis.

PyPy é uma implementação alternativa da linguagem de programação Python, projetada para oferecer melhor desempenho e eficiência em relação à implementação padrão (CPython); PyPy é uma implementação alternativa do Python que se destaca por seu desempenho e eficiência. Com seu mecanismo de compilação just-in-time (JIT) e um coletor de lixo otimizado, o PyPy oferece uma experiência de execução mais rápida para muitos programas Python. Embora a compatibilidade com CPython seja alta, algumas bibliotecas que dependem fortemente de extensões em C podem apresentar desafios. PyPy é uma excelente escolha para desenvolvedores que buscam maximizar o desempenho de suas aplicações Python.

MicroPython é uma versão otimizada do Python para microcontroladores e ambientes de hardware com recursos limitados. Com sua sintaxe familiar, bibliotecas de hardware e um foco na eficiência, o MicroPython é uma excelente escolha para desenvolvedores que desejam criar aplicações de IoT, automação e robótica em dispositivos pequenos e de baixo custo.

Seção 3 - Download e instalação do Python

Começando seu trabalho com Python

Para começar o trabalho, você precisa das seguintes ferramentas:

um editor que ajudará você a escrever o código (ele deve ter alguns recursos especiais, não disponíveis em ferramentas simples); este editor dedicado oferecerá mais do que o equipamento padrão do SO;

um console no qual é possível iniciar o código recém-escrito e interrompê-lo à força quando ele ficar fora de controle;

uma ferramenta chamada debugger, capaz de iniciar o código passo a passo, o que permitirá que você inspecione o código a cada momento de execução.

IDLE significa Integrated Development and Learning Environment (Desenvolvimento e ambiente de aprendizado integrados).

File → New File → Janela do Editor (objetivo é ser um local de trabalho no qual o código-fonte é tratado)

A mensagem (em vermelho) mostra:

o retorno de rastreamento (que é o caminho que o código percorre em diferentes partes do programa - você pode ignorá-lo por enquanto, pois está vazio em um código tão simples);

a localização do erro (o nome do arquivo que contém o erro, o número da linha e o nome do módulo); observação: o número pode ser enganoso, pois o Python geralmente mostra o local onde primeiro nota os efeitos do erro, não necessariamente o erro em si;

o conteúdo da linha incorreta; observação: a janela do editor do IDLE não mostra números de linha, mas exibe a localização atual do cursor no canto inferior direito; use-o para localizar a linha incorreta em um código-fonte longo;

o nome do erro e uma breve explicação.

Seite 2

FUNDAMENTOS DO PYTHON I

Módulo 1

Introdução à programação de computadores e Python

Seção 1

Como funciona um programa de computador?

Um programa torna um computador utilizável;

Os computadores são capazes de executar tarefas muito complexas, mas essa capacidade não é inata;

Linguagens Naturais e Linguagens de Programação:

Uma linguagem é um meio (e uma ferramenta) para expressar e registrar pensamentos;

Os computadores também têm sua própria linguagem, chamada de linguagem de máquina;

Um conjunto completo de comandos conhecidos é chamado de lista de instruções, às vezes abreviada para IL. Diferentes tipos de computadores podem variar de acordo com o tamanho das ILs, e as instruções podem ser completamente diferentes em modelos diferentes;

Assim como as pessoas usam vários idiomas diferentes, as máquinas também têm muitos idiomas diferentes. A diferença, no entanto, é que as linguagens humanas se desenvolveram naturalmente.Além disso, eles ainda estão evoluindo, e novas palavras são criadas todos os dias à medida que palavras antigas desaparecem. Esses idiomas são chamados de linguagens naturais.

O que faz uma linguagem?

Alfabeto: um conjunto de símbolos usado para criar palavras de um determinado idioma (por exemplo, o alfabeto latino para inglês, o alfabeto cirílico para russo, o kanji para japonês e assim por diante);

Lexis:(também conhecido como dicionário), um conjunto de palavras que o idioma oferece aos usuários (por exemplo, a palavra "computador" vem do dicionário de português, enquanto "cmoptrue" não; o termo "chat" está presente nos dicionários de inglês e francês , mas com significados diferentes);

Sintaxe: um conjunto de regras (formais ou informais, escritas ou intuitivamente) usadas para determinar se uma determinada sequência de palavras forma uma sentença válida (por exemplo, "eu sou uma píton" é uma frase sintaticamente correta, enquanto "eu uma píton estou" não é);

Semântica: um conjunto de regras que determina se uma determinada frase faz sentido (por exemplo, "comi uma rosquinha" faz sentido, mas "uma rosquinha me comeu" não faz);

Linguagem da máquina vs. linguagem de alto nível:

A IL é, na verdade, o alfabeto de uma linguagem de máquina. Este é o conjunto de símbolos mais simples e primário que podemos usar para dar comandos a um computador. É a língua nativa do computador.

Precisamos de uma linguagem na qual os humanos possam escrever seus programas e de uma linguagem que os computadores possam usar para executar os programas, uma linguagem que é muito mais complexa do que a linguagem de máquina e, no entanto, muito mais simples do que a linguagem natural. Essas linguagens são frequentemente chamadas de linguagens de programação de alto nível.

