3. Lenguajes de Programación

Autores:José María Herrera Fernández, Luis Miguel Sánchez Brea

Existen numerosos manuales de programación, además de magnificos y extensos manuales oficiales. Sirva de ejemplo, http://pyspanishdoc.sourceforge.net/tut/tut.html, una amplia guía en español que a pesar de ser escrita en 2005 nos proporcionará toda la informacíón que necesitamos. Nosotros en esta sección nos limitaremos a aportar un resumen tomado de la wikipedia para que el lector pueda seguir el resto del libro de forma cómoda aunque recomendamos visitar tanto la fuente original de la información, http://es.wikipedia.org/wiki/Python, como la guía que acabamos de mencionar.

3.1. Características de programación

  • No hace falta definir los datos.
  • Las funciones se almacenan en módulos, que pueden ser del tamaño que deseemos.
  • Es necesario declarar los modulos y las funciones de otros módulos que se van a implementar.
  • Hay infinidad de módulos de cualquier area de interés.

3.1.1. Elementos del lenguaje

Python fue diseñado para ser leído con facilidad. Una de sus características es el uso de palabras donde otros lenguajes utilizarían símbolos. Por ejemplo, los operadores lógicos !, || y && en Python se escriben not, or y and, respectivamente.

El contenido de los bloques de código (bucles, funciones, clases, etc.) es delimitado mediante espacios o tabuladores, conocidos como indentación, antes de cada línea de órdenes pertenecientes al bloque. Python se diferencia así de otros lenguajes de programación que mantienen como costumbre declarar los bloques mediante un conjunto de caracteres, normalmente entre llaves {}. Se pueden utilizar tanto espacios como tabuladores para identar el código, pero se recomienda no mezclarlos.

Debido al significado sintáctico de la indentación, una instrucción debe estar contenida en línea. No obstante, si por legibilidad se quiere dividir la instrucción en varias líneas, añadiendo una barra invertida al final de una línea, se indica que la instrucción continúa en la siguiente.

lista = ['valor 1','valor 2','valor 3']
cadena = 'Esto es una cadena bastante larga'

que es equivalente a

lista = ['valor 1','valor 2' \
,'valor 3']
cadena = 'Esto es una cadena' \
'bastante larga'

3.1.2. Comentarios

Los comentarios se pueden poner de dos formas. La primera y más apropiada para comentarios largos es utilizando la notación ‘’’ comentario ‘’‘, tres apostrofes de apertura y tres de cierre.

'''
Comentario más largo en una línea en Python
'''

La segunda notación utiliza el símbolo # delante de la línea a comentar,

print "Hola mundo" # También es posible añadir un comentario al final de una línea de código

El intérprete no tiene en cuenta los comentarios, lo cual es útil si deseamos poner información adicional en nuestro código como, por ejemplo, una explicación sobre el comportamiento de una sección del programa.

3.1.3. Variables

Las variables se definen de forma dinámica, lo que significa que no se tiene que especificar cuál es su tipo de antemano y puede tomar distintos valores en otro momento, incluso de un tipo diferente al que tenía previamente. Se usa el símbolo = para asignar valores.

x = 1
x = "Esta variable es una cadena" # Esto es posible porque los tipos son asignados dinámicamente.

3.1.4. Tipos de datos

Los tipos de datos se pueden resumir en esta tabla:

Tipo Clase Notas Ejemplo
str Cadena Inmutable ‘Cadena’
unicode Cadena Versión Unicode de str u’Cadena’
list Secuencia Mutable, puede contener objetos de diversos tipos [4.0, ‘Cadena’, True]
tuple Secuencia Inmutable, puede contener objetos de diversos tipos (4.0, ‘Cadena’, True)
set Conjunto Mutable, sin orden, no contiene duplicados set([4.0, ‘Cadena’, True])
frozenset Conjunto Inmutable, sin orden, no contiene duplicados frozenset([4.0, ‘Cadena’, True])
dict Mapping Grupo de pares clave:valor {‘key1’: 1.0, ‘key2’: False}
int Número entero Precisión fija, convertido en long en caso de overflow. 42
long Número entero Precisión arbitraria 42L ó 456966786151987643L
float Número decimal Coma flotante de doble precisión 3.1415927
complex Número complejo Parte real y parte imaginaria j. (4.5 + 3j)
bool Booleano Valor booleano verdadero o falso True o False
  • Mutable: si su contenido (o dicho valor) puede cambiarse en tiempo de ejecución.
  • Inmutable: si su contenido (o dicho valor) no puede cambiarse en tiempo de ejecución.

