Python
Python é uma linguagem de programação de alto nível, interpretada de script, imperativa, orientada a objetos, funcional, de tipagem dinâmica e forte. Foi lançada por Guido van Rossum em 1991. Atualmente, possui um modelo de desenvolvimento comunitário, aberto e gerenciado pela organização sem fins lucrativos Python Software Foundation. Apesar de várias partes da linguagem possuírem padrões e especificações formais, a linguagem, como um todo, não é formalmente especificada. O padrão na pratica é a implementação CPython.
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O Python foi concebido no final de 1989 por Guido van Rossum no Instituto de Pesquisa Nacional para Matemática e Ciência da Computação (CWI), nos Países Baixos, como um sucessor da ABC capaz de tratar exceções e prover interface com o sistema operacional Amoeba através de scripts. Também da CWI, a linguagem ABC era mais produtiva que C, ainda que com o custo do desempenho em tempo de execução. Mas ela não possuía funcionalidades importantes para a interação com o sistema operacional, uma necessidade do grupo. Um dos focos primordiais de Python era aumentar a produtividade do programador. Python foi feita com base na linguagem ABC, possui parte da sintaxe derivada do C, compreensão de listas, funções anonimas e função map de Haskell. Os iteradores são baseados na Icon, tratamentos de exceção e módulos da Modula-3, expressões regulares de Perl. Em 1991, Guido publicou o código (nomeado versão 0.9.0) no grupo de discussão alt.sources. Nessa versão já estavam presentes classes com herança, tratamento de exceções, funções e os tipos de dado nativos list, dict, str, e assim por diante. Também estava presente nessa versão um sistema de módulos emprestado do Modula-3. O modelo de exceções também lembrava muito o do Modula-3, com a adição da opção else clause. Em 1994 foi formado o principal fórum de discussão do Python, comp.lang.python, um marco para o crescimento da base de usuários da linguagem.
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Parte da cultura da linguagem gira ao redor de The Zen of Python, um poema que faz parte do documento "PEP 20 (The Zen of Python)", escrito pelo programador em Python de longa data Tim Peters, descrevendo sumariamente a filosofia do Python. Entre os vinte princípios do poema, estão presentes: Pode-se vê-lo através de um easter egg do Python pelo comando:
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O desenvolvimento de Python é conduzido amplamente através do processo Python Enhancement Proposal ("PEP"), em português Proposta de Melhoria do Python. Os PEPs são documentos de projeto padronizados que fornecem informações gerais relacionadas ao Python, incluindo propostas, descrições, justificativas de projeto (design rationales) e explicações para características da linguagem. PEPs pendentes são revisados e comentados por Van Rossum, o Benevolent Dictator for Life (líder arquiteto da linguagem) do projeto Python. Desenvolvedores do CPython também se comunicam através de uma lista de discussão, python-dev, que é o fórum principal para discussão sobre o desenvolvimento da linguagem. Questões específicas são discutidas no gerenciador de erros Roundup mantido em python.org. O desenvolvimento acontece no auto-hospedado https://svn.python.org/ Python possui uma licença livre aprovada pela OSI e compatível com a GPL, porém menos restritiva. Ela prevê (entre outras coisas) que binários da linguagem sejam distribuídos sem a necessidade de fornecer o código fonte junto.
Módulos e frameworks
Ao longo do tempo têm sido desenvolvidos pela comunidade de programadores muitas bibliotecas de funções especializadas (módulos) que permitem expandir as capacidades base da linguagem. Entre estes módulos especializados destacam-se:
Ambientes de desenvolvimento integrado
Existem vários ambientes de desenvolvimento integrado (IDE) disponíveis para Python:
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A linguagem é de altíssimo nível, como já dito, mas ela também pode compilar seus programas para que a próxima vez que o executar não precise compilar novamente o programa, reduzindo o tempo de carga na execução. Utilizando o interpretador interativo não é necessário a criação do arquivo de Python compilado, os comandos são executados interativamente. Porém quando um programa ou um módulo é evocado, o interpretador realiza a análise léxica e sintática, compila o código de alto nível se necessário e o executa na máquina virtual da linguagem. O bytecode é armazenado em arquivos com extensão .pyc ou .pyo, este último no caso de bytecode otimizado. Interessante notar que o bytecode da linguagem também é de alto nível, ou seja, é mais legível aos seres humanos que o código de byte do C, por exemplo. Para descompilar um código de byte é utilizado o módulo dis da biblioteca padrão da linguagem e existem módulos de terceiros que tornam o bytecode mais confuso, tornando a descompilação ineficaz.
Construções
Construções de Python incluem: estrutura de seleção (if, else, elif); estrutura de repetição (for, while), que itera por um container, capturando cada elemento em uma variável local dada; construção de classes (class); construção de sub-rotinas (def); construção de escopo (with), como por exemplo para adquirir um recurso.
Tipos de dados
A tipagem de Python é forte, pois os valores e objetos têm tipos bem definidos e não sofrem coerções como em C ou Perl. São disponibilizados diversos tipos de dados nativos: Python também permite a definição dos tipos de dados próprios, através de classes. Instâncias são construídas invocando a classe (FooClass()), e as classes são instância da classe type, o que permite metaprogramação e reflexão. Métodos são definidos como funções anexadas à classe, e a sintaxe instância.método(argumento) é um atalho para Classe.método(instância, argumento). Os métodos devem referenciar explicitamente a referência para o objeto incluindo o parâmetro self como o primeiro argumento do método.
