¡Descarga Fundamentos de Programación en Python y más Apuntes en PDF de Tecnología solo en Docsity!
Fundamentos de Programación en Python: Módulo
En este módulo, aprenderás sobre: Fundamentos de programación. Establecimiento de tu entorno de programación. Compilación vs. interpretación. Introducción a Python.
¿Cómo funciona un programa de computadora?
Este curso tiene como objetivo explicar el lenguaje Python y para que se utiliza. Vamos a comenzar desde los fundamentos básicos. Un programa hace que una computadora sea utilizable. Sin un programa, una computadora, incluso la más poderosa, no es más que un objeto. Del mismo modo, sin un pianista, un piano no es más que una caja de madera. Las computadoras pueden realizar tareas muy complejas, pero esta habilidad no es innata. La naturaleza de una computadora es bastante diferente. Una computadora puede ejecutar solo operaciones extremadamente simples, por ejemplo, una computadora no puede evaluar el valor de una función matemática complicada por sí misma, aunque esto no está más allá de los límites posibles en un futuro próximo. Las computadoras contemporáneas solo pueden evaluar los resultados de operaciones muy fundamentales, como sumar o dividir, pero pueden hacerlo muy rápido y pueden repetir estas acciones prácticamente cualquier cantidad de veces. Imagina que quieres saber la velocidad promedio que has alcanzado durante un largo viaje. Sabes la distancia, sabes el tiempo, necesitas la velocidad. Naturalmente, la computadora podrá calcular esto, pero la computadora no es consciente de cosas como la distancia, la velocidad o el tiempo. Por lo tanto, es necesario instruir a la computadora para que: Acepte un número que represente la distancia. Acepte un número que represente el tiempo de viaje. Divida el valor anterior por el segundo y almacene el resultado en la memoria.
Muestre el resultado (representando la velocidad promedio) en un formato legible. Estas cuatro acciones simples forman un programa. Por supuesto, estos ejemplos no están formalizados, y están muy lejos de lo que la computadora puede entender, pero son lo suficientemente buenos como para traducirlos a un idioma que la computadora pueda aceptar. La palabra clave es el lenguaje.
Lenguajes naturales vs. Lenguajes de
programación
Un lenguaje es un medio (y una herramienta) para expresar y registrar pensamientos. Hay muchos lenguajes a nuestro alrededor. Algunos de ellos no requieren hablar ni escribir, como el lenguaje corporal. Es posible expresar tus sentimientos más profundos de manera muy precisa sin decir una palabra. Otro lenguaje que empleas cada día es tu lengua materna, que utilizas para manifestar tu voluntad y para pensar en la realidad. Las computadoras también tienen su propio lenguaje, llamado lenguaje máquina , el cual es muy rudimentario. Una computadora, incluso la más técnicamente sofisticada, carece incluso de un rastro de inteligencia. Se podría decir que es como un perro bien entrenado, responde solo a un conjunto predeterminado de comandos conocidos. Los comandos que reconoce son muy simples. Podemos imaginar que la computadora responde a órdenes como "Toma ese número, divídelo por otro y guarda el resultado". Un conjunto completo de comandos conocidos se llama lista de instrucciones , a veces abreviada IL (por sus siglas en inglés de Instruction List). Los diferentes tipos de computadoras pueden variar según el tamaño de sus IL y las instrucciones pueden ser completamente diferentes en diferentes modelos. Nota: los lenguajes máquina son desarrollados por humanos. Ninguna computadora es actualmente capaz de crear un nuevo idioma. Sin embargo, eso puede cambiar pronto. Por otro lado, las personas también usan varios idiomas muy diferentes, pero estos idiomas se crearon ellos mismos. Además, todavía están evolucionando. Cada día se crean nuevas palabras y desaparecen las viejas. Estos lenguajes se llaman lenguajes naturales.
¿Qué hace a un lenguaje?
