azevedolab.net 2015 Dr. Walter F. de Azevedo Jr. Aula 08 Strings, Leitura e Escrita de Arquivos

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Aula 08 – Strings, Leitura e Escrita de Arquivos © 2 0 1 5 Dr . W a lte r F . d e A z e v e d o Jr . 1 azevedolab.net

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Em Python não precisamos definir o tipo da variável, já em Processing temos que definir os tipos das variáveis. As variáveis do tipo string são definidas pelo uso da classe String, como indicado no exemplo abaixo.

O código acima chama-se string_class_01.pde.

Como String na verdade é uma classe da linguagem de programação Java, do qual o Processing é derivado, podemos usar os métodos definidos para a classe String, que permite que manipulemos dados do tipo string. Veremos alguns métodos relevantes para bioinformática.

Classe String

www.processing.org

String my_string = "You don't know the power of the dark side!"; println(my_string);

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O método charAt() retorna o caractere que está na posição indicada entre os parênteses. Lembre-se que começamos a contar no zero. Assim o my_string.charAt(4) retorna “d”. Veja o código abaixo.

Ao rodarmos o código acima temos impresso na tela o caractere “d”.

Métodos da Classe String: .charAt()

String my_string = "You don't know the power of the dark side!"; println(my_string.charAt(4));

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O método my_string.length() retorna quantos caracteres estão na string my_string. No programa string_class_03.pde, mostrado abaixo, temos um loop for que começa no primeiro caractere da string, posição zero, e varre até o último caractere, obtido com o método my_string.length().

Ao rodarmos o código acima, temos impresso na tela a sequência de caracteres da string my_string, um por um é mostrado na tela, inclusive os espaços.

Métodos da Classe String: .length()

String my_string = "You don't know the power of the dark side!"; for (int i = 0; i< my_string.length(); i++) {

println(my_string.charAt(i)); }

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O método .toUpperCase() converte todos os caracteres de uma string para letras maiúsculas.

A execução do código acima gera uma sequência de caracteres de letras maiúsculas na tela.

String my_string = "You don't know the power of the dark side!"; String my_new_string = my_string.toUpperCase();

for (int i = 0; i<my_string.length (); i++) { println(my_new_string.charAt(i));

}

Métodos da Classe String: .toUpperCase()

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De forma complementar, temos o método .toLowerCase(), que converte todos os caracteres de uma string para letras minúsculas.

Sem novidades na execução do código, agora temos os caracteres minúsculos. Veja que os métodos .toUpperCase() e .toLowerCase() são para serem aplicados à classe String.

String my_string = "You don't know the power of the dark side!"; String my_new_string = my_string.toLowerCase();

for (int i = 0; i<my_string.length (); i++) { println(my_new_string.charAt(i));

}

Métodos da Classe String: .toLowerCase()

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O método .equals() compara duas strings, verificando a igualdade. No código abaixo, temos dois loops for, que varrem o array de strings my_strings. O objetivo do código é identificar se há palavras duplicadas no array my_strings.

Veja que o segundo loop for vai até o valor de i, para que não repita a varredura de forma redundante. Dentro do segundo loop for temos o condicional if, com o método .equals(), que compara as strings. Execute o código e veja qual string é repetida.

String[] my_strings = {

"You", "don't", "know", "the", "power", "of", "the", "dark", "side!"

};

for (int i = 0; i < my_strings.length; i++) { for (int j = 0; j < i; j++) { if ( my_strings[i].equals(my_strings[j]) ) { println(my_strings[i]+" is a duplicate"); } } }

Métodos da Classe String: .equals()

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Outro aspecto que podemos destacar do código, é o uso de concatenação de strings, com o operador “+”, veja que concatenamos (juntamos) as strings e mostramos na tela o resultado.

String[] my_strings = {

};

for (int i = 0; i < my_strings.length; i++) { for (int j = 0; j < i; j++) {

if ( my_strings[i].equals(my_strings[j]) ) { println(my_strings[i]+" is a duplicate"); }

} }

Concatenação de Strings

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No código abaixo, usamos o operador “+=“ para ir aumentando uma string, que é atribuída à variável my_new_string e mostrada na tela. O processo de construir a string está inserido num loop for, destacado em vermelho. Em cada iteração é adicionada uma string do array my_strings.

O código acima chama-se string_class_07.pde. String[] my_strings = {

};

String my_new_string = " ";

for (int i = 0; i < my_strings.length; i++) { my_new_string += " "+my_strings[i];

println(my_new_string); }

Concatenação de Strings

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O método .indexOf() procura uma string colocada entre parênteses e retorna o índice onde inicia a string sonda de procura. No código abaixo, foi atribuída a string “power” à variável do tipo string my_probe, que será usada como sonda para busca na string atribuída à variável my_string.

Veja que o método .indexOf() retorna um número inteiro. Uma questão que podemos nos colocar, qual número é retornado quando não achamos a string? A resposta é -1.