3.1.5. Listas y Tuplas

  • Para declarar una lista se usan los corchetes [ ], en cambio, para declarar una tupla se usan los paréntesis ( ). En ambas los elementos se separan por comas, y en el caso de las tuplas es necesario que tengan como mínimo una coma.
  • Tanto las listas como las tuplas pueden contener elementos de diferentes tipos. No obstante las listas suelen usarse para elementos del mismo tipo en cantidad variable mientras que las tuplas se reservan para elementos distintos en cantidad fija.
  • Para acceder a los elementos de una lista o tupla se utiliza un índice entero (empezando por “0”, no por “1”). Se pueden utilizar índices negativos para acceder elementos a partir del final, por ejemplo para acceder al último índice deberíamos de usar “-1”.
  • Las listas se caracterizan por ser mutables, es decir, se puede cambiar su contenido en tiempo de ejecución, mientras que las tuplas son inmutables ya que no es posible modificar el contenido una vez creada.
Listas:
>>> lista = ["abc", 42, 3.1415] # Definición de una lista con elementos de distinto tipo.
>>> lista[0] # Acceder a un elemento por su índice, en este caso al primero.
'abc'
>>> lista[-1] # Acceder a un elemento usando un índice negativo, en este caso el último.
3.1415
>>> lista.append(True) # Añadir un elemento al final de la lista.
>>> lista
['abc', 42, 3.1415, True]
>>> del lista[3] # Borra un elemento de la lista usando un índice (en este caso: True).
>>> lista
['abc', 42, 3.1415]
>>> lista[0] = "xyz" # Re-asignar el valor del primer elemento de la lista.
>>> lista
['xyz', 42, 3.1415]
>>> lista[0:2] # Mostrar los elementos de la lista del índice "0" al "2" (sin incluir este último).
['xyz', 42]
>>> lista_anidada = [lista, [True, 42L]] # Es posible anidar listas
>>> lista_anidada
[['xyz', 42, 3.1415], [True, 42L]]
>>> lista_anidada[1][0] # Acceder a un elemento de una lista dentro de otra lista (del segundo elemento, mostrar el primer elemento).
True
Tuplas:
>>> tupla = ("abc", 42, 3.1415)  # Definición de una tupla con elementos de distinto tipo.
>>> tupla[0] # Acceder a un elemento por su índice en este caso al primero.
'abc'
>>> del tupla[0] # No es posible borrar (ni añadir) un elemento en una tupla, lo que provocará una excepción.
( Excepción )
# Tampoco es posible re-asignar el valor de un elemento en una tupla, lo que también provocará una excepción.
>>> tupla[0] = "xyz"
( Excepción )
>>> tupla[0:2] # Mostrar los elementos de la tupla del índice "0" al "2" (sin incluir este último).
('abc', 42)
>>> tupla_anidada = (tupla, (True, 3.1415)) # También es posible anidar tuplas.
>>> 1, 2, 3, "abc"  # Esto también es una tupla, aunque es recomendable ponerla entre paréntesis (recuerda que requiere, al menos, una coma).
(1, 2, 3, 'abc')
>>> (1) # Aunque entre paréntesis, esto no es una tupla, ya que no posee al menos una coma, por lo que únicamente aparecerá el valor.
1
>>> (1,) # En cambio, en este otro caso, sí es una tupla.
(1,)
>>> (1, 2) # Con más de un elemento no es necesaria la coma final.
(1, 2)
>>> (1, 2,) # Aunque agregarla no modifica el resultado.
(1, 2)

