Lição 11 - Manipulação de Strings
Lição 11 - Manipulação de Strings
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objetivo
objetivo
Olá, estudante! Você já viu como trabalhar com I/O usando a linguagem e programação Python e todos os seus conceitos, mas agora o nosso objetivo é outro. Nesta lição, vou proporcionar a você uma compreensão sólida e prática da manipulação de strings em Python. Tornando você, ao final desta lição, capaz de entender o conceito de strings, aprender a criá-las, realizar operações básicas com elas, explorar seus métodos, utilizar sequências de escape, formá-las, enfim, tudo o que irá ajudá-lo a resolver problemas comuns que envolvam a manipulação de strings, como validar entradas de usuários, analisar dados ou gerar saída formatada.
Como foi dito a pouco, essa lição foi pensada para fornecer uma base sólida na manipulação de strings em Python, capacitando a trabalhar de forma eficaz com texto em seus programas e projetos futuros. E apesar de usar a linguagem python como ferramenta, a maioria dos conceitos que você conhecerá pode ser aplicado usando a maior das linguagens de programação. Let's Go!
problematização
problematização
A manipulação de strings é uma habilidade fundamental no desenvolvimento de software e desempenha um papel crucial na resolução de uma variedade de problemas do dia a dia. Imagine que você está desenvolvendo um formulário de registro em um site ou aplicativo. Os usuários são solicitados a fornecer várias informações, incluindo nome, endereço de e-mail, senha e número de telefone. Agora, o problema é garantir que esses dados sejam inseridos corretamente e estejam em um formato válido. Resolver esses problemas de validação de entrada do usuário requer a manipulação de strings.
A manipulação de strings pode ajudar você na verificação de caracteres, desta forma, você pode percorrer cada caractere da string de entrada e verificar se ele atende aos critérios estabelecidos. É possível também fazer uma análise de formato, sendo assim, ao analisar o formato da string, você pode usar expressões regulares para verificar se ela corresponde a um padrão específico. Além disso, também é possível fazer manipulação de substrings, isso quer dizer que se você precisa extrair informações específicas de uma string (por exemplo, o código de área de um número de telefone), a manipulação de substrings permite fazer isso de forma eficiente.
Além dessas situações você pode também transformar o texto, dar feedback aos usuários e prevenir a injeção de dados. Mas, neste momento, não se preocupe em decorar tudo isso, pois falarei mais sobre esses temas na conceitualização desta lição. Por hora, é importante você saber que ao dominar a manipulação de strings, você poderá criar aplicativos mais robustos e seguros, fornecendo uma melhor experiência ao usuário e garantindo a integridade dos dados.
case
case
No case de hoje você irá conhecer a empresa ‘DataTech Solutions’ que é especializada em desenvolver soluções de software para análise de dados e geração de relatórios. A plataforma estava enfrentando lentidão e baixo desempenho ao lidar com grandes conjuntos de dados. O problema estava relacionado à maneira como as strings eram manipuladas durante o processo de análise e geração de relatórios. As operações de concatenação, formatação e busca em strings estavam consumindo uma quantidade excessiva de recursos do sistema e aumentando significativamente o tempo de processamento.
Para resolver esse problema, a equipe de desenvolvimento decidiu realizar uma revisão completa das operações de manipulação de strings em sua plataforma, onde realizou as seguintes etapas: Análise de código, otimização de strings, utilização de formatação eficiente, indexação direta e testes de desempenho.
As otimizações na manipulação de strings tiveram um impacto transformador na plataforma reduzindo o tempo de processamento de análise de dados em até 60% entre outras vantagens. Além disso, os recursos do sistema foram liberados, permitindo que a plataforma atendesse a um número maior de clientes simultaneamente. Viu só como este case fictício ilustra como a manipulação eficiente de strings pode ter um impacto significativo no desempenho e na eficiência de uma plataforma de software!
Conceitualização
Conceitualização
Uma string, em programação, é uma sequência de caracteres que pode conter letras, números, símbolos e espaços em branco. Segundo Menezes (2017), variáveis do tipo string armazenam cadeias de caracteres como nomes e textos em geral. As strings desempenham um papel crucial na programação, pois são usadas para armazenar e manipular texto, como mensagens de usuário, nomes de arquivos, conteúdo de documentos, dados de entrada e saída, entre outros. Elas são amplamente utilizadas em diversas aplicações, desde processamento de texto até manipulação de dados em bancos de dados e muito mais.
