Tutorial de pip no Python para gerenciamento de pacotes

Se você está pensando em se tornar um cientista de dados, quanto antes começar a programar, melhor. Profissionais de dados passam boa parte do tempo escrevendo código. As linguagens de programação são as principais ferramentas que permitem analisar dados e extrair insights valiosos de grandes volumes de informação. 

Provavelmente a linguagem mais popular para ciência de dados é o Python. Python é uma linguagem de programação open source, de uso geral e muito poderosa, com aplicações em vários domínios, como desenvolvimento web, desenvolvimento de jogos e, claro, ciência de dados. 

Embora o Python por si só já faça muita coisa legal, profissionais de dados — e, de forma mais ampla, desenvolvedores de software — costumam usar pacotes adicionais — também chamados de bibliotecas — para facilitar a vida. Um pacote é um conjunto de arquivos, módulos e dependências relacionados, que podem ser reutilizados em diferentes aplicações e problemas.

Uma das grandes forças do Python é seu amplo catálogo de bibliotecas bem documentadas e completas. Onde essas bibliotecas ficam hospedadas? Como instalar e gerenciar os pacotes do seu interesse? 

Neste tutorial, você vai conhecer o mundo dos pacotes em Python e o pip, o instalador de pacotes padrão do Python. O pip é uma ferramenta poderosa que permite aproveitar e gerenciar os muitos pacotes Python que você encontrará como profissional de dados e programador.

Entendendo os pacotes no Python

Vamos usar uma metáfora para entender o que é o pip. Imagine que o Python é uma caixa de ferramentas completa e equilibrada, com itens essenciais para você programar. Quando você compra (instala) o Python no seu computador, ele já vem com uma grande coleção de ferramentas extras (pacotes) que você pode usar a qualquer momento. 

A chamada biblioteca padrão do Python é um conjunto extenso de pacotes embutidos que fornecem soluções padronizadas para muitos problemas do dia a dia da programação. Como esses pacotes vêm incluídos nas distribuições modernas do Python, você pode usá-los sem instalação adicional. Basta “importá-los” para o seu ambiente de trabalho (falaremos mais sobre isso a seguir).

Porém, às vezes você não vai encontrar a ferramenta que precisa no Python ou na sua biblioteca padrão. Nesses casos, será necessário buscar novas ferramentas em outro lugar. Felizmente, a internet é uma enorme loja com centenas de milhares de pacotes desenvolvidos por programadores Python para todo tipo de finalidade. 

E a melhor parte? A grande maioria desses pacotes é gratuita. Se quiser saber mais sobre pacotes em Python e como desenvolver seus próprios pacotes, confira nosso curso Developing Python Packages.  

Embora pacotes de terceiros possam ser hospedados em diferentes lugares, o repositório mais popular e completo é o Python Package Index (PyPI). Com mais de 300.000 pacotes disponíveis, o PyPI é um repositório online gigantesco de pacotes aceitos pela comunidade Python.

Depois de identificar o pacote que você precisa, será necessário baixá-lo e instalá-lo no computador para usá-lo. Como fazer isso? É aqui que entram os gerenciadores de pacotes.

Entendendo os gerenciadores de pacotes: pip

Um gerenciador de pacotes (também chamado de sistema de gerenciamento de pacotes) é uma ferramenta que automatiza o processo de instalar, atualizar, configurar e remover pacotes em um computador de forma consistente. 

Os gerenciadores de pacotes são projetados para eliminar instalações e atualizações manuais, garantindo que um pacote seja instalado junto com todas as dependências necessárias para funcionar. Além disso, como se baseiam nas informações armazenadas em repositórios confiáveis, como o PyPI e a Anaconda, asseguram a integridade e a autenticidade dos pacotes.

O gerenciador de pacotes mais popular para Python é o pip. Desenvolvido em 2008, pip (sigla de “pip Install Packages”) é hoje a ferramenta padrão para instalar pacotes Python e suas dependências com segurança. As versões mais recentes do Python já vêm com o pip pré-instalado. O Python 2.7.9 e o Python 3.4 e posteriores incluem o pip por padrão.

O pip é uma ferramenta poderosa e fácil de usar, que permite gerenciar pacotes Python com poucos comandos. Embora use o PyPI como repositório padrão para buscar pacotes, ele também consegue instalar pacotes de outras fontes, incluindo:

• Sistemas de controle de versão como GitHub, Mercurial, Subversion e Bazaar.
• Arquivos de requirements. Normalmente, um projeto em Python precisa de vários pacotes para rodar. Para instalar tudo de uma vez, o pip usa o famoso requirements.txt, que contém a lista de pacotes necessários, além das versões corretas.
• Arquivos de distribuição. São arquivos versionados e prontos para instalar, contendo pacotes Python, módulos e outros recursos necessários para o pacote funcionar. Eles vêm em duas formas:
  • Distribuição de código-fonte (geralmente chamada de “sdist”)
  • Distribuição wheel (geralmente chamada de “wheel”)

Para usar o pip e começar a gerenciar pacotes, primeiro verifique se ele está instalado no seu computador. Para checar se o pip está disponível, rode um dos comandos abaixo no terminal:

>>pip3 --version

>>pip --version

pip vs pip3 vs pip2

Depois de ler a seção anterior, você pode estar se perguntando qual é a diferença entre pip e pip3. Após o lançamento do Python 3, o pip incorporou o novo comando pip3, que sempre opera no ambiente do Python 3 do seu computador. O mesmo vale para o comando pip2. Então, se você quer garantir que o pip atue no seu ambiente Python 3 ou Python 2, use respectivamente os comandos pip3 ou pip2.

Já o comando pip atua no ambiente Python que for apropriado ao contexto. Isso é relevante quando você tem tanto o Python 2 quanto o Python 3 instalados no computador. 