Podemos decir que cada idioma (máquina o natural, no importa) consta de los siguientes elementos:
La programación de computadora es el acto de establecer una secuencia de instrucciones con la cual se causará el efecto deseado. El efecto podría ser diferente en cada caso específico: depende de la imaginación, el conocimiento y la experiencia del programador. Por supuesto, tal composición tiene que ser correcta en muchos sentidos, tales como: Alfabéticamente: Un programa debe escribirse en una secuencia de comandos reconocible, por ejemplo, el Romano, Cirílico, etc. Léxicamente: Cada lenguaje de programación tiene su diccionario y necesitas dominarlo; afortunadamente, es mucho más simple y más pequeño que el diccionario de cualquier lenguaje natural. Sintácticamente: Cada idioma tiene sus reglas y deben ser obedecidas. Semánticamente: El programa tiene que tener sentido. Desafortunadamente, un programador también puede cometer errores en cada uno de los cuatro sentidos anteriores. Cada uno de ellos puede hacer que el programa se vuelva completamente inútil. Supongamos que ha escrito correctamente un programa. ¿Cómo persuadimos a la computadora para que la ejecute? Tienes que convertir tu programa en lenguaje máquina. Afortunadamente, la traducción puede ser realizada por una computadora, haciendo que todo el proceso sea rápido y eficiente. Hay dos formas diferentes de transformar un programa de un lenguaje de programación de alto nivel a un lenguaje de máquina : COMPILACIÓN - El programa fuente se traduce una vez (sin embargo, esta ley debe repetirse cada vez que se modifique el código fuente) obteniendo un archivo (por ejemplo, un archivo .exe si el código está diseñado para ejecutarse en MS Windows) que contiene el código de la máquina; ahora puedes distribuir el archivo en todo el mundo; el programa que realiza esta traducción se llama compilador o traductor. INTERPRETACIÓN - Tú (o cualquier usuario del código) puedes traducir el programa fuente cada vez que se ejecute; el programa que realiza este tipo de transformación se denomina intérprete, ya que interpreta el código cada vez que está destinado a ejecutarse; también significa que no puede distribuir el código fuente tal como está, porque el usuario final también necesita que el intérprete lo ejecute. Debido a algunas razones muy fundamentales, un lenguaje de programación de alto nivel particular está diseñado para caer en una de estas dos categorías. Hay muy pocos idiomas que se pueden compilar e interpretar. Por lo general, un lenguaje de programación se proyecta con este factor en la mente de sus constructores: ¿Se compilará o interpretará?
¿Qué hace realmente el intérprete?
Supongamos una vez más que has escrito un programa. Ahora, existe como un archivo de computadora : un programa de computadora es en realidad una pieza de texto, por
lo que el código fuente generalmente se coloca en archivos de texto. Nota: debe ser texto puro , sin ninguna decoración, como diferentes fuentes, colores, imágenes incrustadas u otros medios. Ahora tienes que invocar al intérprete y dejar que lea el archivo fuente. El intérprete lee el código fuente de una manera que es común en la cultura occidental: de arriba hacía abajo y de izquierda a derecha. Hay algunas excepciones: se cubrirán más adelante en el curso. En primer lugar, el intérprete verifica si todas las líneas subsiguientes son correctas (utilizando los cuatro aspectos tratados anteriormente). Si el compilador encuentra un error, termina su trabajo inmediatamente. El único resultado en este caso es un mensaje de error. El intérprete le informará dónde se encuentra el error y qué lo causó. Sin embargo, estos mensajes pueden ser engañosos, ya que el intérprete no puede seguir tus intenciones exactas y puede detectar errores a cierta distancia de tus causas reales. Por ejemplo, si intentas usar una entidad de un nombre desconocido, causará un error, pero el error se descubrirá en el lugar donde se intenta usar la entidad, no donde se introdujo el nombre de la nueva entidad. En otras palabras, la razón real generalmente se ubica un poco antes en el código, por ejemplo, en el lugar donde se tuvo que informar al intérprete de que usaría la entidad del nombre. Si la línea se ve bien, el intérprete intenta ejecutarla (nota: cada línea generalmente se ejecuta por separado, por lo que el trío "Lectura - Verificación - Ejecución", pueden repetirse muchas veces, más veces que el número real de líneas en el archivo fuente, como algunas partes del código pueden ejecutarse más de una vez). También es posible que una parte significativa del código se ejecute con éxito antes de que el intérprete encuentre un error. Este es el comportamiento normal en este modelo de ejecución. Puedes preguntar ahora: ¿Cuál es mejor? ¿El modelo de "compilación" o el modelo de "interpretación"? No hay una respuesta obvia. Si hubiera habido, uno de estos modelos habría dejado de existir hace mucho tiempo. Ambos tienen sus ventajas y sus desventajas.
Python es un lenguaje de programación de alto nivel, interpretado, orientado a objetos y de uso generalizado con semántica dinámica, que se utiliza para la programación de propósito general. Y aunque puede que conozcas a la pitón como una gran serpiente, el nombre del lenguaje de programación Python proviene de una vieja serie de comedia de la BBC llamada Monty Python's Flying Circus. En el apogeo de su éxito, el equipo de Monty Python estaba realizando sus escenas para audiencias en vivo en todo el mundo, incluso en el Hollywood Bowl. Dado que Monty Python es considerado uno de los dos nutrientes fundamentales para un programador (el otro es la pizza), el creador de Python nombró el lenguaje en honor del programa de televisión.