String my_string = "You don't know the power of the dark side!"; String my_probe = "power";

int my_index = my_string.indexOf(my_probe);

println(my_index);

Métodos da Classe String: .indexOf()

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No código abaixo introduzimos um condicional if que verifica se a string sonda foi encontrada, caso seja encontrada é mostrado o índice, caso contrário, é mostrada a mensagem que a string não foi encontrada.

O código acima chama-se string_class_09.pde. Edite o código e mude a string atribuída à my_probe para uma que e não tenha sido atribuída à variável my_string. Tente “lower” por exemplo.

String my_string = "You don't know the power of the dark side!"; String my_probe = "power";

int my_index = my_string.indexOf(my_probe);

if (my_index != -1) { println(my_index); } else {

println("String not found"); }

Métodos da Classe String: .indexOf()

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O método .substring(s,e) gera uma nova string com uma parte da string original. As variáveis s e indicam o índice do início e fim, respectivamente. O código abaixo fatia a string original, atribuída à variável my_string, entre os índices 19 e 24, atribui a nova string à variável my_new_string e mostra o resultado na tela.

Edite o código e mude os índices inicial e final e rode o código.

String my_string = "You don't know the power of the dark side!"; String my_new_string = my_string.substring(19,24);

println(my_new_string);

Métodos da Classe String: .substring()

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Um aspecto importante para

programas é a entrada de dados via teclado. Em Python usamos a função input(). Bem, Processing é

uma linguagem cujo o

desenvolvimento foi voltado para o ambiente gráfico e, tal função de entrada de dados, não é tão simples. Vejamos um programa que lê dados digitados. Vimos

anteriormente o tratamento de

eventos, como clicar no mouse ou pressionar uma tecla. O programa

string_class_11.pde usa a função

keyPressed() para pegar

caractere por caractere digitado, e

atribui-lo à variável typing.

Quando pressionamos Enter

(“\n”), finalizamos a entrada de

dados. O conteúdo da variável

saved é mostrado na tela. Entrada de Dados Via Teclado

// Variable to store text currently being typed String typing = " " ;

// Variable to store saved text when return is hit String saved = " " ; void setup() { size(300, 200); } void draw() { background(255); } void keyPressed() {

// If the return key is pressed, save the String and clear it if (key == '\n') {

saved = typing; println(saved); typing = " " ;

// Otherwise, concatenate the String } else {

typing = typing + key; }

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Ao rodarmos o programa,

digitamos depois de clicar na janela criada. Depois do Enter,

será mostrada a mensagem

digitada. // Variable to store text currently being typed_{String typing = " " ;}

// Variable to store saved text when return is hit String saved = " " ; void setup() { size(300, 200); } void draw() { background(255); } void keyPressed() {

// If the return key is pressed, save the String and clear it if (key == '\n') {

saved = typing; println(saved); typing = " " ;

// Otherwise, concatenate the String } else {

typing = typing + key; }

}

Entrada de Dados Via Teclado

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O método split() divide uma string, onde podemos selecionar onde particionarmos a string. O critério é o delimitador colocado entre aspas “ “, como espaço “ “, ou vírgula “,”. Vejamos alguns exemplos.

A string atribuída à variável my_string é dividida usando-se o espaço “ “ como delimitador, ou seja, toda vez que um espaço for encontrado na string, o trecho anterior é separado.

// Splitting a String based on spaces

String my_string = "You don't know the power of the dark side!" ; String[] my_new_strings = split(my_string, " " );

for (int i = 0; i < my_new_strings.length; i ++ ) { println(my_new_strings[i] + " " + i);

}

Métodos da Classe String: split()

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No código abaixo critério é o delimitador colocado entre aspas “,“ é vírgula, vejamos o código.

O código acima chama-se string_class_13.pde. // Splitting a String based on commas

String my_string = "You,don't,know,the,power,of,the,dark,side!" ; String[] my_new_strings = split(my_string, "," );

}

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O código abaixo traz múltiplos delimitadores, a partir do método .splitTokens(). No código, usamos “,+*!” como delimitadores.

// Splitting a String based on multiple delimiters

String my_string = "You,don't,know,the+power,of,the*dark,side!" ; String[] my_new_strings = splitTokens(my_string, ",+*!" );

}}

Métodos da Classe String: splitTokens()

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O código abaixo converte um array de strings para inteiro, onde cada elemento do array é um número, com o int().

// Calculate sum of a list of numbers in a String String numbers = " 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55 " ; // Converting the String array to an int array int[] list = int(split(numbers, "," ));

int sum = 0;

for (int i = 0; i < list.length; i ++ ) { sum = sum + list[i];

}

println(sum);

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O operador str() pode ser aplicado a um array de inteiros e convertê-los a um array de strings, como no programa numbers_2_strings.pde abaixo.

int[] numbers = {

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 };

for (int i = 0; i< numbers.length; i++) { println(numbers[i]);

}

// Convert to string

String[] my_strings = str(numbers);

println(my_strings);

Operador str()

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Para concatenar, além do operador +, podemos usar o método .join(). O código abaixo usa o método .join() para juntar os elementos de um array. O método .join() faz uso de delimitador, para indicar o que ficará entre os elementos do array sendo concatenado.

