Capítulo 4
Estruturas de repetição
As estruturas de repetição fornecem meios para que possamos repetir determinada parte do algoritmo sem que tenhamos que reescrever os comandos necessários para isso. Já pensou em um algoritmo que recebe cem números? Ou então mil números? Como você acha que faria isto? Com mil comandos de input? Neste capítulo vamos conhecer as estruturas de de repetição, também denominadas como laço de repetição ou loop. Para Ascencio e Campos (2010, p.93) “uma estrutura de repetição é utilizada quando um trecho do algoritmo ou até mesmo o algoritmo inteiro precisa ser repetido” e Leal (2016b, p.82) afirma que “a vantagem da estrutura de repetição é que não precisamos reescrever trechos de código idênticos, reduzindo assim o tamanho do algoritmo”, a mesma autora ainda enfatiza que as estruturas de repetição podem ser de dois tipos: Laços contados e laços condicionais, vamos conhecer cada um deles.
Estrutura for
A estrutura for em Python é uma instrução do tipo laço contado, que significa que vamos repetir um determinado conjunto de instruções um determinado número de vezes já preestabelecido. De acordo com Leal (2016a, p. 90) “os laços contados são aqueles que utilizamos quando sabemos previamente quantas vezes o trecho do código precisa ser repetido. Por exemplo, realizar a leitura de 100 números, efetuar o somatório dos números entre 500 e 700 e outros.” Vamos ver como funciona o laço for em Python construindo um algoritmo que escreva seu nome dez vezes na tela:
# primeiro recebemos o nome
nome = input("Insira seu nome: ")
"""
Queremos mostrar o nome 10 vezes
ao invés de escrever dez vezes
print(bome), então podemos
fazer simplesmente o seguinte:
"""
for contagem in range(10):
print(nome)
Primeiro damos a instrução for que irá analisar uma variável chamada contagem em um alcance (range) de 10 números. Como isso funciona? Bem, a variável contagem somente será utilizada para fazer a contagem do laço, essa contagem se dará após o comando in que avaliará quantas vezes o laço se repetirá através do comando range() que recebe um número inteiro. Veja que na instrução for também é necessário que se faça a indentação do código que deseja-se repetir.
Insira seu nome: Bruno
Bruno
Bruno
Bruno
Bruno
Bruno
Bruno
Bruno
Bruno
Bruno
Bruno
>>>
Veja que o laço repete a instrução print(nome) o número de vezes que pedimos que fizesse. Vamos exemplificar novamente pedindo ao Python que escreva na tela a tabuada do 2:
# a variável i é o nosso contador
for i in range(11):
# perceba com i muda a cada repetição
print("2 x ", i, " = ", 2 * i)
Aqui ao invés de nomear a variável contadora com o identificador de contador, demos o nome de i, é muito comum em linguagem de programação que as variáveis dos laços de repetição assumam um identificador como este, pois ela somente será utilizada para contar o laço, porém você poderá inserir o identificador desejar. Nosso range( ) agora é 11 pois o Python começa a contar do zero, para que o último número a ser calculado seja o 10 precisamos fornecer um número acima para o range( ), do contrário ele iria mostrar a tabuada do zero ao nove (tente fazer isso, repita esse algoritmo com range(10)). Dentro de nosso print temos uma string que diz “2 x ” (repare nos espaços em branco na string, sem eles a escrita na tela deixaria os caracteres colados uns nos outros) então passamos após a vírgula o valor de i. Cada vez que o laço for executar as instruções em seu bloco de comandos, a variável i será incrementada em 1, até que chegue a 11. Então a cada execução a variável i assumirá o valor do número de vezes em que o laço foi repetido. Então fornecemos outra string “ = ” e então uma expressão que multiplica o valor de i por 2. Veja a saída:
2 x 0 = 0
2 x 1 = 2
2 x 2 = 4
2 x 3 = 6
2 x 4 = 8
2 x 5 = 10
2 x 6 = 12
2 x 7 = 14
2 x 8 = 16
2 x 9 = 18
2 x 10 = 20
>>>
Observe como o valor de i se inicia em zero e a cada vez que a instrução print é executada ela é incrementada, depois do sinal de = temos a multiplicação de i por 2. Tente mudar o número dentro da instrução range para ver como o algoritmo se comporta. Dizemos que a instrução for é uma estrutura do tipo laço contado porque sabemos exatamente quantas vezes devemos repetir os comandos, neste caso apresentado o laço deve ser percorrido o número de vezes que for passado para o comando range( ). Neste comando range( ) não precisamos passar um número diretamente, também podemos passar um valor numérico guardado em uma variável5. Veja este próximo exemplo:
mensagem = input("Insira uma mensagem")
repeticoes = int(input("Insira o numero de repetições: "))
for i in range(repeticoes):
print(mensagem)
Primeiro recebemos uma mensagem do usuário através do comando input( ), esta mensagem ficará guardada na variável mensagem, depois recebemos um valor numérico do usuário que é armazenado na variável repeticoes. No laço for repetimos a mensagem do usuário o número de vezes que ele informou.
