CS50CS50x em Português - Aula 6 - Python
CS50
Transição do C para Python 0:43
A aula 6 do CS50 marca a mudança do C para o Python, uma linguagem de alto nível. O professor explica que aprender C antes ajuda a entender melhor como Python, Java, C++ e Swift funcionam por baixo dos panos. Ao longo das décadas, com computadores mais rápidos e com mais memória, as linguagens passaram a exigir menos rigor sintático, permitindo resolver problemas com menos código. A ideia central da semana é ficar confortável em se sentir desconfortável diante do teclado, recorrendo à documentação e aprendendo a ensinar a si mesmo uma linguagem nova.
Primeiro programa em Python 4:31
Assim como o C usa o compilador Clang, o Python é executado pelo próprio programa Python, que interpreta o código escrito em um arquivo como hello.py. O primeiro programa se resume a uma única linha, print entre aspas com o texto hello, world. Comparando com C, desaparecem o hash include, o int main void, as chaves, o f de printf, a quebra de linha explícita com barra n e o ponto e vírgula final, já que o Python assume automaticamente uma nova linha e não exige encerrar comandos com pontuação.
Reimplementando o verificador ortográfico 6:30
Para mostrar a rapidez do Python, o professor reimplementa o conjunto de problemas 5, o verificador ortográfico, usando um objeto set do Python que substitui a tabela hash que precisava ser construída manualmente em C. As funções check, load, size e unload ficam bastante curtas, sem precisar declarar tipos de variáveis ou de retorno, e sem precisar liberar memória manualmente. No total, a solução ocupa cerca de 19 linhas, a maioria em branco. Rodando no arquivo holmes.txt, o Python levou 1,87 segundos contra 1,32 segundos da versão em C, mostrando que o ganho em facilidade de escrita vem com um custo em desempenho, já que o Python interpreta o código em vez de compilá-lo para código de máquina, embora internamente ele também gere um bytecode para ganhar eficiência.
Filtros de imagem em poucas linhas 12:32
Usando a biblioteca PIL, Python Image Library, o professor recria dois filtros do conjunto de problemas 4 em poucas linhas de código. Com apenas quatro linhas, importando Image e ImageFilter, abrindo bridge.bmp, aplicando ImageFilter.BoxBlur com argumento 10 e salvando o resultado em out.bmp, ele produz uma imagem visivelmente desfocada. Em seguida, trocando o filtro para ImageFilter.find_edges, o mesmo arquivo é usado para detectar as bordas da imagem, novamente em apenas quatro linhas, demonstrando como tarefas que exigiam bem mais código em C ficam muito mais simples em Python.
Bibliotecas, módulos e entrada do usuário 17:00
O professor traça um paralelo entre os arquivos de cabeçalho do C e os módulos e pacotes do Python, explicando que um módulo é o equivalente a uma biblioteca e um pacote é apenas uma coleção de módulos. Para suavizar a transição, existe uma biblioteca CS50 em Python com uma função getString parecida com a do C, importada com from cs50 import getString. Recriando o programa que pergunta o nome do usuário, ele mostra que o Python dispensa a declaração de tipos, o placeholder %s e a quebra de linha explícita, podendo juntar textos com o sinal de mais, como na peça de junção do Scratch, ou simplesmente passando dois argumentos separados por vírgula para a função print, que os separa automaticamente por um espaço.
A forma "Pythonica" de imprimir 24:30
David volta ao VS Code e mostra que, além de separar os argumentos de print por vírgula, existe uma maneira considerada mais "Pythonica" de escrever o mesmo programa, usando chaves dentro das aspas. Ele explica que fazer algo "Pythonicamente" significa seguir o estilo que a maioria dos programadores Python adota, não porque seja a única forma certa, mas porque é a recomendada pela comunidade. Essa sintaxe usa um "f" antes das aspas duplas, transformando o texto em uma f-string, ou string formatada. O valor entre chaves, como answer, é interpolado pelo interpretador, ou seja, substituído pelo valor real da variável, de forma parecida com o %s do C, mas mais explícita e fácil de ler.