¿Quién creó Python?
Una de las características sorprendentes de Python es el hecho de que en realidad es el trabajo de una persona. Por lo general, los grandes lenguajes de programación son desarrollados y publicados por grandes compañías que emplean a muchos profesionales, y debido a las normas de derechos de autor, es muy difícil nombrar a cualquiera de las personas involucradas en el proyecto. Python es una excepción. No hay muchos idiomas cuyos autores son conocidos por su nombre. Python fue creado por Guido van Rossum , nacido en 1956 en Haarlem, Países Bajos. Por supuesto, Guido van Rossum no desarrolló y evolucionó todos los componentes de Python. La velocidad con la que Python se ha extendido por todo el mundo es el resultado del trabajo continuo de miles de (muy a menudo anónimos) programadores, evaluadores, usuarios (muchos de ellos no son especialistas en TI) y entusiastas, pero hay que decir que la primera idea (la semilla de la que brotó Python) llegó a una cabeza: la de Guido.
Un proyecto de programación por hobby
Las circunstancias en las que se creó Python son un poco desconcertantes. Según Guido van Rossum: En diciembre de 1989, estaba buscando un proyecto de programación de "pasatiempo" que me mantendría ocupado durante la semana de Navidad. Mi oficina (...) estaría
cerrada, pero tenía una computadora en casa y no mucho más en mis manos. Decidí escribir un intérprete para el nuevo lenguaje de scripting en el que había estado pensando últimamente: un descendiente de ABC que atraería a los hackers de Unix / C. Elegí Python como un título de trabajo para el proyecto, estando en un estado de ánimo ligeramente irreverente (y un gran fanático de Monty Python's Flying Circus). Guido van Rossum
Los objetivos de Python
En 1999, Guido van Rossum definió sus objetivos para Python: Un lenguaje fácil e intuitivo tan poderoso como los de los principales competidores. De código abierto , para que cualquiera pueda contribuir a su desarrollo. El código que es tan comprensible como el inglés simple. Adecuado para tareas cotidianas , permitiendo tiempos de desarrollo cortos. Unos 20 años después, está claro que todas estas intenciones se han cumplido. Algunas fuentes dicen que Python es el lenguaje de programación más popular del mundo, mientras que otros afirman que es el tercero o el quinto. De cualquier manera, todavía ocupa un alto rango en el top ten de la PYPL Popularity of Programming Language y la TIOBE Programming Community Index. Python no es una lengua joven. Es maduro y digno de confianza. No es una maravilla de un solo golpe. Es una estrella brillante en el firmamento de programación, y el tiempo dedicado a aprender Python es una muy buena inversión.
¿Qué hace especial a Python?
¿Por qué los programadores, jóvenes y viejos, experimentados y novatos, quieran usarlo? ¿Cómo fue que las grandes empresas adoptaron Python e implementaron sus productos estrella al usarlo? Hay muchas razones. Ya hemos enumerado algunas de ellas, pero vamos a enumerarlas de una manera más práctica: Es fácil de aprender - El tiempo necesario para aprender Python es más corto que en muchos otros lenguajes; esto significa que es posible comenzar la programación real más rápido.
En contraste, este último es más innovador y está más lleno de ideas nuevas. Python se encuentra en algún lugar entre estas dos creaciones. Internet está lleno de foros con discusiones infinitas sobre la superioridad de uno de estos tres sobre los otros, si deseas obtener más información sobre cada uno de ellos.
¿Dónde podemos ver a Python en acción?
Lo vemos todos los días y en casi todas partes. Se utiliza ampliamente para implementar complejos servicios de Internet como motores de búsqueda, almacenamiento en la nube y herramientas, redes sociales, etc. Cuando utilizas cualquiera de estos servicios, en realidad estás muy cerca de Python. Muchas herramientas de desarrollo se implementan en Python. Cada vez se escriben más aplicaciones de uso diario en Python. Muchos científicos han abandonado las costosas herramientas patentadas y se han cambiado a Python. Muchos evaluadores de proyectos de TI han comenzado a usar Python para llevar a cabo procedimientos de prueba repetibles. La lista es larga.
¿Por qué no Python?
