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Programação orientada a objetos em Python: Classes, objetos, métodos e variáveis de instância - Atualizado

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A melhor forma de entender a programação orientada a objetos (OOP) é começar com uma analogia simples. Suponha que você queira dirigir um carro e fazê-lo ir mais rápido pressionado o acelerador. O que deve acontecer antes que você seja capaz de fazer isso? Bem, antes que você possa dirigir um carro, alguém tem que projetá-lo. Um carro geralmente começa com desenhos feitos pelos engenheiros responsáveis por tal tarefa, tal qual a planta de uma casa. Tais desenhos incluem o projeto de um acelerador que possibilita ao carro ir mais rápido. O pedal do acelerador "oculta" os mecanismos complexos responsáveis por fazer o carro ir mais rápido, da mesma forma que o pedal de freio "oculta" os mecanismos que fazem o carro ir mais devagar e o volante "oculta" os mecanismos que fazem com que o carro possa virar para a direita ou esquerda. Isso permite que pessoas com pequeno ou nenhum conhecimento de motores possam facilmente dirigir um carro.

Infelizmente, não é possível dirigir o projeto de um carro. Antes que possamos dirigí-lo, o carro deve ser construído a partir do projeto que o descreve. Um carro já finalizado tem um pedal de aceleração de verdade, que faz com que o carro vá mais rápido. Ainda assim, é preciso que o motorista pressione o pedal. O carro não acelerará por conta própria.

Agora vamos usar nosso exemplo do carro para introduzir alguns conceitos de programação importantes à programação orientada a objetos. A execução de uma determinada tarefa em um programa exige um método. O método descreve os mecanismos que, na verdade, executam a tarefa. O método oculta tais mecanismos do usuário, da mesma forma que o pedal de aceleração de um carro oculta do motorista os mecanismos complexos que fazem com que um carro vá mais rápido. Em Python, começamos criando uma unidade de programa chamada classe para abrigar um método, da mesma forma que o projeto de um carro abriga o design do pedal de acelerador. Em uma classe fornecemos um ou mais métodos que são projetados para executar as tarefas da classe. Por exemplo, a classe que representa uma conta bancária poderia conter muitos métodos, incluindo um método para depositar dinheiro na conta, outro para retirar dinheiro, um terceiro para verificar o saldo, e assim por diante.

Da mesma forma que não podemos dirigir o projeto de um carro, nós não podemos "dirigir" uma classe. Da mesma forma que alguém teve que construir um carro a partir de seu projeto antes que pudessémos dirigí-lo, devemos construir um objeto de uma classe antes de conseguirmos executar as tarefas descritas nela.

Quando dirigimos um carro, o pressionamento do acelerador envia uma mensagem ao carro informando-o da tarefa a ser executada (neste caso informando-o de que queremos ir mais rápido). Da mesma forma, enviamos mensagens aos objetos de uma classe. Cada mensagem é uma chamada de método e informa ao objeto qual ou quais tarefas devem ser executadas.

Até aqui nós usamos a analogia do carro para introduzir classes, objetos e métodos. Já é hora de saber que um carro possui atributos (propriedades) tais como cor, o número de portas, a quantidade de gasolina em seu tanque, a velocidade atual, etc. Tais atributos são representados como parte do projeto do carro. Quando o estamos dirigindo, estes atributos estão sempre associados ao carro que estamos usando, e cada carro construído a partir do projeto sofrerá variações nos valores destes atributos em um determinado momento. Da mesma forma, um objeto tem atributos associados a ele quando o usamos em um programa. Estes atributos são definidos na classe a partir da qual o objeto é instanciado (criado) e são chamados de variáveis de instância da classe.