Insira uma mensagem: Python é legal
Insira o numero de repetições: 5
Python é legal
Python é legal
Python é legal
Python é legal
Python é legal
>>>
5 : Na instrução range() também é possível passar um valor mínimo e um máximo separados por virgula assim range(10, 21). Desta forma o contador iniciará em 10 e contará até 20.
Um terceiro parâmetro pode ser fornecido para indicar o passo da contagem, range(0, 11, 2) irá contar até 10 pulando de 2 em 2.
Em Python, a instrução for também pode ser utilizada para iterar pelos caracteres de uma string. Iterar pela string quer dizer que o Python vai passar verificando caracter por caracter da string que você quer analisar, veja no exemplo a seguir:
# definimos uma string
palavra = 'bola'
# para cada letra na string
for letra in palavra:
# escreva a letra na tela
print(letra)
A cada repetição do laço for o Python vai escrever a letra que ele identificou, uma de cada vez até chegar ao fim da string, quando o Python identificar que já não há mais caracteres para ele verificar o loop se encerra.
b
o
l
a
>>>
Lembra quando verificamos a existência de um determinado caractere em uma string com a instrução if? Vamos fazer um algoritmo que leia um número de ponto flutuante e caso este tenha sido inserido com vírgula (,) ao invés de ponto (.) o Python substitua os caracteres para nós:
# pedimos uma altura
entrada = input("Insira sua altura: ")
# para cada caractere na entrada
for caractere in entrada:
# se houver vigula na entrada
if caractere == ',':
# substituimos por um ponto
entrada = float(entrada.replace(',', '.'))
print(entrada)
Neste exemplo recebemos uma entrada referente a altura do usuário, é muito comum que o usuário ao inserir um número fracionário digite uma vírgula ao invés de ponto, e se isso ocorrer durante o processamento de um cálculo, ou mesmo durante a conversão para float, o Python retornará um erro. Com este algoritmo conseguimos contornar esta situação, recebemos a entrada em forma de string, analisamos cada um dos caracteres da string e se algum deles for uma vírgula, substituímos a virgula por um ponto com a instrução replace( ). A instrução replace( ) recebe dois parâmetros, o primeiro deles é o caractere que queremos remover e o segundo é o caractere que vamos inserir no lugar, desta forma:
variavel.replace(caracter_a_substituir, caracter_a_inserir)
Também fazemos a conversão de string para float através da instrução float() e atribuímos o resultado da conversão para a entrada. Quando o loop encerrar escrevemos na tela o novo valor da variável entrada que está pronto para ser utilizado em qualquer cálculo de números fracionários:
Insira sua altura: 1,78
1.78
>>>
A mesma tarefa pode ser realizada também utilizando o operador in, desta forma:
entrada = input("Insira sua altura: ")
if "," in entrada:
entrada = float(entrada.replace(",", "."))
Estrutura while
A instrução while é uma estrutura de repetição do tipo condicional, o que significa que os comandos inseridos no bloco de instruções while se repetirão até que uma determinada condição se satisfaça. Lembra da instrução if? Ela analisa uma condição e caso seja verdadeira executa um bloco de instruções. A instrução while funciona de maneira similar, porém ela ficará executando os comandos enquanto a condição for verdadeira. Acompanhe no exemplo:
# definimos uma variavel com valor zero
num = 0
# definimos uma string qualquer
nome = "String"
# enquanto num tiver valor menor que cinco
while num < 5:
# escreva a string na tela
print(nome)
# incrementamos a variavel num
num += 1
Saída:
String
String
String
String
String
>>>
Na estrutura de repetição condicional é muito importante que a variável analisada seja modificada dentro do bloco while, nesse caso analisamos a variável num, e dissemos ao Python “Repita essas instruções enquanto num for menor que 5 ok?”, e dentro do bloco while, após a instrução print, nós temos num += 1, que é equivalente a num = num + 1. Sem esse incremento o loop ficaria repetindo infinitamente a mensagem, pois num seria sempre menor que 5.
