Lista de Exercícios 01

Atenção:

Os exercícios práticos devem ser desenvolvidos em Python. Escreva a documentação que achar pertinente dentro do próprio código fonte, que deverá utilizar a codificação de caracteres UTF-8.
A solução de cada exercício deverá ser entregue em um único arquivo de código fonte na linguagem Python. Use arquivos com a extensão .py com a seguinte nomenclatura:

exercicio-numero.py.

Exemplo: exercicio-01.py.

Não use acentos ou caracteres especiais nos nomes dos arquivos.
Envie por e-mail um único arquivo no formato zip, chamado lista-01.zip, contendo todos os arquivos de código fonte dos exercícios. Destinatário: três professores da disciplina.
O título (assunto) do e-mail deve seguir o seguinte padrão: [prog-geo-2023][lista-01] grupo-numero. Exemplo: [prog-geo-2023][lista-01] grupo-01.

Aviso

Não use acentos ou caracteres especiais nos nomes dos arquivos ou no título do e-mail.

Prazo para entrega: 14/04/2023 - 20:00

Exercício 01. Usando o terminal interativo do Python, use o comando type(objeto) e descubra o tipo de dados dos seguintes objetos:

1

True

5 / 2

2.5

False

5 + 3j

Nota

Você deverá entregar um arquivo chamado exercicio-01.py com a sequência de comandos digitada no terminal interativo. Para cada comando, inclua na linha seguinte o seu resultado, como um texto comentado.

Exercício 02. Apresente o resultado das seguintes expressões:

/ 2

* 4 + 2

(7 * 4) + 2

* (4 + 2)

** 3

** 3 ** 4

** -3 ** 4

% 2

% 2

% 2

% 2

+ 1

0 + 1

* math.log10(100) - 8 ** 2

math.pi

math.sin(math.pi / 2 )

math.cos(math.pi / 4 )

Nota

Você deverá entregar um arquivo chamado exercicio-02.py com a sequência de comandos digitada no terminal interativo. Para cada comando, inclua na linha seguinte o seu resultado como um texto comentado.

Exercício 03. Considere as equações dos seguintes índices espectrais:

NDWI:

(1)\[NDWI = \frac{(X_{green} - X_{nir})}{(X_{green} + X_{nir})}\]

onde: \(X_{green}\) refere-se à banda espectral da faixa do verde e \(X_{nir}\) refere-se à banda do infravermelho próximo.

Nota

A equação acima pode ser encontrada em [53].
NDVI:

(2)\[NDVI = \frac{(X_{nir} - X_{red})}{(X_{nir} + X_{red})}\]

onde: \(X_{red}\) refere-se à banda espectral da faixa do vermelho e \(X_{nir}\) refere-se à banda do infravermelho próximo.

De acordo com as equações acima, crie um programa que leia os valores de \(X_{green}\), \(X_{nir}\) e \(X_{red}\), e imprima como resultados os valores de NDWI e NDVI.

Exercício 04. Escreva um programa que pergunte ao usuário as coordenadas de latitude e longitude, em grau-decimal, de dois pontos quaisquer na esfera terrestre, e que apresente a distância entre eles. Essa distância deverá ser calculada de acordo com a fórmula de Haversine:

(3)\[d(p, q) = 2r \arcsin{\sqrt{\sin^2({\frac{\phi_2 - \phi_1}{2}}) + \cos{\phi_1} \cos{\phi_2} \sin^2({\frac{\lambda_2 - \lambda_1}{2}})}}\]

onde:

\(r\): é o raio da esfera (\(\sim6371 km\)).
\(\phi_1\) e \(\phi_2\): latitude dos pontos em radianos.
\(\lambda_1\) e \(\lambda_2\): longitude dos pontos em radianos.

Nota

Lembre-se que todas as funções trigonométricas e suas inversas, bem como funções para conversão entre graus e radianos encontram-se na biblioteca matemática do Python.

Nota

Mais adiante no curso iremos mostrar como estruturar o código acima em uma função, para que a seção de código que realiza a computação da distância possa ser reutilizada e melhor encapsulada em um programa.

Exercício 05. Faça um programa em Python que leia três números reais e escreva o valor do maior e do menor deles. Para resolver este exercício, não utilizar as funções min/max.