Por exemplo, computadores com macOS dependem do Python 2 para executar algumas funcionalidades do sistema.  Se você estiver em um ambiente Python 2, o comando pip vai instalar, desinstalar, atualizar ou gerenciar pacotes para o Python 2. O mesmo se aplica se você estiver em um ambiente Python 3. 

No entanto, nessas situações, é importante ter certeza de qual ambiente Python você está usando antes de rodar o comando pip. Caso contrário, você pode acabar manipulando pacotes no ambiente errado.  

pip na prática

Agora que você já conhece o básico do pip e o tem instalado no seu computador, vamos ver como usá-lo!

Instalando pacotes com o pip

O uso mais comum do pip é instalar pacotes Python. Por exemplo, se você quer instalar o pandas, o pacote padrão para trabalhar com dataframes no Python, a forma mais simples é rodar o comando:

>>pip install pandas
[...]
Successfully installed pandas

Talvez você precise instalar um pacote em uma versão específica. É bem fácil com o pip: basta indicar a versão desejada. Digamos que você queira instalar a versão 1.4.0 do pandas:

>>pip install pandas==1.4.0

Se quiser instalar um pacote que atenda a certas condições de versão, o pip permite usar operadores lógicos. Por exemplo, para instalar uma versão do pandas maior ou igual à 1.0.0 e menor que 1.5.0:

>>pip install pandas>=1.0.0,<1.5.0

Instalando o pacote scikit-learn com o pip

No exemplo a seguir, você vai aprender a instalar o pacote scikit-learn, o que também instalará as outras dependências necessárias.

pip install scikit-learn

Você pode notar pelos logs que mais do que apenas o pacote scikit-learn está sendo instalado. Isso acontece porque o pip instala também todos os pacotes dos quais o scikit-learn depende. Esses outros pacotes são chamados de dependências.

Instalando uma lista de pacotes usando arquivos de requirements do pip

Em projetos colaborativos, é muito comum que todos os membros do time usem os mesmos pacotes nas mesmas versões. Para garantir isso, a melhor forma é instalar pacotes usando um arquivo de requirements. Normalmente, é um arquivo de texto que contém todos os pacotes usados no projeto, juntamente com suas respectivas versões. 

O pip permite instalar vários pacotes de uma vez usando um arquivo de requirements. Por exemplo, se o nosso projeto precisa dos pacotes numpy, pandas e TensorFlow, podemos incluí-los, com as versões desejadas, em um arquivo requirements.txt, como no exemplo abaixo:

Para instalar os pacotes listados no requirements.txt, basta rodar:

>>pip install -r requirements.txt

Se quiser criar um arquivo de requirements para compartilhar com o restante do time, use o comando:

>>pip freeze > requirements.txt

Instalando pacotes do GitHub com o pip

Além do PyPI, existem outras fontes na internet onde pacotes Python podem ser hospedados. Sistemas de controle de versão como o GitHub incluem repositórios de pacotes onde é possível publicar e compartilhar pacotes com a comunidade Python. 

Digamos que você queria instalar pacotes hospedados no GitHub. O pip só precisa de um executável acessível via URL do GitHub. Por exemplo:

>>pip install git+https://github.com/pypa/sampleproject.git@main

Atualizando pacotes com o pip

Às vezes, você vai precisar atualizar para uma versão mais recente de um pacote já instalado. O pip torna esse processo muito simples. Por exemplo, para atualizar o pandas para a versão mais recente:

>>pip install --upgrade pandas

Caso você queira atualizar todos os pacotes listados em um requirements.txt, use:

>>pip install -r requirements.txt --upgrade

Vale destacar que o pip também desinstala automaticamente a versão antiga de um pacote antes de atualizar para a nova versão.

Removendo pacotes com o pip

Remover um pacote com o pip é muito fácil. Se você quiser desinstalar o pandas, basta rodar:

>>pip uninstall pandas

Comandos adicionais do pip 

Embora instalar, atualizar e remover pacotes sejam as ações mais comuns com o pip, há outros comandos que valem a pena conhecer.

Se precisar de mais informações sobre os diferentes comandos do pip e como usá-los, rode:

>>pip help

Para listar todos os pacotes instalados no seu ambiente:

>>pip list

Para ver um resumo de um pacote do seu interesse:

>>pip show [NameOfPackage]

Solucionando problemas com o pip

Embora o pip seja uma ferramenta bem simples, com poucos comandos, problemas podem acontecer. Aqui está uma lista dos problemas mais comuns e como resolvê-los.

Instalando o pip

Apesar de incomum, é possível que o pip não esteja instalado. Nesse caso, a forma mais fácil de instalar o pip é rodando o comando abaixo. Ele faz o Python acionar o pacote embutido ensurepip, projetado para instalar o pip em um ambiente Python. 

>>python3 -m ensurepip --default-pip

Caso o problema persista, consulte a documentação do pip para tentar soluções alternativas.

O pip não está atualizado

Novas versões de um pacote podem trazer correções de bugs, novos recursos e melhor performance. Isso vale para qualquer pacote Python, incluindo o pip. Se você estiver usando uma versão antiga do pip, pode enfrentar comportamentos inesperados. Por isso, é sempre recomendado manter o pip atualizado, assim como os pacotes setuptools e wheel, que ajudam a garantir a instalação a partir de arquivos de código-fonte. 

>>pip install –upgrade pip setuptools wheel

Conclusão

Esperamos que você tenha gostado deste tutorial! Por ser a ferramenta padrão para instalação de pacotes, o pip é essencial para desenvolvedores Python. Ele é fácil de usar, o que torna o gerenciamento de pacotes algo direto assim que você se familiariza com os comandos e a dinâmica. 

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