Python 2021 Mod3

Unidade 3: Estruturas Básicas de Dados

Objetivos de aprendizagem

1. Reconhecer as características chave de cada estrutura. Utilizar corretamente cada estrutura quando apropriado e acessar os dados correspondentes armazenados na estrutura.

Consulte este Doc para obter informações adicionais sobre cada estrutura de dados.

Lista

Lista: É uma estrutura de dados mutável que armazena elementos em um formato desordenado, como uma matriz.

# Iniciar uma lista vazia
list1 = []
# OU
list1 = list()

# Iniciar uma lista com elementos
list2 = ['hello', 'hola', 'olá']

"""
Os elementos da lista NÃO precisam ser do mesmo tipo, mas isto é incomum.
Neste caso, cada lista poderia representar a série de informações sobre uma pessoa, 
mas é preciso lembrar quais informações são armazenadas em cada index. ---> Existe uma opção melhor para este propósito - dicionário.
"""
list3 = ["John", "male", 20, False]

# Acess às informações armazenadas na lista por posição ("index")
# Nota: em CS, a primeira posição é SEMPRE 0
print("First element in list2 : "+ list2[0])
print("Second element in list2 : "+ list2[1])

First element in list2 : hello
Second element in list2 : hola

# Inserir um novo elemento como um local específico, no index 1
list2.insert(1,'hallo')
list2[1]

'hallo'

# Anexar um novo elemento no FIM da lista
list2.append('bye')
list2

['hello', 'hallo', 'hola', 'olá', 'bye']

# Remover um elemento da lista especificando o elemento que você deseja remover
list2.remove('hello')

# list2 após o 'hello' é REMOVIDA
list2

['hallo', 'hola', 'olá', 'bye']

"""
Outra maneira de remover um elemento: pop()
pop() permite que você identifique uma posição 
"""

list2.append("hello")

list2.pop()

list2

['hallo', 'hola', 'olá', 'bye']

"""
As listas também podem ser ordenadas. 
O método de ordenação depende de como a interface comparável é implementada para os objetos da lista.

Neste caso da list2, sort() funciona ordenando caracteres individuais na string de acordo com o código ASCII.
"""
list2.sort()
list2

['bye', 'hallo', 'hola', 'olá']

"""
Como a lista é dinâmica, significa que o tamanho da lista aumenta ou diminui à medida que inserimos ou removemos elementos,
poderíamos executar len() para encontrar o tamanho da lista em um determinado momento. 
"""

# Como len() retorna int, para concatená-la a uma string, precisamos computá-la.
print("size of list1 = " + str(len(list1)))
print("size of list2 = " + str(len(list2)))

size of list1 = 0
size of list2 = 4

# Imprimir itens na lista como string, separados por uma vírgula
",".join(list2)

'bye,hallo,hola,olá'

# Você também pode ter uma lista de listas. Por exemplo:

lists = []
lists.append([1,2,3])
lists.append(['a','b','c'])

lists

[[1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']]

# Da mesma forma, você pode indexar as listas multidimensionais.

lists[1]

['a', 'b', 'c']

lists[1][0]

'a'

Tupla

Tupla: É uma "lista" imutável que não pode ser manipulada depois de criada.

Elas suportam todas as listas de operações, exceto aquelas que modificam a lista.

# Inicializar uma tupla vazia
y = tuple()
y

# Criar uma nova tupla de elementos
x = (1,2,3)

# ERROR: não pode ser adicionado a uma tupla
x.append(4)

---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-ce148ff4c21d> in <module>()
      1 # ERROR: não pode ser adicionado a uma tupla
----> 2 x.append(4)

NameError: name 'x' is not defined

# Isto é OK porque está criando uma nova tupla com x e (4,5,6) adicionado no final
x + (4,5,6)

(1, 2, 3, 4, 5, 6)

# x NÃO é modificado pela linha anterior
x

(1, 2, 3)

# Criar uma nova tupla com x aparecendo duas vezes
x * 2

(1, 2, 3, 1, 2, 3)

# Index dos elementos na tupla
x.index(3)

2

# abreviação para 
#  (a,b,c) = (1,2,3)

# Isto também atribui a = 1, b = 2, c = 3

a,b,c = 1,2,3

a

1

b

2

c

3

# Converter uma tupla em uma lista
x = (1,2,3,4)
list(x)

[1, 2, 3, 4]

# Converter uma lista em uma tupla
x = [1,2,3,4]
tuple(x)

(1, 2, 3, 4)

# Declarar uma nova tupla, nome "person"
person  = ('Jane','Doe', 21)

# "Pacote"/associar cada elemento da tupla com uma etiqueta. Observe a ordem das etiquetas.
first, last, age = person

first

'Jane'

last

'Doe'

age

21

# ERROR: x é uma tupla de 4 valores, mas está tentando descompactar SOMENTE 3 elementos.
# Incompatibilidade no tamanho da tupla
x = (1,2,3,4)
a,b,c = x

---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-45-4acb77e9e93d> in <module>()
      3 x = (1,2,3,4)
      4 
----> 5 a,b,c = x

ValueError: too many values to unpack (expected 3)

# Isto é OK!
x = [1,2,3,4]
a,b,c,d = x

a

1

b

2

c

3

d

4

Conjunto

Conjunto: É uma estrutura de dados mutável que armazena objetos não duplicados e imutáveis e ordena os elementos em ordem ascendente. Cada elemento do conjunto é único.

