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Aula 1 – Em busca de um método

Sim, os problemas podem ter um caminho "mais rápido" para a solução, mas este caminho, geralmente, só servirá para aquele problema. É a esse tipo de "caminho mais curto" que nós chamamos de "soluções mágicas", "balas de prata" ou apenas de "truques".

Um truque é uma boa ideia que resolve um problema; um método é uma boa ideia que resolve muitos problemas. (Prof. Augusto Morgado)

Quando se trata de aprender o shell, nós temos que dominar métodos, não truques.

Tentar aprender shell com base em truqes para soluções específicas equivale ao código desta calculadora (em Python):

# my_first_calculator.py by AceLewis
# TODO: Make it work for all floating point numbers too

if 3/2 == 1:  # Because Python 2 does not know maths
    input = raw_input  # Python 2 compatibility

print('Welcome to this calculator!')
print('It can add, subtract, multiply and divide whole numbers from 0 to 50')
num1 = int(input('Please choose your first number: '))
sign = input('What do you want to do? +, -, /, or *: ')
num2 = int(input('Please choose your second number: '))

if num1 == 0 and sign == '+' and num2 == 0:
    print("0+0 = 0")
if num1 == 0 and sign == '+' and num2 == 1:
    print("0+1 = 1")
if num1 == 0 and sign == '+' and num2 == 2:
    print("0+2 = 2")
if num1 == 0 and sign == '+' and num2 == 3:
    print("0+3 = 3")
if num1 == 0 and sign == '+' and num2 == 4:
    print("0+4 = 4")
if num1 == 0 and sign == '+' and num2 == 5:
    print("0+5 = 5")
if num1 == 0 and sign == '+' and num2 == 6:
    print("0+6 = 6")
if num1 == 0 and sign == '+' and num2 == 7:
    print("0+7 = 7")

Mais de 20800 linhas depois…

if num1 == 50 and sign == '*' and num2 == 47:
    print("50*47 = 2350")
if num1 == 50 and sign == '*' and num2 == 48:
    print("50*48 = 2400")
if num1 == 50 and sign == '*' and num2 == 49:
    print("50*49 = 2450")
if num1 == 50 and sign == '*' and num2 == 50:
    print("50*50 = 2500")

print("Thanks for using this calculator, goodbye :)")

Esta seria uma caricatura perfeita para aquelas situações que vemos em fóruns e grupos de ajuda onde as pessoas já chegam perguntando "qual é o comando para isso, aquilo ou aquilo outro", como se uma das zilhões de combinações possíveis de comandos, parâmetros e estruturas, magicamente, pudessem resolver todos os outros tantos zilhões de problemas possíveis.

O que é um método?

• Ferramenta para solucionar problemas.
• Conjunto relativamente estruturado de ações que levam a possíveis soluções.

Nós queremos um método caracterizado pela…

• Clareza
• Simplicidade
• Reprodutibilidade
• Capacidade de gerar conhecimento

Alguns métodos importantes

Alguns métodos utilizados no domíno das ciências e da matemática podem ser muito úteis na solução de problemas em shell.

Método indutivo

• Do particular, chega-se ao geral.
• Observação e registro.
• Análise e classificação.
• Produção de inferências.

Exemplo

• Sempre que golepio o ferro, ele esquenta (observação).
• Golpeando outros metais eu observo aquecimento (análise).
• Provavelmente, todos os metais esquentam quando golpeados (inferência).

Método dedutivo

• Do geral, chega-se ao particular.
• As conclusões estão implícitas nas premissas.
• Se as proposições são verdadeiras as conclusões também serão.

Exemplo

• Chama-se de "brasileiro" quem nasce no Brasil.
• Eu nasci no Brasil.
• Logo, eu sou brasileiro.

Método hipotético-dedutivo

• A reflexão racional enfrenta a observação empírica.
• Observação (do problema).
• Produção de hipóteses provisórias.
• Dedução das consequências.
• Verificação dos enunciados (experimentos).

Exemplo

• Minha linha de comando resulta em um erro de excesso de argumentos (problema observado).
• As palavras expandidas estão excedendo o limite de argumentos do shell (hipótese).
• Expandir menos argumentos não resultará em erros (dedução).
• Meu novo comando com menos argumentos resultou em erro? (verificação)

Método Polya (método de 4 etapas)

• George Polya, matemático húngaro.
• Entender o problema;
• Elaborar um plano de ação;
• Executar o plano de ação;
• Examinar o resultado.

Etapa 1: entender o problema

• Quais são os dados do problema?
• Quais são as incógnitas?
• Quais são as condições e restrições?
• É possível satisfazer as condições?
• As condições e restrições bastam para determinar as incógnitas?

Etapa 2: elaborar um plano de ação

• É possível descrever o problema de outras formas?
• É possível transformar o problema em outro equivalente?
• É possível decompor o problema em casos mais simples?
• Existem soluções conhecidas para esses casos?

