Python

Computação Cientíca com Python

Computação Cientíca com Python

Uma introdução à programação para cientistas
Flávio Codeço Coelho

Petrópolis  RJ

Edição do Autor 2007

c 2007 Flávio Codeço Coelho Todos os direitos reservados. ISBN: 978-85-907346-0-4 Capa: Mosaico construído com as guras deste livro imitando o logotipo da linguagem Python. Concebido e realizado pelo autor, como auxílio do software livre Metapixel. Revisão ortográca: Paulo F. Coelho e Luciene C. Coelho. Edição do autor. Petrópolis - RJ - Brasil

Primeira Edição:

Julho 2007

Este livro é dedicado à minha esposa e meu lho, sem os quais nada disso valeria a pena.

Agradecimentos
Muitas pessoas foram indispensáveis para que este livro se tornasse uma realidade. Seria impossível listar todaselas. Mas algumas guras fundamentais merecem uma menção especial.

Richard M. Stallman.
mandos de DOS.

Sem o Software Livre tudo o que eu sei

sobre programação, provavelmente se reduziria a alguns co-

Linus Torvalds.

Sem o Linux, nunca teria me aproximado o su-

ciente da programação para conhecer a linguagem Python.

Guido van Rossum.

Muito obrigado por esta belalinguagem, e

por acreditar que elegância e clareza são atributos importantes de uma linguagem de programação.

Comunidade Python.

Obrigado por todas esta extensões ma-

ravilhosas ao Python. À comunidade de desenvolvedores do Numpy e Scipy segue um agradecimento especial por facilitar a adoção do Python por cientistas. Alem destas pessoas gostaria ainda de agradecer ao Fernando Perez (criador emantenedor do Ipython) por este incrivelmente útil software e por permitir que eu utilizasse alguns dos exemplos da sua documentação neste livro.

Sumário
Sumário Lista de Figuras Lista de Tabelas Listagens Prefácio: Computação Cientíca
Da Computação Cientíca e sua denição pragmática. Do porquê esta se diferencia, em metas e ferramentas, da Ciência da Computação.

i vii x xi xvii

IPython

1

1 Fundamentos da Linguagem

Breve introdução a conceitos básicos de programação e à linguagem Python. A maioria dos elementos básicos da linguagem são abordados neste capítulo, com exceção de classes, que são discutidas em detalhe no capítulo 2. Pré-requisitos: Conhecimentos básicos de programação em qualquer linguagem.
i

3

ii

SUMÁRIO
1.1 1.2 1.3 1.4 Primeirasimpressões . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso Interativo

vs.

3 5 8 11 13 13 20 22 24 27 28 28 29 32 34 37 38 39 41 42 45 47 48 49 50

Execução a Partir de Scripts . . .

Operações com Números . . . . . . . . . . . . . . . . Nomes, Objetos e Espaços de Nomes . . . . . . . . . Estruturas de Dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . Listas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . Tuplas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dicionários 1.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conjuntos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Controle de uxo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Condições . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Iteração 1.6 Funções . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lidando com erros: Exceções

Funções lambda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Geradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Decoradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strings de Documentação 1.7 1.8 Módulos e Pacotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .

Pacotes Úteis para Computação Cientíca . . . . . . Documentando Programas . . . . . . . . . . . . . . . Pydoc Epydoc 1.9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 Orientação a Objeto

Introdução à programação orientada a objetos e sua...