Aprenda a Pensar Como un Programador
con Python
Aprenda a Pensar Como un Programador
con Python

Allen Downey
Jeffrey Elkner
Chris Meyers
Traducido por
´
Miguel Angel Vile...
Copyright c 2002 Allen Downey, Jeffrey Elkner, y Chris Meyers.

Corregido por Shannon Turlington y Lisa Cutler.
Dise˜o de l...
Pr´logo
o
Por David Beazley
Como educador, investigador, y autor de libros, estoy encantado de ver la finalizaci´n de este ...
vi

Pr´logo
o

rompiendo las reglas, y aprendiendo de sus errores. Al hacerlo, no quiero perder
la mitad del semestre trat...
Prefacio
Por Jeff Elkner
Este libro debe su existencia a la colaboraci´n hecha posible por la Internet y
o
al movimiento de...
viii

Prefacio

necesidad. Convencido de que deb´ de haber una elecci´n mejor para el lenguaje
ıa
o
de nuestro curso de pr...
ix

partir de ´l me hizo posible hacerlo, mostrando al mismo tiempo que el modelo
e
cooperativo de desarrollo que tan buen...
Prefacio

x

El primer ejemplo del texto ilustra esta cuesti´n. Es el tradicional programa
o
“hola, mundo”, que en la vers...
xi

lo que es una variable ya es suficientemente dif´ para estudiantes principiantes
ıcil
(tanto de inform´tica como de ´lg...
xii

Prefacio

disponibles para nuestro uso y ahorrar un tiempo valioso. Les invito a unirse a
nuestra comunidad y espero ...
Lista de Colaboradores
Parafraseando la filosof´ de la Free Software Foundation, este libro es libre
ıa
como la libre expre...
xiv

Lista de Colaboradores
Michael Conlon envi´ una correcci´n gramatical del Cap´
o
o
ıtulo 2 y una
mejora del estilo de...
xv

Michael Schmitt envi´ una correcci´n del Cap´
o
o
ıtulo sobre archivos y excepciones.
Robin Shaw se˜al´ un error en la...
xvi

Lista de Colaboradores
Andy Mitchell pill´ un error tipogr´fico en el Cap´
o
a
ıtulo 1 y un ejemplo
err´neo en el Cap´...
´
Indice general
Pr´logo
o

v

Prefacio

vii

Lista de Colaboradores
1. El Camino del Programa

xiii

1

1.1.

El lenguaje...
´
Indice general

xviii

2.7.

El orden de las operaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

2.8.

Las operacio...
´
Indice general

xix

4.7.

Condiciones anidadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

4.8.

La sentencia ...
´
Indice general

xx

7. Cadenas

75

7.1.

Un tipo de datos compuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75

7.2.

...
´
Indice general

xxi

8.15. Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

95

8.16. Cadenas y l...
´
Indice general

xxii

11.4. Encurtido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
11.5. Excepciones ...
´
Indice general

xxiii

14.4. Un ejemplo m´s complicado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
a
14.5. Argumentos op...
xxiv

17.Listas enlazadas

´
Indice general
183

17.1. Referencias incrustadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....
´
Indice general

xxv

19.4. Cola Enlazada Mejorada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
19.5. Cola priorizada ...
´
Indice general

xxvi

C. Listados Completos de Python

243

C.1.

Clase Punto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
Cap´
ıtulo 1

El Camino del Programa
El objetivo de este libro es ense˜arle a pensar como lo hacen los cient´
n
ıficos
info...
2

El Camino del Programa

Como se puede deducir de la nomenclatura “lenguaje de alto nivel”, tambi´n
e
existen lenguajes ...
1.2 ¿Qu´ es un programa?
e

3

int´rprete: modo de comando y modo de gui´n. En modo de comando se escrie
o
ben sentencias ...
4

El Camino del Programa

un sistema de ecuaciones o determinar las ra´ de un polinomio, pero tambi´n
ıces
e
puede ser un...
1.3 ¿Qu´ es la depuraci´n (debugging)?
e
o

1.3.1.

5

Errores sint´cticos
a

Python s´lo puede ejecutar un programa si el...
6

1.3.4.

El Camino del Programa

Depuraci´n experimental
o

Una de las t´cnicas m´s importantes que usted aprender´ es l...
1.4 Lenguajes formales y lenguajes naturales

7

Los lenguajes de programaci´n son lenguajes formales deo
sarrollados para...
8

El Camino del Programa

redundancia: Para reducir la ambig¨edad y los malentendidos, las lenguas nau
turales utilizan b...
1.6 Glosario

9

Este es un ejemplo de una sentencia print, la cual no imprime nada en papel,
m´s bien muestra un valor. E...
10

El Camino del Programa

error (bug): Un error en un programa.
depuraci´n: El proceso de hallazgo y eliminaci´n de los ...
Cap´
ıtulo 2

Variables, expresiones y
sentencias
2.1.

Valores y tipos

El valor es uno de los elementos fundamentales (c...
12

Variables, expresiones y sentencias

n´meros con decimales (separados por medio de un punto en ingl´s) son de tipo
u
e...
2.3 Nombres de variables y palabras reservadas

13

valor entero 17 a n, y la tercera le da el valor de n´mero en coma flot...
14

Variables, expresiones y sentencias

aceptable usar may´sculas, por convenci´n no lo hacemos. Si lo hace, recuerde
u
o...
2.5 Evaluar expresiones

15

Por ejemplo, el gui´n
o
print 1
x = 2
print x
prsenta la salida
1
2
De nuevo, la sentencia de...
16

Variables, expresiones y sentencias

17
3.2
"Hola, mundo"
1 + 1
no presenta ninguna salida. ¿C´mo cambiar´ usted el gu...
2.7 El orden de las operaciones

17

De nuevo se redondea el resultado a la baja, pero al menos ahora la respuesta
es apro...
18

Variables, expresiones y sentencias

Es curioso que el operador + funcione con cadenas, aunque no haga exactamente
lo ...
2.10 Los comentarios

19

Y tambi´n puede poner expresiones arbitrarias en la parte derecha de una sene
tencia de asignaci...
20

Variables, expresiones y sentencias

tipo: un conjunto de valores. El tipo de un valor determina c´mo puede usarse
o
e...
Cap´
ıtulo 3

Funciones
3.1.

Llamadas a funciones

Ya hemos visto un ejemplo de una llamada a una funci´n:
o
>>> type("32...
22

3.2.

Funciones

Conversi´n de tipos
o

Python proporciona una colecci´n de funciones internas que convierten valores
...
3.4 Funciones matem´ticas
a

23

>>> minuto = 59
>>> float(minuto) / 60.0
0.983333333333
O bien podemos sacar provecho de ...
24

Funciones

La primera sentencia da a decibelio el valor del logaritmo de 17, en base 10.
Hay tambi´n una funci´n llama...
3.6 A˜ adir funciones nuevas
n

25

En contextos de programaci´n, funci´n es una secuencia de instrucciones con
o
o
nombre...
26

Funciones

O bien podemos escribir una nueva funci´n que llamaremos tresLineas, y que
o
imprima tres nuevas l´
ıneas:
...
3.8 Flujo de ejecuci´n
o

27

def nueva_linea():
print
def tresLineas():
nueva_linea()
nueva_linea()
nueva_linea()
print "...
28

Funciones

funci´n dentro de otra. En este caso, la definici´n de funci´n interior no se
o
o
o
ejecuta hasta que no se ...
3.10 Las variables y los par´metros son locales
a

29

La funci´n imprimeDoble sirve con cualquier tipo (de dato) que se p...
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Aprende a pensar como programador con python