Tirando a rodinha do getString 27:30
David mostra que a função getString da biblioteca CS50 pode ser substituída pela função nativa input do Python, que se comporta da mesma maneira ao capturar o que o usuário digita no teclado. Com isso, o programa hello.py deixa de depender da biblioteca CS50. Ele também explica por que o Python não exige uma função main como em C: como é tão comum querer que o arquivo principal simplesmente execute o código de cima para baixo, a linguagem dispensa esse código extra, algo que também é chamado de script, um programa mais leve que roda diretamente.
Parâmetros posicionais e nomeados 30:00
David distingue parâmetros posicionais, em que a ordem dos argumentos importa, dos parâmetros nomeados do Python, em que se pode indicar explicitamente qual argumento está sendo passado, independentemente da ordem. Ele demonstra isso usando o parâmetro end da função print: por padrão, print adiciona uma quebra de linha ao final, mas isso pode ser sobrescrito passando end="" ou até end="!!!\n" para mudar o comportamento. Ele também recomenda a documentação oficial em docs.python.org como a fonte confiável sobre funções e seus parâmetros, algo equivalente às páginas de manual do C. Além disso, mostra que Python aceita aspas simples ou duplas para strings, sem distinção rígida como em C, desde que se mantenha consistência.
Variáveis mais simples em Python 36:30
Comparando Scratch, C e Python, David mostra que declarar uma variável como counter e definila como 0 fica mais simples em Python, pois não é preciso indicar o tipo de dado nem usar ponto e vírgula. Incrementar uma variável funciona quase igual ao C, exceto que os operadores ++ e -- não existem em Python. Ele lista os tipos de dados disponíveis, bool, float, int e str (o nome usado para strings em Python), destacando que não existem ponteiros nem char*, o que remove uma fonte comum de erros que existia em C, embora à custa de menos controle sobre a memória.
Convertendo a calculadora para Python 40:00
David reescreve o programa da calculadora original em C para Python, removendo main, chaves, ponto e vírgula e o f de printf, e simplifica print(x + y). Ao substituir get_int do CS50 por input, o programa passa a somar errado, mostrando 12 em vez de 3, porque input sempre retorna uma string, e o sinal de mais nesse contexto concatena textos em vez de somar números. A solução é converter a entrada com a função int(), podendo aninhar a chamada como int(input(...)) para transformar diretamente o texto digitado em número antes de somar.
Novos tipos de dados e biblioteca CS50 em Python 47:00
David anuncia que o Python oferece diversas estruturas de dados prontas que antes precisavam ser construídas manualmente em C, como intervalos de números, listas, tuplas para coordenadas, dicionários de pares chave-valor e conjuntos para valores únicos. Ele lembra que a biblioteca CS50 para Python ainda oferece get_float, get_int e get_string, úteis para quem for converter, no problem set 6, seus programas já escritos em C para a versão em Python. Por fim, inicia a comparação de estruturas condicionais como if, mostrando que, assim como aconteceu com outras construções, os parênteses e chaves do C também desaparecem na sintaxe do Python.
Indentação obrigatória em Python 49:30
Python não usa chaves para delimitar blocos de código, mas exige indentação correta como parte da própria sintaxe da linguagem. Isso significa que não é possível escrever código todo alinhado à esquerda e organizar depois, como às vezes acontece em C. A convenção é indentar com 4 espaços, e essa exigência torna o código Python mais legível. Nas estruturas condicionais, o dois pontos substitui as chaves, e o else if de C se torna elif em Python, uma forma mais concisa de escrever a mesma ideia.
Quem escreve o interpretador Python 51:31
Em resposta a uma pergunta, foi explicado que o interpretador Python usado no VS Code é o CPython, escrito em C. Qualquer linguagem pode ser usada para criar um compilador ou interpretador para outra linguagem, incluindo escrever um interpretador Python em Python, em C++ ou em Java. O que muda é a facilidade e o tempo necessário para fazer isso.
