PDF de programación - Introducción a la programación con Python

Introducci ón a la programaci ón con

Python

Andrés Becerra Sandoval

Traducci ón y Adaptaci ón del libro
‘’How to think like a computer scientist, learning with Python”,
escrito por:
Allen Downey
Jeffrey Elkner
Chris Meyers

Facultad de Ingeniería

Rector: Jorge Humberto Peláez, S.J.
Vicerrector Académico: Antonio de Roux
Vicerrector del Medio Universitario: Gabriel Jaime Pérez, S.J.

Facultad de Ingeniería
Decano Académico: Jorge Francisco Estela
Decana del Medio Universitario: Claudia Lucía Mora

Titulo: Introducci ón a la programaci ón con Python
Titulo original: How to think like a computer scientist, learning with Python Autores: Allen Downey, Jeffrey Elkner,
Chris Meyers
Traducci ón y adaptaci ón: Andrés Becerra Sandoval
Colecci ón: Libro

ISBN: 978-958-8347-22-6

Coordinador Editorial: Ignacio Murgueitio
Email: [email protected]
c Derechos Reservados
c Sello Editorial Javeriano

Correspondencia, suscripciones y solicitudes de canje:
Calle 18 # 118-250
Santiago de Cali, Valle del Cauca
Pontificia Universidad Javeriana
Facultad de Ingeniería
Teléfonos: (57-2) 3218200 Exts. 233 - 518 Fax 555 2823
Email: [email protected]

Formato 17 x 25 cms
Dise ño e Impresi ón: Multimedios PUJ Cali

Dise ño de Carátula: Patricia Mejía, basada en una imagen de Ken Manheimer
http://myriadicity.net

Impresi ón: 2009

Se concede permiso para copiar, distribuir, y/o modificar este documento bajo los
terminos de la GNU Free Documentation License, Versi ón 1.1 o cualquier versi ón
posterior publicada por la Free Software Foundation; manteniendo sin variacio-
nes las secciones “Pr ólogo,” “Prefacio,” y “Lista de contribuidores,” sin texto de
cubierta, y sin texto de contracubierta. Una copia de la licencia está incluida en el
apéndice titulado “GNU Free Documentation License” y una traducci ón de ésta al
espa ñol en el apéndice titulado “Licencia de Documentaci ón Libre de GNU”.
La GNU Free Documentation License también está disponible a través de www.
gnu.org o escribiendo a la Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite
330, Boston, MA 02111-1307, USA.
La forma original de este libro es c ódigo fuente LATEX y compilarlo tiene el efecto
de generar un libro de texto en una repesentacion independiente del dispositivo
que puede ser convertida a otros formatos e imprimirse.
El c ódigo fuente LATEX para este libro y mas informaci ón sobre este proyecto se
encuentra en los sitios web:

http://cic.puj.edu.co/˜abecerra
http://www.thinkpython.com

Este libro ha sido preparado utilizando LATEX y las figuras se han realizado con xfig.
Todos estos son programas de c ódigo abierto, gratuito.

Downey, Allen
Introducción a la programación con Python / Allen Downey, Jeffrey Elkner, Chris Me-
yers; traducido y adaptado por Andrés Becerra Sandoval. – Santiago de Cali: Pontificia
Universidad Javeriana, Sello Editorial Javeriano, 2009.
305 p. ; 26 cm.

Incluye referencias bibliográficas e índice.

ISBN 978-958-8347-22-6

1. Programación (computadores electr ónicos) – Metodología 2. Python (lenguaje de
programación para computadores) I. Meyer, Chris II. Pontificia Universidad Javeriana
(Cali) III. How to think like a computer scientist: learning with python IV. Tít.

SCDD 005.1

BPUJC

Pr ólogo

Por David Beazley
Como un educador, investigador y autor de libro, estoy encantado de ver la ter-
minaci ón de este texto. Python es un lenguaje de programaci ón divertido y ex-
tremadamente fácil de usar, que ha ganado renombre constantemente en los a ños
recientes. Desarrollado hace diez a ños por Guido van Rossum, la sintaxis simple de
Python y su “sabor” se derivan, en gran parte del ABC, un lenguaje de programa-
ci ón para ense ñanza que se desarroll ó en los 1980s. Sin embargo, Python también
fue creado para resolver problemas reales y tiene una amplia gama de característi-
cas que se encuentran en lenguajes de programaci ón como C++, Java, Modula-3, y
Scheme. Debido a esto, uno de las características notables de Python es la atracci ón
que ejerce sobre programadores profesionales, científicos, investigadores, artistas
y educadores.
A pesar de ésta atracci ón en muchas comunidades diversas, usted puede todavía
preguntarse “¿porque Python?” o “¿porque ense ñar programaci ón con Python?”
Responder éstas preguntas no es una tarea fácil— especialmente cuando la opi-
ni ón popular está del lado masoquista de usar alternativas como C++ y Java. Sin
embargo, pienso que la respuesta mas directa es que la programaci ón en Python
es simplemente mas divertida y mas productiva.
Cuando ense ño cursos de informática, yo quiero cubrir conceptos importantes,
hacer el material interesante y enganchar a los estudiantes. Desafortunadamente,
hay una tendencia en la que los cursos de programaci ón introductorios dedican
demasiada atenci ón en la abstracci ón matemática y a hacer que los estudiantes se
frustren con problemas molestos relacionados con la sintaxis, la compilaci ón y la
presencia de reglas arcanas en los lenguajes. Aunque la abstracci ón y el formalismo
son importantes para los ingenieros de software y para los estudiantes de ciencias
de la computaci ón, usar este enfoque hace a la informática muy aburrida. Cuando
ense ño un curso no quiero tener un grupo de estudiantes sin inspiraci ón. Quisie-
ra verlos intentando resolver problemas interesantes, explorando ideas diferentes,
intentando enfoques no convencionales, rompiendo reglas y aprendiendo de sus
errores. En el proceso no quiero perder la mitad del semestre tratando de resolver
problemas sintácticos oscuros, interpretando mensajes de error del compilador in-