  1. 1. Aprenda a Pensar Como un Programador con Python
  2. 2. Aprenda a Pensar Como un Programador con Python Allen Downey Jeffrey Elkner Chris Meyers Traducido por ´ Miguel Angel Vilella ´ Angel Arnal Iv´n Juanes a Litza Amurrio Efrain Andia C´sar Ballardini e Green Tea Press Wellesley, Massachusetts
  3. 3. Copyright c 2002 Allen Downey, Jeffrey Elkner, y Chris Meyers. Corregido por Shannon Turlington y Lisa Cutler. Dise˜o de la cubierta por Rebecca Gimenez. n Green Tea Press 1 Grove St. P.O. Box 812901 Wellesley, MA 02482 Se permite copiar, distribuir, y/o modificar este documento bajo los t´rminos de e la GNU Free Documentation License, Versi´n 1.1 o cualquier versi´n posterior o o publicada por la Free Software Foundation; siendo las Secciones Invariantes “Pr´logo”, “Prefacio”, y “Lista de Colaboradores”, sin texto de cubierta, y o sin texto de contracubierta. Se incluye una copia de la licencia en el ap´ndice e titulado “GNU Free Documentation License”. La GNU Free Documentation License est´ disponible en www.gnu.org o escria biendo a la Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA. A La forma original de este libro es c´digo fuente L TEX. La compilaci´n de este o o A X tiene el efecto de generar una representaci´n independiente del fuente L TE o dispositivo de un libro de texto, que puede convertirse a otros formatos e imprimirse. A El fuente L TEX de este libro y m´s informaci´n sobre el proyecto de Libro de a o Texto de C´digo Abierto est´n disponibles en o a http://www.thinkpython.com A La composici´n de este libro se realiz´ utilizando L TEX y LyX. Las ilustraciones o o se hicieron con xfig. Todos ellos son programas gratuitos de c´digo abierto. o Historia de la impresi´n: o Abril 2002: Primera edici´n. o ISBN 0-9716775-0-6
  4. 4. Pr´logo o Por David Beazley Como educador, investigador, y autor de libros, estoy encantado de ver la finalizaci´n de este libro. Python es un lenguaje de programaci´n divertido y o o extremadamente f´cil de usar que en los ultimos a˜os se ha hecho muy popua ´ n lar. Desarrollado hace diez a˜os por Guido van Rossum, su sintaxis simple y la n sensaci´n general se deriva en gran parte del ABC, un lenguaje desarrollado en o los 1980s para la ense˜anza. Sin embargo, Python tambi´n se cre´ para resolver n e o problemas reales y presenta una variedad amplia de caracter´ ısticas de lenguajes de programaci´n como C++, Java, Modula-3 y Scheme. Debido a esto, una de o las caracter´ ısticas notables de Python es su atractivo para los desarrolladores profesionales de progamaci´n, cient´ o ıficos, investigadores, artistas, y educadores. A pesar del atractivo de Python para muchas comunidades diferentes, puede que a´n se pregunte “¿por qu´ Python?” o “¿por qu´ ense˜ar programaci´n u e e n o con Python?”No es tarea f´cil responder a estas preguntas, en especial cuando a la opini´n popular est´ del lado de alternativas m´s masoquistas como C++ y o a a Java. Sin embargo, pienso que la respuesta m´s directa es que la progrmaci´n a o en Python es simplemente m´s divertida y m´s productiva. a a Cuando imparto cursos de inform´tica, quiero cubrir conceptos importantes, a hacer el material interesante y enganchar a los estudiantes. Desgraciadamente, hay una tendencia en los cursos de introducci´n a la programaci´n a prestar o o demasiada atenci´n a la abstracci´n matem´tica que hace que los estudiantes o o a se frustren con problemas farragosos relacionados con detalles nimios de la sintaxis, compilaci´n, y la aplicaci´n de reglas aparentemente arcanas. Aunque o o tal abstraci´n y formalismo son importantes para ingenieros profesionales de la o programaci´n y estudiantes que planean continuar sus estudios de inform´tica, o a decidirse por este enfoque en un curso introductorio s´lo tiene ´xito en hacer o e aburrida la inform´tica. Cuando imparto un curso, no quiero tener un aula de a estudiantes sin inspiraci´n. Quisiera verlos intentando resolver problemas ino teresantes, explorando ideas diferentes, probando enfoques no convencionales,
  5. 5. vi Pr´logo o rompiendo las reglas, y aprendiendo de sus errores. Al hacerlo, no quiero perder la mitad del semestre tratando de sortear problemas con una sintaxis abstrusa, mensajes de error del compilador incomprensibles, o los varios cientos de maneras que un programa puede generar un error de proteci´n general. o Una de las razones por las que me gusta Python es por que proporciona un equilibrio muy bueno entre lo pr´ctico y lo conceptual. Puesto que Python es un a lenguaje interpretado, los principiantes pueden tomar el lenguaje y empezar a hacer cosas interesantes casi inmediato, sin perderse el los problemas de compilaci´n y enlazado. Adem´s, Python viene con una gran biblioteca de m´dulos que o a o se pueden usar para hacer toda clase de tareas que abarcan desde programaci´n o para web a gr´ficos. Este enfoque pr´ctico es una buena manera de enganchar a a a estudiantes y permite que completen proyectos significativos. Sin embargo, Python tambi´n puede servir como una base excelente para intruducir conceptos e importantes de inform´tica. Puesto que Python soporta completamente procea dimientos y clases, los estudiantes pueden introducirse gradualmente en temas como abstracci´n procedural, estructuras de datos, y programaci´n orientada a o objetos, que son aplicables a cursos posteriores en Java o C++. Python incluso toma prestada cierta cantidad de caracter´ ısticas de lenguajes de programaci´n o funcionales y puede usarse para intruducir conceptos que pudieran ser cubiertos en mas detalle en cursos de Scheme o Lisp. Leendo, el prefacio de Jeffrey, me sorprenden sus comentarios sobre que Python le permite ver un “m´s alto nivel de ´xito y un bajo nivel de frustraci´n a e o que puede “avanzar r´pido con mejores resultados”. Aunque estos comentarios a se refieren a sus cursos introductorios, a veces uso Python por estas mismas razones en cursos de inform´tica avanzada en la Universidad de Chicago. En a estos cursos me enfrento constantemente con la desalentadora tarea de cubrir un mont´n de material dif´ en un agotador trimestre de nueve semanas. Auno ıcil que es ciertamente posible para m´ infligir mucho dolor y sufrimiento usando un ı lenguaje como C++, he visto a menudo que ese estilo es ineficaz, especialmente cuando el curso se trata de un asunto sin relaci´n apenas con la “programaci´n”. o o Encuentro que usar Python me permite dedicarme m´s al asunto en cuesti´n a o mientras permito a los estudiantes completar proyectos utiles. ´ 2 Aunque Python es todav´ un lenguaje joven y en desarollo, creo que tiene ıa un futuro brillante en la educaci´n. Este libro es un paso importante en esa o direcci´n. o David Beazley Universidad de Chicago Autor de Python Essential Reference
  6. 6. Prefacio Por Jeff Elkner Este libro debe su existencia a la colaboraci´n hecha posible por la Internet y o al movimiento de software libre. Sus tres autores, un profesor universitario, un profesor de instituto y un programador profesional, todav´ tienen que conocerse ıa cara a cara, pero hemos sido capaces de colaborar estrechamente y hemos recibido la ayuda de mucha gente maravillosa que han donado su tiempo y esfuerzo para ayudar a mejorar este libro. Creemos que este libro es un testamento a los beneficios y futuras posibilidades de este tipo de colaboraci´n, cuyo marco han establecido Richard Stallman y la o Free Software Foundation. C´mo y por qu´ vine a usar Python o e En 1999, el examen de Advanced Placement (AP) de Ciencias de la Computaci´n del Claustro Escolar se realiz´ por primera vez en C++. Como en muchos o o institutos en todo el pa´ la decisi´n de cambiar de lenguaje tuvo un impacto ıs, o directo sobre el curriculum de inform´tica en el Insituto de Yorktown en Ara lington, Virgina, donde doy clase. Hasta ese momento, el lenguaje de ense˜anza n era Pascal tanto en nuestro curso de primer a˜o como en el AP. Al seguir con n la pr´ctica anterior de dar a los estudiantes dos a˜os de exposici´n al mismo a n o lenguaje, tomamos la decisi´n de cambiar a C++ en el aula de primer a˜o del o n curso 1997-98 de modo que estar´ ıamos en sinton´ con el cambio del Claustro ıa Escolar para el curso AP del a˜o siguiente. n Dos a˜os m´s tarde, me convenc´ de que C++ era una mala elecci´n para iniciar n a ı o a los estudiantes en la inform´tica. Aunque es un lenguaje de programaci´n a o muy poderoso, tambi´n es extremadamente dif´ de aprender y ense˜ar. Me e ıcil n encontr´ luchando constantemente con la dif´ sintaxis de C++ y sus m´ltiples e ıcil u formas de hacer las cosas, y como consecuencia perd´ muchos estudiantes sin ıa
  7. 7. viii Prefacio necesidad. Convencido de que deb´ de haber una elecci´n mejor para el lenguaje ıa o de nuestro curso de primer a˜o, me puse a buscar una alternativa para C++. n Necesitaba un lenguaje que funcionase tanto en las m´quinas de nuestro laboa ratorio de Linux como en las plataformas Windows y Macintosh que la mayor´ ıa de los estudiantes ten´ en casa. Quer´ que fuera de c´digo abierto, para que ıan ıa o los estudiantes pudieran usarlo en casa sin importar su nivel econ´mico. Quer´ o ıa un lenguaje utilizado por programadores profesionales, y que tuviera una comunidad activa de desarrolladores a su alrededor. Ten´ que soportar tanto la ıa programaci´n procedural como la orientada a objetos. Y lo m´s importante, o a ten´ que ser f´cil de aprender y de ense˜ar. Cuando investigu´ las opciones con ıa a n e estos obejetivos en mente, Python destac´ como el mejor candidato. o Ped´ a uno de los estudiantes m´s talentosos de Yorktown, Matt Ahrens, que ı a probase Python. En dos meses, no s´lo hab´ aprendido el lenguaje, sino que o ıa escribi´ una aplicaci´n llamada pyTicket que permit´ a nuestro personal inforo o ıa mar de problemas tecnol´gicos via Web. Sab´ que Matt no pod´ terminar una o ıa ıa aplicaci´n de tal escala en tan poco tiempo con C++, y este logro, combinado o con la positiva valoraci´n de Python por parte de Matt, suger´ que Python era o ıa la soluci´n que buscaba. o Encontrar un libro de texto Una vez decidido a usar Python tanto en mis clases de inform´tica b´sica como a a en el a˜o siguiente, el problema m´s acuciante era la falta de un libro de texto n a disponible. El contenido libre vino al rescate. Anteriormente en ese a˜o, Richard Stallman n me present´ a Allen Downey. Ambos hab´ o ıamos escrito a Richard expresando nuestro inter´s en desarrollar conenidos educativos libres. Allen ya hab´ escrito e ıa un libro de texto de inform´tica de primer a˜o, How to Think Like a Coma n puter Scientist. Cuando le´ ese libro, supe inmediatamente que quer´ usarlo ı ıa en mi clase. Era el libro de inform´tica m´s claro y pr´ctico que hab´ visto. a a a ıa Pon´ el ´nfasis en los procesos de pensamiento involucrados en la programaci´n ıa e o m´s que en las caracter´ a ısticas de un lenguaje en particular. Su lectura me hizo inmediatamente un maestro mejor. How to Think Like a Computer Scientist no era s´lo un libro excelente, sino que o se public´ bajo la licencia p´blica GNU, lo que significaba que pod´ usarse y o u ıa modificarse libremente para ajustarse a las necesidades de su usuario. Una vez que decid´ usar Python, se me ocurri´ que podr´ traducir la versi´n original ı o ıa o en Java del libro de Allen al nuevo lenguaje. Aunque no hubiera sido capaz de escribir un libro de texto por mi cuenta, tener el libro de Allen para trabajar a
  8. 8. ix partir de ´l me hizo posible hacerlo, mostrando al mismo tiempo que el modelo e cooperativo de desarrollo que tan buenos resultados hab´ dado en el software ıa pod´ funcionar tambi´n para el contenido educativo. ıa e El trabajo en este libro durante los dos ultimos a˜os ha sido gratificante para mis ´ n estudiantes y para m´ y mis estudiantes desempe˜aron un importante papel en ı, n el proceso. Como pod´ hacer cambios instant´neos cuando alguien encontraba ıa a un error ortogr´fico o un pasaje dif´ a ıcil, los anim´ a buscar errores en el libro e d´ndoles un punto extra cada vez que hac´ una sugerencia que terminaba a ıan como un cambio en el texto. Esto tuvo el doble beneficio de animarlos a leer el texto con m´s atenci´n y tener el texto revisado en profundidad por sus cr´ a o ıticos m´s importantes: los estudiantes que lo usan para aprender inform´tica. a a Para la segunda mitad del libro, acerca de la programaci´n orientada a objetos, o sab´ que necesitar´ a alguien con m´s experiencia real en programaci´n de ıa ıa a o la que yo ten´ para hacerlo bien. El libro se estanc´ en un estado inacabado ıa o durante buena parte de un a˜o hasta que la comunidad de c´digo abierto de n o nuevo proporcion´ los medios necesarios para su terminaci´n. o o Recib´ un correo electr´nico de Chris Meyers expresando su inter´s en el liı o e bro. Chris es un programador profesional que empez´ a impartir un curso de o programaci´n con Python el a˜o pasado en el Colegio de Lane Community, o n en Eugene, Oregon. La perspectiva de impartir el curso llev´ a Chris haso ta el libro, y empez´ a colaborar con ´l inmediatamente. Hacia el final del o e a˜o escolar hab´ creado un proyecto complementario en nuesto sitio web en n ıa http://www.ibiblio.org/obp llamado Python for Fun y estaba trabajando con algunos de mis estudiantes aventajados como profesor magistral, dirigi´ndoe les m´s all´ de donde yo pod´ llevarles. a a ıa Presentando la programaci´n con Python o El proceso de traducir y usar How to Think Like a Computer Scientist durante los dos ultimos a˜os ha confirmado la idoneidad de Python para ense˜ar a ´ n n estudiantes principiantes. Python simplifica enormemente los ejemplos de programaci´n y facilita la ense˜anza de los conceptos importantes en programaci´n. o n o