Declaração de string
Declaração de string
Em Python, você pode criar e declarar strings de várias maneiras, usando aspas simples ('), aspas duplas ("), ou até mesmo aspas triplas (''' ou """). Veja os exemplos:
Aspas simples ou aspas duplas
Criação de uma string simplesmente envolvendo o texto desejado em aspas simples ou duplas. Ambas as formas são equivalentes em Python como na figura 01:
Figura 1 - Aspas simples ou aspas duplas em Python
Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
#PraCegoVer: a Figura 01 temos na linha 1 texto_com_aspas_simples = 'Isso é uma string com aspas simples.' e na linha 2 texto_com_aspas_duplas = "Isso é uma string com aspas duplas."
Apóstrofes em strings
Se você precisar incluir um apóstrofo (') dentro de uma string delimitada por aspas simples, pode fazê-lo escapando o apóstrofo com uma barra invertida (\) como na figura 02:
Figura 2 - Apóstrofes em Python
Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
#PraCegoVer: a Figura 02 temos na linha 1 texto_com_apostrofo = 'Não esqueça de usar o \'escape\' para apóstrofos dentro de aspas simples.'
Aspas triplas
São usadas quando você deseja criar uma string de várias linhas ou incluir aspas simples e duplas sem a necessidade de escapar. Isso é útil para criar strings de documentação ou strings multinhas como na figura 3:
Figura 3 - Aspas triplas em Python
Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
#PraCegoVer: a Figura 03 temos na linha 1 texto_multilinha = '''Esta é uma na linha 2 temos string de na linha 3 temos várias linhas.''' e na linha 4 temos texto_com_aspas = """Esta é uma string com 'aspas' e "aspas" sem a necessidade de escape."""
Indexação e acesso
Indexação e acesso
Menezes (2017) diz que uma característica de strings é poder acessar seu conteúdo caractere por caractere. Sabendo que uma string tem um determinado tamanho, podemos acessar seus caracteres utilizando um número inteiro para representar sua posição. Este número é chamado de índice. Veja como usar o índice em uma string:
Indexação baseada em zero: A indexação de sequências, incluindo strings, começa em 0. Isso significa que o primeiro caractere de uma string tem o índice 0, o segundo caractere tem o índice 1 e assim por diante.
Indexação negativa: Significa que você pode acessar caracteres de trás para frente, começando com -1 para o último caractere, -2 para o penúltimo e assim por diante. Isso é útil quando você deseja acessar os últimos caracteres de uma string sem saber seu comprimento.
Uso de colchetes para acessar caracteres específicos: Para acessar caracteres específicos em uma string, você usa colchetes [] com o índice do caractere desejado. Você pode usar a indexação baseada em zero ou negativa com colchetes .
Operações básicas de string
Operações básicas de string
Menezes (2017) diz que o conteúdo de variáveis string pode ser somados, ou melhor concatenados. A concatenação de strings é a operação de combinar duas ou mais strings em uma única string. Você pode usar o operador de adição (+) para realizar essa operação. Você também pode repetir uma string várias vezes usando o operador de multiplicação (*), isso cria uma string que é uma repetição da string original.
Para descobrir o comprimento de uma string (ou seja, o número de caracteres que ela contém), você pode usar a função embutida len(), pois assim ela retorna o número de caracteres na string, incluindo letras, espaços em branco e símbolos.
Métodos de string
Métodos de string
Em Python, existem muitos métodos de string úteis que permitem manipular e transformar strings de várias maneiras. Veja alguns dos métodos de string mais comuns e úteis:
lower(): Converte todos os caracteres em uma string para minúsculas.
upper(): Converte todos os caracteres em uma string para maiúsculas.
strip(): Remove espaços em branco (espaços, tabulações, quebras de linha) do início e do fim de uma string.
replace(): Substitui todas as ocorrências de uma substring por outra.
split(): Divide uma string em uma lista de substrings com base em um caractere delimitador.
join(): Une uma lista de strings em uma única string, usando a string de chamada como delimitador.
find(): Retorna a posição da primeira ocorrência de uma substring na string. Se não encontrar, retorna -1.
count(): Retorna o número de ocorrências de uma substring na string.
startswith() e endswith(): Verificam se a string começa ou termina com uma determinada substring.
capitalize() e title(): capitalize(): torna a primeira letra da string maiúscula e o restante minúscula. title() torna a primeira letra de cada palavra maiúscula.