Exercício 06. Escreva um programa em Python que leia o tamanho dos lados de um triângulo, avalie se esses valores realmente formam um triângulo e, em caso positivo, classifique o triângulo em isósceles, escaleno ou equilátero.

Exercício 07. Escreva um programa em Python que pergunte ao usuário um número entre 0 e 10, e diga se ele é ímpar ou par.

Exercício 08. Escreva um programa em Python que pergunte ao usuário um número qualquer (> 0), e diga se ele é divisível apenas por 2, apenas por 3, por 2 e por 3, ou se não é divisível nem por 2 nem por 3.

Exercício 09. Escreva um programa que calcule a menor distância entre um ponto e uma reta, possibilitando que o usuário entre com as informações de dois pontos pertencentes à reta, bem como o ponto para o qual deva ser avaliada a distância.

Nota

A menor distância entre um ponto \(P\) e uma reta \(r\) corresponde ao segmento de reta perpendicular à \(r\) que parte de \(P\) e chega a \(r\) (Figura 16).

Figura 16 - Distância mínima entre um ponto e uma reta.

Uma forma de computar essa distância consiste na utilização da forma normal de Hessean para retas. Para uma reta \(r\) que passa pelos pontos \(P_1=(x_1, y_1)\) e \(P_2=(x_2, y_2)\), temos a seguinte fórmula:

(4)\[h(x, y) = \frac{(y_2 - y_1) \times (x - x_1) - (x_2 - x_1) \times (y - y_1)}{\sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}} = 0\]

com: \(\sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2} > 0\).

A distância de \(P=(x, y)\) a \(r\) é dada por \(|h(x, y)|\).

Fonte: Nievergelt and Hinrichs (1993) [57].

Dica

Compare seus resultados com os da calculadora online: Distance from a point to a line - 2-Dimensional.

Exercício 10. Faça um programa para computar e apresentar a sequência de cada uma das seguintes séries numéricas, depois de ler um número inteiro \(n \geq 0\):

Lucas: 2, 1, 3, 4, 7, 11, 18, 29, 47, ....

(5)\[\begin{split}L(n) = \begin{cases} 2 & \quad \text{se } n = 0\\ 1 & \quad \text{se } n = 1\\ L(n-1) + L(n-2) & \quad \text{se } n > 1 \end{cases}\end{split}\]
Pell: 0, 1, 2, 5, 12, 29, 70, 169, 408, ....

(6)\[\begin{split}P(n) = \begin{cases} 0 & \quad \text{se } n = 0\\ 1 & \quad \text{se } n = 1\\ 2P(n-1) + P(n-2) & \quad \text{se } n > 1 \end{cases}\end{split}\]

Exercício 11. Escreva um programa em Python que simule uma calculadora com as funções básicas (\(+\), \(−\), \(\div\), \(\times\)). O programa deve pedir ao usuário para entrar com os operandos (números reais) e o tipo de operação, e a seguir escrever o resultado. Assim como uma calculadora, que ao final de uma operação pode ser utilizada novamente, você deve simular este comportamento perguntando ao usuário se ele quer realizar uma nova operação.

Exercício 12. A USGS define uma convenção para nomenclatura dos arquivos com produtos do sensor MODIS. Por exemplo, um arquivo com nome MOD09A1.A2006001.h08v05.005.2006012234657.hdf pode ser interpretado da seguinte forma:

MOD09A1 - Product Short Name
MOD: Terra Satellite
A2006001 - Julian Date of Acquisition (A-YYYYDDD)
h08v05 - Tile Identifier (horizontalXXverticalYY)
005 - Collection Version
2006012234567 - Julian Date of Production (YYYYDDDHHMMSS)
hdf - Data Format (HDF-EOS)

Faça um programa em Python que leia o nome de um arquivo, e escreva na saída padrão o seguinte resultado:

Satellite...............: Terra
Product.................: MOD09A1
Year of Acquisition.....: 2006
Julian Day..............: 001
Horizontal Tile.........: 08
Vertical Tile...........: 05
Collection..............: 005
Year of Production......: 2006
Julian Day of Production: 012
Production Hour.........: 23
Production Minute.......: 46
Production Second.......: 57
Data Format.............: hdf