Outro adendo importante a se ressaltar a respeito desta estrutura é a inicialização da variável avaliada. A inicialização de uma variável quer dizer que antes de avaliarmos esta variável devemos atribuir um valor a ela. Diferentemente da estrutura for onde declaramos uma variável contadora no próprio comando, a instrução while precisa que a variável possua um valor inicial atribuído antes de chegar no loop, ou então nosso interpretador Python irá retornar um erro:
nome = "wubalubadubdub"
while num < 5:
print(nome)
Veja no exemplo acima que dissemos ao Python para repetir o conteúdo da variável nome enquanto o valor de num for menor que 5. Mas a variável num não foi declarada em lugar algum, então o Python não saberá o que você quer analisar exatamente, devolvendo este erro:
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'num' is not defined
>>>
Lembra-se do Traceback? Sim exatamente, é a forma que o Python tem de dizer que houve um erro no seu algoritmo, nesse caso ele retornou um NameError, informando que o identificador num não foi definido. Se você se recordar, já vimos este erro no capitulo 2, é muito comum este tipo de erro quando tentamos manipular uma variável que não foi declarada ou quando erramos o nome de um identificador.
A estrutura de repetição condicional é caracterizada por repetir uma determinada sequência de comandos indefinidamente (LEAL, 2016a p. 96) , ou seja, não sabemos quantas vezes o loop deve se repetir. Para exemplificar vamos supor que temos que escrever um algoritmo que receba vários números do usuário, e continuará recebendo números até que seja digitado o valor zero (0). Neste algoritmo vamos contar quantos números foram inseridos pelo usuário e mostrar na tela depois de sair do loop. Veja:
# variavel que conta quantos numeros são inseridos
inseridos = 0
# variavel que controla o loop
num = 1
# o loop vai persistir enquanto o loop não for zero
while num:
# pedimos um numero
num = int(input("Insira um numero ou 0 oara sair: "))
# caso a entrada nao seja zero incrementamos
# o contador
if num:
inseridos += 1
# no final escrevemos o resultado na tela
print("Voce inseriu ", inseridos, " numeros")
Perceba que nesse loop while não temos um incremento para sair do loop, mas uma condição bem específica que é tratada dentro do loop, nesse caso, a entrada do usuário. Toda vez que o usuário inserir uma entrada diferente de zero fazemos uma verificação if num, e se for diferente de zero incrementamos o contador. Quando o usuário inserir 0 o loop while irá realizar novamente a análise, nesse ponto o Python irá detectar que num é igual a zero, então ele não executará o while. Depois do loop, temos outra instrução informando quantos números o usuário inseriu, esta instrução está fora do loop como podemos ver pela indentação. A saída deve ser parecida com esta:
Insira um numero ou 0 oara sair: 4
Insira um numero ou 0 oara sair: 6
Insira um numero ou 0 oara sair: 4
Insira um numero ou 0 oara sair: 8
Insira um numero ou 0 oara sair: 1
Insira um numero ou 0 oara sair: 9079
Insira um numero ou 0 oara sair: 012
Insira um numero ou 0 oara sair: 0
Voce inseriu 7 numeros
>>>
Podemos criar um laço while diretamente com booleanos (True ou False) e para saírmos do loop basta utilizar a instrução break:
# enquanto for verdade
while True:
# solicite um nome
nome = input("Insira seu nome: ")
# se o nome for fim
if nome == "fim":
# saimos do loop
break
else:
# senão diga oi
print("Oi ", nome)
# esta instrução contece quando o loop encerra
print("fim do loop")
Criamos a condição True no laço que continuará sempre a executar, dentro do loop criamos uma condição de saída que quando satisfeita freia o loop e parte para a próxima instrução depois do laço, neste caso uma instrução print( ) informando que o laço acabou, veja a saída:
Insira seu nome: Bruno
Oi Bruno
Insira seu nome: Joana
Oi Joana
Insira seu nome: André
Oi André
Insira seu nome: fim
fim do loop
>>>
Estruturas de repetição aninhadas
Assim como nas estruturas condicionais, podemos aninhar ou encadear as estruturas de repetição. De acordo com Manzano e Oliveira (1997) apud Leal (2016a) “Não existem regras para o encadeamento das estruturas de repetição. De modo que você precisa conhecer cada uma delas para saber quando é conveniente encadeá-las, quais devem ser utilizadas e como”, porém com o tempo e prática você saberá exatamente que tipo de instrução utilizar para elaborar seus algoritmos.