  9. 9. Prefacio x El primer ejemplo del texto ilustra esta cuesti´n. Es el tradicional programa o “hola, mundo”, que en la versi´n C++ del libro es as´ o ı: #include <iostream.h> void main() { cout << "Hola, mundo" << endl; } en la versi´n Python se convierte en: o print "Hola, Mundo" Aunque es un ejemplo trivial, destacan las ventajas de Python. El curso de Inform´tica I en Yorktown no tiene prerrequisitos, as´ que muchos de los estua ı diantes que ven este ejemplo est´n mirando su primer programa. Algunos de a ellos est´n sin duda un poco nerviosos, tras haber o´ que programar compua ıdo tadores es algo dif´ de aprender. La versi´n C++ siempre me ha obligado a ıcil o elegir entre dos opciones insatisfactorias: explicar las sentencias #include, void main(), {, y } y arriesgarme a confundir o intimidar a algunos estudiantes desde el principio, o decirles “No te preocupes de todo eso ahora, hablaremos de ello m´s tarde”, y arriesgarme a lo mismo. Los objetivos educativos en este momento a del curso son exponer a los estudiantes a la idea de una sentencia de programaci´n y llevarles a escribir su primer programa, present´ndoles de esta forma o a el entorno de programaci´n. La programaci´n con Python tiene exactamente lo o o que necesito para hacer estas cosas, y nada m´s. a La comparaci´n del texto explicativo de este programa para cada versi´n del o o libro ilustra mejor lo que esto significa para los estudiantes principiantes. Hay trece p´rrafos de explicaci´n de “¡Hola, mundo!” en la versi´n C++. En la a o o versi´n Python s´lo hay dos. A´n m´s importante: los once p´rrafos que faltan o o u a a no tocan las “grandes ideas” de la programaci´n de computadores, sino las o minucias de la sintaxis de C++. Encontr´ que esto mismo suced´ por todo el e ıa libro. P´rrafos enteros desapareciendo de la versi´n Python del texto porque la a o sintaxis clara de Python los hace innecesarios. El uso de un lenguaje de muy alto nivel como Python permite que el profesor deje para m´s tarde hablar sobre los detalles de bajo nivel de la m´quina hasta a a que los estudiantes tengan el fondo necesario para entender los detalles. De este modo crea la habilidad de poner pedag´gicamente “antes lo primero”. Uno de o los mejores ejemplos de ello es la manera en la cual Python maneja las variables. En C++ una variable es un nombre para un lugar que contiene una cosa. Las variables deben declararse seg´n su tipo en parte porque el tama˜o del lugar al u n que apuntan tiene que determinarse de antemano. As´ la idea de una variable ı, est´ ligada al hardware de la m´quina. El concepto poderoso y fundamental de a a
  10. 10. xi lo que es una variable ya es suficientemente dif´ para estudiantes principiantes ıcil (tanto de inform´tica como de ´lgebra). Octetos y direcciones no ayudan a la a a comprensi´n. En Python una variable es un nombre que se˜ala una cosa. Este o n es un concepto mucho m´s intuitivo para estudiantes principiantes y est´ m´s a a a cerca del significado de “variable” que aprendieron en su clase de matem´ticas. a Este a˜o tuve muchas menos dificultades ense˜ando lo que son las variables que n n en el anterior, y pas´ menos tiempo ayud´ndoles con los problemas derivados e a de su uso. Otro ejemplo de c´mo Python ayuda en la ense˜anza y aprendizaje de la proo n gramaci´n es en su sintaxis para las funciones. Mis estudiantes siempre han o tenido una gran dificultad comprendiendo las funciones. El problema principal se centra alrededor de la diferencia entre la definici´n de una funci´n y la llamao o da a una funci´n, y la distinci´n asociada entre un par´metro y un argumento. o o a Python viene al rescate con una sintaxis a la que no le falta belleza. La definici´n de una funci´n empieza con la palabra clave def, y simplemente digo a mis o o estudiantes: “cuando definas una funci´n, empieza con def, seguido del nombre o de la funci´n que est´s definiendo; cuando llames a una funci´n, simplemente di o e o (escribe) su nombre”. Los par´metros van con las definiciones; los argumentos a con las llamadas. No hay tipo de retorno, tipos de par´metros, o par´metro por a a referencia y valor de por medio, por lo que ahora soy capaz de ense˜ar funciones n en la mitad de tiempo que antes, con mejor comprensi´n. o El uso de Python ha mejorado la eficacia de nuestro programa de inform´tica a para todos los estudiantes. Veo un mayor nivel general de ´xito y un menor e nivel de frustraci´n del que experiment´ durante los dos a˜os que ense˜´ C++. o e n ne Avanzo m´s r´pido con mejores resultados. M´s estudiantes terminan el curso a a a con la habilidad de crear programas utiles y con la actitud positiva hacia la ´ experiencia de programaci´n que esto engendra. o Formar una comunidad He recibido correos electr´nicos de todos los rincones del planeta de parte o de gente que usa este libro para aprender o enese˜ar a programar. Ha emn pezando a surgir una comunidad de usuarios, y muchas personas han contribuido al proyecto mandando materiales a trav´s del sitio web complementario e http://www.thinkpython.com. Con la publicaci´n de este libro en forma impresa, espero que continue y se o acelere el crecimiento de la comunidad de usuarios. La emergencia de esta comunidad de usuarios y la posibilidad que sugiere para colaboraciones similares entre educadores han sido para m´ las partes m´s excitantes de trabajar en este ı a proyecto. Trabajando juntos, podemos incrementar la calidad de los materiales
  11. 11. xii Prefacio disponibles para nuestro uso y ahorrar un tiempo valioso. Les invito a unirse a nuestra comunidad y espero con impaciencia saber algo de ustedes. Por favor, escriban a los autores a feedback@thinkpython.com. Jeffrey Elkner Escuela Secundaria Yortown Arlington, Virginia
  12. 12. Lista de Colaboradores Parafraseando la filosof´ de la Free Software Foundation, este libro es libre ıa como la libre expresi´n, pero no necesariamente gratis como la pizza gratis. o Se hizo realidad a causa de una colaboraci´n que no habr´ sido posible sin o ıa la GNU Free Documentation License. As´ que queremos agradecer a la Free ı Software Foundation por desarrollar esta licencia y, por supuesto, ponerla a nuestra disposici´n. o Tambi´n nos gustar´ dar las gracias a los m´s de cien lectores de aguda vista e ıa a que se han preocupado de enviarnos sugerencias y correcciones en los dos ulti´ mos a˜os. Siguiendo el esp´ n ıritu del software libre, decidimos expresar nuestra gratitud en la forma de una lista de colaboradores. Desgraciadamente, esta listo no est´ completa, pero hacemos lo que podemos para mantenerla actualizada. a Si se toma el tiempo de echar un vistazo a la lista, ver´ que cada una de las a personas que aparecen le ha ahorrado a usted y a los lectores que le sucedan la confusi´n de un error t´cnico o una explicaci´n poco clara simplemente eno e o vi´ndonos una nota. a Pos imposible que parezca tras tantas correcciones, todav´ puede haber ıa errores en el libro. Si se encontrara con una, esperamos que se tome un minuto para ponerse en contacto con nosotros. La direcci´n de correo es o feedback@thinkpython.com. Si cambiamos algo a partir de su sugerencia, aparecer´ en la siguiente versi´n de la lista de colaboradores (a no ser que pida a o quedar omitido). ¡Gracias! Lloyd Hugh Allen envi´ una correcci´n de la Secci´n 8.4. o o o Yvon Boulianne envi´ una correcci´n de un error sem´ntico en el Cap´ o o a ıtulo 5. Fred Bremmer comunic´ una correcci´n de la Secci´n 2.1. o o o A Jonah Cohen escribi´ los scripts en Perl para convertir la fuente L TEX del o libro en hermoso HTML.
  13. 13. xiv Lista de Colaboradores Michael Conlon envi´ una correcci´n gramatical del Cap´ o o ıtulo 2 y una mejora del estilo del Cap´ ıtulo 1, e inici´ una discusi´n sobre aspectos o o t´cnicos de los int´rpretes. e e Benoit Girard envi´ una correcci´n de un divertido error de la Secci´n 5.6. o o o Courtney Gleason y Katherine Smith escribieron horsebet.py, que se us´ como un caso de estudio en una versi´n temprana del libro. Su proo o grama puede encontrarse en el sitio web. Lee Harr comunic´ m´s correcciones de las que tenemos sitio para enumeo a rar aqu´ y de verdad deber´ aparecer como uno de los principales editores ı, ıa del texto. James Kaylin es un estudiante que us´ el texto. Envi´ numerosas correco o ciones. David Kershaw arregl´ la funci´n catTwice que no funcionaba en la Seco o ci´n 3.10. o Eddie Lam ha enviado numerosas correcciones de los Cap´ ıtulos 1, 2 y 3. Tambi´n arregl´ el Makefile de forma que crea un ´ e o ındice la primera vez que se ejecuta y nos ayud´ a preparar un esquema de versiones. o Man-Yong Lee envi´ una correcci´n del c´digo de ejemplo de la Secci´n o o o o 2.4. David Mayo se˜al´ que la palabra “unconscientemente”en el Cap´ n o ıtulo 1 deb´ cambiarse por “subconscientemente”. ıa Chris McAloon envi´ varias correciones de las Secciones 3.9 y 3.10. o Matthew J. Moelter ha sido un colaborador durante mucho tiempo y ha enviado numerosas correcciones y sugerencias. Simon Dicon Montford inform´ de una definici´n de funci´n faltante y o o o varios errores tipogr´ficos en el Cap´ a ıtulo 3. Tambi´n encontr´ errores en e o la funci´n incrementa del Cap´ o ıtulo 13. John Ouzts corrigi´ la definici´n de “valor de retorno”del Cap´ o o ıtulo 3. Kevin Parks envi´ valiosos comentarios y sugerencias acerca de c´mo meo o jorar la distribuci´n del libro. o David Pool envi´ un error tipogr´fico en el glosario del Cap´ o a ıtulo 1, y tambi´n amables palabras de ´nimo. e a
  14. 14. xv Michael Schmitt envi´ una correcci´n del Cap´ o o ıtulo sobre archivos y excepciones. Robin Shaw se˜al´ un error en la Secci´n 13.1, donde la funci´n imprin o o o meHora se usaba en un ejemplo sin haberla definido. Paul Sleigh encontr´ un error en el Cap´ o ıtulo 7 y un error en el script Perl A de Jonah Cohen que, a partir de L TEX genera, el HTML. Craig T. Snydal est´ poniendo a prueba el texto en un curso en la Unia versidad de Drew. Ha contribuido con varias sugerencias y correcciones de importancia. Ian Thomas y sus estudiantes usan el texto en un curso de programaci´n. o Son los primeros en probar los Cap´ ıtulos de la segunda mitad del libro, y han hecho numerosas correcciones y sugerencias. Keith Verheyden envi´ una correcci´n del Cap´ o o ıtulo 3. Peter Winstanley nos hizo saber de un persistente error en nuestro lat´ ın del Cap´ ıtulo 3. Chris Wrobel hizo correcciones al c´digo del Cap´ o ıtulo sobre E/S de archivos y excepciones. Moshe Zadka ha hecho contribuciones inestimables al proyecto. Adem´s a de escribir el primer borrador del Cap´ ıtulo sobre diccionarios, proporcion´ una gu´ continuada en las primeras etapas del libro. o ıa Christoph Zwerschke envi´ varias correcciones y sugerencias pedag´gicas, o o y explic´ la diferencia entre gleich y selbe. o James Mayer envi´ un cargamento de errores tipogr´ficos y ortogr´ficos, o a a incluyendo dos en la lista de colaboradores. Hayden McAfee pill´ una inconsistencia potencialmente confusa entre dos o ejemplos. ´ Angel Arnal es parte de un equipo internacional de traductores que trabajan en la versi´n en espa˜ol del texto. Tambi´n ha encontrado varios o n e errores en la versi´n inglesa. o Tauhidul Hoque y Lex Berezhny crearon las ilustraciones del Cap´ ıtulo 1 y mejoraron muchas de las otras ilustraciones. Dr. Michele Alzetta pill´ un error en el Cap´ o ıtulo 8 y envi´ varios comeno tarios y sugerencias pedag´gicas interesantes sobre Fibonacci y La Mona. o
  15. 15. xvi Lista de Colaboradores Andy Mitchell pill´ un error tipogr´fico en el Cap´ o a ıtulo 1 y un ejemplo err´neo en el Cap´ o ıtulo 2. Kalin Harvey sugiri´ una clarificaci´n al Cap´ o o ıtulo 7 y detect´ varios errores o tipogr´ficos. a Christopher P. Smith encontr´ varios errores tipogr´ficos y nos est´ ayuo a a dando a preparar la actualizaci´n del libro para Python 2.2. o David Hutchins pill´ un error tipogr´fico en el Pr´logo. o a o Gregor Lingl ense˜a Python en un instituto de Viena, Austria. Est´ tran a bajando en una traducci´n del libro al alem´n, y pill´ un par de errores o a o graves en el Cap´ ıtulo 5. Julie Peters encontr´ un error tipogr´fico en el Prefacio. o a
  16. 16. ´ Indice general Pr´logo o v Prefacio vii Lista de Colaboradores 1. El Camino del Programa xiii 1 1.1. El lenguaje de programaci´n Python . . . . . . . . . . . . . . . o 1 1.2. ¿Qu´ es un programa? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 3 1.3. ¿Qu´ es la depuraci´n (debugging)? . . . . . . . . . . . . . . . . e o 4 1.4. Lenguajes formales y lenguajes naturales . . . . . . . . . . . . . 6 1.5. El primer programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.6. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. Variables, expresiones y sentencias 11 2.1. Valores y tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2. Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3. Nombres de variables y palabras reservadas . . . . . . . . . . . 13 2.4. Sentencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.5. Evaluar expresiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.6. Operadores y expresiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
