Comenzando con Jupyter

Recordando el último tema del módulo 1 Anaconda, observaras el logo de Jupyter Notebook, al hacer clic en launch se abrirá jupyter en tu navegador de internet ue tengas predeterminado.

Después seleccionar: New >> Python 3.

Verás la siguiente pantalla:

Ahora revisemos cómo ejecutar nuestros códigos y algunas heramientas de notación que serán útles para tomar nuestras notas durante las sesiones.

Escribir y ejecutar tu primer línea de código

Comencemos redactando un ¡Hola mmundo! escribiéndo la frase entre comillas porque es una cadena, y los paréntesis porque es el parámetro que necesita la función print. Para ejecutar el código haz clic en el botón Run.

Si consigues el mismo resultado que en la imagen anterior, ¡felicidades! has logrado tu primer código en python.

Escribir notas, títulos y subtítulos en jupyter

Utilizaremos princpalmente las siguientes tres opciones: Code, Markdown y Heading.

Basta con hacer clic en la opción que se señala en color rojo en la imagen anterior para desplegar y seleccionar lo que queremos utilzar, recuerda que también existen comandos con el teclado para hacer esto mucho más rápido.

Si seleccionamos la opcón Heading o incluso Markdown y escribimos las palabraas título y subtítulo con los símbolos # como se muestra en el ejemplo, nos daremos cuenta que se ve justo así:

Ahora observa la diferencia de escribir exactamente lo mismo, pero con la selección code, se pone en verde y lo toma solo como un comentario dentro del código, no como una nota fuera del código.

Habiendo entendido lo anterior, hagamos el siguiente ejemplo marcando cada vez la opción deseada (Code, Heading, Markdown).

La función print()

Observa la línea de código a continuación:

print("¡Hola, Mundo!")

¡Hola mundo!

La palabra print que puedes ver aquí es el nombre de una función. Eso no significa que dondequiera que aparezca esta palabra, será siempre el nombre de una función. El significado de la palabra proviene del contexto en el cual se haya utilizado la palabra.

Probablemente hayas encontrado el término función muchas veces antes, durante las clases de matemáticas. Probablemente también puedes recordar varios nombres de funciones matemáticas, como seno o logaritmo.

Las funciones de Python, sin embargo, son más flexibles y pueden contener más que sus parientes matemáticos.

Una función (en este contexto) es una parte separada del código de computadora el cual es capaz de:

• Causar algún efecto (por ejemplo, enviar texto a la terminal, crear un archivo, dibujar una imagen, reproducir un sonido, etc.); esto es algo completamente inaudito en el mundo de las matemáticas.


• Evaluar un valor (por ejemplo, la raíz cuadrada de un valor o la longitud de un texto dado) y devolverlo como el resultado de la función; esto es lo que hace que las funciones de Python sean parientes de los conceptos matemáticos.

También existe un tercer componente de la función, muy importante, el o los argumento(s).

Además, muchas de las funciones de Python pueden hacer las dos cosas anteriores juntas.

Las funciones de Python, por otro lado, son más versátiles. Dependiendo de las necesidades individuales, pueden aceptar cualquier número de argumentos, tantos como sea necesario para realizar sus tareas. Nota: algunas funciones de Python no necesitan ningún argumento.

A pesar del número de argumentos necesarios o proporcionados, las funciones de Python demandan fuertemente la presencia de un par de paréntesis - el de apertura y de cierre, respectivamente.

¿Qué ocurre si hacemos una invocación vacía de la función anterior?

print("Test 1...")
print()    
print("...Test 2")

Test 1...

...Test 2

Veamos:

Primero, Python comprueba si el nombre especificado es legal (explora sus datos internos para encontrar una función existente del nombre; si esta búsqueda falla, Python cancela el código).

segundo, Python comprueba si los requisitos de la función para el número de argumentos le permiten invocar la función de esta manera (por ejemplo, si una función específica exige exactamente dos argumentos, cualquier invocación que entregue solo un argumento se considerará errónea y abortará la ejecución del código).

Tercero, Python deja el código por un momento y salta dentro de la función que se desea invocar; por lo tanto, también toma los argumentos y los pasa a la función.

Cuarto, la función ejecuta el código, provoca el efecto deseado (si lo hubiera), evalúa el (los) resultado(s) deseado(s) y termina la tarea.

Finalmente, Python regresa al código (al lugar inmediatamente después de la invocación) y reanuda su ejecución.

Si deseas entregar uno o más argumentos a una función, colócalos dentro de los paréntesis. Si vas a utilizar una función que no tiene ningún argumento, aún tiene que tener los paréntesis.

¿De dónde provienen las funciones?

• Pueden venir de Python mismo. La función print es una de este tipo; dicha función es un valor agregado de Python junto con su entorno (está integrada); no tienes que hacer nada especial (por ejemplo, pedirle a alguien algo) si quieres usarla.


• Pueden provenir de uno o varios de los módulos de Python llamados complementos; algunos de los módulos vienen con Python, otros pueden requerir una instalación por separado, cual sea el caso, todos deben estar conectados explícitamente con el código (te mostraremos cómo hacer esto pronto).


• Puedes escribirlas tú mismo, colocando tantas funciones como desees y necesites dentro de su programa para hacerlo más simple, claro y elegante.