A pesar de la creciente popularidad de Python, todavía hay algunos nichos en los que Python está ausente o rara vez se ve: Programación de bajo nivel (a veces llamada programación "cercana al metal"): si deseas implementar un controlador o motor gráfico extremadamente efectivo, no se usaría Python Aplicaciones para dispositivos móviles : este territorio aún está a la espera de ser conquistado por Python, lo más probable es que suceda algún día.
Hay más de un Python
Hay dos tipos principales de Python, llamados Python 2 y Python 3. Python 2 es una versión anterior del Python original. Su desarrollo se ha estancado intencionalmente, aunque eso no significa que no haya actualizaciones. Por el contrario, las actualizaciones se emiten de forma regular, pero no pretenden modificar el idioma de manera significativa. Prefieren arreglar cualquier error recién descubierto y agujeros
de seguridad. La ruta de desarrollo de Python 2 ya ha llegado a un callejón sin salida, pero Python 2 en sí todavía está muy vivo. Python 3 es la versión más nueva (para ser precisos, la actual) del lenguaje. Está atravesando su propio camino de evolución, creando sus propios estándares y hábitos. El primero es más tradicional, más conservador que Python, y se parece a algunos de los buenos lenguajes antiguos derivados del lenguaje de programación C clásico. Estas dos versiones de Python no son compatibles entre sí. Las secuencias de comandos de Python 2 no se ejecutarán en un entorno de Python 3 y viceversa, por lo que, si deseas que un intérprete de Python 3 ejecute el código Python 2 anterior, la única solución posible es volver a escribirlo, no desde cero, por supuesto. Como grandes partes del código pueden permanecer intactas, pero tienes que revisar todo el código para encontrar todas las incompatibilidades posibles. Desafortunadamente, este proceso no puede ser completamente automatizado. Es demasiado difícil, consume mucho tiempo, es demasiado caro y es demasiado arriesgado migrar una aplicación Python 2 antigua a una nueva plataforma. Es posible que reescribir el código le introduzca nuevos errores. Es más fácil y más sensato dejar estos sistemas solos y mejorar el intérprete existente, en lugar de intentar trabajar dentro del código fuente que ya funciona. Python 3 no es solo una versión mejorada de Python 2, es un lenguaje completamente diferente, aunque es muy similar a su predecesor. Cuando se miran a distancia, parecen ser los mismos, pero cuando se observan de cerca, se notan muchas diferencias. Si estás modificando una solución Python existente, entonces es muy probable que esté codificada en Python 2. Esta es la razón por la que Python 2 todavía está en uso. Hay demasiadas aplicaciones de Python 2 existentes para descartarlo por completo. NOTA Si se va a comenzar un nuevo proyecto de Python, deberías usar Python 3, esta es la versión de Python que se usará durante este curso. Es importante recordar que puede haber diferencias mayores o menores entre las siguientes versiones de Python 3 (p. Ej., Python 3.6 introdujo claves de diccionario
correcto y produce resultados válidos, puedes traducirlo a "C". Ciertamente, "C" se ejecutará mucho más rápido que Python puro. Esto es lo que pretende hacer Cython: traducir automáticamente el código de Python (limpio y claro, pero no demasiado rápido) al código "C" (complicado y hablador, pero ágil).
Jython
Otra versión de Python se llama Jython. "J" es para "Java". Imagina un Python escrito en Java en lugar de C. Esto es útil, por ejemplo, si desarrollas sistemas grandes y complejos escritos completamente en Java y deseas agregarles cierta flexibilidad de Python. El tradicional CPython puede ser difícil de integrar en un entorno de este tipo, ya que C y Java viven en mundos completamente diferentes y no comparten muchas ideas comunes. Jython puede comunicarse con la infraestructura Java existente de manera más efectiva. Es por esto que algunos proyectos lo encuentran útil y necesario. Nota: la implementación actual de Jython sigue los estándares de Python 2. Hasta ahora, no hay Jython conforme a Python 3.
PyPy y RPython
Echa un vistazo al logo de abajo. Es un rebus. ¿Puedes resolverlo? Es un logotipo de PyPy - un Python dentro de un Python. En otras palabras, representa un entorno de Python escrito en un lenguaje similar a Python llamado RPython (Restricted Python). En realidad es un subconjunto de Python. El código fuente de PyPy no se ejecuta de manera interpretativa, sino que se traduce al lenguaje de programación C y luego se ejecuta por separado.
