2. Introducción¶

2.2.1. Microsoft Windows¶

1. Descarga e instala la distribución oficial de Python 3. Pincha en el botón Download Python 3.x.y. En el momento de escribir este documento era Download Python 3.5.2 pero no repares en instalar la última versión. Ese botón descarga un ejecutable que contiene el instalador de Python que debes ejecutar. En este documento asumiremos que lo has instalado con las opciones por defecto, pulsando directamente en la opción Install Now del instalador, pero procura activar la opción Add Python 3.5 to PATH.
2. Ejecuta el intérprete de órdenes de Windows pulsando la tecla con el logo de Windows y teclando cmd.exe.
3. Escribe las siguientes órdenes en la ventana del intérprete de órdenes:

pip install ipython
pip install jupyter

En algunos casos hemos visto instalaciones en las que esto no funciona porque pip no está en la ruta por defecto. Esto ocurre cuando Python no se ha añadido correctamente al PATH. Añade manualmente las siguientes rutas a la variable de entorno Path. En el propio intérprete de órdenes:

setx PATH "%PATH%;C:\Users\<usuario>\AppData\Local\Programs\Python\Python35"
setx PATH "%PATH%;C:\Users\<usuario>\AppData\Local\Programs\Python\Python35\Scripts"

Ten en cuenta que debes cambiar <usuario> por tu nombre de usuario. Es el nombre que aparece en el prompt del intérprete de órdenes (por ejemplo, en mi caso el prompt es C:\Users\Francisco.Moya> y mi nombre de usuario es Francisco.Moya). Ahora debería funcionar pip.

2.2.2. Mac OS X¶

1. Descarga e instala la distribución oficial de Python 3. Pincha en el botón Download Python 3.x.y. En el momento de escribir este documento era Download Python 3.5.2 pero no repares en instalar la última versión. Ese botón descarga un paquete que debes instalar. Tendrás una nueva carpeta MacPython 3.5 en la carpeta de Aplicaciones.
2. Ejecuta la aplicación Terminal dentro de la carpeta Utilidades.
3. Introduce las siguientes órdenes en la ventana del Terminal.

pip install ipython
pip install jupyter

2.3.1. Hola mundo con IDLE¶

Pulsa la tecla del logo de Windows y teclea idle. Si has instalado correctamente Python aparecerá IDLE (Python 3.5) o algo similar. Pulsa Intro y la ventana principal de IDLE aparecerá.

La ventana principal es una consola interactiva de Python. El símbolo >>> invita a introducir nuevas órdenes en Python. Se conoce por su nombre en inglés, prompt.

Cuando Python se ejecuta en modo interactivo ejecuta las órdenes tan pronto como se introducen. Por ejemplo, si introducimos el contenido del programa Hola_Mundo veremos el resultado inmediatamente.

>>> print('Hola Mundo')
Hola Mundo
>>> ▂

El modo interactivo es extraordinariamente útil para experimentar. Una característica interesante de este modo es que el resultado de las expresiones que se introducen se muestra automáticamente, como si hubiéramos usado print. Por ejemplo:

>>> 123.92 * 0.21
26.0232
>>> ▂

Es decir, funciona como una calculadora avanzada.

Sin embargo lo normal será que utilicemos archivos de texto para escribir nuestros programas. De esta forma podrán almacenarse en el disco para ejecutarlos tantas veces como deseemos.

Selecciona ahora la opción de menú File‣New File o pulsa las teclas Control-N. Aparecerá una nueva ventana similar a la principal, pero en este caso no hay intérprete de Python.

Es un editor de archivos de texto especialmente indicado para editar programas en Python. Escribe ahora el programa Hola_Mundo en la nueva ventana. Cuando termines selecciona el menú Run‣Run Module o pulsa F5. La primera vez que lo hagas IDLE avisará de que el archivo no está guardado y debe guardarse antes de ejecutarlo.

