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Programação Orientada a Objetos (POO) com Python. O objetivo deste livro é introduzir os conceitos de Programação Orientada a Objetos (POO), aplicando esses princípios na linguagem Python. Os alunos irão aprender sobre classes, objetos, herança, encapsulamento, polimorfismo e como estruturar programas maiores e mais complexos utilizando a POO.

Autor/a: Apoio TGPSI

Introdução

Este livro introduz os conceitos de Programação Orientada a Objetos (POO) utilizando Python, abordando desde noções básicas da linguagem até tópicos avançados como herança, polimorfismo e encapsulamento. A metodologia adotada é a de Aprendizagem Baseada em Projetos (PBL), incentivando os alunos a aplicar os conceitos teóricos em projetos práticos que simulam situações do mundo real.

Noções Básicas de Python

Variáveis e Tipos de Dados

Neste capítulo, explorámos a criação e utilização de variáveis em Python, destacando as regras para nomear variáveis e os diferentes tipos de dados disponíveis. Deram-se exemplos práticos para ilustrar estas noções e boas práticas na utilização de variáveis.

Operadores

Neste capítulo, explorámos os diferentes tipos de operadores em Python. Vimos exemplos práticos de operadores aritméticos, de atribuição, de comparação, lógicos, de identidade, de associação e bit a bit. A compreensão destes operadores é essencial para manipular dados e realizar operações lógicas em Python.

Estruturas de Controlo: Condicionais e Ciclos

Nesta secção, aprendemos sobre estruturas de controlo em Python, especificamente sobre condicionais (`if`, `elif` e `else`) e ciclos (`for` e `while`). Estas estruturas permitem-nos controlar o fluxo de um programa, tomar decisões com base em condições específicas e repetir operações conforme necessário.

Entrada e Saída de Dados

Neste capítulo, abordamos: - Como utilizar a função `input()` para obter dados do utilizador. - A importância da conversão de tipos ao processar dados de entrada. - Como utilizar a função `print()` para exibir dados no ecrã. - Técnicas de concatenação e formatação de strings. - Operações básicas de leitura e escrita em ficheiros, utilizando as funções `open()`, `read()`, e `write()`.

Funções

Nesta secção, explorámos o conceito de funções em Python. As funções permitem-nos encapsular e reutilizar código, tornando o nosso desenvolvimento mais eficiente e organizado. Aprendemos a definir funções, utilizar parâmetros, valores default, funções aninhadas e também funções lambda. Nesta secção, explorámos o conceito de funções em Python. As funções permitem-nos encapsular e reutilizar código, tornando o nosso desenvolvimento mais eficiente e organizado. Aprendemos a definir funções, utilizar parâmetros, valores default, funções aninhadas e também funções lambda.

Introdução à Programação Orientada a Objetos

O que é Programação Orientada a Objetos?

A Programação Orientada a Objetos é um método eficaz para organizar e estruturar programas de software em termos de objetos e classes, melhorando a modularidade, a reutilização de código e a manutenção do software. Ao entender os conceitos de objetos, classes, encapsulamento, herança e polimorfismo, podes criar sistemas mais robustos e adaptáveis.

História e Evolução da POO

A Programação Orientada a Objetos revolucionou a forma como pensamos e desenvolvemos software. Desde as suas origens com Simula até as linguagens modernas como Python, C++, Java e além, a POO provou ser um paradigma duradouro e versátil.

Conceitos Fundamentais da POO

Neste capítulo, explorámos os quatro conceitos fundamentais da Programação Orientada a Objetos: Classes e Objetos, Encapsulamento, Herança e Polimorfismo. Classes são moldes para a criação de objetos que encapsulam dados e métodos. A herança permite a criação de novas classes que expandem as funcionalidades das classes existentes, e o polimorfismo permite usar métodos de forma intercambiável, criando uma interface uniforme para diferentes classes.

Vantagens e Aplicações da POO

Neste capítulo, abordamos as vantagens da POO, como modularidade, reutilização de código, facilidade de manutenção e atualização, encapsulamento e polimorfismo e as aplicações práticas da POO em sistemas de gestão, desenvolvimento de jogos, aplicações web e engenharia.