  17. 17. ´ Indice general xviii 2.7. El orden de las operaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.8. Las operaciones sobre cadenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.9. Composici´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 18 2.10. Los comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.11. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3. Funciones 21 3.1. Llamadas a funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2. Conversi´n de tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 22 3.3. Coerci´n de tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 22 3.4. Funciones matem´ticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 23 3.5. Composici´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 24 3.6. A˜adir funciones nuevas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n 24 3.7. Las definiciones y el uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.8. Flujo de ejecuci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 27 3.9. Par´metros y argumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 28 3.10. Las variables y los par´metros son locales . . . . . . . . . . . . a 29 3.11. Diagramas de pila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.12. Funciones con resultado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.13. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4. Condicionales y recursividad 35 4.1. El operador m´dulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 35 4.2. Expresiones booleanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.3. Operadores l´gicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 36 4.4. Ejecuci´n condicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 37 4.5. Ejecuci´n alternativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 37 4.6. Condiciones encadenadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
  18. 18. ´ Indice general xix 4.7. Condiciones anidadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.8. La sentencia return . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.9. Recursividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.10. Diagramas de pila para funciones recursivas . . . . . . . . . . . 42 4.11. Recursividad infinita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.12. Entrada por teclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.13. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5. Funciones productivas 47 5.1. Valores de retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2. Desarrollo de programas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.3. Composici´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 51 5.4. Funciones booleanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.5. M´s recursividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 53 5.6. Acto de fe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.7. Un ejemplo m´s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 56 5.8. Comprobaci´n de tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 57 5.9. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6. Iteraci´n o 61 6.1. Asignaci´n m´ltiple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o u 61 6.2. La sentencia while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.3. Tablas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.4. Tablas de dos dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.5. Encapsulado y generalizaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 67 6.6. M´s encapsulaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a o 68 6.7. Variables locales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 6.8. M´s generalizaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a o 70 6.9. Funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.10. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
  19. 19. ´ Indice general xx 7. Cadenas 75 7.1. Un tipo de datos compuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 7.2. Longitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 7.3. Recorrido y el bucle for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 7.4. Porciones de cadenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 7.5. Comparaci´n de cadenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 78 7.6. Las cadenas son inmutables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 7.7. Una funci´n “encuentra” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 80 7.8. Bucles y conteo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 7.9. El m´dulo “string” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 81 7.10. Clasificaci´n de caracteres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 82 7.11. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 8. Listas 85 8.1. Valores de una lista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 8.2. Acceso a los elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 8.3. Longitud (tama˜o) de una lista . . . . . . . . . . . . . . . . . . n 87 8.4. Pertenencia a una lista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 8.5. Listas y bucles for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 8.6. Operaciones con listas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 8.7. Porciones (slices) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8.8. Las listas son mutables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8.9. Borrado en una lista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.10. Objetos y valores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.11. Alias (poner sobrenombres) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 8.12. Clonar listas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 8.13. Listas como par´meteros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 94 8.14. Listas anidadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
  20. 20. ´ Indice general xxi 8.15. Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 8.16. Cadenas y listas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 8.17. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 9. Tuplas 99 9.1. Mutabilidad y tuplas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 9.2. Asignaci´n de tuplas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 o 9.3. Tuplas como valor de retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 9.4. N´meros aleatorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 u 9.5. Lista de n´meros aleatorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 u 9.6. Conteo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 9.7. Muchos baldes 9.8. Una soluci´n en una sola pasada . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 o 9.9. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 10.Diccionarios 109 10.1. Operaciones sobre diccionarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 10.2. M´todos del diccionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 e 10.3. Asignaci´n de alias y copiado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 o 10.4. Matrices dispersas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 10.5. Pistas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 10.6. Enteros largos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 10.7. Contar letras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 10.8. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 11.Archivos y excepciones 119 11.1. Archivos de texto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 11.2. Escribir variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 11.3. Directorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
  21. 21. ´ Indice general xxii 11.4. Encurtido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 11.5. Excepciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 11.6. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 12.Clases y objetos 131 12.1. Tipos compuestos definidos por el usuario . . . . . . . . . . . . 131 12.2. Atributos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 12.3. Instancias como par´metro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 a 12.4. Mismidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 12.5. Rect´ngulos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 a 12.6. Instancias como valores de retorno . . . . . . . . . . . . . . . . 136 12.7. Los objetos son mudables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 12.8. Copiado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 12.9. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 13.Clases y funciones 141 13.1. Hora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 13.2. Funciones puras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 13.3. Modificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 13.4. ¿Qu´ es mejor? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 e 13.5. Desarrollo de prototipos frente a planificaci´n . . . . . . . . . . 145 o 13.6. Generalizaci´n o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 13.7. Algoritmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 13.8. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 14.Clases y m´todos e 149 14.1. Caracter´ ısticas de la orientaci´n a objetos . . . . . . . . . . . . 149 o 14.2. imprimeHora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 14.3. Otro ejemplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
  22. 22. ´ Indice general xxiii 14.4. Un ejemplo m´s complicado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 a 14.5. Argumentos opcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 14.6. El m´todo de inicializaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 e o 14.7. Revisi´n de los Puntos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 o 14.8. Sobrecarga de operadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 14.9. Polimorfismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 14.10. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 15.Conjuntos de objetos 161 15.1. Composici´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 o 15.2. Objetos Carta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 15.3. Atributos de clase y el m´todo e str . . . . . . . . . . . . . . 163 15.4. Comparaci´n de naipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 o 15.5. Mazos de naipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 15.6. Impresi´n del mazo de naipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 o 15.7. Barajar el mazo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 15.8. Eliminaci´n y reparto de los naipes . . . . . . . . . . . . . . . . 168 o 15.9. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 16.Herencia 171 16.1. Herencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 16.2. Una mano de cartas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 16.3. El reparto de los naipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 16.4. Mostremos la mano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 16.5. La clase JuegoDeCartas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 16.6. La clase ManoDeLaMona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 16.7. La clase JuegoDeLaMona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 16.8. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
  23. 23. xxiv 17.Listas enlazadas ´ Indice general 183 17.1. Referencias incrustadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 17.2. La clase Nodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 17.3. Listas como colecciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 17.4. Listas y recursividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 17.5. Listas infinitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 17.6. Teorema fundamental de la ambig¨edad . . . . . . . . . . . . . 188 u 17.7. Modificar listas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 17.8. Envoltorios y ayudantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 17.9. La clase ListaEnlazada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 17.10. Invariantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 17.11. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 18.Pilas 195 18.1. Tipos abstractos de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 18.2. El TAD Pila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 18.3. C´mo implementar pilas con listas de Python . . . . . . . . . . 196 o 18.4. Uso de push y pop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 18.5. Usar una pila para evaluar postfijo . . . . . . . . . . . . . . . . 198 18.6. An´lisis sint´ctico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 a a 18.7. Evaluar un postfijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 18.8. Clientes y proveedores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 18.9. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 19.Colas 203 19.1. El TAD Cola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 19.2. Cola Enlazada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 19.3. Rendimiento t´ ıpico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
  24. 24. ´ Indice general xxv 19.4. Cola Enlazada Mejorada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 19.5. Cola priorizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 19.6. La clase Golfista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 19.7. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 ´ 20. Arboles 211 20.1. Crear ´rboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 a 20.2. Recorrer ´rboles a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 ´ 20.3. Arboles de expresi´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 o 20.4. Recorrido de un ´rbol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 a 20.5. Construir un ´rbol de expresi´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 a o 20.6. Manejar errores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 20.7. El ´rbol de animales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 a 20.8. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 A. Depuraci´n o 225 A.1. Errores de sintaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 A.2. Errores en tiempo de ejecuci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 o A.3. Errores sem´nticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 a B. Crear un nuevo tipo de datos 235 B.1. Multiplicaci´n de fracciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 o B.2. Suma de fracciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 B.3. Algoritmo de Euclides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 B.4. Comparar fracciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 B.5. Forzando la m´quina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 a B.6. Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