3.1.6. Diccionarios

  • Para declarar un diccionario se usan las llaves { }. Contienen elementos separados por comas, donde cada elemento está formado por un par clave : valor (el símbolo : separa la clave de su valor correspondiente).
  • Los diccionarios son mutables, es decir, se puede cambiar el contenido de un valor en tiempo de ejecución.
  • En cambio, las claves de un diccionario deben ser inmutables. Esto quiere decir, por ejemplo, que no podremos usar ni listas ni diccionarios como claves.
  • El valor asociado a una clave puede ser de cualquier tipo de dato, incluso un diccionario.
>>> diccionario = {"cadena": "abc", "numero": 42, "lista": [True, 42L]} # Diccionario que tiene diferentes valores por cada clave, incluso una lista.
>>> diccionario["cadena"] # Usando una clave, se accede a su valor.
'abc'
>>> diccionario["lista"][0] # Acceder a un elemento de una lista dentro de un valor (del valor de la clave "lista", mostrar el primer elemento).
True
>>> diccionario["cadena"] = "xyz"  # Re-asignar el valor de una clave.
>>> diccionario["cadena"]
'xyz'
>>> diccionario["decimal"] = 3.1415927 # Insertar un nuevo elemento clave:valor.
>>> diccionario["decimal"]
3.1415927
>>> diccionario_mixto = {"tupla": (True, 3.1415), "diccionario": diccionario} # También es posible que un valor sea un diccionario
>>> diccionario_mixto["diccionario"]["lista"][1] # Acceder a un elemento dentro de una lista, que se encuentra dentro de un diccionario.
42L
>>> diccionario = {("abc",): 42}  # Sí es posible que una clave sea una tupla, pues es inmutable.
>>> diccionario = {["abc"]: 42}  # No es posible que una clave sea una lista, pues es mutable, lo que provocará una excepción.
( Excepción )

3.1.7. Conjuntos

  • Los conjuntos se construyen mediante set(items) donde items es cualquier objeto iterable, como listas o tuplas. Los conjuntos no mantienen el orden ni contienen elementos duplicados.
  • Se suelen utilizar para eliminar duplicados de una secuencia, o para operaciones matemáticas como intersección, unión, diferencia y diferencia simétrica.
>>> conjunto_inmutable = frozenset(["a", "b", "a"]) # Se utiliza una lista como objeto iterable.
>>> conjunto_inmutable
frozenset(['a', 'b'])
>>> conjunto1 = set(["a", "b", "a"]) # Primer conjunto mutable.
>>> conjunto1
set(['a', 'b'])
>>> conjunto2 = set(["a", "b", "c", "d"]) # Segundo conjunto mutable.
>>> conjunto2
set(['a', 'c', 'b', 'd']) # Recuerda, no mantienen el orden, como los diccionarios.
>>> conjunto1 & conjunto2 # Intersección
set(['a', 'b'])
>>> conjunto1 | conjunto2 # Unión.
set(['a', 'c', 'b', 'd'])
>>> conjunto1 - conjunto2 # Diferencia (1).
set([])
>>> conjunto2 - conjunto1 # Diferencia (2).
set(['c', 'd'])
>>> conjunto1 ^ conjunto2 # Diferencia simétrica.
set(['c', 'd'])

3.1.8. Listas por comprensión

Una lista por comprensión (en inglés: list comprehension) es una expresión compacta para definir listas. Al igual que lambda, aparece en lenguajes funcionales. Ejemplos:

>>> range(5) # La función "range" devuelve una lista, empezando en 0 y terminando con el número indicado menos uno.
[0, 1, 2, 3, 4]
>>> [i*i for i in range(5)] # Por cada elemento del rango, lo multiplica por sí mismo y lo agrega al resultado.
[0, 1, 4, 9, 16]
>>> lista = [(i, i + 2) for i in range(5)].
>>> lista
[(0, 2), (1, 3), (2, 4), (3, 5), (4, 6)]