Formatação de strings
Formatação de strings
Em Python, você pode formatar strings de várias maneiras para incluir valores de variáveis, constantes ou expressões. Duas abordagens comuns são o uso de f-strings (Python 3.6+) e o método format():
F-strings (Python 3.6+): São uma maneira conveniente de criar strings formatadas em Python 3.6 e versões posteriores. Você pode incorporar valores diretamente em strings usando chaves {} e prefixar a string com um 'f' ou 'F'.
Exemplo: mensagem = f”Olá, nome é {nome}”Método format(): Permite inserir valores em strings usando espaços reservados marcados por chaves {}. Você pode especificar a ordem dos valores ou usar rótulos para tornar o código mais legível.
Exemplo: mensagem = "Olá, meu nome é {} e eu tenho {} anos." . format(nome, idade)
Slicing (fatiamento) de strings
Slicing (fatiamento) de strings
Segundo Menezes (2017), o fatiamento em Python é muito poderoso, pois você pode fatiar (subdividir) uma string para obter substrings usando a notação de fatiamento. Isso permite que você acesse partes específicas de uma string com base em sua posição. A notação de fatiamento é feita usando colchetes [] e índices numéricos. Exemplo: texto = "Python é incrível!” parte = texto[0:6]
Você poderá ver mais exemplos deste recurso no item saiba aplicar no método manipula_strings.
Comparação de strings
Comparação de strings
Em Python, você pode comparar strings usando operadores de comparação, assim como faria com números. Os operadores de comparação comuns incluem ==, !=, <, >, <= e >=.
Igualdade (==): Você pode usar o operador == para verificar se duas strings são iguais.
Desigualdade (!=): O operador != verifica se duas strings são diferentes.
Menor que (<) e Maior que (>): Você pode usar os operadores < e > para verificar a ordem lexicográfica (ordem alfabética) das strings.
Menor ou igual a (<=) e Maior ou igual a (>=): Esses operadores verificam se uma string é menor ou igual ou maior ou igual à outra.
Métodos de verificação e validação
Métodos de verificação e validação
Em Python, você pode usar vários métodos de string para verificar diferentes propriedades das strings. Esses métodos são úteis para realizar verificações e manipulações específicas em strings. Veja alguns exemplos:
isalpha(): Verifica se todos os caracteres na string são letras do alfabeto (A-Z ou a-z). Ele retorna True se todos os caracteres forem letras e False caso contrário.
isdigit(): Verifica se todos os caracteres na string são dígitos numéricos (0-9). Retorna True se todos os caracteres forem dígitos e False caso contrário.
isalnum(): Verifica se todos os caracteres na string são alfanuméricos, ou seja, letras (A-Z ou a-z) ou dígitos (0-9). Retorna True se todos os caracteres forem alfanuméricos e False caso contrário.
isspace(): Verifica se todos os caracteres na string são espaços em branco, como espaço, tabulação ou quebra de linha. Retorna True se todos os caracteres forem espaços em branco e False caso contrário.
Segurança em manipulação de strings
Segurança em manipulação de strings
A validação de entradas do usuário é uma prática fundamental na programação, especialmente quando se trata de desenvolvimento web, para evitar vulnerabilidades comuns, como a injeção de SQL e os ataques de script entre sites (XSS):
● Injeção de SQL (SQL Injection)
● Injeção de SQL (SQL Injection)
É uma vulnerabilidade comum em aplicativos web que interagem com bancos de dados. Ela ocorre quando um invasor consegue inserir instruções SQL maliciosas em campos de entrada do usuário que são diretamente passados para consultas SQL sem validação adequada. Isso pode permitir que o invasor acesse, modifique ou exclua dados no banco de dados, o que é extremamente perigoso.