  25. 25. ´ Indice general xxvi C. Listados Completos de Python 243 C.1. Clase Punto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 C.2. Clase Hora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 C.3. Cartas, mazos y juegos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 C.4. Lists Enlazadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 C.5. Clase Pila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 C.6. Colas y colas priorizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 C.7. ´ Arboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 C.8. ´ Arboles de expresi´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 o C.9. Adivina el animal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 C.10. Fraction class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 D. Lecturas recomendadas 259 D.1. Libros y sitios web sobre Python . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 D.2. Libros recomendados sobre inform´tica en general . . . . . . . . 261 a E. GNU Free Documentation License 263 E.1. Applicability and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 E.2. Verbatim Copying . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 E.3. Copying in Quantity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 E.4. Modifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 E.5. Combining Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 E.6. Collections of Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 E.7. Aggregation with Independent Works . . . . . . . . . . . . . . . 269 E.8. Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 E.9. Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 E.10. Future Revisions of This License . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 E.11. Addendum: How to Use This License for Your Documents . . . 270
  26. 26. Cap´ ıtulo 1 El Camino del Programa El objetivo de este libro es ense˜arle a pensar como lo hacen los cient´ n ıficos inform´ticos. Esta manera de pensar combina las mejores caracter´ a ısticas de la matem´tica, la ingenier´ y las ciencias naturales. Como los matem´ticos, los a ıa, a cient´ ıficos inform´ticos usan lenguajes formales para designar ideas (espec´ a ıficamente, computaciones). Como los ingenieros, ellos dise˜an cosas, ensamblando n sistemas a partir de componentes y evaluando ventajas y desventajas de cada una de las alternativas. Como los cient´ ıficos, ellos observan el comportamiento de sistemas complejos, forman hip´tesis, y prueban sus predicciones. o La habilidad m´s importante del cient´ a ıfico inform´tico es la soluci´n de proa o blemas. La soluci´n de problemas incluye poder formular problemas, pensar en o la soluci´n de manera creativa, y expresar una soluci´n con claridad y precisi´n. o o o Como se ver´, el proceso de aprender a programar es la oportunidad perfecta a para desarrollar la habilidad de resolver problemas. Por esa raz´n este cap´ o ıtulo se llama “El Camino del programa”. A cierto nivel, usted aprender´ a programar, lo cual es una habilidad muy util a ´ por s´ misma. A otro nivel, usted utilizar´ la programaci´n para obtener alg´n ı a o u resultado. Ese resultado se ver´ m´s claramente durante el proceso. a a 1.1. El lenguaje de programaci´n Python o El lenguaje de programaci´n que aprender´ es Python. Python es un ejemplar o a de un lenguaje de alto nivel; otros ejemplos de lenguajes de alto nivel son C, C++, Perl y Java.
  27. 27. 2 El Camino del Programa Como se puede deducir de la nomenclatura “lenguaje de alto nivel”, tambi´n e existen lenguajes de bajo nivel, a los que tambi´n se califica como lenguae jes de m´quina o lenguajes ensambladores. A prop´sito, los computadores s´lo a o o ejecutan programas escritos en lenguajes de bajo nivel. Los programas de alto nivel tienen que traducirse antes de ejecutarse. Esta traducci´n lleva tiempo, lo o cual es una peque˜a desventaja de los lenguajes de alto nivel. n Aun as´ las ventajas son enormes. En primer lugar, la programaci´n en lenguajes ı o de alto nivel es mucho m´s f´cil; escribir programas en un lenguaje de alto nivel a a toma menos tiempo, los programas son m´s cortos y m´s f´ciles de leer, y es m´s a a a a probable que estos programas sean correctos. En segundo lugar, los lenguajes de alto nivel son portables, lo que significa que pueden ejecutarse en tipos diferentes de computadores sin modificaci´n alguna o con pocas modificaciones. o Los programas escritos en lenguajes de bajo nivel s´lo pueden ser ejecutarse en o un tipo de computador y deben reescribirse para ejecutarlos en otro. Debido a estas ventajas, casi todos los programa se escriben en un lenguaje de alto nivel. Los lenguajes de bajo nivel s´lo se usan para unas pocas aplicaciones o especiales. Hay dos tipos de programas que traducen lenguajes de alto nivel a lenguajes de bajo nivel: int´rpretes y compiladores. Un int´rprete lee un programa de e e alto nivel y lo ejecuta, lo que significa que lleva a cabo lo que indica el programa. Traduce el programa poco a poco, leyendo y ejecutando cada comando. CODIGO FUENTE INTERPRETER SALIDA Un compilador lee el programa y lo traduce todo al mismo tiempo, antes de ejecutar cualquiera de las instrucciones. En este caso, al programa de alto nivel se le llama el c´digo fuente, y al programa traducido el c´digo de objeo o to o el c´digo ejecutable. Una vez compilado el programa, puede ejecutarlo o repetidamente sin volver a traducirlo. CODIGO FUENTE COMPILADOR CODIGO OBJETO EJECUTOR SALIDA Python se considera como lenguaje interpretado porque los programas de Python se ejecutan por medio de un int´rprete. Existen dos maneras de usar el e
  28. 28. 1.2 ¿Qu´ es un programa? e 3 int´rprete: modo de comando y modo de gui´n. En modo de comando se escrie o ben sentencias en el lenguaje Python y el int´rprete muestra el resultado. e $ python Python 1.5.2 (#1, Feb 1 2000, 16:32:16) Copyright 1991-1995 Stichting Mathematish Centrum, Amsterdam >>> print 1 + 1 2 La primera l´ ınea de este ejemplo es el comando que pone en marcha el int´rprete e Python. Las dos l´ ıneas siguientes son mensajes del int´rprete. La tercera l´ e ınea comienza con >>>, que es la invitaci´n del int´rprete para indicar que est´ listo. o e a Escribimos print 1 + 1 y el int´rprete contest´ 2. e o Alternativamente, se puede escribir el programa en un archivo y usar el int´rpree te para ejecutar el contenido de dicho archivo. El archivo se llama, en este caso, un gui´n. Por ejemplo, en un editor de texto se puede crear un archivo o latoya.py que contenga esta l´ ınea: print 1 + 1 Por acuerdo un´nime, los archivos que contienen programas de Python tienen a nombres que terminan con .py. Para ejecutar el programa, se le tiene que indicar el nombre del gui´n al int´rpreo e te. $ python latoya.py 2 En otros entornos de desarrollo los detalles de la ejecuci´n de programas pueden o ser diferentes. Aem´s, la mayor´ de programas son m´s interesantes que el a ıa a mencionado. La mayor´ de ejemplos en este libro se ejecutan desde en la l´ ıa ınea de comando. La l´ ınea de comando es muy apropiada para el desarrollo de programas y para pruebas r´pidas porque se pueden teclear las instrucciones de Python y se puea den ejecutar inmediatamente. Una vez que un programa est´ completo, puede a archivarse en un gui´n para ejecutarlo o modificarlo en el futuro. o 1.2. ¿Qu´ es un programa? e Un programa es una secuencia de instrucciones que especifican c´mo ejecutar o una computaci´n. La computaci´n puede ser algo matem´tico, como solucionar o o a
  29. 29. 4 El Camino del Programa un sistema de ecuaciones o determinar las ra´ de un polinomio, pero tambi´n ıces e puede ser una computaci´n simb´lica, como buscar y reemplazar el texto de un o o documento o (aunque parezca raro) compilar un programa. Las instrucciones (comandos, ´rdenes) tienen una apariencia diferente en leno guajes de programaci´n diferentes, pero existen algunas funciones b´sicas que o a se presentan en casi todo lenguaje: entrada: Recibir datos del teclado, o un archivo u otro aparato. salida: Mostrar datos en el monitor o enviar datos a un archivo u otro aparato. matem´ticas: Ejecutar operaciones b´sicas de matem´ticas como la adici´n y a a a o la multiplicaci´n. o operaci´n condicional: Probar la veracidad de alguna condici´n y ejecutar o o una secuencia de instrucciones apropiada. repetici´n: Ejecutar alguna acci´n repetidas veces, normalmente con alguna o o variaci´n. o Lo crea o no, eso es todo. Todos los programas que existen, por complicados que sean, est´n formulados exclusivamente con tales instrucciones. As´ una manera a ı, de describir la programaci´n es: El proceso de romper una tarea en tareas cada o vez m´s peque˜as hasta que estas tareas sean suficientemente simples para ser a n ejecutadas con una de estas instrucciones simples. Quiz´s esta descripci´n sea un poco ambigua. No se preocupe. Lo explicaremos a o con m´s detalle con el tema de los algoritmos. a 1.3. ¿Qu´ es la depuraci´n (debugging)? e o La programaci´n es un proceso complejo y, por ser realizado por humanos, a o menudo desemboca en errores. Por razones caprichosas, esos errores se llaman bugs y el proceso de buscarlos y corregirlos se llama depuraci´n (en ingl´s o e “debugging”). Hay tres tipos de errores que pueden ocurrir en un programa, de sintaxis, en tiempo de ejecuci´n y sem´nticos. Es muy util distinguirlos para encontrarlos o a ´ mas r´pido. a
  30. 30. 1.3 ¿Qu´ es la depuraci´n (debugging)? e o 1.3.1. 5 Errores sint´cticos a Python s´lo puede ejecutar un programa si el programa es correcto sint´cticao a mente. En caso contrario, es decir si el programa no es correcto sint´cticamente, a el proceso falla y devuelve un mensaje de error. El t´rmino sintaxis se refiere a e la estructura de cualquier programa y a las reglas de esa estructura. Por ejemplo, en espa˜ol la primera letra de toda oraci´n debe ser may´scula, y todas las n o u oraciones deben terminar con un punto. esta oraci´n tiene un error sint´ctico. o a Esta oraci´n tambi´n o e Para la mayor´ de lectores, unos pocos errores sint´cticos no son significatvos, ıa a y por eso pueden leer la poes´ de e. e. cummings sin anunciar errores de sinıa taxis. Python no es tan permisivo. Si hay aunque sea un solo error sint´ctico a en el programa, Python mostrar´ un mensaje de error y abortar´ la ejecuci´n a a o del programa. Durante las primeras semanas de su carrera como programador pasar´, seguramente, mucho tiempo buscando errores sint´cticos. Sin embargo, a a tal como adquiera experiencia tendr´ menos errores y los encontrar´ mas r´pido. a a a 1.3.2. Errores en tiempo de ejecuci´n o El segundo tipo de error es un error en tiempo de ejecuci´n. Este error no aparece o hasta que se ejecuta el programa. Estos errores tambi´n se llaman excepciones e porque indican que algo excepcional (y malo) ha ocurrido. Con los programas que vamos a escribir al principio, los errores en tiempo de ejecuci´n ocurrir´n con poca frecuencia, as´ que puede pasar bastante tiempo o a ı hasta que vea uno. 1.3.3. Errores sem´nticos a El tercer tipo de error es el error sem´ntico. Si hay un error de l´gica en su a o programa, el programa se ejecutar´ sin ning´n mensaje de error, pero el resula u tado no ser´ el deseado. Ser´ cualquier otra cosa. Concretamente, el programa a a har´ lo que usted le dijo. a A veces ocurre que el programa escrito no es el programa que se ten´ en mente. ıa El sentido o significado del programa (su sem´ntica) no es correcto. Es dif´ haa ıcil llar errores de l´gica, porque requiere trabajar al rev´s, observando el resultado o e del programa para averiguar lo que hace.
  31. 31. 6 1.3.4. El Camino del Programa Depuraci´n experimental o Una de las t´cnicas m´s importantes que usted aprender´ es la depuraci´n. Aune a a o que a veces es frustrante, la depuraci´n es una de las partes m´s intelectualmente o a ricas, interesantes y estimulantes de la programaci´n. o La depuraci´n es una actividad parecida a la tarea de un investigador: se tieo nen que estudiar las claves para inducir los procesos y eventos llevaron a los resultados que tiene a la vista. La depuraci´n tambi´n es una ciencia experimental. Una vez que se tiene la o e idea de cu´l es el error, se modifica el programa y se intenta nuevamente. Si su a hip´tesis fue la correcta se pueden predecir los resultados de la modificaci´n y o o estar´ m´s cerca de un programa correcto. Si su hip´tesis fue err´nea tendr´ que a a o o a idearse otra hip´tesis. Como dijo Sherlock Holmes, “Cuando se ha descartado o lo imposible, lo que queda, no importa cuan inveros´ ımil, debe ser la verdad.” (A. Conan Doyle, The Sign of Four) Para algunas personas, la programaci´n y la depuraci´n son lo mismo: la proo o gramaci´n es el proceso de depurar un programa gradualmente hasta que haga o lo que usted quiera. La idea es que deber´ usted comenzar con un programa ıa que haga algo y hacer peque˜as modificaciones, depur´ndolas sobre la marcha, n a de modo que siempre tenga un programa que funcione. Por ejemplo, Linux es un sistema operativo que contiee miles de l´ ıneas de c´digo, o pero Linus Torvalds lo comenz´ como un programa para explorar el microproceo sador Intel 80836. Seg´n Larry Greenfield, “Uno de los proyectos tempranos de u Linus fue un programa que alternaba la impresi´n de AAAA con BBBB. Este o programa evolucion´ en Linux” (de The Linux Users’Guide Versi´n Beta 1). o o Otros cap´ ıtulos tratar´n m´s acerca del tema de depuraci´n y otras t´cnicas de a a o e programaci´n. o 1.4. Lenguajes formales y lenguajes naturales Los lenguajes naturales son los lenguajes hablados por seres humanos, como el espa˜ol, el ingl´s y el franc´s. No los han dise˜ados personas (aunque se n e e n intente poner cierto orden en ellos), sino que se han desarrollado naturalmente. Los lenguajes formales son lenguajes dise˜ados por humanos y que tienen n aplicaciones espec´ ıficas. La notaci´n matem´tica, por ejemplo, es un lenguaje o a formal ya que se presta a la representaci´n de las relaciones entre n´meros y o u s´ ımbolos. Los qu´ ımicos utilizan un lenguaje formal para representar la estructura qu´ ımica de las mol´culas. Y lo m´s importante: e a