Pulsa OK y escribe un nombre (por ejemplo hola) en el cuadro de diálogo que se muestra a continuación:

Inmediatamente aparecerá en la ventana principal lo siguiente:

======================== RESTART: /home/paco/hola.py ========================
Hola Mundo
>>> ▂

Como ves los programas Python se ejecutan siempre en la ventana principal. Sin embargo puedes tener un número arbitrario de ventanas de edición en las que editas tus programas.

El ciclo editar - ejecutar debe ser muy ágil. Debes acostumbrarte a editar rápido con pequeños cambios que puedas probar y ejecutar pulsando F5 para comprobar esos cambios. Evita escribir mucho código sin probarlo. Lo más probable es que no funcione a la primera y es mucho más difícil depurar (corregir) un programa grande que uno pequeño.

2.3.2. Hola mundo con Jupyter¶

Otra forma de ejecutar Python es mediante un cuaderno Jupyter. Este entorno es más bien un editor de documentos en los que puedes insertar programas o fragmentos de un programa, así como los resultados producidos por su ejecución. Un aspecto interesante es que utiliza un navegador web como interfaz de usuario. Entre otras cosas eso hace que el usuario pueda disponer de un sinfín de características avanzadas del navegador (gráficos, animaciones, tipografía avanzada, etc.).

Jupyter puede utilizarse en línea sin necesidad de instalar nada pero te recomendamos instalarlo en tu propio ordenador para evitar problemas. Los servicios en línea de Jupyter que son gratuitos no tienen muchas garantías de disponibilidad. Por si quieres probar éstos son algunos de los mejores:

• Microsoft Azure Notebooks es la versión de Microsoft desplegada sobre sus servicios en la nube, Azure. Está en fase de pruebas (preview) y mientras eso ocurra es totalmente gratuito. Tarde o temprano será un servicio de pago, pero siempre habrá una capa gratuita (free tier). Es decir, con ciertas limitaciones siempre podrás utilizarlo de forma gratuita.
• IBM Data Scientist Workbench es algo lento para arrancar un cuaderno y la interfaz no está tan cuidada como en otros servicios, pero el soporte para computación científica es excelente.
• SageMathCloud es mucho más que cuadernos Jupyter, pero una de las cosas que permite hacer en un proyecto es crear cuadernos de Jupyter. El uso sin upgrades es gratuito pero puede no estar disponible en las horas pico.
• Binder te permite almacenar cuadernos Jupyter en un repositorio GitHub y el servicio de binder los permite ejecutar en línea. Es una forma excelente de colaborar en trabajos que puedes haber editado con cualquiera de las otras opciones, o en tu propio ordenador.
• Cuadernos Jupyter temporales es una demo de Jupyter que mantiene la propia organización de Jupyter. Siempre tienen la última versión liberada pero la disponibilidad en horas pico se resiente.

Para ejecutar un entorno similar en tu propio ordenador con la capacidad de guardar los cuadernos en tu propio disco sigue estos pasos.

1. Ejecuta un navegador web.

2. Ejecuta el intérprete de órdenes. En Windows puedes ejecutarlo pulsando la tecla Windows y escribiendo cmd. En Mac OS X ejecuta la aplicación Terminal.

3. Introduce la siguiente orden:

   jupyter notebook
   

4. Utiliza la ventana que se abre en el navegador para interactuar con Jupyter. Si no se abre ninguna ventana abre una nueva pestaña en el navegador y escribe la siguiente URL en la barra de direcciones: localhost:8888.

La ventana principal de Jupyter tiene el siguiente aspecto.

Se trata del administrador de archivos. Para crear un nuevo cuaderno selecciona el menú New‣Python 3. Aparecerá la interfaz de edición de documentos, como la que se muestra a continuación.

Al crear un nuevo documento aparece automáticamente una nueva celda editable. Las celdas de Jupyter pueden servir para diversos propósitos, pero por defecto son para introducir programas. Así que escribe en la celda el programa Hola_Mundo. Después pulsa sobre el botón con el signo de ejecutar y avanzar como muestra la figura. Alternativamente se puede usar el menú Cell‣Run Cells o directamente pulsando Mays Intro (Shift Enter).