● Ataques de Script entre Sites (XSS - Cross-Site Scripting )
● Ataques de Script entre Sites (XSS - Cross-Site Scripting )
Ocorrem quando um invasor consegue injetar scripts maliciosos em páginas da web visualizadas por outros usuários. Isso pode ocorrer quando o aplicativo não valida ou filtra adequadamente os dados de entrada do usuário, permitindo que os scripts sejam executados no navegador de outros usuários.
A validação de entradas do usuário é crucial para garantir a segurança de um aplicativo ou site. Ao implementar práticas rigorosas de validação, você pode reduzir significativamente o risco de vulnerabilidades graves, como a injeção de SQL e os ataques de XSS.
saiba aplicar
saiba aplicar
A manipulação de strings desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de sistemas utilizando Python, uma vez que as strings são uma forma fundamental de representar e processar dados textuais. Por meio da manipulação de strings, você, técnico em desenvolvimento de sistema, pode realizar uma variedade de tarefas, como formatação de texto, análise de padrões, extração de informações e geração de saída formatada. Em resumo, a manipulação de strings é uma habilidade essencial para qualquer desenvolvedor Python, pois é fundamental para o sucesso na criação de sistemas robustos e funcionais.
Para entender como o conteúdo dessa lição pode ser utilizado na prática, você irá manipular strings em Python onde aplicará a solução para verificação de caracteres, análise de formato e manipulação de substrings. Siga o passo a passo a seguir para a implementação:
Abra seu navegador web e acesse o site OnlineGDB em https://www.onlinegdb.com.
Escolha a linguagem de programação que deseja usar. Selecione “Python” na lista suspensa.
No editor de código, você pode escrever o código Python conforme a Figura 04
Figura 4 - Manipulação de strings em Python
Fonte: o autor.
Fonte: o autor.
#PraCegoVer: a Figura 04 temos na linha 1 def verifica_caracteres(string, caracteres): na linha 2 temos for char in caracteres: na linha 3 temos if char in string: na linha 4 print(f’O caractere “{char}” está presente na string.’) na linha 5 else: na linha 6 print(f‘O caracter “{char}” não está presente na string’) na linha 8 temos def analise_formato(string): na linha 9 temos if string.isnumeric(): na linha 10 temos elif string.isalpha(): na linha 12 temos print(‘A string contém apenas letras.’) na linha 13 temos else: na linha 14 temos print(‘A string contém caracteres alfanúmericos.’) na linha 16 temos def manipula_substrings(string): na linha 17 temos primeiro_tres = string[:3] na linha 18 temos print(f’Os primeiros 3 caracteres da string são: {primeiro_tres}’) na linha 19 temos a_partir_do_quarto = string[3:] na linha 20 temos print(f’A partir do 4º caractere: {a_partir_do_quarto}’) na linha 22 minha_string = “Python123” na linha 23 caracteres_verificar = “xyz” na linha 24 verifica_caracteres(minha_string, caracteres_verificar) na linha 25 analise_formato(minha_string) na linha 26 manipula_substring(minha_string). Nas linhas 7, 15 e 21 não há informações.
Após escrever o código, você pode clicar no botão ‘Run’ na parte superior do editor. Isso executará o código Python e mostrará o resultado na janela de saída.
Segue algumas explicações sobre o código da Figura 04.
Linhas 1 a 6: Criação da função que verifica caracteres onde temos a iteração na string procurando pelo caractere passado via parâmetro.
Linhas 8 a 14: Criação da função que analisa o formato da string verificando se o texto contém apenas números, apenas letras ou contém caracteres alfanuméricos.
Linhas 16 a 20: Criação da função que manipula substrings capturando primeiramente os 3 primeiros caracteres e na sequência a partir do quarto caractere.
Linhas 22 a 26: Exemplos de uso das 3 funções criadas anteriormente.
Esta é uma implementação simples de manipulação de strings em Python. Experimente diferentes strings e caracteres de verificação para explorar mais as funcionalidades de manipulação de strings.
REFERÊNCIAS
REFERÊNCIAS
MENEZES, N. N. C. Introdução à Programação com Python: algoritmos e lógica de programação para iniciantes. 2. São Paulo: ed. Novatec, 2017.
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