Aula 06: Funções, Bibliotecas e Depuração

Objetivos de Aprendizagem

Ao final desta aula, você deve ser capaz de:

1. Definir funções com parâmetros com valor padrão.
2. Compreender o escopo de variáveis (local vs. global).
3. Importar e usar módulos da biblioteca padrão do Python (math, random).
4. Aplicar técnicas básicas de depuração com print.
5. Usar o debugger do VS Code para inspecionar a execução do programa.

Conteúdo

1) Parâmetros com valor padrão

Funções podem ter parâmetros com valor padrão, usados quando o argumento não é passado.

def saudacao(nome, periodo="dia"):
    print(f"Bom {periodo}, {nome}!")

saudacao("Ana")             # Bom dia, Ana!
saudacao("Carlos", "tarde") # Boa tarde, Carlos!

Parâmetros com valor padrão devem sempre vir depois dos obrigatórios.

2) Escopo de variáveis

O escopo define onde uma variável pode ser acessada.

total = 0  # variável global

def adicionar(valor):
    resultado = total + valor  # resultado é local
    return resultado

print(adicionar(5))   # 5
# print(resultado)    # NameError: resultado não existe aqui

Evite modificar variáveis globais dentro de funções. Prefira usar parâmetros e retorno.

# Ruim
contador = 0
def incrementar():
    global contador
    contador += 1

# Melhor
def incrementar(contador):
    return contador + 1

contador = 0
contador = incrementar(contador)

3) Biblioteca padrão: módulo math

O módulo math oferece funções e constantes matemáticas.

import math

print(math.pi)           # 3.141592653589793
print(math.sqrt(16))     # 4.0
print(math.ceil(2.3))    # 3  (arredonda para cima)
print(math.floor(2.9))   # 2  (arredonda para baixo)
print(math.pow(2, 10))   # 1024.0

Exemplo: área do círculo

import math

def area_circulo(raio):
    return math.pi * math.pow(raio, 2)

print(f"Área: {area_circulo(5):.2f}")

Saída esperada: Área: 78.54

4) Biblioteca padrão: módulo random

O módulo random gera valores aleatórios.

import random

print(random.randint(1, 6))    # número inteiro entre 1 e 6
print(random.random())         # número float entre 0.0 e 1.0

nomes = ["Alice", "Bob", "Carol"]
print(random.choice(nomes))    # escolhe um elemento da lista

Exemplo: simulação de dado

import random

def rolar_dado(lados=6):
    return random.randint(1, lados)

print(f"Você tirou: {rolar_dado()}")
print(f"Dado de 12 lados: {rolar_dado(12)}")

5) Principais módulos da biblioteca padrão

Python inclui uma vasta biblioteca padrão — módulos prontos para uso que não exigem instalação de pacotes externos. A tabela abaixo lista os mais úteis para o dia a dia:

Módulo (import)	Principais funções/recursos	Documentação
math	Funções matemáticas para uso geral. sqrt(x) — raiz quadrada; pow(x, y) — potência; ceil(x) / floor(x) — arredondamento; log(x) — logaritmo; sin(x) / cos(x) — trigonometria; constantes pi e e.	docs.python.org
random	Geração de valores aleatórios. randint(a, b) — inteiro entre a e b; random() — float entre 0 e 1; choice(seq) — escolhe um elemento; shuffle(seq) — embaralha in-place; sample(seq, k) — amostra sem repetição.	docs.python.org
statistics	Estatística descritiva simples. mean(data) — média; median(data) — mediana; mode(data) — valor mais frequente; stdev(data) — desvio padrão; variance(data) — variância.	docs.python.org
datetime	Manipulação de datas e horas. datetime.now() — data/hora atual; date.today() — data de hoje; timedelta(days=n) — diferença entre datas; formatação com strftime() e parsing com strptime().	docs.python.org
time	Controle de tempo e medição de desempenho. sleep(s) — pausa a execução por s segundos; time() — timestamp Unix; perf_counter() — cronômetro de alta precisão para medir tempo de execução.	docs.python.org
os	Interação com o sistema operacional. getcwd() — diretório atual; listdir(path) — lista arquivos; mkdir(path) — cria diretório; path.join() — concatena caminhos; path.exists() — verifica se existe.	docs.python.org
pathlib	Manipulação moderna de caminhos de arquivo. Path(p) — cria objeto de caminho; .read_text() / .write_text() — lê/grava arquivos; .exists() — verifica existência; .glob(pattern) — busca arquivos por padrão.	docs.python.org
sys	Acesso a parâmetros e funções do interpretador Python. argv — lista de argumentos da linha de comando; exit(code) — encerra o programa; version — versão do Python; stdin / stdout — streams padrão.	docs.python.org
json	Serialização e desserialização de dados no formato JSON. dumps(obj) — converte objeto Python para string JSON; loads(s) — converte string JSON para Python; dump() / load() — equivalentes para arquivos.	docs.python.org
csv	Leitura e escrita de arquivos CSV. reader(f) — itera linhas como listas; writer(f) — grava linhas; DictReader(f) — lê cada linha como dicionário; DictWriter(f) — grava dicionários.	docs.python.org
re	Expressões regulares para busca e manipulação de texto. search(pattern, s) — encontra primeira ocorrência; findall() — lista todas; sub(pattern, repl, s) — substitui; compile() — pré-compila padrão para reuso.	docs.python.org
string	Constantes e utilitários para texto. ascii_letters — todas as letras; digits — "0123456789"; punctuation — sinais de pontuação; whitespace — espaços em branco; Template — interpolação segura de strings.	docs.python.org
collections	Estruturas de dados especializadas. Counter(iterable) — conta ocorrências; deque — fila de duas pontas eficiente; defaultdict — dicionário com valor padrão; namedtuple — tupla com campos nomeados.	docs.python.org
itertools	Iteradores de alta performance para laços. chain() — concatena iteráveis; product() — produto cartesiano; combinations() / permutations() — combinatória; cycle() — repete infinitamente; islice() — fatia iterador.	docs.python.org
functools	Ferramentas para programação funcional. reduce(func, iterable) — aplica função acumulativamente; partial() — fixa argumentos de uma função; lru_cache() — memoização automática; wraps() — preserva metadados de decoradores.	docs.python.org