  32. 32. 1.4 Lenguajes formales y lenguajes naturales 7 Los lenguajes de programaci´n son lenguajes formales deo sarrollados para expresar computaciones. Los lenguajes formales casi siempre tienen reglas sint´cticas estrictas. Por ejema plo, 3 + 3 = 6 es una expresi´n matem´tica correcta, pero 3 = +6$ no lo es. De o a la misma manera, H2 0 es una nomenclatura qu´ ımica correcta, pero 2 Zz no lo es. Existen dos clases de reglas sint´cticas, en cuanto a unidades y estructura. Las a unidades son los elementos b´sicos de un lenguaje, como lo son las palabras, los a n´meros y los elementos qu´ u ımicos. Por ejemplo, en 3=+6$, $ no es una unidad matem´tica aceptada (al menos hasta donde nosotros sabemos. Similarmente, a u 2 Zz no es formal porque no hay ning´ n elemento con la abreviatura Zz. La segunda clase de regla sint´ctica est´ relacionada con la estructura de un a a elemento; o sea, el orden de las unidades. La estructura de la sentencia 3=+6$ no se acepta porque no se puede escribir el s´ ımbolo de igualdad seguido de un s´ ımbolo positivo. Similarmente, las f´rmulas moleculares tienen que mostrar el o n´mero de sub´ u ındice despu´s del elemento, no antes. e A manera de pr´ctica, trate de producir una oraci´n con estructura a o aceptada pero que est´ compuesta de unidades irreconocibles. Luego e escriba otra oraci´n con unidades aceptables pero con estructura no o v´lida. a Al leer una oraci´n, sea en un lenguaje natural o una sentencia en un lenguaje o t´cnico, se debe discernir la estructura de la oraci´n. En un lenguaje natural e o este proceso, llamado an´lisis sint´ctico ocurre subconscientemente. a a Por ejemplo cuando usted escucha la oraci´n “El otro zapato cay´”, entiende o o que “el otro zapato” es el sujeto y “cay´” es el verbo. Cuando se ha analizado o la oraci´n sint´cticamente, se puede deducir el significado, o la sem´ntica, de la o a a oraci´n. Suponiendo que sepa lo ques es un zapato y lo que es caer, entender´ el o a significado de la oraci´n. o Aunque existen muchas cosas en com´n entre los lenguajes naturales y los u lenguajes formales—por ejemplo las unidades, la estructura, la sintaxis y la sem´ntica—tambi´n existen muchas diferencias: a e ambig¨ edad: Los lenguajes naturales tienen much´ u ısimas ambig¨edades, que u los hablantes sortean usando claves contextuales y otra informaci´n. Los o lenguajes formales se dise˜an para estar completamente libres de amn big¨edades, o tanto como sea posible, lo que quiere decir que cualquier u sentencia tiene s´lo un significado, sin importar el contexto. o
  33. 33. 8 El Camino del Programa redundancia: Para reducir la ambig¨edad y los malentendidos, las lenguas nau turales utilizan bastante redundancia. Como resultado suelen ser prolijos. Los lenguajes formales son menos redundantes y m´s concisos. a literalidad: Los lenguajes naturales tienen muchas met´foras y frases hechas. a El significado de un dicho, por ejemplo “Estirar la pata”, es diferente al significado de sus sustantivos y verbos. En este ejemplo, la oraci´n no tiene o nada que ver con un pie y significa ’morirse’. Los lenguajes formales no difieren de su significado literal. Los que aprenden a hablar un lenguaje natural—es decir, todo el mundo— muchas veces tienen dificultad en adaptarse a los lenguajes formales. A veces la diferencia entre los lenguajes formales y los naturales es comparable a la diferencia entre la prosa y la poes´ ıa: Poes´ Se utiliza una palabra por su cualidad auditiva tanto como por su signiıa: ficado. El poema, en su totalidad, produce un efecto o reacci´n emocional. o La ambig¨edad no es solo com´n sino utilizada a prop´sito. u u o Prosa: El significado literal de la palabra es mas importante y la estructura da m´s significado a´n. La prosa se presta al an´lisis m´s que la poes´ pero a u a a ıa, todav´ contiene ambig¨edad. ıa u Programas: El significado de un programa es inequ´ ıvoco y literal, y es entendido en su totalidad analizando las unidades y la estructura. He aqu´ unas sugerencias para la lectura de un programa (y de otros lenguajes ı formales). Primero, recuerde que los lenguajes formales son mucho m´s densos a que los lenguajes naturales, y por consecuente lleva m´s tiempo leerlos. Tama bi´n, la estructura es muy importante, as´ que entonces no es una buena idea e ı leerlo de pies a cabeza, de izquierda a derecha. En vez de eso, aprenda a separar las diferentes partes en su mente, identificar las unidades e interpretar la estructura. Finalmente, ponga atenci´n a los detalles. Los fallos de puntuaci´n o o y la ortograf´ que puede obviar en el lenguaje natural, pueden suponer una ıa, gran diferencia en un lenguaje formal. 1.5. El primer programa Tradicionalmente el primer programa en un lenguaje nuevo se llama “Hola, mundo” (Hello world!) porque s´lo muestra las palabras “Hola a todo el mundo”. o En Python es as´ ı: print "Hola, mundo"
  34. 34. 1.6 Glosario 9 Este es un ejemplo de una sentencia print, la cual no imprime nada en papel, m´s bien muestra un valor. En este caso, el resultado es las palabras a Hola, mundo Las comillas se˜alan el comienzo y el final del valor; no aparecen en el resultado. n Alguna gente eval´a la calidad de un lenguaje de programaci´n por la simpliciu o dad del programa “Hola, mundo”. Si seguimos ese criterio, Python cumple con todas sus metas. 1.6. Glosario soluci´n de problemas: El proceso de formular un problema, hallar la soluo ci´n y expresar esa soluci´n. o o lenguaje de alto nivel: Un lenguaje como Python dise˜ado para ser f´cil de n a leer y escribir para la gente. lenguaje de bajo nivel: Un lenguaje de programaci´n dise˜ado para ser f´cil o n a de ejecutar para un computador; tambi´n se lo llama “lenguaje de m´quie a na” o “lenguaje ensamblador”. portabilidad: La cualidad de un programa que le permite ser ejecutado en m´s de un tipo de computador. a interpretar: Ejecutar un programa escrito en un lenguaje de alto nivel traduci´ndolo l´ e ınea por l´ ınea compilar: Traducir un programa escrito en un lenguaje de alto nivel a un lenguaje de bajo nivel todo al mismo tiempo, en preparaci´n para la ejecuci´n o o posterior. c´digo fuente: Un programa escrito en un lenguaje de alto nivel antes de ser o compilado. c´digo de objeto: La salida del compilador una vez que ha traducido el proo grama. programa ejecutable: Otro nombre para el c´digo de objeto que est´ listo o a para ejecutarse. gui´n: Un programa archivado (que va a ser interpretado). o programa: Un conjunto de instrucciones que especifica una computaci´n. o algoritmo: Un proceso general para resolver una clase completa de problemas.
  35. 35. 10 El Camino del Programa error (bug): Un error en un programa. depuraci´n: El proceso de hallazgo y eliminaci´n de los tres tipos de errores o o de programaci´n. o sintaxis: La estructura de un programa. error sint´ctico: Un error en un programa que hace que el programa sea ima posible de analizar sint´cticamente (e imposible de interpretar). a error en tiempo de ejecuci´n: Un error que no ocurre hasta que el prograo ma ha comenzado a ejecutarse e impide que el programa contin´e. u excepci´n: Otro nombre para un error en tiempo de ejecuci´n. o o error sem´ntico: Un error en un programa que hace que ejecute algo que no a era lo deseado. sem´ntica: El significado de un programa. a language natural: Cualquier lenguaje hablado que evolucion´ de forma natuo ral. lenguaje formal: Cualquier lenguaje dise˜ado por humanos que tiene un n prop´sito espec´ o ıfico, como la representaci´n de ideas matem´ticas o proo a gramas de computadores; todos los lenguajes de programaci´n son lenguao jes formales. unidad: Uno de los elementos b´sicos de la estructura sint´ctica de un prograa a ma, an´logo a una palabra en un lenguaje natural. a an´lisis sint´ctico: La examinaci´n de un programa y el an´lisis de su estruca a o a tura sint´ctica. a sentencia print: Una instrucci´n que causa que el int´rprete Python muestre o e un valor en el monitor.
  36. 36. Cap´ ıtulo 2 Variables, expresiones y sentencias 2.1. Valores y tipos El valor es uno de los elementos fundamentales (como por ejemplo una letra o un n´mero) que manipula un programa. Los valores que hemos visto hasta el u momento son 2 (el resultado de sumar 1 + 1) y Hola, mundo. Estos valores son de distintos tipos: 2 es un entero y Hola, mundo es una cadena, llamada as´ porque contiene una “cadena” de letras. Usted (y el ı int´rprete) puede identificar las cadenas porque est´n encerradas entre comie a llas. La sentencia print tambi´n funciona con enteros: e >>> print 4 4 Si no est´ seguro del tipo que tiene un determinado valor, puede pregunt´rselo a a al int´rprete de Python. e >>> type("Hola, mundo") <type ’string’> >>> type(17) <type ’int’> No es sorprendente que las cadenas sean de tipo string (cadena en ingl´s) y e los enteros sean de tipo int (por integer en ingl´s). De forma menos obvia, los e
  37. 37. 12 Variables, expresiones y sentencias n´meros con decimales (separados por medio de un punto en ingl´s) son de tipo u e float debido a la representaci´n de estos n´meros en el formato llamado de o u coma flotante (floating-point). >>> type(3.2) <type ’float’> ¿Qu´ ocurre con los valores como "17" y "3.2"? Parecen n´meros, pero est´n e u a entre comillas como las cadenas. >>> type("17") <type ’string’> >>> type("3.2") <type ’string’> Son cadenas. Cuando escriba un entero largo, podr´ estar tentado de usar comas entre grupos ıa ´ de tres d´ ıgitos, como en 1,000,000. Este no es un entero legal en Python, pero es una expresi´n legal: o >>> print 1,000,000 1 0 0 En fin, no era eso lo que quer´ ıamos. Python interpreta 1,000,000 como una lista de tres n´meros que debe imprimir. As´ que recuerde no insertar comas en u ı sus enteros. 1 2.2. Variables Una de las caracter´ ısticas m´s potentes de los lenguajes de programaci´n es a o la capacidad de manipular variables. Una variable es un nombre que hace referencia a un valor. La sentencia de asignaci´n crea nuevas variables y les asigna un valor: o >>> mensaje = "Que onda?" >>> n = 17 >>> pi = 3.14159 Este ejemplo muestra tres asignaciones. La primera de ellas asigna el valor "Que onda?" a una variable nueva, de nombre mensaje. La segunda le da el 1 El uso de la coma y el punto en n´mero es en ingl´s el contrario al uso espa˜ol, como se u e n apunt´ en una nota anterior o
  38. 38. 2.3 Nombres de variables y palabras reservadas 13 valor entero 17 a n, y la tercera le da el valor de n´mero en coma flotante u 3.14159 a pi. Una forma habitual de representar variables sobre el papel es escribir el nombre con una flecha se˜alando al valor de la variable. Este tipo de representaci´n n o se llama diagrama de estado, ya que muestra en qu´ estado se halla cada e una de las variables (consid´relo como el “estado de ´nimo” de la variable”). e a El siguiente diagrama muestra el efecto de las tres sentencias de asignaci´n o anteriores: mensaje "Que onda?" n 17 pi 3.14159 La sentencia print tambi´n funciona con variables. e >>> print mensaje "Que onda?" >>> print n 17 >>> print pi 3.14159 En cada caso, el resultado es el valor de la variable. Las variables tambi´n tienen e tipo. De nuevo, podemos preguntar al int´rprete lo que son. e >>> type(mensaje) <type ’string’> >>> type(n) <type ’int’> >>> type(pi) <type ’float’> El tipo de una variable es el tipo del valor al que se refiere. 2.3. Nombres de variables y palabras reservadas Como norma general, los programadores eligen nombres significativos para sus variables: esto permite documentar para qu´ se usa la variable. e Los nombres de las variables pueden tener una longitud arbitraria. Pueden estar formados por letras y n´meros, pero deben comenzar con una letra. Aunque es u