Palavras reservadas
O Python 3 define as seguintes palavras reservadas: A versão 3.10.0 implementou a Structural Pattern Matching (Correspondência de Padrão Estrutural), semelhante ao Switch-Case de outras linguagens, assim como definido na PEP 634. Por isso as palavras match e case passarão a ser reservadas.
Operadores
Os operadores básicos de comparação como ==, <, >=, entre outros são usados em todos os tipos de dados, como números, cadeias de texto, listas e mapeamentos. Comparações em cadeia como a < b < c possuem o mesmo significado básico que na matemática: os termos são comparadas na ordem. É garantido que o processamento da expressão lógica irá terminar tão cedo o veredito seja claro, o princípio da avaliação mínima. Usando a expressão anterior, se a < b é falso, c não é avaliado. Quanto aos operadores lógicos, até Python 2.2 não havia o tipo de dado booleano. Em todas as versões da linguagem os operadores lógicos tratam "", 0, None, 0.0, [] e {} como falso, enquanto o restante é tratado como verdadeiro de modo geral. Na versão 2.2.1 as constantes True e False foram adicionadas (subclasses de 1 e 0 respectivamente). A comparação binária retorna uma das duas constantes acima.
Interpretador interativo
O interpretador interativo é uma característica diferencial da linguagem, porque há a possibilidade de testar o código de um programa e receber o resultado em tempo real, antes de iniciar a compilação ou incluí-las nos programas. Por exemplo:
Análise léxica
No segundo capítulo do Manual de Referência da Linguagem Python é citado que a análise léxica é uma análise do interpretador em si, os programas são lidos por um analisador sintático que divide o código em tokens. Todo programa é dividido em linhas lógicas que são separadas pelo token NEWLINE ou NOVA LINHA, as linhas físicas são trechos de código divididos pelo caractere ENTER. Linhas lógicas não podem ultrapassar linhas físicas com exceção de junção de linhas, por exemplo: Para a delimitação de blocos de códigos, os delimitadores são colocados em uma pilha e diferenciados por sua indentação, iniciando a pilha com valor 0 (zero) e colocando valores maiores que os anteriores na pilha. Para cada começo de linha, o nível de indentação é comparado com o valor do topo da pilha. Se o número da linha for igual ao topo da pilha, a pilha não é alterada. Se o valor for maior, a pilha recebe o nível de indentação da linha e o nome INDENT (empilhamento). Se o nível de indentação for menor, então é desempilhado até chegar a um nível de indentação recebendo o nome DEDENT (desempilhamento). Se não encontrar nenhum valor, é gerado um erro de indentação.
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Algoritmo de Trabb Pardo-Knuth
Ponto flutuante em Python na maioria das plataformas é IEEE 754, que pode retornar valores "nan" e "inf", ou lançar uma exceção.
Analisador sintático
Exemplo de um analisador sintático usando uma gramática de análise sintática de expressão (PEG):
Interface de linha de comandos
Exemplo de uma implementação do echo do Unix:
Servidor HTTP
Exemplo de um web service RESTful (HTTP) usando funções assíncronas e serialização para JSON; responde com um número de CPF formatado, se for válido, ao acessar http://localhost:8000/consultar-cpf/123: Pode ser executado com o seguinte comando:
Banco de dados
Python possui várias bibliotecas para interagir com bancos de dados, como por exemplo o sqlite3 (já embutido no Python).
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A linguagem e seu interpretador estão disponíveis para uso nas mais diversas plataformas, que inclui: Unix (Linux, FreeBSD, Solaris, macOS, etc.); Windows com .NET (IronPython) e plataforma Java (Jython); consoles de jogos eletrônicos; alguns celulares, como a série 60, N8xx (PyMaemo) da Nokia e palmtops. A implementação original e mais conhecida do Python é o CPython, escrita em C e compatível com o padrão C89, sendo distribuída com uma grande biblioteca padrão escrita em um misto de Python e C. Esta implementação é suportada em diversas plataformas, incluindo Windows e sistemas Unix-like modernos. Stackless Python é uma variação do CPython que implementa microthreads (permitindo multitarefa sem o uso de threads), sendo suportada em quase todas as plataformas que a implementação original. Em 2005 a Nokia lançou um interpretador Python para os telefones celulares S60, chamado PyS60. Essa versão inclui vários módulos das implementações tradicionais, mas também alguns módulos adicionais para a integração com o sistema operacional Symbian. Uma implementação para Palm pode ser encontrada no Pippy. Já o PyPy, é a linguagem Python totalmente escrita em Python.
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Alguns grandes projetos utilizam Python, como por exemplo: o servidor de aplicação Zope; o compartilhador de arquivos Mnet; o sítio YouTube, e; o cliente original BitTorrent. Grandes organizações que usam a linguagem incluem Google (parte dos crawlers); Yahoo! (para o sítio de grupos de usuários); NASA; a Air Canada (no sistema de gerenciamento de reservas). A linguagem também tem bastante uso na indústria da segurança da informação. A linguagem tem sido embarcada como linguagem de script em diversos softwares, como em programas de edição tridimensional como Maya, Autodesk Softimage, TrueSpace e Blender. Programas de edição de imagem também a usam para scripts, como o GIMP. Para diversos sistema operacionais a linguagem já é um componente padrão, estando disponível em diversas distribuições Linux. O Red Hat Linux usa Python para instalação, configuração e gerenciamento de pacotes. Outros exemplos incluem o Plone, sistema de gerenciamento de conteúdo desenvolvido em Python e Zope e, a Industrial Light & Magic, que produz filmes da série Star Wars usando extensivamente Python para a computação gráfica nos processos de produção dos filmes.