El resultado se mostrará justo bajo la celda y automáticamente avanzará a la siguiente celda. En este caso no hay celda siguiente y por tanto crea una nueva. Cada celda puede contener un fragmento del programa y se pueden ejecutar en cualquier orden, aunque lo normal es que se ejecuten en secuencia.

El documento se guarda automáticamente en el disco, pero con el nombre Untitled. Si deseas ponerle un nombre más adecuado basta hacer doble click sobre el nombre en la cabecera.

Jupyter añadirá automáticamente la extensión .ipynb a los documentos.

Cuando hayas terminado de editar el documento selecciona el menú File‣Close and Halt. De esta forma nos aseguramos de que la copia del disco estará completamente al día.

2.6.1. Asignación¶

La función print no solo imprime textos. Imprime el resultado de cualquier expresión. En el siguiente ejemplo utilizamos una variable para almacenar la persona a la que hay que saludar y en el print utilizamos el nombre de la variable en lugar de una persona concreta.

La primera sentencia es una sentencia de asignación. La asignación sirve para poner nombre a una zona de memoria que contiene un valor determinado. En este caso la cadena 'Pedro' se almacena en memoria y la posición en la que se almacena recibe el nombre pers. Puedes verlo en detalle si pulsas en el botón Show in Codelens. Codelens es una herramienta educativa que permite entender cómo funciona el programa paso a paso. Utiliza los botones Forward y Back para avanzar y retroceder. Observa cómo aparece la variable cuando se ejecuta la sentencia de asignación. Aparece en una tabla llamada Global frame. Ya veremos eso en detalle más adelante.

2.6.2. Bifurcación¶

A veces es necesario ejecutar determinadas sentencias solo si se cumple una condición. Esto se consigue con una sentencia de bifurcación. La más simple de todas es la sentencia if.

Habrás podido comprobar que el valor de la variable n determina si se imprime o no el mensaje. Fíjate que después de la condición hay un signo : y que las sentencias que se ejecutan en caso de que se cumpla están indentadas (con un margen mayor a la izquierda). Prueba a cambiar el valor de la variable, la condición, los espacios antes del print e incluso a poner varios print que se ejecuten si se cumple la condición. Verás que Python es bastante relajado con la forma en que escribes el programa, solo necesita que respetes los márgenes. Por ejemplo, si quieres ejecutar dos print en caso de que se cumpla la condición, tendrás que ponerlos con el mismo margen ambos. Da igual cuántos espacios, pero que sean los mismos. Por ejemplo:

2.6.3. Bucles¶

En no pocas ocasiones necesitaremos repetir una serie de operaciones idénticas o casi idénticas. Para repetir están los bucles. El más sencillo de todos es el bucle while:

El bucle while funciona de forma similar a la sentencia if. Evalúa la condición y si se cumple ejecuta las sentencias indentadas justo a continuación. Pero después de ejecutarlas no continúa con la siguiente sentencia, sino que vuelve a evaluar la condición. Así hasta que la condición no se cumpla.

Examina con Show in Codelens la ejecución paso a paso de este programa. Observa cómo cambia el valor de la variable i. ¿Entiendes ahora por qué se les llama variables?

Aunque es un poco pronto para entenderlo completamente quiero también que pruebes este otro fragmento. Hace lo mismo pero es significativamente más breve. Utiliza el bucle *for* que es capaz de recorrer una serie de valores. Cada uno de los valores es asignando a la variable de control (i en este caso) y ejecuta las sentencias indentadas del bucle.

2.7.1. Ejecución condicional¶

Empecemos dando valores a un par de variables.

Si n no está entre 5 y 10 (ambos incluidos) imprimir un mensaje de error.

Otra forma usando rangos. Los rangos son intervalos en \(\mathbb{Z}\) cerrados por la izquierda y abiertos por la derecha.

Vamos a otro ejemplo. Si m es mayor que n restar n de m.

Si n no es par multiplicar m por 10 y mostrar un mensaje de advertencia.

El operador // es la división entera (parte entera de la división) y != es el operador distinto. No te agobies con los operadores, los irás conociendo poco a poco.