  39. 39. 14 Variables, expresiones y sentencias aceptable usar may´sculas, por convenci´n no lo hacemos. Si lo hace, recuerde u o que la distinci´n es importante: Bruno y bruno son dos variables diferentes. o El gui´n bajo ( ) tambi´n es legal y se utiliza a menudo para separar nombres o e con m´ltiples palabras, como mi nombre o precio del cafe colombiano. u Si intenta darle a una variable un nombre ilegal, obtendr´ un error de sintaxis. a >>> 76trombones = "gran desfile" SyntaxError: invalid syntax >>> mas$ = 1000000 SyntaxError: invalid syntax >>> class = "Curso de Programaci´n 101" o SyntaxError: invalid syntax 76trombones es ilegal porque no comienza por una letra. mas$ es ilegal porque contiene un car´cter ilegal, el signo del d´lar. Pero ¿qu´ tiene de malo class? a o e Resulta que class es una de las palabras reservadas de Python. El lenguaje usa las palabras reservadas para definir sus reglas y estructura, y no pueden usarse como nombres de variables. Python tiene 28 palabras reservadas: and assert break class continue def del elif else except exec finally for from global if import in is lambda not or pass print raise return try while Tal vez quiera mantener esta lista a mano. Si el int´rprete se queja de alguno e de sus nombres de variable, y usted no sabe por qu´, compruebe si est´ en esta e a lista. 2.4. Sentencias Una sentencia es una instrucci´n que puede ejecutar el int´rprete de Python. o e Hemos visto dos tipos de sentencias: print y la asignaci´n. o Cuando usted escribe una sentencia en la l´ ınea de comandos, Python la ejecuta y muestra el resultado, si lo hay. El resultado de una sentencia print es un valor. Las sentencias de asignaci´n no entregan ning´n resultado. o u Normalmente un gui´n contiene una secuencia de sentencias. Si hay m´s de una o a sentencia, los resultados aparecen de uno en uno tal como se van ejecutando las sentencias.
  40. 40. 2.5 Evaluar expresiones 15 Por ejemplo, el gui´n o print 1 x = 2 print x prsenta la salida 1 2 De nuevo, la sentencia de asignaci´n no produce ninguna salida. o 2.5. Evaluar expresiones Una expresi´n es una combinaci´n de valroes, variables y operadores. Si teclea o o una expresi´n en la l´ o ınea de comandos, el int´rprete la eval´ a y muestra el e u resultado: >>> 1 + 1 2 Un valor, y tambi´n una variable, se considera una expresi´n por s´ mismo. e o ı >>> 17 17 >>> x 2 Para complicar las cosas, evaluar una expresi´n no es del todo lo mismo que o imprimir un valor. >>> mensaje = "Que onda?" >>> mensaje "Que onda?" >>> print mensaje Que onda? Cuando Python muestra el valor de una expresi´n, usa el mismo formato que o usted usar´ para introducir un valor. En el caso de las cadenas, eso significa que ıa incluye las comillas. Pero la sentencia print imprime el valor de la expresi´n, lo o que en este caso es el contenido de la cadena. En un gui´n, una expresi´n sin m´s es una sentencia v´lida, pero no hace nada. o o a a El gui´n o
  41. 41. 16 Variables, expresiones y sentencias 17 3.2 "Hola, mundo" 1 + 1 no presenta ninguna salida. ¿C´mo cambiar´ usted el gui´n para mostrar los o ıa o valores de estas cuatro expresiones? 2.6. Operadores y expresiones Los operadores son s´ ımbolos especiales que representan c´lculos simples, como a la suma y la multiplicaci´n. Los valores que usa el operador se llaman operano dos. Las siguientes expresione son legales en Python y su significado es m´s o menos a claro: 20+32 hora-1 hora*60+minuto minuto/60 5**2 (5+9)*(15-7) Los s´ ımbolos +, -, /, y el uso de los par´ntesis para el agrupamiento, se usan e todos de la misma forma que en matem´ticas. El asterisco (*) es el signo de a multiplicaci´n y ** el s´ o ımbolo para exponenciaci´n. o Cuando aparece el nombre de una variable en el lugar de un operando, se sustituye con su valor antes de realizar la operaci´n. o La suma, resta, multiplicaci´n y exponenciaci´n hacen lo esperado, pero la divio o si´n le puede sorprender. La operaci´n que sigue tiene un resultado inesperado: o o >>> minuto = 59 >>> minuto/60 0 El valor de la variable minuto es 59, y 59 dividido entre 60 es 0.98333 y no 0. El motivo de la discrepancia reside en que Python est´ llevando a cabo una a divisi´n de enteros. o Cuando ambos operandos son enteros, el resultado ha de ser tambi´n un entero; e por convenci´n, la divisi´n de enterios simpre se redondea a la baja, incluso en o o casos como estos en los que el siguiente entero est´ muy pr´ximo. a o Una alternativa posible en este caso es el c´lculo de un porcentaje y no el de a una fracci´n: o >>> minuto*100/60 98
  42. 42. 2.7 El orden de las operaciones 17 De nuevo se redondea el resultado a la baja, pero al menos ahora la respuesta es aproximadamente correcta. Otra alternativa es la divisi´n de coma flotante, o que veremos en el Cap´ ıtulo 3. 2.7. El orden de las operaciones Cuando aparece m´s de un operador en una expresi´n, el orden de evaluaci´n a o o depende de las reglas de precedencia. Python sigue las mismas reglas de precedencia que los propios matem´ticos para sus operaciones matem´ticas. a a Los ingleses usan el acr´nimo PEMDAS como regla parea recordar el orden de o las operaciones: Par´ntesis: tienen la precedencia m´s alta y pueden usarse para forzar que e a una expresi´n se eval´e en el orden que queramos nosotros. Puesto que las o u expresiones entre par´ntesis se eval´an primero, 2 * (3-1) es igual a 4, y e u (1+1)**(5-2) es igual a 8. Tambi´n puede usar par´ntesis para que una e e expresi´n sea m´s legible; por ejemplo (minuto * 100) / 60, aunque el o a resultado no cambie de todas formas. Exponenciaci´n tiene la siguiente precedencia m´s alta; as´ pues 2**1+1 o a ı es igual a 3 y no a 4, y 3*1**3 es igual a 3 y no a 27. La Multiplicaci´n y la Divisi´n tienen la misma precedencia, que es m´s o o a alta que la de la Adici´n y la Sustracci´n, que tienen tambi´n la misma o o e precedencia. Por tanto 2*3-1 devuelve 5 y no 4, y 2/3-1 da -1, y no 1 (recuerde que en la divisi´n de enteros 2/3 da 0). o Los operadores que tienen la misma precedencia se eval´an de izquierda u a derecha. As´ en la expresi´n minuto*100/60, tiene lugar primero la ı, o multiplicaci´n, devolviendo tt 5900/60, que a su vez da como resultado o 98. Si las operaciones se hubiesen realizado de derecha a izquierda, el resultado habr´ sido 59/1 que da 59, y que es incorrecto. ıa 2.8. Las operaciones sobre cadenas En general no es posible realizar operaciones matem´ticas con cadenas, incluso si a las cadenas parecen n´meros. Las siguientes sentencias son ilegales (suponiendo u que mensaje sea de tipo string) mensaje-1 "Hola"/123 mensaje*"Hola" "15"+2
  43. 43. 18 Variables, expresiones y sentencias Es curioso que el operador + funcione con cadenas, aunque no haga exactamente lo que usted esperar´ Para cadenas, el operador + representa la concatenaıa. ci´n, lo que significa que se unen los dos operandos uni´ndolos extremo con o e extremo. Por ejemplo: fruta = "pl´tano" a bizcochoBueno = " pan de leche" print fruta + bizcochoBueno La salida del programa es pl´tano pan de leche. El espacio delante de pan a es parte de la cadena, y es necesario para introducir el espacio que separa las cadenas concatenadas. El operador * tambi´n funciona con cadenas; lleva a cabo la repetici´n. Por e o ejemplo ’Chiste’*3 es ’ChisteChisteChiste’. Uno de los operandos ha de ser una cadena, el otro ha de ser un entero. Por un lado, esta interpretaci´n de + y * cobra sentido por analog´ con la o ıa suma y la multimplicaci´n. Igual que 4*3 es equivalente a 4+4+4, esperamos o que ’Chiste’*3 sea lo mismo que ’Chiste’+’Chiste’+’Chiste’, y as´ es. Por ı otro lado, la concatenaci´n y la repetici´n son de alguna manera muy diferentes o o de la adici´n y la multiplicaci´n de enteros. ¿Puede encontrar una propiedad que o o tienen la suma y la multiplicaci´n de enteros y que no tengan la concatenaci´n o o y la repetici´n de cadenas? o 2.9. Composici´n o Hasta ahora hemos examinado los elementos de un programa (variables, expresiones y sentencias) por separado, sin hablar de c´mo combinarlos. o Una de las caracter´ ısticas m´s utiles de los lenguajes de programaci´n es su a ´ o capacidad de tomar peque˜os bloques de construcci´n y ensamblarlos. Por n o ejemplo, sabemos c´mo sumar n´meros y c´mo imprimirlos; resulta que podeo u o mos hacer las dos cosas a un tiempo: >>> 20 print 17 + 3 En realidad, no debemos decir “al mismo tiempo”, puesto que en realidad la suma tiene que realizarse antes de la impresi´n, pero la cuesti´n es que cualquier o o expresi´n relacionada con n´meros, cadenas y variables puede usarse dentro de o u una sentencia print. Ya hemos visto un ejemplo de ello: print "N´mero de minutos desde la medianoche: ", hora*60+minuto u
  44. 44. 2.10 Los comentarios 19 Y tambi´n puede poner expresiones arbitrarias en la parte derecha de una sene tencia de asignaci´n: o porcentaje = (minuto * 100) / 60 Esta capacidad puede no resultar muy sorprendente, pero ya veremos otros ejemplos donde la composici´n hace posible expresar c´lculos complejos con o a limpieza y brevedad. ´ ATENCION: Hay l´ ımites al lugar donde pueden usarse ciertas expresiones. Por ejemplo, la parte izquierda de una sentencia de asignaci´n tiene que ser un o nombre de variable, no una exrpresi´n. Por tanto es ilegal lo siguiente: minute+1 o = hour. 2.10. Los comentarios Conforme los programas van creciendo de tama˜o y complic´ndose, se vuelven n a m´s complicados de leer. Los lenguajes formales son densos y con frecuencia es a dif´ observar un trozo de c´digo y averiguar lo que hace, o por qu´ lo hace. ıcil o e Por ello es una buena idea a˜adir notas a su programa que expliquen, en un n lenguaje natural, qu´ hace el programa. Estas notas se llaman comentarios y e se marcan con el s´ ımbolo #: # calcula el porcentaje de la hora que ha pasado ya porcentaje = (minuto * 100) / 60 En este caso, el comentario aparece en una l´ ınea propia. Tambi´n puede poner e comentarios al final de otras l´ ıneas: porcentaje = (minuto * 100) / 60 # ojo: divisi´n de enteros o Todo lo que va del # al final de la l´ ınea se ignora (no tiene efecto sobre el programa). El mensaje est´ destinado al programador, o a futuros programaa dores que podr´ tener que usar el c´digo. En este caso avisa al lector sobre el ıan o sorprendente comportamiento de la divisi´n de enteros. o 2.11. Glosario valor: un n´mero o cadena (o cualquier otra cosa que se especifique posteu riormente) que puede almacenarse en una variable o calcularse en una expresi´n. o
  45. 45. 20 Variables, expresiones y sentencias tipo: un conjunto de valores. El tipo de un valor determina c´mo puede usarse o en las expresiones. Hasta ahora, los tipos que hemos visto son enteros (tipo int), n´meros de coma flotante (tipo float) y cadenas (tipo string). u coma flotante: un formato para representar n´meros con decimales. u variable: nombre que hace referencia a un valor. sentencia: es una porci´n de c´digo que representa una orden o acci´n. Hasta o o o ahora, las sentencias que hemos vistos son las asignaciones y las sentencias print. asignaci´n: sentencia que asigna un valor a una variable. o diagrama de estado: representaci´n gr´fica de un conjunto de variables y de o a los valores a los que se refiere. palabra reservada: es una palabra clave que usa el compilador para analizar sint´cticamente los programas. No pueden usarse palabras reservadas, por a ejemplo if, def y while como nombres de variables. operador: un s´ ımbolo especial que representa un c´lculo sencillo, como la sua ma, la multiplicaci´n o la concatenaci´n de cadenas. o o operando: uno de los valores sobre los que act´a un operador. u expresi´n: una combinaci´n de variables, operadores y valores. Dicha combio o naci´n representa un unico valor como resultado. o ´ evaluar: simplificar una expresi´n ejecutando las operaciones para entregar un o valor unico. ´ divisi´n de enteros: es una operaci´n que divide un entero entre otro y deo o vuelve un entero. La divisi´n de enteros devuelve s´lo el n´mero entero o o u de veces que el numerador es divisible por en denominador, y descarta el resto. reglas de precedencia: la serie de reglas que especifican el orden en el que las expresiones con m´tiples operadores han de evaluarse. u concatenar: unir dos operandos extremo con extremo. composici´n: la capacidad de combinar expresiones sencillas y sentencias haso ta crear sentencias y expresiones compuestas, con el fin de representar c´lculos complejos de forma concisa. a comentario: un segmento de informaci´n en un programa, destinado a otros o programadores (o cualquiera que lea el c´digo fuente) y que no tiene efecto o sobre la ejecuci´n del programa. o
  46. 46. Cap´ ıtulo 3 Funciones 3.1. Llamadas a funciones Ya hemos visto un ejemplo de una llamada a una funci´n: o >>> type("32") <type ’string’> El nombre de la funci´n es type, y muestra el tipo de un valor o de una variable. o El valor o variable, llamado el argumento de la funci´n, ha de estar encerrado o entre par´ntesis. Es habitual decir que una funci´n “toma” un argumento y e o “devuelve” un resultado. El resultado se llama valor de retorno. En lugar de imprimir el valor de retorno, podemos asign´rselo a una variable. a >>> nereida = type("32") >>> print nereida <type ’string’> Otro ejemplo m´s: la funci´n id toma como argumento un valor o una variable a o y devuelve un entero que act´a como identificador unico de ese valor. u ´ >>> id(3) 134882108 >>> yanira = 3 >>> id(yanira) 134882108 Cada valor tiene un id, que es un valor unico relacionado con d´nde se almacena ´ o en la memoria del computador. El id de una variable es el id del valor al que hace referencia.
  47. 47. 22 3.2. Funciones Conversi´n de tipos o Python proporciona una colecci´n de funciones internas que convierten valores o de un tipo a otro. La funci´n int toma un valor y lo convierte a un entero, si o es posible, o da un error si no es posible. >>> int("32") 32 >>> int("Hola") ValueError: invalid literal for int(): Hola int tambi´n convierte valores de coma flotante a enteros, pero recuerde que e siempre redondea hacia abajo: >>> int(3.99999) 3 La funci´n float que convierte enteros y cadenas en n´meros en coma flotante: o u >>> float(32) 32.0 >>> float("3.14159") 3.14159 Finalmente, est´ la funci´n str, que convierte a tipo string: a o >>> str(32) ’32’ >>> str(3.14149) ’3.14149’ Pudiera parecer extra˜o que Python distinga entre el valor entero 1 y el valor n de coma flotante 1.0. Tal vez representen el mismo n´mero, pero pertenecen u a tipos distintos. El motivo es que se representan de forma distinta dentro del computador. 3.3. Coerci´n de tipos o Ahora que ya sabemos convertir entre tipos, tenemos otra forma de enfrentarnos a la divisi´n de enteros. Volviendo al ejemplo del cap´ o ıtulo anterior, suponga que queremos calcular qu´ fracci´n de una hora hab´ transcurrido. La expresi´n e o ıa o m´s obvia, minuto / 60, realiza una divisi´n de enteros, por lo que el resultado a o es siempre 0, incluso 59 minutos despu´s de la hora. e Una alternativa es convetir minuto a tipo float (coma flotante) y luego efectuar una divisi´n de coma flotante: o