Comparando números e depois strings 52:03
O programa compare.py foi reescrito em Python usando a função getInt para pedir dois números e comparar com if, elif e else, resultando em bem menos linhas que a versão em C. A diferença mais marcante aparece ao comparar strings: em C isso exigia a função strcmp e conhecimento de ponteiros e caractere nulo, mas em Python basta usar o operador ==, que compara os valores das strings caractere por caractere internamente, sem precisar de laços manuais.
O programa agree.py e o operador in 57:01
O programa agree.py foi recriado em Python usando input para perguntar se o usuário concorda, comparando a resposta com 'Y' ou 'y' usando a palavra or, mais legível que os símbolos de C. Para aceitar respostas como 'yes' em diferentes capitalizações sem empilhar muitas comparações, foi usada uma lista de valores possíveis com a palavra-chave in. O problema de maiúsculas e minúsculas foi resolvido convertendo a entrada do usuário com o método lower, que pode ser encadeado diretamente após input().
Métodos como funcionalidade embutida 1:03:01
O uso de s.lower() foi apresentado como exemplo de programação orientada a objetos, na qual variáveis como strings carregam não só valores mas também funcionalidades embutidas chamadas métodos, acessadas pela notação de ponto. Isso contrasta com C, onde funções como toupper ou tolower da biblioteca ctype recebem o caractere como argumento externo. A documentação do Python lista vários métodos de string, como capitalize, que coloca em maiúscula apenas a primeira letra, e upper, que maiusculiza a string inteira de uma vez, dispensando o laço caractere por caractere usado em C nos programas copy.py e uppercase.py.
Loops for e while em Python 1:11:30
Comparando o bloco de repetição do Scratch com o loop while de C, foi mostrado que Python simplifica bastante a sintaxe: não há tipo de dado, ponto e vírgula, parênteses, chaves nem o operador ++, sendo substituído por i += 1. No programa cat.py, um loop while com essa estrutura fez o programa imprimir meow três vezes. Em seguida, foi introduzido o loop for do Python, que percorre diretamente uma lista de valores como 0, 1 e 2, sem inicialização, expressão booleana ou atualização explícitas, sendo apontado como mais sucinto e mais pythonico que o loop while equivalente.
Loops for com listas e range 1:14:32
O professor mostra como o Python permite escrever 'para cada i na seguinte lista' em vez de repetir código manualmente. Usando uma lista de inteiros como 0, 1 e 2, o programa imprime 'meow' três vezes, o que já é mais legível que a versão em C. Mas essa lista fixa tem um problema: se você quiser repetir mais vezes, precisa reescrever a lista inteira. A solução é usar a função range, que gera uma sequência de números a partir de zero sem precisar armazenar tudo de uma vez na memória, mesmo que sejam milhões de iterações. Assim, para mudar de 3 para 300 repetições basta alterar um único valor.
Variável descartável e loop infinito 1:18:31
Quando a variável do loop, como i, não é realmente usada dentro do bloco, a convenção pythônica é substituí-la por um sublinhado, sinalizando que ela existe apenas porque a sintaxe exige, não porque será aproveitada. O professor também mostra como reproduzir o bloco 'para sempre' do Scratch em Python usando while True, com a palavra True escrita em maiúscula, diferente do true em minúsculo do C, mantendo a indentação e os dois pontos no lugar certo.
Criando funções próprias em Python 1:19:30
Para reproduzir a função meow que existia em C, o professor usa a palavra-chave def para definir uma função própria, sem precisar declarar tipo de retorno nem usar void. Ele mostra um erro comum: chamar a função antes dela ser definida no arquivo gera um erro de nome, porque o Python lê o código de cima para baixo e não conhece antecipadamente o que vem depois. A solução pythônica não é usar protótipos como em C, mas organizar o código dentro de uma função chamada main, definida no topo, e chamada explicitamente no final do arquivo, já que o Python não executa main automaticamente como fazem C ou Java. Por fim, ele mostra a convenção de usar 'if __name__ == "__main__":' antes de chamar main, prática comum em código Python real, além do costume de separar funções por duas linhas em branco, como o Style50 vai cobrar.