Para explorar todos os módulos disponíveis, consulte o índice da biblioteca padrão.

6) Depuração com print

A forma mais simples de depurar é usar print para inspecionar valores intermediários.

def calcular_desconto(preco, percentual):
    print(f"[DEBUG] preco={preco}, percentual={percentual}")
    desconto = preco * (percentual / 100)
    print(f"[DEBUG] desconto calculado={desconto}")
    return preco - desconto

resultado = calcular_desconto(200, 15)
print(f"Preço final: {resultado}")

Boas práticas:

• Use um prefixo como [DEBUG] para identificar prints de depuração.
• Remova os prints de depuração antes de entregar o código final.

7) Depuração com o debugger do VS Code

O VS Code possui um debugger integrado que permite pausar a execução e inspecionar variáveis.

Passos básicos:

1. Clique na margem esquerda da linha de código para definir um breakpoint (ponto vermelho).
2. Pressione F5 para iniciar a depuração.
3. Use os controles para navegar:
   • Step Over (F10): executa a linha atual e vai para a próxima.
   • Step Into (F11): entra dentro da função sendo chamada.
   • Continue (F5): retoma até o próximo breakpoint.
4. Observe os valores das variáveis no painel Variables.

O debugger é mais eficiente que print quando o problema está dentro de funções encadeadas ou laços.

Exercícios (checkpoints)

1. Crie uma função potencia(base, expoente=2) que retorna base elevado a expoente.
   • Critério de verificação: potencia(3) deve retornar 9; potencia(2, 10) deve retornar 1024.
2. Crie uma função hipotenusa(a, b) usando math.sqrt que retorna a hipotenusa de um triângulo retângulo.
   • Critério de verificação: hipotenusa(3, 4) deve retornar 5.0.
3. Escreva um programa que simula 5 lançamentos de um dado de 6 lados usando random.randint.
   • Critério de verificação: todos os valores devem estar entre 1 e 6.
4. Adicione prints de depuração a uma função existente, execute e depois os remova.
   • Critério de verificação: a função deve ter o comportamento correto sem prints de debug ao final.
5. Use random.choice para selecionar aleatoriamente um item de uma lista de 4 frutas.
   • Critério de verificação: o item impresso deve pertencer à lista original.
6. Crie uma função arredondar_cima(valor) usando math.ceil e use o debugger para verificar o valor recebido.
   • Critério de verificação: arredondar_cima(4.1) deve retornar 5.

Referências

Principais

• Python Docs — math module: https://docs.python.org/3/library/math.html
• Python Docs — random module: https://docs.python.org/3/library/random.html
• Python Docs — Default Argument Values: https://docs.python.org/3/tutorial/controlflow.html#default-argument-values

Aprofundamento

• Real Python — Python Scope & the LEGB Rule: https://realpython.com/python-scope-legb-rule/
• VS Code Docs — Python Debugging: https://code.visualstudio.com/docs/python/debugging