4.13. Laboratório: perdendo o medo do Spyder

O último laboratório introduziu o Spyder, o ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) que adotamos nesse curso por ser aberto (Open Source), grátis e fácil de instalar. Ele na verdade vem junto com o Anaconda, um pacote que reúne, além do Sypder, vários módulos que facilitam o desenvolvimento de programas científicos em Python. Nesse laboratório vamos reforçar o uso do Spyder e aproveitar para ganhar ilustrar como linhas distintas de pensamento podem ser exploradas para criar várias soluções para um mesmo problema.

Se pudermos comparar “aprender a resolver problemas” com “aprender a andar de bicicleta”, muitas vezes o foco é na bicleta que vamos usar. Nessa metáfora, vamos considerar o ambiente de programação como a roupa que a gente precisa “vestir” para poder andar melhor de bicicleta, que ajudam nos ajudam a nos sentir confortáveis e seguros.

Assim como um roupa nova pode parecer justa ou apertada, como pode ser difícil de ajustar o cinto, ou como o capacete pode parecer um pouco pesado e desconfortável, toda ferramenta nova também cria um certo desconforto mas, depois que a gente consegue se acostumar e a roupa se ajusta na gente, o desconforto some, a confiança aumenta e permite que a gente se esqueça do traje e consiga focar em pedalar e, quem sabe, pensar e apreciar a paisagem.

Por isso, sugerimos que você use o Spyder para criar, digitar e executar vários programas nesse laboratório. Todos esses programas usam algoritmos distintos mas que produzem o mesmo resultado. Gostaríamos que vocês consigam ficar confortáveis o suficiente com o uso do Spyder para conseguirem pensar e apreciar todos os cheiros, cores e texturas de cada alternativa.

Mas para atingir esse estágio a gente vai precisar pedalar bastante. Nesse laboratório, procure digitar caractere a caractere os programas abaixo, ou seja, não use CTRL-C para copiar e CTRL-V para colar o programa no editor.

O Spyder é uma ferramenta bastante sofisticada que pode ajudar você de várias maneiras. Mesmo que você saiba digitar bem rápido, ao digitar várias programas você vai começar a entender e descobrir os recursos que o editor do Spyder lhe oferece. Aprenda a usar as teclas de aceleração como F5 para executar e CTRL-S para salvar o arquivo (embora algumas combinações dependam do seu sistema operacional), observe que o Python muda a cor de algumas palavras, procure entender o que cada cor significa, procure entender o que o Spyder tenta comunicar sobre o seu programa enquanto você está digitando. Aprenda a configurar o Spyder, modificando a cor de fundo, ou o tamanho da fonte, ou usando um tema diferente para todo o ambiente.

É natural ter um pouco de medo de usar algo complexo e sofisticado, mas quanto mais você usar, mais você vai se sentir confortável e leve usando o Spyder e, quem sabe, até se divertir um pouco!).

4.13.1. Exercício: classifique um ponto como dentro ou fora

Esse exercício foi baseado na questão 1 da Prova 1 de 2014 da disciplina MAC2166, criada pelo [Prof. Arnaldo Mandel](https://www.ime.usp.br/~am).

Use o Spyder para escrever um programa que lê as coordenadas cartesianas (x, y) de um ponto, ambas do tipo float e imprime dentro se esse ponto está na região, e fora caso contrário. A região sombreada não inclui as bordas, ou seja, pontos nas bordas de uma região estão fora.

Note que o eixo y cai bem no meio da figura, e usamos o lado do quadrado para indicar as ordenadas correspondentes.

Figura 4.5: exercício pra classificar os pontos da região sombreada. Pontos sobre as bordas deem ser considerados fora.

Para a sua conveniência, você pode executar cada solução abaixo usando o CodeLens. Mesmo assim, digite cada solução no seu computador para “perder o medo” do Spyder.

4.13.2. Solução 0

Essa solução começa supondo que está dentro e realiza testes para verificar se o ponto está fora. A variável dentro é uma variável de estado também chamada de indicador de passagem do tipo bool.

x = float(input("Digite x: ")) y = float(input("Digite y: ")) # suponha que (x,y) esta dentro dentro = True if x <= -5 or 5 <= x or y <= 0 or 8 <= y: # aqui sabemos que (x,y) esta fora da face dentro = False elif -3 <= x <= 3 and 1 <= y <= 2: # aqui sabemos que (x,y) esta na boca dentro = False elif -4 <= x <= -1 and 4 <= y <= 7: # aqui sabemos que (x,y) esta no olho esquerdo dentro = False if -3 < x < -2 and 5 < y < 6: # aqui sabemos que na verdade (x,y) esta na iris esquerda dentro = True elif 1 <= x <= 4 and 4 <= y <= 7: # aqui sabemos que (x,y) esta no olho direito dentro = False if 2 < x < 3 and 5 < y < 6: # aqui sabemos que na verdade (x,y) esta na iris direita dentro = True if dentro: print("dentro") else: print("fora")

4.13.3. Solução 1

Essa solução começa supondo que está fora e depois… A variável dentro é uma variável de estado também chamada de indicador de passagem do tipo bool.