Pode-se encadear qualquer tipo de estrutura de repetição dentro da outra. Pode-se inserir while dentro de while, for dentro de for, while dentro de for, for dentro de while, da forma como seu algoritmo exigir, mas é importante ressaltar que a indentação esteja correta para cada bloco de repetição para que você não se depare com execuções inesperadas do seu código. Vamos a um exemplo:
# inicializamos uma condição para o loop while
loop = 's'
# enquanto o loop for diferente de 'n'
while loop != 'n':
# inicializamos a soma
soma = 0
# somar quantos números o usuário quiser
maximo = int(input("Quantos números você deseja somar? "))
# loop para somar a quantidade desejada
for i in range(maximo):
entrada = int(input("Insira um número para somar: "))
soma += entrada
# aqui estamos fora do loop for, mas dentro do loop while ainda
print("O resultado da soma é: ", soma)
# verifica se o usuario quer continuar a somar
# caso contrario saimos do loop while
loop = input("Gostaria de realizar outra soma? [s/n] ")
Neste exemplo temos dois níveis de repetição, o mais externo é o loop while, ele será o laço principal do programa e continuará executando até que o usuário entre com o valor correspondente para encerrar o laço. Dentro deste laço principal nós temos um segundo laço interno que irá repetir de acordo com o número de somas que o usuário deseja realizar. Ao completar seus ciclos o laço interno se encerrará dando continuidade ao programa, porém o programa continua dentro do laço principal que continuará a se repetir até que o valor necessário para interromper sua execução seja fornecido pelo usuário.
Saída:
Quantos números você deseja somar? 5
Insira um número para somar: 2
Insira um número para somar: 3
Insira um número para somar: 2
Insira um número para somar: 5
Insira um número para somar: 1
O resultado da soma é: 13
Gostaria de realizar outra soma? [s/n] n
>>>
Você pode aninhar quantas estruturas de repetição forem necessárias em seu algoritmo assim como as estruturas condicionais, assim como pode inserir estruturas de repetição em estruturas condicionais e vice-versa. Veja que no exemplo anterior poderia-se ter utilizado o laço while ao invés do for e o algoritmo comportaria-se da mesma forma, experimente modificar o algoritmo anterior e utilizar o loop while internamente no lugar do loop for.
Exercícios elaborados
6) Escreva um algoritmo que apresente todos os números divisíveis por 5 que sejam menores que 200.
Problema a ser resolvido: Calcular todos os números divisíveis por 5 que sejam menores ou igual a 200;
Dados de entrada: nenhum;
Processamento: calcular de 1 a 200 dividindo por 5, os resultados iguais a 0 devem ser mostrados na tela;
Saída: Exibir os divisíveis por 5;
Figura 17 - Fluxograma atividade 6
Fonte: O autor.
# para cada número de 1 a 200
for numero in range(1, 201):
# se o número for divisivel por 5
if numero % 5 == 0:
# escreva esse número na tela
print(numero)
# escreva uma mensagem amigavel e informativa no final
print("São divisieveis por 5")
Saída:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
160
165
170
175
180
185
190
195
200
São divisieveis por 5
>>>
Perceba que utilizamos 201 como alcance máximo para nosso range( ), pois se passássemos 200 como parâmetro o Python ia contar do 0 ao 199 e não dividiríamos o 200 também. Tente fazer isso para ver a diferença.
Observe também que no fluxograma não temos exatamente um símbolo para representar o laço de repetição, o loop se baseia nas avaliações condicionais, estas orientam o fluxo de dados do algoritmo até que sejam satisfeitas.
7) Escreva um algoritmo que receba a idade e o estado civil de várias pessoas e imprima a quantidade de pessoas casadas, solteiras, separadas e viúvas. O algoritmo finaliza quando for informado o valor zero para idade.