Divisão e precisão numérica no Python 1:27:32
Ao testar uma calculadora simples, o professor mostra que dividir 1 por 3 em Python já retorna automaticamente um valor de ponto flutuante, sem o truncamento que ocorria em C, e sem precisar forçar conversões manuais. A divisão inteira antiga ainda existe, mas agora usando duas barras. Porém o problema de imprecisão de ponto flutuante continua: mesmo pedindo cinquenta dígitos depois da vírgula numa f-string, o resultado de 1 dividido por 3 ainda aparece com erros de representação, porque o computador continua usando 64 bits finitos para representar esses números. Já o estouro de inteiro, que em C fazia contagens grandes virarem negativas ou zerarem, foi resolvido: o Python aumenta automaticamente a quantidade de bits conforme o número cresce.
Exceções como alternativa aos valores de retorno 1:33:02
O professor explica que em C, erros só podiam ser sinalizados por valores de retorno especiais, como null ou códigos como 0 e -1, o que limitava os valores que uma função podia realmente devolver. Em Python existem as exceções, que permitem capturar erros sem depender de checagens constantes de retorno. Ele demonstra isso convertendo uma entrada de texto para inteiro: se o usuário digitar 'gato', a conversão gera um ValueError. Em vez de checar antecipadamente com is_numeric, ele envolve o código com try e except, pedindo ao Python para tentar executar as linhas normalmente e, caso ocorra um ValueError, executar outro trecho de código, como imprimir 'não é inteiro', sem precisar verificar manualmente o resultado de cada função.
Tratamento de exceções em Python 1:39:31
Você usa `try` e `except` para capturar erros como o `ValueError`, imprimindo uma mensagem alternativa quando algo dá errado em vez de deixar o programa quebrar. Você precisa enumerar os tipos de erro possíveis, e embora existam padrões documentados em Python, a documentação nem sempre lista todas as exceções que uma função pode lançar. Na prática, muitos programadores só descobrem exceções novas quando o código falha e então voltam a adicionar mais cláusulas `except`. As funções `getInt` e `getFloat` da biblioteca CS50 para Python já fazem esse trabalho por você, pedindo a entrada novamente quando o usuário digita algo inválido, do mesmo jeito que faziam em C.
Reescrevendo o Mario em Python 1:41:32
Você recria o programa Mario, que antes imprimia uma pirâmide de tijolos em C usando um loop `do-while` para garantir que o usuário fosse perguntado pelo menos uma vez sobre a altura da parede. Como Python não tem loop `do-while`, a solução Pythônica é usar `while True` com um `input` dentro, e sair do loop com `break` assim que o valor digitado for válido. Você aponta que, diferente de C, a variável `n` definida dentro do `while` continua acessível fora dele, porque Python não aplica escopo da mesma forma rígida, já que não existe uma forma de declarar uma variável sem atribuir valor a ela.
Impressão lado a lado e multiplicação de strings 1:47:01
Ao tentar imprimir quatro pontos de interrogação lado a lado, você usa o parâmetro nomeado `end` da função `print` para evitar quebras de linha indesejadas, seguido de um `print` vazio para forçar a quebra final. Depois você mostra uma solução mais elegante e mais Pythônica: multiplicar a string pelo número desejado de repetições, como em `print("?" * 4)`, aproveitando que Python trata a multiplicação de strings de forma semelhante à concatenação com o operador de adição.
Grades com loops aninhados e listas dinâmicas 1:49:02
Para recriar a grade de tijolos 3 por 3 do subterrâneo do Mario, você usa loops `for` aninhados, mas nota que dá para simplificar imprimindo `"#" * 3` em cada uma das três linhas. Em seguida, você mostra que listas em Python sabem seu próprio tamanho através da função `len`, e que a função `sum` soma os elementos diretamente, o que elimina a necessidade de somar manualmente para calcular uma média de notas, como fez antes em C. Você também mostra que é possível criar uma lista vazia com colchetes e usar o método `append` para adicionar itens a ela, sem precisar definir um tamanho fixo antecipadamente, como seria obrigatório com arrays em C.