Introdução a Classes e Objetos em Python

Definição de uma Classe

No capítulo anterior, explorámos a definição de classes em Python, a importância do método `__init__` e o uso do parâmetro `self` para aceder atributos e métodos da classe. Também abordámos exemplos práticos com as classes `Carro` e `Estudante`, e finalizámos com um pequeno quiz para testar os conhecimentos adquiridos.

Instanciação de Objetos

Neste capítulo, aprendemos como instanciar objetos a partir de uma classe em Python. Vimos exemplos práticos que demonstram a criação de objetos, a inicialização dos seus atributos, e como utilizar métodos definidos na classe. Também exploramos a criação de múltiplas instâncias de uma classe e a utilização de um objeto como atributo de outro objeto.

Atributos e Métodos de uma Classe

Os atributos e métodos são essenciais na definição das características e comportamentos de uma classe em Python. Os atributos de instância são específicos para cada objeto, enquanto os atributos de classe são comuns a todas as instâncias. Os métodos de instância atuam sobre objetos individuais, ao passo que os métodos de classe e estáticos oferecem funcionalidades associadas à classe em si ou operações independentes do estado da classe.

Trabalhando com Atributos

Atributos de Instância vs. Atributos de Classe

Os atributos de instância e de classe oferecem formas distintas de armazenar e gerir dados numa classe. A escolha entre eles depende do comportamento desejado e das necessidades do seu programa. Atributos de instância são específicos para cada objecto, enquanto atributos de classe são partilhados por todas as instâncias.

Métodos de Acesso (Getters e Setters)

Neste capítulo, aprendemos sobre o conceito de getters e setters, a sua importância na programação orientada a objetos e como implementá-los em Python. Utilizando *decorators* como `@property` e `@<atributo>.setter`, conseguimos garantir a integridade dos dados e aplicar validações necessárias.

Modificadores de Acesso (público, privado e protegido)

Os modificadores de acesso são um conceito essencial na Programação Orientada a Objetos (POO), definindo como os atributos e métodos de uma classe podem ser acedidos. Em Python, os três níveis principais de acesso são: público, privado e protegido. Atributos e métodos públicos são acessíveis a partir de qualquer lugar, privados são restritos à classe onde estão definidos e protegidos são convencionados para uso dentro da classe e das suas subclasses.

Atividade Prática: Criação de uma Classe Simples

Nesta atividade, aprendemos a criar classes simples com Python utilizando atributos de instância, atributos de classe, getters e setters. Criámos três classes diferentes: `Livro`, `Aluno` e `Produto`, para ilustrar como podemos aplicar estes conceitos em diferentes contextos

Métodos em Python

Métodos de Instância

Os métodos de instância em Python são funções definidas dentro de uma classe que operam numa instância específica dessa classe, recebendo automaticamente a instância atual como primeiro argumento, convencionalmente chamado de `self`. Aprendemos a definir esses métodos, que podem aceder e modificar os atributos da instância, e aplicámos esses conceitos através de exemplos práticos, como uma aplicação simples de gestão de tarefas.

Métodos de Classe

Nesta secção, vimos como os métodos de classe diferem dos métodos de instância e dos métodos estáticos, e explorámos como e quando utilizá-los. Métodos de classe são particularmente úteis para operações que afectam toda a classe, e podem ser usados para fornecer alternativas de construção de instâncias.

Métodos Estáticos

Os métodos estáticos são ferramentas úteis para construir funcionalidades que estão logicamente relacionadas com uma classe, mas que não dependem de instâncias dela.

Atividade Prática: Implementação de Métodos na Classe

Vamos criar uma classe chamada `Banco` para representar um banco digital e explorámos diferentes tipos de métodos em Python. Implementámos métodos de instância para interagir com atributos de instância, métodos de classe para operar sobre a classe em si, e métodos estáticos para funções relacionadas que não necessitam de acesso aos atributos de instância ou da classe. A classe foi testada com exemplos práticos para demonstrar a utilidade de cada tipo de método.

Encapsulamento

Conceito de Encapsulamento

O encapsulamento é um princípio fundamental da Programação Orientada a Objetos (POO) que permite esconder os detalhes internos de uma classe, expondo apenas o necessário para o exterior. Esta técnica protege dados sensíveis e facilita a manutenção, segurança e evolução do código, ao permitir o controlo de acesso e a validação dos dados antes de qualquer alteração.