Um programa escrito em uma linguagem de programação de alto nível é chamado de código-fonte (em contraste com o código de máquina executado por computadores). Da mesma forma, o arquivo que contém o código-fonte é chamado de arquivo-fonte.

Compilação vs. interpretação

A programação de computadores é o ato de compor os elementos da linguagem de programação selecionada na ordem que causará o efeito desejado.

Essa composição precisa ser correta em muitos sentidos:

em ordem alfabética - um programa precisa ser escrito em um script reconhecível, como romano, cirílico etc.

lexicamente - cada linguagem de programação tem seu dicionário e você precisa dominá-lo; felizmente, é muito mais simples e menor do que o dicionário de qualquer linguagem natural;

sintaticamente - cada idioma tem suas regras e elas devem ser obedecidas;

semanticamente - o programa tem que fazer sentido.

Para que o computador possa executar, é necessário tornar o programa em linguagem de máquina. Há duas maneiras diferentes de transformar um programa de uma linguagem de programação de alto nível em linguagem de máquina:

Compilação: O programa de origem é convertido uma vez (no entanto esse ato deve ser repetido cada vez que você modifica o código - fonte) ao obter um arquivo (por ex.: um arquivo an.exe se o código for executado no MS Windows) contendo a máquina código. O programa que executa essa conversão é chamado de compilador ou traduzir.

Como funciona? Um compilador é usado para converter o código de uma linguagem de programação de alto nível diretamente para linguagem de máquina, gerando um arquivo executável (como um ".exe" no Windows).

Exemplo prático: Se você escrever um programa em C e o compilar, o compilador vai criar um arquivo de saída (como "programa.exe") que contém o código em linguagem de máquina. Esse arquivo pode ser executado diretamente pelo sistema operacional sem precisar do código-fonte original.

Interpretação: Você ou qualquer usuário do código pode traduzir o programa de origem toda vez que ele tiver que ser executado. O programa que executa esse tipo de transformação é chamado de interpretador, pois interpreta o código toda vez que se destina a ser executado. Isso também significa que você não pode apenas distribuir o código fonte como está, porque o usuário final também precisa que o intérprete execute.

Como funciona? Ao invés de converter todo o código de uma vez para a linguagem de máquina, o interpretador traduz o código linha por linha, toda vez que o programa é executado.

Exemplo prático: Python é uma linguagem interpretada. Se você escrever um programa em Python, o interpretador Python lê o código e o executa imediatamente, sem criar um arquivo executável separado.

Compilação: O código é convertido em um arquivo executável de uma vez. Depois disso, pode ser executado quantas vezes quiser sem precisar do código-fonte original.

Interpretação: O código é interpretado e executado linha por linha toda vez que rodamos o programa. Isso requer o código-fonte e o interpretador disponíveis para o usuário final.

O que o interpretador faz?

O intérprete lê o código-fonte de uma forma comum na cultura ocidental: da parte superior para a inferior e da esquerda para a direita.

O intérprete verifica se todas as linhas subsequentes estão corretas, Se o compilador encontrar um erro, ele terminará o trabalho imediatamente. O único resultado nesse caso é uma mensagem de erro.

O intérprete informará onde o erro está localizado e o que o causou. No entanto, essas mensagens podem ser enganosas, pois o intérprete não é capaz de seguir suas intenções exatas e pode detectar erros a alguma distância de suas causas reais.

Se a linha parece boa, o intérprete tenta executá-la (observação: cada linha é geralmente executada separadamente, para que o "leitura-verificação-execute" do grupo possa ser repetido muitas vezes - mais vezes do que o número real de linhas no arquivo de origem, pois algumas partes do código podem ser executadas mais de uma vez).

Compilação vs. Interpretação - Vantagens e Desvantagens

Python - como você deve ter certeza - é uma linguagem interpretada.

Se você quiser programar em Python, precisará do interpretador Python. Você não poderá executar seu código sem ele. Felizmente, o Python é gratuito. Essa é uma das vantagens mais importantes.

Devido a razões históricas, as linguagens projetadas para serem utilizadas na maneira de interpretação são frequentemente chamadas de linguagens de script, enquanto os programas de origem codificados usando-as são chamados de scripts

Introdução a Python - Seção 2

O que é Python?

Python é uma linguagem de programação amplamente usada, interpretada, orientada a objeto e de alto nível com semântica dinâmica, usada para programação de uso geral.

Python foi criada por Guido van Rossum, nascida em 1956 em Haarlem, na Holanda.

Características:

uma linguagem fácil e intuitiva, tão eficiente quanto a dos grandes concorrentes;

código aberto, para que qualquer pessoa possa contribuir com seu desenvolvimento;

código tão compreensível quanto o simples inglês;

adequado para tarefas diárias, permitindo tempos de desenvolvimento curtos.

fácil de aprender, ensinar, usar, entender, obter, instalar e implantar;

O Python tem dois concorrentes diretos, com propriedades e predisposições comparáveis. São eles:

Perl - uma linguagem de script criada originalmente por Larry Wall; é mais tradicional e mais conservador do que o Python, e se assemelha a algumas das linguagens antigas derivadas da linguagem de programação clássica C.