Esto es útil porque si deseas probar cualquier característica nueva que pueda ser o no introducida en la implementación de Python, es más fácil verificarla con PyPy que con CPython. Esta es la razón por la que PyPy es más una herramienta para las personas que desarrollan Python que para el resto de los usuarios. Esto no hace que PyPy sea menos importante o menos serio que CPython. Además, PyPy es compatible con el lenguaje Python 3. Hay muchos más Pythons diferentes en el mundo. Los encontrarás sí los buscas, pero este curso se centrará en CPython.
¿Cómo obtener Python y cómo usarlo?
Hay varias formas de obtener tu propia copia de Python 3, dependiendo del sistema operativo que utilices. Es probable que los usuarios de Linux tengan Python ya instalado - este es el escenario más probable, ya que la infraestructura de Python se usa de forma intensiva en muchos componentes del sistema operativo Linux. Por ejemplo, algunas distribuciones pueden unir sus herramientas específicas con el sistema y muchas de estas herramientas, como los administradores de paquetes, a menudo están escritas en Python. Algunas partes de los entornos gráficos disponibles en el mundo de Linux también pueden usar Python. Si eres un usuario de Linux, abre la terminal/consola y escribe: python En el indicador de shell, presiona Enter y espera. Si ves algo como esto: Python 3.4.5 (default, Jan 12 2017, 02:28:40) [GCC 4.2.1 Compatible Clang 3.7.1 (tags/RELEASE_371/final)] on linux Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
Entonces no tienes que hacer nada más. Si Python 3 está ausente, consulta la documentación de Linux para saber cómo usar tu administrador de paquetes para descargar e instalar un paquete nuevo: el que necesitas se llama python3 o su nombre comienza con eso. Todos los usuarios que no sean Linux pueden descargar una copia en https://www.python.org/downloads/.
Comenzando tu trabajo con Python
Ahora que tienes Python 3 instalado, es hora de verificar si funciona y de hacer el primer uso. Este será un procedimiento muy simple, pero debería ser suficiente para convencerte de que el entorno de Python es completo y funcional. Hay muchas formas de utilizar Python, especialmente si vas a ser un desarrollador de Python. Para comenzar tu trabajo, necesitas las siguientes herramientas: Un editor que te ayudará a escribir el código (debes tener algunas características especiales, no disponibles en herramientas simples); este editor dedicado te dará más que el equipo estándar del sistema operativo. Una consola en la que puedes iniciar tu código recién escrito y detenerlo por la fuerza cuando se sale de control. Una herramienta llamada depurador , capaz de ejecutar tu código paso a paso y te permite inspeccionarlo en cada momento de su ejecución. Además de sus muchos componentes útiles, la instalación estándar de Python 3 contiene una aplicación muy simple pero extremadamente útil llamada IDLE.
IDLE es un acrónimo de: Integrated Development and Learning Environment (Desarrollo Integrado y Entorno de Aprendizaje). Navega por los menús de tu sistema operativo, encuentra IDLE en algún lugar debajo de Python 3.x y ejecútalo. Esto es lo que deberías ver:
¿Cómo escribir y ejecutar tu primer programa?
Ahora es el momento de escribir y ejecutar tu primer programa en Python 3. Por ahora, será muy simple. El primer paso es crear un nuevo archivo fuente y llenarlo con el código. Haz clic en File en el menú del IDLE y elige New File.
Nota : no establezcas ninguna extensión para el nombre de archivo que vas a utilizar. Python necesita que sus archivos tengan la extensión .py , por lo que debes confiar en los valores predeterminados de la ventana de diálogo. El uso de la extensión .py estándar permite que el sistema operativo abra estos archivos correctamente.
¿Cómo escribir y ejecutar tu primer programa?
Ahora pon solo una línea en tu ventana de editor recién abierta y con nombre. La línea se ve así: print("Hisssssss...") Puedes utilizar el portapapeles para copiar el texto en el archivo. No vamos a explicar el significado del programa en este momento. Encontrarás una discusión detallada en el siguiente capítulo. Echa un vistazo más de cerca a las comillas. Estas son la forma más simple de comillas (neutral, recta, etc.) que se usan comúnmente en los archivos de origen. No intentes utilizar citas tipográficas (curvadas, rizadas, etc.), utilizadas por los procesadores de texto avanzados, ya que Python no las acepta.
Si todo va bien y no hay errores en el código, la ventana de la consola mostrará los efectos causados por la ejecución del programa. En este caso, el programa se ejecutará de manera correcta. Intenta ejecutarlo una vez más. Y una vez más. Ahora cierra ambas ventanas ahora y vuelve al escritorio.
¿Cómo estropear y arreglar tu código?