O código acima chama-se string_class_16.pde. String[] my_strings = {

};

String one_string = join(my_strings, " ");

println(one_string);

Métodos da Classe String: join()

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Para lermos os dados de um arquivo texto, usamos a função loadStrings(). Nesta função, cada linha de um arquivo texto é transformado em elemento de um array de strings. Vejamos um exemplo.

O código acima chama-se read_file_01.pde.

No código acima, cada linha contida no arquivo dark.txt é atribuída como elemento do array lines. O loop for varre o array e mostra na tela. Abaixo temos o arquivo dark.txt, a ser lido pelo programa acima.

Leitura de Arquivos

String[] lines = loadStrings("dark.txt" );

println( " there are " + lines.length + " lines "); for (int i = 0; i < lines.length; i ++ ) {

println(lines[i]); }

You don't

know the power of

the dark side!

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O programa abaixo (read_file_02.pde) lê a primeira linha do arquivo data01.csv e gera um gráfico de barras. Os dados estão separados por vírgulas, arquivo no formato csv (comma separated values). A primeira linha de código traz a definição de um array global do tipo inteiro, a variável data.

int[] data;

void setup() { size(200, 300);

// Load csv file as a String

String[] stuff = loadStrings( "data01.csv"); // Convert string into an array of integers // using ',' as a delimiter data = int(split(stuff[0], ',')); } void draw() { background(255); stroke(0);

for (int i = 0; i < data.length; i ++ ) { fill(data[i]);

rect(i*20, 0, 20, data[i]); }

noLoop(); }

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Na função setup() definimos uma tela de 200 x 300 pixels e carregamos o conteúdo do arquivo data01.csv para um array do tipo string, a variável stuff. Em seguida, por meio do método .split() dividimos primeira e única linha do arquivo data01.csv, considerando a vírgula como delimitadora. Este conteúdo é convertido para inteiro, por meio do int() e atribuído à variável data.

int[] data;

void setup() { size(200, 300);

rect(i*20, 0, 20, data[i]); }

noLoop(); }

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Na função draw(), a principal novidade é o loop for, onde varremos entre 0 e o tamanho do array data (data.length). Neste loop usamos fill() para definir a cor de preenchimento do retângulo, e geramos retângulos com comprimentos definidos pelos valores lidos do arquivo csv. No final, usamos o noLoop(), para finalizar a execução do draw().

int[] data; void setup() {

size(200, 300);

rect(i*20, 0, 20, data[i]); }

noLoop();

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Abaixo à esquerda temos o arquivo data01.csv e à direita o gráfico gerado.

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No exemplo a seguir, modificamos a coordenada y de início do desenho do retângulo para 300, a parte inferior da janela gráfica, e invertemos o sinal dos elementos do array

data[i], como indicado no código read_file_03.pde abaixo. O arquivo csv de entrada é o data02.csv. Leitura de Arquivos www.processing.org int[] data; void setup() { size(200, 300);

rect(i*20, 300, 20,- data[i]);

}

noLoop(); }

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Abaixo à esquerda temos o arquivo data02.csv e à direita o gráfico gerado.

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Para escrever arquivos, usamos o método saveStrings(). O programa write_file_01.pde escreve uma sequência de aminoácidos no arquivo my_sequence.fasta. A função

saveData() é chamada quando o mouse é pressionado. Escrita de Arquivos www.processing.org String[] sequence_in = { "MENFQKVEKIGEGTYGVVYKARNKLTGEVVALKKIRLDTE", "TEGVPSTAIREISLLKELNHPNIVKLLDVIHTENKLYLVF", "EFLHQDLKKFMDASALTGIPLPLIKSYLFQLLQGLAFCHS" }; void setup() { size(100, 100); } void draw() { background(255); } void saveData() {

String[] sequence_out = new String[sequence_in.length]; for (int i = 0; i < sequence_in.length; i ++ ) {

sequence_out[i] = sequence_in[i]; }

saveStrings( "my_sequence.fasta", sequence_out); }

void mousePressed() { saveData();

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Exercício de programação: Elabore um programa que leia um arquivo fasta e gere um gráfico de barras onde a altura da barra é proporcional ao número de aminoácidos.

Programa read_fasta_01.pde

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-MODEL, Mitchell L. Bioinformatics Programming Using Python. Sebastopol:O’Reilly Media, Inc., 2011. 1584 p.

-REAS, Casey & FRY, Bem. Geeting Started with Processing. Sebastopol: O’Reilly Media, Inc., 2010. 194 p. -SHIFFMAN, Daniel. Learning Processing. A Beginner’s Guide to Programming Images, Animation, and Interaction. Burlington: Morgan Kaufmann, 2008. 453 p.

-SHIFFMAN, Daniel. The Nature of Code: Simulating Natural Systems with Processing. Mountain View: The Nature of Code, 2012. 498 p.

Última atualização: 09 de novembro de 2015.

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Referências