VI

Pr ólogo

comprensibles, o descifrando cuál de las muchas maneras en que un programa
puede generar un error grave de memoria se está presentando.
Una de las razones del por qué me gusta Python es que proporciona un equili-
brio muy bueno entre lo práctico y lo conceptual. Puesto que se interpreta Python,
los principiantes pueden empezar a hacer cosas interesantes casi de inmediato sin
perderse en problemas de compilaci ón y enlace. Además, Python viene con una
biblioteca grande de m ódulos, que pueden ser usados en dominios que van desde
programaci ón en la web hasta gráficos. Tener un foco práctico es una gran manera
de enganchar a los estudiantes y permite que emprendan proyectos significativos.
Sin embargo, Python también puede servir como una excelente base para introdu-
cir conceptos importantes de la informática. Puesto que Python soporta completa-
mente procedimientos y clases, los estudiantes pueden ser introducidos gradual-
mente a temas como la abstracci ón procedimental, las estructuras de datos y la
programaci ón orientada a objetos—lo que se puede aplicar después a cursos pos-
teriores en Java o C++. Python proporciona, incluso, varias características de los
lenguajes de programaci ón funcionales y puede usarse para introducir conceptos
que se pueden explorar con más detalle en cursos con Scheme y Lisp.
Leyendo, el prefacio de Jeffrey, estoy sorprendido por sus comentarios de que Pyt-
hon le permita ver un “más alto nivel de éxito y un nivel bajo de frustraci ón” y
que puede “avanzar mas rápido con mejores resultados.” Aunque estos comenta-
rios se refieren a sus cursos introductorios, a veces uso Python por estas mismas
razones en los cursos de informática avanzada en la Universidad de Chicago. En
estos cursos enfrento constantemente la tarea desalentadora de cubrir un mont ón
de material difícil durante nueve semanas. Aunque es totalmente posible para mi
infligir mucho dolor y sufrimiento usando un lenguaje como C++, he encontra-
do a menudo que este enfoque es improductivo—especialmente cuando el curso
se trata de un asunto sin relaci ón directa con la “programaci ón.” He encontrado
que usar Python me permite enfocar el tema del curso y dejar a los estudiantes
desarrollar proyectos substanciales.
Aunque Python siga siendo un lenguaje joven y en desarrollo, creo que tiene un
futuro brillante en la educaci ón. Este libro es un paso importante en esa direcci ón.

David Beazley
Universidad de Chicago, Autor de Python Essential Reference

Prefacio

Por Jeff Elkner
Este libro debe su existencia a la colaboraci ón hecha posible por Internet y el movi-
miento de software libre. Sus tres autores—un profesor de colegio, un profesor de
secundaria y un programador profesional—tienen todavía que verse cara a cara,
pero han podido trabajar juntos y han sido ayudados por maravillosas personas,
quienes han donado su tiempo y energía para ayudar a hacer ver mejor este libro.
Nosotros pensamos que este libro es un testamento a los beneficios y futuras posi-
bilidades de esta clase de colaboraci ón, el marco que se ha puesto en marcha por
Richard Stallman y el movimiento de software libre.

C ómo y porqué vine a utilizar Python

En 1999, el examen del College Board’s Advanced Placement (AP) de Informática
se hizo en C++ por primera vez. Como en muchas escuelas de Estados Unidos, la
decisi ón para cambiar el lenguaje tenía un impacto directo en el plan de estudios de
informática en la escuela secundaria de Yorktown en Arlington, Virginia, donde yo
ense ño. Hasta este punto, Pascal era el lenguaje de instrucci ón en nuestros cursos
del primer a ño y del AP. Conservando la práctica usual de dar a los estudiantes dos
a ños de exposici ón al mismo lenguaje, tomamos la decisi ón de cambiar a C++ en el
curso del primer a ño durante el periodo escolar 1997-98 de modo que siguiéramos
el cambio del College Board’s para el curso del AP el a ño siguiente.
Dos a ños después, estoy convencido de que C++ no era una buena opci ón para in-
troducir la informática a los estudiantes. Aunque es un lenguaje de programaci ón
de gran alcance, también es extremadamente difícil de aprender y de ense ñar. Me
encontré constantemente peleando con la sintaxis difícil de C++ y sus m