Solução:

nome_do_arquivo = input(‘Digite o nome do arquivo MODIS: ‘)

product = nome_do_arquivo[0:7]

if product[0:3] == “MOD”:: satellite = “Terra”
else:: satellite = “unknown”

year_of_acquisition = nome_do_arquivo[9:13]

julian_day = nome_do_arquivo[13:16]

horizontal_tile = nome_do_arquivo[18:20]

vertical_tile = nome_do_arquivo[21:23]

collection = nome_do_arquivo[24:27]

year_of_production = nome_do_arquivo[28:32]

julian_day_of_production = nome_do_arquivo[32:35]

production_hour = nome_do_arquivo[35:37]

production_minute = nome_do_arquivo[37:39]

production_second = nome_do_arquivo[39:41]

data_format = nome_do_arquivo[42:45]

print (‘Satellite……………:’, satellite)

print (‘Product……………..:’, product)

print (‘Year of Acquisition…..:’, year_of_acquisition) print (‘Julian Day…………..:’, julian_day)

print (‘Horizontal Tile………:’, horizontal_tile) print (‘Vertical Tile………..:’, vertical_tile)

print (‘Collection…………..:’, collection)

print (‘Year of Production……:’, year_of_production) print (‘Julian Day of Production:’, julian_day_of_production)

print (‘Production Hour………:’, production_hour) print (‘Production Minute…….:’, production_minute) print (‘Production Second…….:’, production_second)

print (‘Data Format………….:’, data_format)

Exercício 13. Tomando como base os operadores disponíveis em Python documentation - String Methods, apresente as operações para converter os elementos da coluna string de entrada nos resultados apresentados na coluna string de saída.

string de entrada	string de saída
“Gilberto”	“++Gilberto++”
“sensoriamento remoto”	“Sensoriamento remoto”
“sensoriamento remoto”	“Sensoriamento Remoto”
“GilberTo”	“gilberto”
“Gilberto”	“Gilberto**”
“Gilberto”	“**Gilberto”
” Gilberto”	“Gilberto”
“ser347@dpi.inpe.br”	(“ser347”, “@”, “dpi.inpe.br”)
“CBERS_4_PAN5M_20180308”	[‘CBERS’, ‘4’, ‘PAN5M’, ‘20180308’]
“Gilberto@@@”	“Gilberto”
“@@Gilberto@@@”	“Gilberto”

Exercício 14. A biblioteca Requests possibilita construir programas para realizar download de arquivos através dos protocolos HTTP e HTTPS. O Programa Queimadas do INPE disponibiliza um site de dados abertos no endereço https://queimadas.dgi.inpe.br/queimadas/dados-abertos onde é possível obter arquivos com os focos de incêndio detectados. Os dados diários podem ser obtidos a partir de uma URL semelhante a:

https://queimadas.dgi.inpe.br/home/downloadfile?path=/app/api/data/dados_abertos/focos/Diario/focos_abertos_24h_20230402.csv

Faça um programa para realizar o download de dados diários de focos de queimada disponibilizados nesse site, entre os dias 25 e 31 de março de 2023.

Exercício 15. O módulo os da biblioteca padrão do Python possui funções que permitem caminhar pela estrutura de diretórios e arquivos de um sistema operacional (Linux, Windows ou macOS). Leia a documentação da função os.walk para construir um programa que navegue pela estrutura de arquivos e diretórios contidos no arquivo zip terraclass.zip e escreva o nome do diretório ou arquivo. Esse arquivo possui a seguinte estrutura:

terraclass
├── descricao.txt
├── MT
│   ├── arq1-mt.shp
│   └── arq2-mt.shp
└── PA
    ├── arq1-pa.shp
    ├── arq2-pa.shp
    └── arq3-pa.shp

O programa deverá escrever uma saída paracida com:

diretório: terraclass
    arquivo: descricao.txt

    diretório: MT
        arquivo: arq1-mt.shp
        arquivo: arq2-mt.shp

    diretório: PA
        arquivo: arq1-pa.shp
        arquivo: arq2-pa.shp
        arquivo: arq3-pa.shp

Repare na identação usada com 04 espaços a cada nível de diretório e o espaço entre os grupos de elementos.

Nota

Baixe o arquivo zip e descompate-o em algum diretório (ou pasta) do seu sistema. Use o caminho onde o arquivo foi descompactado para iniciar a navegação de diretórios e arquivos.