3.1.9. Funciones

  • Las funciones se definen con la palabra clave def, seguida del nombre de la función y sus argumentos entre paréntesis para finalizar con :, es decir,
>>> def mi_funcion(arg1, arg2,..., argN):
  • Otra forma de escribir funciones, aunque menos utilizada, es con la palabra clave lambda. lambda es un cosntructor que sirver para ejecutar funciones anónimas, es decir funciones sin ningún nombre pero que crean una referencia a un objeto función. La sintaxis de lambda en python es
lambda <aParameterList> : <a Python expression using the parameters>
  • El valor devuelto en las funciones con def será el dado con la instrucción return. lambda no necesita de return para retornar un valor, ya que está implícito, puesto que la función entera debe ser una única expresión.

def

>>> def suma(x, y = 2):
...     return x + y # Devuelve la suma del valor de la variable "x" y el valor de "y".
...
>>> suma(4) # La variable "y" no se modifica, siendo su valor: 2
6
>>> suma(4, 10) # La variable "y" sí se modifica, siendo su nuevo valor: 10
14

lambda

>>> suma = lambda x, y = 2: x + y
>>> suma(4) # La variable "y" no se modifica, siendo su valor: 2
6
>>> suma(4, 10) # La variable "y" sí se modifica, siendo su nuevo valor: 10
14

3.1.10. Clases

  • Las clases se definen con la palabra clave class, seguida del nombre de la clase y, si hereda de otra clase, el nombre de esta.
  • En Python 2.x es recomendable que una clase herede de “object”, en Python 3.x esto ya no hará falta.
  • En una clase un “método” equivale a una “función”, y una “propiedad” equivale a una “variable”.
  • “__init__” es un método especial que se ejecuta al instanciar la clase, se usa generalmente para inicializar propiedades y ejecutar métodos necesarios. Al igual que todos los métodos en Python, debe tener al menos un parámetro, generalmente se utiliza self. El resto de parámetros serán los que se indiquen al instanciar la clase.
  • Las propiedades que se desee que sean accesibles desde fuera de la clase se deben declarar usando self. delante del nombre.
  • En python no existe el concepto de encapsulación, por lo que el programador debe ser responsable de asignar los valores a las propiedades
>>> class Persona(object):
...     def __init__(self, nombre, edad):
...         self.nombre = nombre # Una Propiedad cualquiera.
...         self.edad = edad # Otra propiedad cualquiera.
...     def mostrar_edad(self): # Es necesario que, al menos, tenga un parámetro, generalmente: "self".
...         print self.edad # mostrando una propiedad.
...     def modificar_edad(self, edad): # Modificando Edad.
...         if edad < 0 or edad > 150: # Se comprueba que la edad no sea menor de 0 (algo imposible), ni mayor de 150 (algo realmente difícil).
...             return False
...         else: # Si está en el rango 0-150, entonces se modifica la variable.
...             self.edad = edad # Se modifica la edad.
...
>>> p = Persona("Alicia", 20) # Instanciamos la clase, como se puede ver, no se especifica el valor de "self"
>>> p.nombre # La variable "nombre" del objeto sí es accesible desde fuera.
'Alicia'
>>> p.nombre = "Andrea" # Y por tanto, se puede cambiar su contenido.
>>> p.nombre
'Andrea'
>>> p.mostrar_edad() # Podemos llamar a un método de la clase.
20
>>> p.modificar_edad(21) # Y podemos cambiar la edad usando el método específico que hemos hecho para hacerlo de forma controlada.
>>> p.mostrar_edad()
21

3.1.11. Condicionales

Una sentencia condicional if ejecuta su bloque de código interno sólo si se cumple cierta condición. Se define usando la palabra clave if seguida de la condición, y el bloque de código. Condiciones adicionales, si las hay, se introducen usando elif seguida de la condición y su bloque de código. Todas las condiciones se evalúan secuencialmente hasta encontrar la primera que sea verdadera, y su bloque de código asociado es el único que se ejecuta. Opcionalmente, puede haber un bloque final (la palabra clave else seguida de un bloque de código) que se ejecuta sólo cuando todas las condiciones resultan falsas.