Etapa 3: executar o plano de ação

• Cada passo da possível solução está correto?
• É possível provar que cada passo está correto?

Etapa 4: examinar o resultado

• O resultado parece razoável?
• Os argumentos utilizados são convincentes?
• É possível resolver o problema de outra forma?
• A solução é aplicável a outros problemas?

O nosso método

Originalmente apresentado em três passos no Curso Shell GNU, o método que nós sugerimos para a solução de problemas passou a incorporar, de forma adaptada, a quarta etapa do método Polya: o exame do resultado, indispensável para que aconteça a consolidação das soluções como conhecimento:

• Identificação (mudou para "descrição")
• Abstração (mudou para "modelagem")
• Demonstração
• Consolidação

O que é um problema?

No contexto das nossas atividades, um problema é qualquer situação que requeira uma solução na forma de uma ou mais linhas de comandos. Ele também será o ponto de partida para a busca de uma solução e, consequentemente, da produção de um conhecimento.

Natureza

É preciso levar em conta a natureza dos problemas que enfrentaremos. Na quase totalidade dos casos, eles envolverão o processamento de dados, a manipulação de processos ou alguma combinação de ambos.

Como exemplo, digamos que o problema seja: encontrar uma forma de renomear todos os arquivos em uma pasta. Neste caso, nós teremos que obter os nomes originais de todos os arquivos (dados de entrada) e produzir "textos" (dados processados) correspondentes aos comandos que serão executados (processos) para, finalmente, renomear cada um dos arquivos.

No fim das contas, nosso método nos levará à produção de uma ou mais linhas de comandos que, tal como as expressões matemáticas, são apenas outra forma de descrever o problema. Portanto, "renomear todos os arquivos em uma pasta" também poderia ser expresso como, por exemplo:

for f in *; do mv $f novo-$f; done

Passo 1: descrição (era "identificação")

O principal desafio na resolução de problemas na vida real é que eles nunca vêm com um enunciado! Sendo assim, no primeiro momento, cabe a nós a elaboração do enunciado, analisando cuidadosamente a situação com o propósito de identificar o que está acontecendo e estabelecer o que se pretende obter ao final.

Nesta etapa, o objetivo é descrever o problema de forma clara e objetiva, buscando sempre diferenciá-lo dos sintomas e/ou de possíveis soluções. Eventualmente, pode ser útil decompor o problema em casos mais simples onde, possivilmente, sejam aplicáveis soluções já conhecidas.

Nosso primeiro passo combina as duas primeiras etapas do método Polya:

• Quais são os dados do problema?
• Quais são os resultados esperados?
• Quais são as condições e restrições?
• É possível satisfazer as condições e as restrições?
• É possível descrever o problema de outras formas?
• É possível transformar o problema em outro equivalente?
• É possível decompor o problema em casos mais simples?
• Existem soluções conhecidas para o problema ou para os casos relacionados?

Passo 2: modelagem (era "abstração")

Com o problema devidamente descrito em linguagem humana, nossa meta será utilizar os recursos do shell, não como comandos, programas ou ferramentas, mas como uma linguagem comum entre nós e o sistema operacional. Aqui, comandos, utilitários e demais elementos léxicos serão utilizados para descrever o problema na forma de modelos capazes de expressar o problema como um todo ou os casos derivados da sua decomposição.

Para que a construção de abstrações seja efetiva, é importante possuir alguma proficiência no uso do shell e/ou dos programas de uso específico em cada caso, mas isso é algo que se desenvolve com o tempo e com o hábito de trabalhar com método na transformação de problemas em conhecimento.

Passo 3: demonstração

Nesta etapa, nós executaremos os modelos construídos e avaliaremos os resultados obtidos, tal como na terceira etapa do método de Polya:

• Cada modelo produzido se comporta como esperado?
• É possível provar que os modelos se comportam como esperado?

Com base nos resultados…

• Se eles forem incorretos, será necessário rever os dois primeiros passos antes de tentar novamente.
• Se eles forem apenas "inesperados" (o que não significa que sejam "incorretos"), pode ser necessário rever a etapa da modelagem.
• Caso eles correspondam comprovadamente ao esperado, podemos ir ao passo seguinte.

Passo 4: consolidação

Quando chegamos a este último passo, é bem possível que o problema já esteja solucionado, mas o nosso trabalho ainda não terminou! Para que o problema se consolide como conhecimento, ainda será preciso verificar se:

• A solução encontrada parece razoável?
• Os modelos utilizados são coerentes com a complexidade do problema?
• É possível resolver o problema de outra forma?
• A solução é aplicável a outros problemas?

É aqui que cabe a citação atribuída a Buckminster Fuller:

Quando estou trabalhando em um problema nunca penso em beleza, penso apenas em como resolver o problema. Mas, quando termino, se a solução não está bonita, eu sei que está errada.