Implementação do Encapsulamento em Python

Neste capítulo, explorámos o conceito de encapsulamento, uma prática essencial da POO que ajuda a proteger os dados internos de uma classe e melhora a manutenção de código. Vimos como implementar encapsulamento em Python usando convenções de nomenclatura e métodos getters e setters. Com o uso adequado do encapsulamento, conseguimos criar programas mais seguros, modulares e fáceis de manter.

Exemplos Práticos de Encapsulamento

Encapsulamento é um dos pilares fundamentais da Programação Orientada a Objetos (POO). Em termos simples, encapsulamento significa esconder os dados internos de um objeto e permitir que ele seja manipulado apenas através de métodos definidos. Utilizamos convenções de nomeação em Python para indicar atributos privados e protegidos, garantindo que as operações sobre os dados sejam realizadas de maneira controlada e segura.

Projeto Prático: Sistema Bancário Simples

Neste capítulo, criámos um sistema bancário simples e aplicámos os princípios de POO que discutimos. Ao completar este capítulo, deve sentir-se confortável a usar o encapsulamento em Python e a aplicar esses conhecimentos em projetos do mundo real.

Herança

Conceito de Herança

A herança é um dos pilares fundamentais da Programação Orientada a Objetos (POO). Permite criar novas classes a partir de classes existentes, reutilizando e adaptando o código conforme necessário. Este conceito é extremamente útil para reduzir a redundância, promover a reutilização de código e facilitar a manutenção.

Herança Simples vs. Herança Múltipla

A herança é um princípio fundamental da Programação Orientada a Objetos, permitindo a utilização e extensão de código existente.

Métodos e Atributos Herdados

Neste capítulo, aprendemos sobre a herança em Python, como os atributos e métodos são herdados, e como podemos sobrescrever métodos para fornecer implementações específicas nas subclasses. Esta capacidade de reutilizar código torna os nossos programas mais eficientes e organizados.

Sobrescrita de Métodos

A sobrescrita de métodos é uma técnica poderosa na POO, que permite que as subclasses personalizem ou expandam o comportamento das suas superclasses. Com a capacidade de usar `super()`, também podes combinar a lógica da superclasse com a da subclasse, criando um fluxo mais robusto e flexível no teu programa

Projeto Prático: Hierarquia de Funcionários

Neste capítulo, aplicámos o conceito de herança para criar uma hierarquia de funcionários em Python, utilizando classes, atributos e métodos. Vimos como é possível estender funcionalidades de classes base para subclasses e adicionar métodos específicos

Polimorfismo

Conceito de Polimorfismo

O polimorfismo permite que objetos de diferentes classes sejam tratados uniformemente sob uma interface comum, simplificando o código e melhorando a flexibilidade e a manutenção. Ao permitir que métodos assumam diferentes formas, polimorfismo aumenta a reutilização de código e torna os sistemas mais fáceis de expandir e modificar futuramente.

Métodos Polimórficos

Neste capítulo, explorámos o conceito de polimorfismo e a sua aplicação em métodos. Vimos como o polimorfismo permite a criação de código flexível, reutilizável e fácil de manter.

Polimorfismo em Python

Neste capítulo, explorámos o conceito de polimorfismo na programação orientada a objetos e como este é implementado especificamente em Python.

Exemplos de Polimorfismo

Neste capítulo, explorámos o conceito de polimorfismo e como ele pode ser aplicado em Python através de exemplos práticos. Vimos como o polimorfismo permite a utilização de métodos de maneira genérica, enquanto cada implementação específica depende da classe do objeto. Esta característica da POO promove a flexibilidade e a reutilização do código.

Projeto Prático: Sistema de Gestão de Animais

Neste capítulo, desenvolvemos um sistema de gestão de animais utilizando conceitos de Programação Orientada a Objetos em Python. Definimos várias classes e implementámos funcionalidades práticas como adicionar e mostrar animais e donos. Também demonstrámos como encapsular dados e criar herança entre classes.

Tratamento de Exceções

Conceito de Exceções

Tratamento de Erros com Try, Except, Finally

Criação de Exceções Personalizadas

Exemplos Práticos de Tratamento de Exceções

Estruturando Programas Maiores

Modularização e Organização de Código

Próximo capítulo em breve