Dicionários como pares chave-valor 1:54:01
Você explica que dicionários em Python funcionam como tabelas hash prontas, permitindo associar chaves a valores sem precisar implementar sua própria estrutura de dados, como foi exigido no conjunto de problemas 5 em C. Usando uma agenda telefônica como exemplo, você mostra como buscar um nome numa lista com `if nome in names`, e como usar `else` em um loop `for` para lidar com o caso de "não encontrado", um recurso que não existe em C. Depois você transforma a lista de nomes em um dicionário de pares nome-número, permitindo buscar o número de alguém com a notação de colchetes, como `pessoas["David"]`. Por fim, você evolui isso para uma lista de dicionários, onde cada pessoa é representada por seu próprio conjunto de pares chave-valor, incluindo nome, número e até endereço de e-mail, imitando a estrutura de uma planilha com várias colunas de dados associados a cada registro.
Listas de dicionários como planilhas 2:05:01
O apresentador explica que programas como os do Google, Microsoft e Apple, por trás de suas interfaces bonitas, na verdade armazenam os dados de uma planilha como listas de dicionários, cada linha sendo um dicionário dentro de uma lista. Ele mostra como buscar um número numa lista de dicionários de pessoas: percorre cada pessoa com um laço, compara o nome procurado com a chave 'name' e, se houver correspondência, imprime o valor da chave 'number'. Ele destaca que essa capacidade de indexar dicionários usando strings como chaves é uma técnica poderosa que ficará ainda mais útil quando o curso tratar de bancos de dados.
Argumentos de linha de comando com sys 2:11:30
Ele apresenta a biblioteca padrão sys, que dá acesso aos argumentos digitados na linha de comando, já que em Python não existe mais uma função main como em C. No exemplo greet.py, importa argv de sys e verifica se o comprimento da lista argv é igual a 2, tratando a segunda posição como o nome digitado pelo usuário; caso contrário, imprime uma saudação genérica. Ele observa que argv em Python ignora o nome do interpretador, contando apenas as palavras digitadas depois dele. Em seguida mostra exit.py, importando a biblioteca sys inteira e usando sys.exit(1) para indicar erro quando falta o argumento, e sys.exit(0) para indicar sucesso, reproduzindo a lógica de códigos de saída usada em C.
Lista telefônica persistente em CSV 2:14:03
Ele reconstrói o programa de agenda telefônica para que os dados digitados pelo usuário sejam realmente salvos, agora usando a biblioteca csv do Python em vez de escrever vírgulas manualmente. O programa abre phonebook.csv no modo de anexar, pede nome e número ao usuário, cria um objeto writer com csv.writer e usa writer.writerow para gravar a lista de valores no arquivo. Ele testa o programa adicionando Kelly, ele mesmo e John ao arquivo, mostrando os dados aparecendo em tempo real no CSV.
Aprimorando o código com with e DictWriter 2:19:01
Ele simplifica o programa usando a palavra-chave with para abrir o arquivo, o que fecha o arquivo automaticamente ao final do bloco e evita erros comuns de esquecer de fechá-lo, como acontecia em C. Depois nota que o CSV não tem uma linha de cabeçalho indicando quais colunas são nome e número, então propõe adicionar essa linha manualmente no início do arquivo. Com o cabeçalho presente, ele troca o csv.writer por um DictWriter, especificando fieldnames como nome e número, e passa um dicionário de pares chave-valor em vez de uma lista posicional, tornando o código mais resistente a mudanças na ordem das colunas.
Instalando bibliotecas com pip 2:22:01
Ele mostra como instalar bibliotecas de terceiros usando o comando pip, começando com a biblioteca cowsay, que faz uma vaca na tela exibir uma mensagem de texto, e demonstra o erro de módulo não encontrado que aparece quando a biblioteca não foi instalada antes de ser importada. Depois, no seu próprio Mac, instala a biblioteca pyttsx3 para converter texto em fala, já que isso não funciona no ambiente baseado em navegador do cs50.dev, e escreve um pequeno programa que inicializa o mecanismo de voz e faz o computador falar a frase em voz alta. Por fim, instala a biblioteca qrcode no Codespace e escreve um programa que gera um código QR apontando para um vídeo da aula, salvando a imagem como um arquivo PNG que pode ser escaneado com o celular, encerrando assim a aula da semana 6.
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