Ruby - uma linguagem de script criada por Yukihiro Matsumoto, é mais inovador e mais cheio de novas ideias do que o Python. O próprio Python está em algum lugar entre essas duas criações.

É amplamente utilizado para implementar serviços de Internet complexos, como mecanismos de pesquisa, armazenamento em nuvem e ferramentas, mídias sociais e assim por diante;

Guido van Rossum usou a linguagem de programação "C" para implementar a primeira versão de sua linguagem, e essa decisão ainda está em vigor. Todos os Pythons provenientes do PSF são escritos na linguagem "C".

Por que não Python?

Programação de baixo nível (às vezes chamada de programação "próxima ao metal"): se você quiser implementar um driver ou mecanismo gráfico extremamente eficaz, não usará Python;

Aplicativos para dispositivos móveis: embora esse território ainda esteja esperando para ser conquistado pelo Python, provavelmente acontecerá algum dia.

Python 2 vs. Python 3

Python 2 é uma versão mais antiga do Python original. Seu desenvolvimento foi intencionalmente interrompido, embora isso não signifique que não há atualizações para ele.

Python 3 é a versão mais recente (ou para ser mais preciso, a atual) da linguagem. Ela está seguindo seu próprio caminho evolutivo, criando seus próprios padrões e hábitos. O Python 3 não é apenas uma versão melhor do Python 2 - é uma linguagem completamente diferente, embora muito semelhante ao seu antecessor.

Os scripts Python 2 não serão executados em um ambiente Python 3 e vice-versa.

Membros da família Python

O principal objetivo do Cython é permitir que você escreva código Python que possa ser compilado em código C altamente eficiente, aumentando assim o desempenho de programas Python. Cython é uma ferramenta que melhora o desempenho do Python ao permitir que o código seja convertido em C e compilado. Isso torna o código Python mais rápido e permite a integração com bibliotecas C/C++, oferecendo uma combinação de facilidade de desenvolvimento e eficiência de execução.

Jython é uma implementação da linguagem de programação Python que é executada na Java Virtual Machine (JVM). Ele permite que você escreva código Python que pode interagir diretamente com bibliotecas Java e seja integrado em aplicações Java. Proporciona uma forma eficaz de combinar a simplicidade e a flexibilidade do Python com a robustez e a portabilidade do ecossistema Java. No entanto, é importante notar que algumas bibliotecas Python que dependem de extensões C não são compatíveis.

PyPy é uma implementação alternativa da linguagem de programação Python, projetada para oferecer melhor desempenho e eficiência em relação à implementação padrão (CPython); PyPy é uma implementação alternativa do Python que se destaca por seu desempenho e eficiência. Com seu mecanismo de compilação just-in-time (JIT) e um coletor de lixo otimizado, o PyPy oferece uma experiência de execução mais rápida para muitos programas Python. Embora a compatibilidade com CPython seja alta, algumas bibliotecas que dependem fortemente de extensões em C podem apresentar desafios. PyPy é uma excelente escolha para desenvolvedores que buscam maximizar o desempenho de suas aplicações Python.

MicroPython é uma versão otimizada do Python para microcontroladores e ambientes de hardware com recursos limitados. Com sua sintaxe familiar, bibliotecas de hardware e um foco na eficiência, o MicroPython é uma excelente escolha para desenvolvedores que desejam criar aplicações de IoT, automação e robótica em dispositivos pequenos e de baixo custo.

Seção 3 - Download e instalação do Python

Começando seu trabalho com Python

Para começar o trabalho, você precisa das seguintes ferramentas:

um editor que ajudará você a escrever o código (ele deve ter alguns recursos especiais, não disponíveis em ferramentas simples); este editor dedicado oferecerá mais do que o equipamento padrão do SO;

um console no qual é possível iniciar o código recém-escrito e interrompê-lo à força quando ele ficar fora de controle;

uma ferramenta chamada debugger, capaz de iniciar o código passo a passo, o que permitirá que você inspecione o código a cada momento de execução.

IDLE significa Integrated Development and Learning Environment (Desenvolvimento e ambiente de aprendizado integrados).

File → New File → Janela do Editor (objetivo é ser um local de trabalho no qual o código-fonte é tratado)

A mensagem (em vermelho) mostra:

o retorno de rastreamento (que é o caminho que o código percorre em diferentes partes do programa - você pode ignorá-lo por enquanto, pois está vazio em um código tão simples);

a localização do erro (o nome do arquivo que contém o erro, o número da linha e o nome do módulo); observação: o número pode ser enganoso, pois o Python geralmente mostra o local onde primeiro nota os efeitos do erro, não necessariamente o erro em si;

o conteúdo da linha incorreta; observação: a janela do editor do IDLE não mostra números de linha, mas exibe a localização atual do cursor no canto inferior direito; use-o para localizar a linha incorreta em um código-fonte longo;

o nome do erro e uma breve explicação.