>>> verdadero = True
>>> if verdadero: # No es necesario poner "verdadero == True".
...     print "Verdadero"
... else:
...     print "Falso"
...
Verdadero
>>> lenguaje = "Python"
>>> if lenguaje == "C": # lenguaje no es "C", por lo que este bloque se obviará y evaluará la siguiente condición.
...     print "Lenguaje de programación: C"
... elif lenguaje == "Python": # Se pueden añadir tantos bloques "elif" como se quiera.
...     print "Lenguaje de programación: Python"
... else: # En caso de que ninguna de las anteriores condiciones fuera cierta, se ejecutaría este bloque.
...     print "Lenguaje de programación: indefinido"
...
Lenguaje de programación: Python
>>> if verdadero and lenguaje == "Python": # Uso de "and" para comprobar que ambas condiciones son verdaderas.
...     print "Verdadero y Lenguaje de programación: Python"
...
Verdadero y Lenguaje de programación: Python

3.1.12. Bucle for

El bucle for es similar a foreach en otros lenguajes. Recorre un objeto iterable, como una lista, una tupla o un generador, y por cada elemento del iterable ejecuta el bloque de código interno. Se define con la palabra clave for seguida de un nombre de variable, seguido de in, seguido del iterable, y finalmente el bloque de código interno. En cada iteración, el elemento siguiente del iterable se asigna al nombre de variable especificado:

>>> lista = ["a", "b", "c"]
>>> for i in lista: # Iteramos sobre una lista, que es iterable.
...     print i
...
a
b
c
>>> cadena = "abcdef"
>>> for i in cadena: # Iteramos sobre una cadena, que también es iterable.
...     print i, # Añadiendo una coma al final hacemos que no introduzca un salto de línea, sino un espacio.
...
a b c d e f

3.1.13. Bucle while

El bucle while evalúa una condición y, si es verdadera, ejecuta el bloque de código interno. Continúa evaluando y ejecutando mientras la condición sea verdadera. Se define con la palabra clave while seguida de la condición, y a continuación el bloque de código interno:

>>> numero = 0
>>> while numero < 10:
...     numero += 1
...     print numero,
...
1 2 3 4 5 6 7 8 9

3.1.14. Módulos

Existen muchas propiedades que se pueden agregar al lenguaje importando módulos, que son “minicódigos” (la mayoría escritos también en Python) que proveen de ciertas funciones y clases para realizar determinadas tareas. Un ejemplo es el módulo Tkinter, que permite crear interfaces gráficas basadas en la biblioteca Tk. Otro ejemplo es el módulo os, que provee acceso a muchas funciones del sistema operativo. Los módulos se agregan a los códigos escribiendo import seguida del nombre del módulo que queramos usar.

 >>> import os # Módulo que provee funciones del sistema operativo
 >>> os.name # Devuelve el nombre del sistema operativo
'posix'
 >>> os.mkdir("/tmp/ejemplo") # Crea un directorio en la ruta especificada
 >>> import time # Módulo para trabajar con fechas y horas
 >>> time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S") # Dándole un cierto formato, devuelve la fecha y/o hora actual
 '2010-08-10 18:01:17'

NOTA: En http://pyspanishdoc.sourceforge.net/modindex.html podemos encontrar el índice de módulos estándar de python.

3.1.15. Sistema de objetos

En Python todo es un objeto (incluso las clases). Las clases, al ser objetos, son instancias de una metaclase. Python además soporta herencia múltiple y polimorfismo.

>>> cadena = "abc" # Una cadena es un objeto de "str"
>>> cadena.upper() # Al ser un objeto, posee sus propios métodos
'ABC'
>>> lista = [True, 3.1415] # Una lista es un objeto de "list"
>>> lista.append(42L) # Una lista también (al igual que todo) es un objeto, y también posee sus propios métodos
>>> lista
[True, 3.1415, 42L]