x = float(input("Digite x: ")) y = float(input("Digite y: ")) # suponha que (x,y) esta fora dentro = False if -5 < x < 5 and 0 < y < 8: # aqui sabemos que (x,y) esta na face dentro = True if -3 <= x <= 3 and 1 <= y <= 2: # aqui sabemos que (x,y) esta na face, mas esta na boca dentro = False elif -4 <= x <= -1 and 4 <= y <= 7: # aqui sabemos que (x,y) esta no olho esquerdo dentro = False if -3 < x < -2 and 5 < y < 6: # aqui sabemos que na verdade (x,y) esta na iris esquerda dentro = True elif 1 <= x <= 4 and 4 <= y <= 7: # aqui sabemos que (x,y) esta no olho direito dentro = False if 2 < x < 3 and 5 < y < 6: # aqui sabemos que na verdade (x,y) esta na iris direita dentro = True if dentro: print("dentro") else: print("fora")

4.13.4. Solução 2

explora a simetria da figura em relação ao eixo y. A variável x_pos pode ser trocada por x. A variável dentro é uma variável de estado também chamada de indicador de passagem do tipo bool.

x_pos = x = float(input("Digite x: ")) y = float(input("Digite y: ")) if x < 0: # simetria ;-) x_pos = -x # suponha que (x,y) que esta dentro dentro = True if x_pos >= 5 or y >= 8 or y <= 0: # aqui sabemos que (x,y) esta fora da face dentro = False elif 0 <= x_pos <= 3 and 1 <= y <= 2: # aqui sabemos que (x,y) esta na boca dentro = False elif 1 <= x_pos <= 4 and 4 <= y <= 7: # aqui sabemos que (x,y) esta em um olho if not (2 < x < 3 or 5 < y < 6): # aqui sabemos que (x,y) esta fora da iris dentro = False if dentro: print("dentro") else: print("fora")

4.13.5. Solução 3

Essa solução é idêntica a anterior, explora a simetria da figura em relação ao eixo y e utiliza um string para a armazenar resposta. A variável x_pos pode ser trocada por x. A variável dentro é um indicador de passagem do tipo str .

x_pos = x = float(input("Digite x: ")) y = float(input("Digite y: ")) if x < 0: # simetria ;-) x_pos = -x # suponha que (x,y) que esta dentro resposta = "dentro" if x_pos >= 5 or y >= 8 or y <= 0: # aqui sabemos que (x,y) esta na face resposta = "fora" elif 0 <= x_pos <= 3 and 1 <= y <= 2: # aqui sabemos que (x,y) esta na boca resposta = "fora" elif 1 <= x_pos <= 4 and 4 <= y <= 7: # aqui sabemos que (x,y) esta em um olho if not (2 < x < 3 or 5 < y < 6): # aqui sabemos que (x,y) esta fora de uma iris resposta = "fora" print(resposta)

4.13.6. Solução 4

Essa solução utiliza uma variável bool para indicar em qual parte da face está o ponto: face, boca olho direito, olho esquerdo, íris do olho direito, íris do olho esquerdo. A condição para decidir se o ponto está ou não na região sombreada pode parecer complicada, mas é bem elegante e é um excelente exercício para treinar expressões lógicas.

x = float(input("Digite x: ")) y = float(input("Digite y: ")) # face == True se (x,y) esta na face, False em caso contrário face = -5 < x < 5 and 0 < y < 8 # boca == True se (x,y) esta na boca, False em caso contrário boca = -3 <= x <= 3 and 1 <= y <= 2 # olho_esquerdo == True se (x,y) esta no olho esquerdo olho_esquerdo = -4 <= x <= -1 and 4 <= y <= 7 # iris_esquerda == True se (x,y) esta na iris esquerda iris_esquerda = -3 <= x <= -2 and 5 <= y <= 6 # olho_direito == True se (x,y) esta no olho direito olho_direito = 1 <= x <= 4 and 4 <= y <= 7 # iris_direita == True se (x,y) esta na iris direita iris_direita = 2 <= x <= 3 and 5 <= y <= 6 # vixe! :-D complicado? certamente elegante... if iris_esquerda or iris_direita or face and not (boca or olho_esquerdo or olho_direito): print("dentro") else: print("fora")

4.13.7. Solução 5

Essa solução é idêntica a anterior, mas explora a simetria como na solução 3.

x_pos = x = float(input("Digite x: ")) y = float(input("Digite y: ")) if x < 0: x_pos = -x # face == True se (x,y) esta na face face = x_pos < 5 and 0 < y < 8 # boca == True se (x,y) esta na boca boca = x_pos <= 3 and 1 <= y <= 2 # olho == True se (x,y) esta em um dos olhos olho = 1 <= x_pos <= 4 and 4 <= y <= 7 # iris == True se (x,y) esta em uma das iris iris = 2 <= x_pos <= 3 and 5 <= y <= 6 # vixe! :-D complicado?! certamente muito elegante if iris or face and not (boca or olho): print("dentro") else: print("fora")

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