# Inicializar um conjunto vazio
newSet = set()
newSet

set()

# Um conjunto com elementos
ex1 = {1, 2, 2, 1, 1}

ex1

{1, 2}

ex2 = {j for j in range(10)}
ex2

{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

# 2 já existe no ex2. O que acontece se quisermos acrescentar o 2 novamente?
  # Nota: A implementação do conjunto NÃO definiu append(), então usaremos add().
    # add() irá inserir o novo elemento na posição correta com a ordenação do conjunto
ex2.add(2)
ex2.add(100)
ex2.add(50)
ex2

{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 50, 100}

# objetos mutáveis não podem ser colocados em um conjunto
d_set = {[1,2,3]}

d_set

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-55-6b6994b2706f> in <module>()
      1 # mutable objects can't go in a set
----> 2 d_set = {[1,2,3]}
      3 
      4 d_set

TypeError: unhashable type: 'list'

# Converter uma lista em um conjunto
ages = [10, 5, 4, 5, 2, 1, 5]

set_of_ages = set(ages)

set_of_ages

{1, 2, 4, 5, 10}

# Converter um conjunto em uma lista
list_of_ages = list(set_of_ages)

list_of_ages

[1, 2, 4, 5, 10]

# Converter um conjunto em uma tupla
tuple_of_ages = tuple(list_of_ages)

tuple_of_ages

(1, 2, 4, 5, 10)

# A ordem é irrelevante na comparação de conjuntos, uma vez que os elementos são ordenados

{1,2,3} == {2,1,3}

True

Dicionário

Dicionário: É uma estrutura de dados que armazena pares de valores chave nos quais as chaves DEVEM ser objetos imutáveis.

# Inicializar um dicionário vazio
# O mesmo do conjunto, mas com:
dict = {}

# Declare um dicionário com pares de chaves/valores
dict2 = {'a': 5, 'b': 10, 'c': 100, 'd': 9.5}

# Acessar dados em um dicionário com uma chave
dict2['b']

10

# Atualização do valor de uma chave existente
dict2['b'] = 50

dict2['b']

50

# O que acontece se quisermos ter acesso ao valor de uma chave inexistente? (por exemplo, 'z')

# Podemos esperar um ERROR porque esta chave não existe, portanto, não tem valor. 
# Esta é uma suposição correta.
dict2['z']

---------------------------------------------------------------------------
KeyError                                  Traceback (most recent call last)
<ipython-input-4-132d7852d7b7> in <module>()
      4 # Podemos esperar um ERROR porque esta chave não existe, portanto, não tem valor.
      5 # Esta é uma suposição correta.
----> 6 dict2['z']

KeyError: 'z'

# # Mas se fizermos isso, será que isso ainda retornará um ERROR?
dict2['z'] = 999

dict2['z']

999

POR QUÊ?

O bloco de código anterior funciona porque "atualizamos" primeiro o valor da chave, atualizar = inserir (neste caso), e quando queremos acessar o valor desta chave, esta chave já existe no dicionário para o mapeamento atribuído.

# Os valores no dicionário podem ser misturados
# Vejamos um exemplo com dict{}, um dicionário vazio iniciado acima.
# Primeiro, vamos inserir alguns pares de chaves/valores no programa. 

dict["greeting"] = "hello message"
dict["alphabet"] = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
dict["check-in"] = False
dict["phoneNumber"] = 8007782346

dict

{'alphabet': ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'],
 'check-in': False,
 'greeting': 'hello message',
 'phoneNumber': 8007782346}

# Nota IMPORTANTE: a chave deve ser um objeto imutável (algo que não pode ser modificado)
# A string é imutável, porque você não poderia simplesmente apagar um caractere em uma string. Uma string é uma string, do jeito que ela é.

# Vemos acima que uma lista pode ser um valor no dicionário. 
# O que acontece quando tentamos fazer dela uma chave?

# ERROR: tipo inalcançável de lista 

# Porque poderíamos modificar a lista inserindo novos elementos, ordenando elementos, apagando elementos ou outras formas de modificá-la, mas ela NÃO PODE ser uma chave


dict[['a','b', 'c']] = [False, True, False]

---------------------------------------------------------------------------

TypeError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-9-225453b8e002> in <module>()
      8 dict["phoneNumber"] = 8007782346
      9 
---> 10 dict[['a','b', 'c']] = [False, True, False]

TypeError: unhashable type: 'list'

# Mas como a tupla é imutável, podemos substituir a lista por uma tupla
dict[('a','b', 'c')] = [False, True, False]

dict

{('a', 'b', 'c'): [False, True, False],
 'alphabet': ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'],
 'check-in': False,
 'greeting': 'hello message',
 'phoneNumber': 8007782346}

# Podemos também buscar todas as chaves
dict.keys()

dict_keys(['greeting', 'alphabet', 'check-in', 'phoneNumber', ('a', 'b', 'c')])

# Ou todos os valores
dict.values()

dict_values(['hello message', ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'], False, 8007782346, [False, True, False]])

# Os elementos de um dicionário também podem retornar como um par.
dict.items()

dict_items([('greeting', 'hello message'), ('alphabet', ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']), ('check-in', False), ('phoneNumber', 8007782346), (('a', 'b', 'c'), [False, True, False])])

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