Veremos agora como definir uma classe em Python e usar um objeto desta classe em um programa. Veja o trecho de código abaixo:

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Se precisar de ajuda com o código abaixo, pode me chamar
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# Definição da classe Cliente 
class Cliente:
  "Minha primeira classe Python"
  # define a propriedade nome
  _nome = None
 
  # um método que permite definir o nome do cliente
  def definir_nome(self, nome):
    self._nome = nome
 
  # um método que permite obter o nome do cliente
  def obter_nome(self):
    return self._nome
# Fim da definição da classe Cliente
 
def main():
  # Cria uma instância da classe Cliente
  cliente = Cliente()
 
  # Define o nome do cliente
  cliente.definir_nome("Osmar J. Silva")
 
  # Obtém o nome do cliente
  print(cliente.obter_nome())

if __name__== "__main__":
  main()

Em mais dicas dessa seção você aprenderá mais sobre a programação orientada a objeto em Python.

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Python ::: Python para Engenharia ::: Unidades de Medida

Como converter Metros Quadrados em Quilômetros Quadrados em Python - Python para Física e Engenharia

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Em muitas situações nós temos uma medida de área em m² e queremos transformá-la em km², ou seja, converter Metros Quadrados para Quilômetros Quadrados. Para isso só precisamos dividir os metros quadrados por 1.000.000.

Veja a fórmula:

\[\text{Quilômetros Quadrados} = \frac{\text{Metros Quadrados}}{1.000.000} \]

Agora veja o código Python que pede para o usuário informar a medida de área em metros quadrados e a converte para quilômetros quadrados. Note que mostrei como exibir o resultado em notação científica e sem notação científica:

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# função principal do programa
def main():
  # vamos ler a medida em metros quadrados
  m_quadrados = float(input("Informe os metros quadrados: "))
  
  # agora calculamos os quilômetros quadrados
  km_quadrados = m_quadrados / 1000000.00
    
  # e mostramos o resultado
  print("Você informou {0} metros quadrados.".format(m_quadrados))
  print("Isso equivale a {0} quilômetros quadrados.".format(km_quadrados))
  print(f"Sem notação científica: {km_quadrados:.6f}")
  
if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos o seguinte resultado:

Informe os metros quadrados: 80
Você informou 80.0 metros quadrados.
Isso equivale a 8.0E-5 quilômetros quadrados.
Sem notação científica: 0,000080

Python ::: Pandas Python Library (Biblioteca Python Pandas) ::: DataFrame

Como acessar uma linha específica em um DataFrame do Pandas da linguagem Python usando o método iloc()

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Em várias situações nós precisamos investigar o conteúdo de uma determinada linha, ou seja, um registro específico contido em um DataFrame do Pandas. Para isso podemos usar o método iloc() do objeto DataFrame.

Este método recebe um valor inteiro representando o índice da linha a ser retornada. É possível também fornecer uma list contendo vários índices, e até mesmo intervalos, mas isso é assunto para outras dicas. O retorno do método é uma Series ou um DataFrame, dependendo dos parâmetros usados.

Vamos ver um exemplo? Analise o código a seguir:

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# importamos a biblioteca Pandas
import pandas as pd
 
def main():
  # vamos carregar os dados do arquivo .csv
  dados = pd.read_csv("emprestimos.csv",
   delimiter=";")
 
  # vamos mostrar o DataFrame resultante
  print(dados)

  # agora vamos mostrar o conteúdo da terceira linha
  linha = dados.iloc[2]
 
  # mostramos o conteúdo da terceira linha
  print("\nConteúdo da terceira linha:\n")
  print(linha)

if __name__== "__main__":
  main()

Ao executarmos este código nós teremos o seguinte resultado:

    id         nome  idade sexo  renda  valor  parc  pont ap
0    1    HELENA508     39    F   6500   8000     6    87  S
1    2   JESSICA631     65    F   3000    500    48     2  N
2    3    FELIPE768     39    M  10200  20000    24    40  S
3    4    AMANDA515     90    F    800   1500    30    87  N
4    5     LAURA312     61    F   1800  15000    50     8  N
5    6    CARLOS291     84    M    970  11000     6    59  N
6    7    CARLOS859     64    F    970    500    12     1  N

Conteúdo da terceira linha:

id               3
nome     FELIPE768
idade           39
sexo             M
renda        10200
valor        20000
parc            24
pont            40
ap               S
Name: 2, dtype: object

Veja que o conteúdo da linha é exibido na vertical. Se quisermos exibí-lo na horizontal, basta passarmos o índice da linha como uma list. Veja:

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# agora vamos mostrar o conteúdo da terceira linha
linha = dados.iloc[[2]]

Agora o resultado será:

Conteúdo da terceira linha:

   id       nome  idade sexo  renda  valor  parc  pont ap
2   3  FELIPE768     39    M  10200  20000    24    40  S

Para testarmos se o retorno do método iloc() foi mesmo uma Series, basta usarmos a função type() do Python:

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# vamos checar o retorno do método iloc()
linha = dados.iloc[[2]]
print("Tipo do retorno:", type(linha))

Este código exibirá um resultado parecido com:

Tipo do retorno: <class 'pandas.core.frame.DataFrame'>

Python ::: Python para Engenharia ::: Geometria Analítica e Álgebra Linear

Como calcular vetor unitário em Python - Python para Física e Engenharia

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Um vetor unitário ou versor num espaço vetorial normado é um vetor (mais comumente um vetor espacial) cujo comprimento ou magnitude é 1. Em geral um vetor unitário é representado por um "circunflexo", assim: __$\hat{i}__$.

O vetor normalizado __$\hat{u}__$ de um vetor não zero __$\vec{u}__$ é o vetor unitário codirecional com __$\vec{u}__$.

O termo vetor normalizado é algumas vezes utilizado simplesmente como sinônimo para vetor unitário. Dessa forma, o vetor unitário de um vetor __$\vec{u}__$ possui a mesma direção e sentido, mas magnitude 1. Por magnitude entendemos o módulo, a norma ou comprimento do vetor.

Então, vejamos a fórmula para a obtenção do vetor unitário:

\[\hat{u} = \dfrac{\vec{v}}{\left|\vec{v}\right|}\]

Note que nós temos que dividir as componentes do vetor pelo seu módulo de forma a obter o seu vetor unitário. Por essa razão o vetor nulo não possui vetor unitário, pois o seu módulo é zero, e, como sabemos, uma divisão por zero não é possível.

Veja agora o código Python que pede as coordenadas x e y de um vetor 2D ou R2 e retorna o seu vetor unitário:

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# vamos precisar do módulo Math
import math

# função principal do programa
def main():
  # vamos ler os valores x e y
  x = float(input("Informe o valor de x: "))
  y = float(input("Informe o valor de y: "))
     
  # o primeiro passo é calcular a norma do vetor
  norma = math.sqrt(math.pow(x, 2) + math.pow(y, 2))
    
  # agora obtemos as componentes x e y do vetor unitário
  u_x = x / norma
  u_y = y / norma
    
  # mostra o resultado
  print("O vetor unitário é: (x = {0}; y = {1})".format(u_x, u_y))
  
if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos o seguinte resultado:

Informe o valor de x: -4
Informe o valor de y: 6
O vetor unitário é: (x = -0.5547001962252291; y = 0.8320502943378437)

Veja agora uma modificação deste código para retornarmos o vetor unitário de um vetor 3D ou R3, ou seja, um vetor no espaço:

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Se precisar de ajuda com o código abaixo, pode me chamar
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----------------------------------------------------------------------

# vamos precisar do módulo Math
import math

# função principal do programa
def main():
  # vamos ler os valores x, y e z
  x = float(input("Informe o valor de x: "))
  y = float(input("Informe o valor de y: "))
  z = float(input("Informe o valor de z: "))
     
  # o primeiro passo é calcular a norma do vetor
  norma = math.sqrt(math.pow(x, 2) + math.pow(y, 2) + math.pow(z, 2))
    
  # agora obtemos as componentes x, y e z do vetor unitário
  u_x = x / norma
  u_y = y / norma
  u_z = z / norma
    
  # mostra o resultado
  print("O vetor unitário é: (x = {0}; y = {1}; z = {2})".format(
    u_x, u_y, u_z))
  
if __name__== "__main__":
  main()

Ao executarmos este novo código nós teremos o seguinte resultado:

Informe o valor de x: 3
Informe o valor de y: 7
Informe o valor de z: 5
O vetor unitário é: (x = 0.329292779969071; y = 0.7683498199278324; z = 0.5488212999484517)

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