Más fácil aún, usando el operador % (módulo o resto) y el operador *= que combina multiplicación y asignación.

Es muy posible que a estas alturas esto te suene a chino. No pasa nada, solo tienes que entender lo que hace. Si no lo entiendes experimenta. En unos meses esto te parecerá tan claro como el agua.

En Python un entero se puede utilizar directamente como condición. Si su valor es 0 se evaluaría como False, si es distinto de 0 se evaluaría como True. Por tanto se puede hacer todavía más corto así:

¿Cuál de los dos números es más próximo a 100?

Bueno, esta es la primera vez que vemos un else. Deberíamos aclarar algo, ¿verdad? La claúsula else es una parte opcional de la sentencia if. Indica que en caso de que no se cumpla la condición ejecute las sentencias indentadas a continuación. Te aseguro que no es tan útil como el if pero a veces puede ser práctico.

Veamos una vuelta de tuerca más sin repetir el mensaje.

Y todavía podemos acortarlo más, usando el operador ternario (valor_si_true if condición else valor_si_false). No lo confundas con la sentencia if. Es un operador, como la suma.

Más corto significa menos código que leer y depurar, y eso es muy importante. Pero también puede significar más difícil de entender. Elige tu propio límite entre legibilidad y longitud, pero debes ser consciente de que otros tienen límites diferentes. Es decir, escribe como tú crees que es más legible, pero aprende a leer código escrito con otros criterios.

2.7.2. Abstracción y funciones¶

Volveremos a los bucles en futuras sesiones pero merece la pena detenerse un poco en ellos. A priori parece que los bucles son una forma de abreviar cuando el código es muy repetitivo.

Imagina que no tuvieras bucles en Python. ¿Crees que podrías realizar cualquier operación computable? Piensa en esos cálculos que necesitan días o meses para realizarse. Por ejemplo, la predicción meteorológica. ¿Podría hacerse con un lenguaje sin bucles?

Pista. Piensa en el tiempo que tardaría en ejecutarse un programa sin bucles. ¿De qué depende? ¿Puede depender de los datos? Analiza los casos de un programa lineal y un programa con bifurcaciones (sentencias if).

2.7.3. La tabla de multiplicar¶

El ejemplo de bucle que hemos visto es ciertamente simple. ¿No podríamos haber resuelto el problema así?

Evidentemente es correcto pero solo resuelve un problema muy concreto. Con muy poquito esfuerzo más se pueden resolver problemas parecidos.

Ahora tenemos dos ventajas. Por un lado es mas corto y por tanto mas fácil de cambiar. Por otro lado no necesitamos conocer los resultados de las expresiones. Es lo lógico, a fin de cuentas estamos usando un computador.

Compara esta solución con el ejemplo tabla-del-3. Es ciertamente parecido, pero en el ejemplo anterior podemos cambiar la tabla simplemente cambiando el 3 asignado a tabla. La propiedad que permite manejar casos similares con el mismo fragmento de programa se llama abstracción. No es una simple comodidad, es imprescindible para poder resolver problemas complejos con un computador.

Uno de los mecanismos más poderosos de abstracción son las funciones. Permiten poner un nombre a un fragmento de programa y además permiten definir parámetros que pueden cambiar en cada uso. Es como si definiéramos nuestro propio lenguaje. Volveremos a ellas en el próximo capítulo, pero veamos cómo queda nuestro ejemplo usando una función.

Y podemos usarla con una expresión de llamada a función, igual que la propia función print.

Es posible que pienses que esta versión es la más larga, y tiene las mismas ventajas que la primera versión tabla-del-3. Una ventaja de la función es que ya no es necesario copiar el texto del programa para imprimir otra tabla. Basta usar la función como si se tratara de una nueva sentencia.

Ya está bien por ahora, pero no creas que es la única forma de resolver el problema. En Python siempre hay más formas de escribir las cosas. Por ejemplo, ésto sería más cercano a lo que haría un programador experimentado:

No te preocupes si no lo entiendes ahora. Es más importante saber resolver problemas con un ordenador que conocer el lenguaje al detalle.