  48. 48. 3.4 Funciones matem´ticas a 23 >>> minuto = 59 >>> float(minuto) / 60.0 0.983333333333 O bien podemos sacar provecho de las reglas de la conversi´n autom´tica de o a tipos, llamada coerci´n de tipos. Para los operadores matem´ticos, si uno de o a los operandos matem´ticos es tipo float, el otro se convierte autom´ticamente a a en float. >>> minuto = 59 >>> minuto / 60.0 0.983333333333 Al usar un denomidador que es float, obligamos a Python a hacer divisi´n de o coma flotante. 3.4. Funciones matem´ticas a Es posible que ya haya visto usted en matem´ticas funciones como sin (seno) y a log, y que haya aprendido a evaluar expresiones como sin(pi/2) y log(1/x). Primero eval´a la expresi´n entre par´ntesis, (el argumento). Por ejemplo, pi/2 u o e es aproximadamente 1.571, y 1/x es 0.1 (si x es igual a 10.0). Luego eval´a la funci´n en s´ misma, bien mir´ndola en una tabla, bien llevando u o ı a a cabo diversos c´lculos. El sin (seno) de 1.571 es 1, y el log de 0.1 es -1 a (suponiendo que log indique el logaritmo de base 10). Este proceso puede aplicarse repetidamente para evaluar expresiones m´s coma plicadas como log(1/sin(pi/2)). Primero evaluamos el argumento de la funci´n m´s interna, luego se eval´a la funci´n, y as´ sucesivamente. o a u o ı Python dispone de un m´dulo matem´tico que proporciona la mayor´ de las o a ıa funciones matem´ticas habituales. Un m´dulo es un archivo que contiene una a o colecci´n de funciones agrupadas juntas. o Antes de poder usar las funciones de un m´dulo, tenemos que importarlo: o >>>import math Para llamar a una de las funciones, tenemos que especificar el nombre del m´dulo o y el nombre de la funci´n, separados por un punto. A esto se le llama notaci´n o o de punto: decibelio = math.log10 (17.0) angulo = 1.5 altura = math.sin(angulo)
  49. 49. 24 Funciones La primera sentencia da a decibelio el valor del logaritmo de 17, en base 10. Hay tambi´n una funci´n llamada log que toma logaritmos en base e. e o La tercera sentencia halla el seno del valor de la variable angulo. sin y las otras funciones trigonom´tricas (cos, tan, etc.) toman sus argumentos en radianes. e Para convertir de grados a radianes, puede dividir por 360 y multiplicar por 2*pi. Por ejemplo, para hallar el seno de 45 grados, calcule primero el ´ngulo a en radianes y luego halle el seno: grados = 45 angulo = grados * 2 * math.pi / 360.0 math.sin(angulo) La constante pi tambi´n es parte del m´dulo math. Si se sabe la geometr´ puede e o ıa, verificar el resultado compar´ndolo con el de la ra´ cuadrada de 2, dividida entre a ız 2. >>> math.sqrt(2) / 2.0 0.707106781187 3.5. Composici´n o Igual que con las funciones matem´ticas, las funciones de Python se pueden a componer; eso quiere decir que se usa una expresi´n como parte de otra. Por o ejemplo, puede usar cualquier expresi´n como argumento de una funci´n: o o x = math.cos(angulo + pi/2) Esta sentencia toma el valor de pi, lo divide entre dos y le a˜ade el resultado n al valor de angulo. La suma se pasa luego como argumento a la funci´n cos. o Tambi´n puede tomar el resultado de una funci´n y pas´rselo como argumento e o a a otra: x = math.exp(math.log(10.0)) Esta sentencia encuentra el logaritmo en base e de 10 y luego eleva e a ese exponente. El resultado queda asignado a x. 3.6. A˜ adir funciones nuevas n Hasta ahora s´lo hemos usado las funciones que vienen incluidas con Python, o pero tambi´n es posible a˜adir nuevas funciones. La creaci´n de nuevas funciones e n o para resolver sus problemas partigulares es una de las cosas m´s utiles de los a ´ lenguajes de programaci´n de prop´sito general. o o
  50. 50. 3.6 A˜ adir funciones nuevas n 25 En contextos de programaci´n, funci´n es una secuencia de instrucciones con o o nombre, que lleva a cabo la operaci´n deseada. Esta operaci´n se especifica en o o una definici´n de funci´n. Las funciones que hemos usado hsta ahora las han o o definido por nosotros, y esas definiciones est´n ocultas. Eso es bueno, ya que nos a permite usar funciones sin preocuparnos sobre los detalles de sus definiciones. La sintaxis de la definici´n de una funci´n es: o o def NOMBRE( LISTA DE PARAMETROS ): SENTENCIAS Puede inventarse el nombre que desee para su funci´n, con la excepci´n de o o que no puede usar las palabras reservadas de Python. La lista de par´metros a especifica qu´ informaci´n, en caso de haberla, ha de proporcionar para usar la e o funci´n nueva. o Puede haber cualquier n´mero de sentencias dentro de la funci´n, pero tienen u o que estar indentadas desde el margen izquierdo. En los ejemplos de este libro se usar´ una indentaci´n de dos espacios. a o El primer par de funciones que escribiremos no tienen par´metros, de manera a que su sintaxis es: def nueva_linea(): print Esta funci´n se llama nueva linea. Los par´ntesis vac´ indican que no tiene o e ıos par´metros. Contiene una unica sentencia, que muestra como salida un car´cter a ´ a de nueva l´ ınea (es lo que sucede cuando utiliza una orden print sin argumentos). Llamamos entonces a la funci´n nueva usando la misma sintaxis que usamos o para las funciones internas: print "Primera linea." nueva_linea() print "Segunda linea." The output of this program is Primera linea. Segunda linea. Observe el espacio a˜adido que hay entre las dos l´ n ıneas. Si quisi´ramos m´s e a espacios, entre las l´ ıneas, ¿qu´ har´ e ıamos? Podemos llamar varias veces a la misma funci´n: o print "Primera linea." nueva_linea() nueva_linea() nueva_linea() print "Segunda linea."
  51. 51. 26 Funciones O bien podemos escribir una nueva funci´n que llamaremos tresLineas, y que o imprima tres nuevas l´ ıneas: def tresLineas(): nueva_linea() nueva_linea() nueva_linea() print "Primera Linea." tresLineas() print "Segunda Linea." Esta funci´n contiene tres sentencias, las cuales est´n todas indentadas con dos o a espacios. Puesto que la siguiente sentencia no est´ indentada, Python sabe que a no es parte de la funci´n. o Observe los siguientes puntos con respecto a este programa: 1. Se puede llamar al mismo procedimiento repetidamente. De hecho es bastante util hacerlo, adem´s de habitual. ´ a 2. Se puede llamar a una funci´n desde dentro de otra funci´n: en este caso o o tresLineas llama a nueva linea. Hasta ahora puede no haber quedar claro por qu´ vale la pena crear todas e estas funciones nuevas. En realidad hay much´ ısimas razones, pero este ejemplo demuestra dos: Crear una nueva funci´n le da la oportunidad de dar un nombre a un grupo o de sentencias. Las funciones simplifican su programa al ocultar c´lculos a complejos detr´s de ´rdenes sencillas, y usar palabras de su propia lengua a o en vez de c´digo arcano. o Crear una nueva funci´n hace que el programa sea m´s peque˜o, al elimio a n nar c´digo repetitivo. Por ejemplo, una manera de imprimir nueve l´ o ıneas consecutivas es llamar a tresLineas tres veces. Como actividad, escriba una funci´n llamada nueveLineas que use o tresLineas para imprimir nueve l´ ıneas en blanco. ¿C´mo imprio mir´ 27 l´ ıa ıneas nuevas? 3.7. Las definiciones y el uso Juntando los fragmentos de c´digo de la secci´n anterior, el programa completo o o queda de la siguiente manera:
  52. 52. 3.8 Flujo de ejecuci´n o 27 def nueva_linea(): print def tresLineas(): nueva_linea() nueva_linea() nueva_linea() print "Primera Linea." tresLineas() print "Segunda Linea." El presente programa contiene dos definiciones de funciones: nueva linea y tresLineas. Las definiciones de funciones se ejecutan como el resto de sentencias, pero el efecto es crear una nueva funci´n. Las sentencias del interior de o la funci´n no se ejecutan hasta que se llama a la funci´n, y la definici´n de la o o o funci´n no genera salida. o Como era de esperar, tiene que crear una funci´n antes de poder ejecutarla. o En otras palabras, la definici´n de la funci´n tiene que ejecutarse antes de la o o primera vez que se la invoque. Como actividad, pruebe a ejecutar este programa moviendo las tres ultimas sentencias al principio del programa. Registre qu´ mensaje ´ e de error obtiene usted. Como segunda actividad, pruebe a tomar la versi´n del programa o que funcionaba y a mover la definci´n de nueva linea m´s abajo o a que la definici´n de tresLineas . ¿Qu´ ocurre cuando ejecuta el o e programa? 3.8. Flujo de ejecuci´n o Para asegurarse de que una funci´n se define antes de su primer uso, tiene que o conocer el orden en el que se ejecutan las sentencias; a esto se le llama flujo de ejecuci´n. o La ejecuci´n comienza siempre por la primera sentencia del programa. Las seno tencias se ejecutan a raz´n de una cada vez, en orden, hasta que se alcanza una o llamada a una funci´n. o Las definiciones de funciones no alteran el flujo de ejecuci´n del programa, pero o recuerde que las sentencias que hay dentro de la funci´n no se ejecutan hasta o que se hace la llamada a la funci´n. Aunque no es habitual, puede definir una o
  53. 53. 28 Funciones funci´n dentro de otra. En este caso, la definici´n de funci´n interior no se o o o ejecuta hasta que no se llama a la funci´n exterior. o Las llamadas a funciones son como un desv´ en el flujo de ejecuci´n. En lugar ıo o de ir a la siguiente sentencia, el flujo salta hasta la primera l´ ınea de la funci´n o a la que se llama, ejecuta todas las sentencias que encuentre all´ y vuelve a ı, retomar la ejecuci´n en el punto donde lo dej´. o o Esto suena bastante sencillo... hasta que se acuerda de que una funci´n puede o llamar a otra. Mientras estamos en medio de una funci´n, podr´ o ıamos vernos obligados a abandonarla e ir a ejecutar sentencias en otra funci´n m´s. Pero o a mientras estamos en esta nueva funci´n, ¡podr´ o ıamos salirnos y ejecutar otra funci´n m´s! o a Afortunadamente, a Python se le da bien tomar nota de d´nde est´, de manera o a que cada vez que se completa una funci´n, el programa retoma el punto en donde o lo dej´ en la funci´n que hizo la llamada. Cuando llega al final del programa, o o termina. ¿Cu´l es la moraleja de toda esta historia? Cuando est´ leyendo un programa, a e no lo lea desde la parte superior a la inferior. En lugar de eso, siga el flujo de ejecuci´n. o 3.9. Par´metros y argumentos a Algunas de las funciones internas que hemos usado precisan de argumentos, los valores que controlan c´mo la funci´n lleva a cabo su tarea. Por ejemplo, si o o desea encontrar el seno de un n´mero, tiene que indicar de qu´ n´mero se trata. u e u As´ pues, sin toma como argumento un valor num´rico. ı e Algunas funciones toman m´s de un argumento, como pow, que toma dos argua mentos: la base y el exponente. Dentro de la funci´n, los valores que se le han o pasado se asignan a variables llamadas par´metros. a He aqu´ un ejemplo de una funci´n definida por el usuario, que toma un par´meı o a tro: def imprimeDoble(paso): print paso, paso Esta funci´n toma un unico argumento y se lo asigna a un par´metro llamado o ´ a paso. El valor del par´metro (en este punto todav´ no tenemos ni idea de cu´l a ıa a ser´) se imprime dos veces, seguido por un car´cter de nueva l´ a a ınea. El nombre paso se eligi´ para sugerir que el nombre que le d´ a un par´metro depende de o e a usted, pero en general es mejor que elija un nombre m´s ilustrativo que paso. a
  54. 54. 3.10 Las variables y los par´metros son locales a 29 La funci´n imprimeDoble sirve con cualquier tipo (de dato) que se pueda imo primir: >>> imprimeDoble(’Jam´n’) o Jam´n Jam´n o o >>> imprimeDoble(5) 5 5 >>> imprimeDoble(3.14159) 3.14159 3.14159 En la primera llamada a la funci´n, el argumento es una cadena; en la segunda o es un entero, y en la tercera es un n´mero de coma flotante. u Las mismas reglas de composici´n que se aplican a las funciones internas se o aplican tambi´n a las funciones definidas por el usuario, as´ que puede usar e ı cualquier tipo de expresi´n como argumento de imprimeDoble. o >>> imprimeDoble(’Jam´n’*4) o Jam´nJam´nJam´nJam´n Jam´nJam´nJam´nJam´n o o o o o o o o >>> imprimeDoble(math.cos(math.pi)) -1.0 -1.0 Como de costumbre, se eval´a la expresi´n antes de ejecutar la funci´n, de modo u o o que imprimeDoble devuelve Jam´nJam´nJam´nJam´n Jam´nJam´nJam´nJam´n o o o o o o o o en lugar de ’Jam´n’*4’Jam´n’*4. o o Asimismo podemos usar una variable como argumento: >>> latoya = ’Dafne, es mitad laurel mitad ninfa’ >>> imprimeDoble(latoya) Dafne, es mitad laurel mitad ninfa. Dafne, es mitad laurel mitad ninfa. Observe un aspecto realmente importante en este caso: el nombre de la variable que pasamos como argumento (latoya) no tiene nada que ver con el nombre del par´metro (paso). No importa c´mo se llamaba el valor en su lugar original (el a o lugar desde donde se invoc´); aqu´ en imprimeDoble llamamos a todo el mundo o ı paso. 3.10. Las variables y los par´metros son locales a Cuando crea una variable dentro de una funci´n, s´lo existe dentro de dicha o o funci´n, y no puede usarla fuera de ella. Por ejemplo, la funci´n o o >>> def catDoble(parte1, parte2): ... cat = parte1 + parte2 ... imprimeDoble(cat) ... >>>

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