PDF de programación - Clase 1: Introducción y visión general - Curso Python en 8 clases

Curso Python en 8 clases

Clase 1: Introducción y visión general

Introducción
Un programa es un conjunto de instrucciones diseñadas para ordenar a la computadora a hacer algo.

Es similar a una receta de cocina, que consiste en una lista de ingredientes e instrucciones paso a paso
donde se usan dichos ingredientes. Esta receta en programación se le dice programa. Este programa
debe estar escrito en un lenguaje determinado para que quien la vaya a ejecutar pueda entenderla. Si en
una receta aparece la frase "cocinar a baño María" es porque ya está establecido previamente que
significa dicho procedimiento. En programación ocurre algo similar, existen lenguajes específicos solo
diseñados para comandar a la máquina para realizar una determinada acción. La multitud de lenguajes
de programación existentes se debe a una combinación de cuestiones historicas, científicas y
comerciales.

De todos los lenguajes en este libro veremos Python.

Ejemplo de programa en Python:

seq1 = 'Hola'
seq2 = ' mundo!'
total = seq1 + seq2
print(total)

El resultado es (¡previsiblemente!):

Hola mundo!

Niveles de abstracción
A medida que las instrucciones dadas a la computadora están codificadas en un formato mas cercano al
que entiende la máquina, se dice se trata de un código en "bajo nivel". En sentido inverso, a medida que
las instrucciones son mas comprensibes para el humano se habla de "alto nivel".

Los lenguajes de "alto nivel" son mas comprensibles para los programadores aunque suelen tener menor
performance (ejecución mas lenta). Por el contrario los lenguajes de bajo nivel son mas complejos para
programar pero aprovechan mejor los recursos informáticos. La principal desventaja (además de la
complejidad) es que el código de bajo nivel suele ser mas dependiente de la plataforma que los de alto
nivel y por lo tanto, menos portable.

Para la mayoría de las aplicaciones, con la velocidad de los procesadores actuales, la diferencia de
performance es despreciable, especialmente si se tiene en cuenta también los tiempos de programación
(hora-hombre) y no solo los tiempos de ejecución (hora-máquina). El valor de la hora-máquina baja
constantemente mientras que el costo de la hora-hombre tiende a aumentar.

Python es considerado un lenguaje de alto nivel.

Ejemplo de alto y bajo nivel
Bajo nivel:

8B542408 83FA0077 06B80000 0000C383
FA027706 B8010000 00C353BB 01000000
B9010000 008D0419 83FA0376 078BD98B
C84AEBF1 5BC3

Alto nivel:

def fib(n):
a, b = 0, 1
for i in range(n):
a, b = b, a + b
return a

Compilación
La compilación es la "Traducción" desde el código fuente (escrito por el programador) a instrucciones
"ejecutables".

Esto implica que los programas deben ser compilados antes de poder ser ejecutados. En algunos
lenguajes esta compilación se hace con todo el código mientras que en otros se va compilando línea por
línea (lenguajes interpretados). Los lenguajes interpretados son por lo general mas lentos para ejecutarse
que los programas compilados en su totalidad. Un problema asociado a los lenguajes compilados es que
para cada cambio que se quiera probar hay que recompilar todo el código.

Una solución intermedia es hacer una compilación previa contra una máquina virtual, este es el caso de
Python (junto con Java, C#, VB.net y otros).

Las principales consecuencias de la compilación son:

Tiempo de compilación

Aceleración en la ejecución del software

Software dependiente de una plataforma

Fuente: http://xkcd.com. Licencia: CC by-nc 2.5. Publicado en este libro con permiso del autor.

Paradigmas de programación
Existen decenas de paradigmas de programación, en este instructivo se mencionarán solo los mas
importantes:

Procedural: En la programación procedural se le dan ordenes directas a la computadora, que van

cambiando el estado del programa. Ejemplo: BASIC

Estructurada: Es un caso particular de programación procedural, la diferencia es que hay un flujo
ordenado (jerárquico) con alguna combinación de los siguientes elementos: Secuencias, selección y
repetición. Se reutilizan bloques de código y es relativamente fácil seguir la lógica del programa.
Ejemplo: C, Pascal.

Orientada a objetos: Se usan estructuras de datos que tienen datos y métodos (objetos) con sus

interacciones para diseñar programas. Ejemplos: Java, C++

Lógico: Se declaran los problemas en forma lógica para que la computadora resuelva. Ejemplos:

Prolog, Lisp.