Problema a ser resolvido: Verificar e contabilizar o estado civil de várias pessoas;
Dados de entrada: idade, estado civil;
Processamento: calcular o número de pessoas solteiras, casadas, separadas e viúvas;
Saída: Informar a quantidade de pessoas solteiras, casadas, separadas e viúvas;
Figura 18 - Fluxograma atividade 7
Fonte: O autor.
# primeiro inicializamos as variráveis
casadas = 0
solteiras = 0
viuvas = 0
divorciadas = 0
idade = int(input("Insira sua idade ou 0 para sair: "))
# o programa só funciona se a idade for maior que zero
while idade: # loop externo
# solicite o estado civil
print("Informe o estado civil [C/S/D/V]")
# inicializamos a varieavel do loop interno
estado = ""
while estado != "C" and estado != "S" and estado != "D" and estado != "V":
# Veja na string abaixo o uso de \n
# isso diz ao Python para pular uma linha
estado = input("C: Casado\nS: Solteiro\nD: Divorciado\nV: Viuvo \n")
# .upper() transforma os caracteres da string em CAIXA ALTA
estado = estado.upper()
# Aqui acaba o loop interno
# ainda dentro do loop externo fazemos as verificações
if estado == "C":
casadas += 1
elif estado == "S":
solteiras += 1
elif estado == "D":
divorciadas += 1
elif estado == "V":
viuvas += 1
else:
print("Oops, algo deu errado!")
# solicitamos a idade mais uma vez
idade = int(input("Insira sua idade ou 0 para sair: "))
# fim do loop externo
# informamos os resultados
print("O número de solteiros é: ", solteiras)
print("O número de casados é: ", casadas)
print("O número de divorciados é: ", divorciadas)
print("O número de viúvos é: ", viuvas)
Saída:
Insira sua idade ou 0 para sair: 26
Informe o estado civil [C/S/D/V]
C: Casado
S: Solteiro
D: Divorciado
V: Viuvo
s
Insira sua idade ou 0 para sair: 45
Informe o estado civil [C/S/D/V]
C: Casado
S: Solteiro
D: Divorciado
V: Viuvo
d
Insira sua idade ou 0 para sair: 32
Informe o estado civil [C/S/D/V]
C: Casado
S: Solteiro
D: Divorciado
V: Viuvo
c
Insira sua idade ou 0 para sair: 89
Informe o estado civil [C/S/D/V]
C: Casado
S: Solteiro
D: Divorciado
V: Viuvo
v
Insira sua idade ou 0 para sair: 12
Informe o estado civil [C/S/D/V]
C: Casado
S: Solteiro
D: Divorciado
V: Viuvo
s
Insira sua idade ou 0 para sair: 0
O número de solteiros é: 2
O número de casados é: 1
O número de divorciados é: 1
O número de viúvos é: 1
>>>
Perceba que neste algoritmo utilizamos alguns macetes. Primeiro perceba a utilização dos caracteres \n dentro da string no input( ). Estes caracteres servem para que o interpretador pule uma linha, toda vez que o Python se deparar com \n dentro de uma string ele irá fazer a quebra de uma linha. Outro apetrecho interessante é o método upper( ). Ao trabalhar com strings podemos chamar este método adicionando .upper( ) ao final da variável contendo a string para que as letras fiquem maiúsculas, desta forma podemos garantir que, se caso o usuário insira um 's' minúsculo ele seja logo convertido para maiúsculo, pois como você deve se lembrar o Python é case sensitive o que o faz diferenciar letras maiúsculas e minúsculas. O Python também conhece os métodos .lower( ) para deixar as letras minúsculas e o método .capitalize( ) para deixar somente a primeira letra maiúscula e as outras minúsculas. Vamos conhecer mais coisas legais sobre strings no decorrer do livro.
Exercícios propostos:
1) Construa um algoritmo que leia números inteiros até que seja inserido um número negativo. Ao final, informe a média dos números, o maior e o menor valor inserido.
2) Elabore um algoritmo que imprima todas as tabuadas do 1 ao 10.
3) Construa um algoritmo que receba o nome de uma pessoa e sua idade, o algoritmo deve escrever na tela o nome da pessoa em letras maiúsculas o número de vezes equivalente à sua idade.
4) Escreva um algoritmo que simule um cardápio, cada item do cardápio tem um código que vai de 1 a 6. Mostre os produtos do cardápio na tela, o código do item e o valor, o usuário poderá fazer pedidos pelo código do item até que seja inserido o valor zero. No final escreva na tela os itens que o usuário escolheu e o valor a pagar.