Python suele ser clasificado como "multiparadigma" debido a que puede ser usado tanto de manera
estructurada como orientado a objetos. Esto depende de las preferencias del programador, no impone
uno de los dos métodos.
Diferencia entre especificación e implementación
La especificación se define las características del lenguaje. La especificación es única y es hecha por la
comunidad de programadores de Python. Se habla de implementación de Python a aquel programa que
cumple con dicha especificación. Hay varias implementaciones y cualquiera puede hacer la suya. La
implementación mas popular es CPython (Python programado en C), a tal punto que coloquilmente se la
llama "Python" a secas. Se puede decir que CPython es la implementación de referencia de Python. En
este curso cada vez que nos referiremos a Python en realidad lo hacemos a CPython. Otra
implementaciones importantes son: Jython, Stackless Python, IronPython y PyPy. Por ejemplo PyPy es
una implementación de Python hecha en Python, mientras que IronPython funciona utilizando la máquina
virtual de .net o .mono.

Características de Python
Las siguientes son algunas de las características en la que se destaca Python:

Fácil de aprender y de programar

Fácil de leer (similar a pseudocódigo)

Interpretado (rápido para programar)

Datos de alto nivel (listas, diccionarios, sets, etc)

Libre y gratuito

Multiplataforma (Win, Linux y Mac)

Pilas incluidas

Cantidad de bibliotecas con funciones extras

Comunidad

Como muestra de la facilidad de programar que se le atribuye a Python, veamos un código en Visual
Basic (VB) y su equivalente en Python:

Dim i, j, Array_Used As Integer
Dim MyArray() As String
Dim InBuffer, Temp As String
Array_Used = 0
ReDim MyArray(50)
' Abrir archivo de texto . . .
Do While Not EOF(file_no)
Line Input #file_no, MyArray(Array_Used)
Array_Used = Array_Used + 1
If Array_Used = UBound(MyArray) Then
ReDim Preserve MyArray(UBound(MyArray) + 50)
End If
Loop
' Ordeno con metodo de burbuja
For i = Array_Used - 1 To 0 Step -1
For j = 1 To i
If MyArray(j - 1) > MyArray(j) Then
'swap
Temp = MyArray(j - 1)
MyArray(j - 1) = MyArray(j)
MyArray(j) = Temp
End If
Next
Next

Este código lee un archivo de texto, carga el contenido en una estructura de datos y luego lo ordena de
manera alfabética.

El mismo programa en Python:

# Abrir un archivo de texto . . .
file_object = open(FILENAME)
# Leer todas las lineas del texto en una lista (similar a un array)
lista = file_object.readlines()
# Ordenar la lista


lista.sort()

Biblioteca estándar
Los módulos de la biblioteca estándar son aquellos incluidos en Python. Es bueno conocerlos porque
proveen de muchos servicios y porque siempre están disponibles donde haya un interprete de Python.
Algunos de los temas que trata la biblioteca estándar:

Servicios del sistema, fecha y hora, subprocesos, sockets, i18n y l10n, base de datos, threads, formatos
zip, bzip2, gzip, expresiones regulares, XML (DOM y SAX), Unicode, SGML, HTML, XHTML, email,
manejo asincrónico de sockets, clientes HTTP, FTP, SMTP, NNTP, POP3, IMAP4, servidores HTTP,
SMTP, debugger, random, curses, logging, compilador, decompilador, CSV, análisis lexicográfico, interfaz
gráfica incorporada, matemática real y compleja, criptografía, introspección, unit testing, doc testing,
acceso a SQLite, etc.

Para mas información: http://docs.python.org/library
Biblitecas externas
Hay miles de bibliotecas externas con software muy diverso. Algunos ejemplos:

Bases de datos: MySQL, PostgresSQL, MS SQL, Informix, DB/2.

Interfaces gráficas: Qt, GTK, win32, wxWidgets, Cairo

Frameworks Web: Django, Turbogears, Zope, Plone, web2py

Biopython: Manejo de secuencias genéticas

PIL: para trabajar con imágenes

PyGame: juegos, presentaciones, gráficos

SymPy: matemática simbólica

Numpy: cálculos de alta performance

Para ver una lista completa de bibliotecas externas, consultá la página de PyPI (Python Package Index)
en http://pypi.python.org/pypi.
Práctica en interprete interactivo
Las siguientes instrucciones son para ser ejecutadas en el interprete interactivo (IDLE o via terminal de
línea de comando). Para arrancar dicho interprete hay que hacer doble-click sobre el ícono de Python o
tipear python desde una terminal (esto último es válido solo para Linux y MacOSX). Existen reemplazos
bpython
para
(http://www.bpython-interpreter.org) que el lector puede probar por su cuenta.

(http://ipython.scipy.org)

interprete

el

interactivo

como

IPython

y

La ventaja del interprete interactivo es que podemos ejecutar código Python y obtener un resultado de
manera inmediata. Normalmente se usa para experimentar y aprender. Tambien se lo usa para
debuguear programas, esto es, encontrar y solucionar errores de programación. Aunque hay
programadores que se arreglan para hacer gran parte de sus tareas diarias usando solo el interprete
interactivo. En estos casos suelen usar