El nombre de la función debe ser significativo (el nombre de la función print es evidente), imprime en la terminal.

Si vas a utilizar alguna función ya existente, no podrás modificar su nombre, pero cuando comiences a escribir tus propias funciones, debes considerar cuidadosamente la elección de nombres.

La función print() - los caracteres de escape y nueva línea

Hemos modificado el código de nuevo. Obsérvalo con cuidado.

print("José vive en CDMX\nCarlos en EDOMEX.\n")
print()    
print("José tiene 30 años\ny Carlos 26.")

José vive en CDMX
Carlos en EDOMEX.


José tiene 30 años
y Carlos 26.

Hay dos cambios muy sutiles: hemos insertado un par extraño de caracteres dentro del texto. Se ven así: \n.

Curiosamente, mientras tu ves dos caracteres, Python ve solo uno.

La barra invertida (\) tiene un significado muy especial cuando se usa dentro de las cadenas, es llamado el carácter de escape.

La palabra escape debe entenderse claramente: significa que la serie de caracteres en la cadena se escapa (detiene) por un momento (un momento muy corto) para introducir una inclusión especial.

En otras palabras, la barra invertida no significa nada, sino que es solo un tipo de anuncio, de que el siguiente carácter después de la barra invertida también tiene un significado diferente.

La letra n colocada después de la barra invertida proviene de la palabra newline (nueva línea).

Tanto la barra diagonal inversa como la n forman un símbolo especial denominado carácter de nueva línea (newline character), que incita a la consola a iniciar una nueva línea de salida.

La función print() - utilizando argumentos múltiples

Hasta ahora se ha probado el comportamiento de la función print() sin argumentos y con un argumento. También vale la pena intentar alimentar la función print() con más de un argumento.

Observa la ventana del editor en jupyter. Esto es lo que vamos a probar ahora:

print("Ramón" , "llegó" , "a su casa.")

Ramón llegó a su casa.

En este caso, las comas que separan los argumentos desempeñan un papel completamente diferente a la coma dentro de la cadena. El primero es una parte de la sintaxis de Python, el segundo está destinado a mostrarse en la consola.

Si vuelves a observar el código, verás que no hay espacios dentro de las cadenas.

La función print() - los argumentos de palabra clave

El mecanismo se llama argumentos de palabra clave. El nombre se deriva del hecho de que el significado de estos argumentos no se toma de su ubicación (posición) sino de la palabra especial (palabra clave) utilizada para identificarlos.

La función print() tiene dos argumentos de palabra clave que se pueden utilizar para estos propósitos. El primero de ellos se llama end.

Para utilizarlo es necesario conocer algunas reglas:

• Un argumento de palabra clave consta de tres elementos: una palabra clave que identifica el argumento (end - termina aquí); un signo de igual (=); y un valor asignado a ese argumento.


• Cualquier argumento de palabra clave debe ponerse después del último argumento posicional (esto es muy importante).

Ejemplo:

print("Mi nombre es", "Python.", end=" ")
print("Monty Python.")

Mi nombre es Python. Monty Python.

Se estableció anteriormente que la función print() separa los argumentos generados con espacios. Este comportamiento también puede ser cambiado.

El argumento de palabra clave que puede hacer esto se denomina sep (separador).

Observa el código en el editor y ejecútalo.

print("Mi", "nombre", "es", "Monty", "Python.", sep="-")

Mi-nombre-es-Monty-Python.

La función print() ahora utiliza un guion, en lugar de un espacio, para separar los argumentos generados.

Nota: el valor del argumento sep también puede ser una cadena vacía. Pruébalo tu mismo.

Ambos argumentos de palabras clave pueden mezclarse en una invocación, como aquí en la ventana del editor.

print("Mi", "nombre", "es", sep="_", end="*")
print("Monty", "Python.", sep="*", end="*\n")

Mi_nombre_es*Monty*Python.*

El ejemplo no tiene mucho sentido, pero representa visiblemente las interacciones entre end y sep.

Literales - los datos en si mismos

Ahora que tienes un poco de conocimiento acerca de algunas de las poderosas características que ofrece la función print(), es tiempo de aprender sobre cuestiones nuevas, y un nuevo término - el literal.

Un literal se refiere a datos cuyos valores están determinados por el literal mismo.

Debido a que es un concepto un poco difícil de entender, un buen ejemplo puede ser muy útil. Observa los siguientes dígitos:

123

123

¿Puedes adivinar qué valor representa? Claro que puedes - es ciento veintitrés.

Que tal este:

c

NameError: name 'c' is not defined

¿Representa algún valor? Tal vez. Puede ser el símbolo de la velocidad de la luz, por ejemplo. También puede representar la constante de integración. Incluso la longitud de una hipotenusa en el Teorema de Pitágoras. Existen muchas posibilidades.

No se puede elegir el valor correcto sin algo de conocimiento adicional.

Y esta es la pista: 123 es un literal, y c no lo es.

Se utilizan literales para codificar datos y ponerlos dentro del código. Ahora mostraremos algunas convenciones que se deben seguir al utilizar Python.

Comencemos con un sencillo experimento, observa el fragmento de código en jupyter:

print("2")
print(2)

2
2

Si todo salió bien, ahora deberías de ver dos líneas idénticas. ¿Qué paso? ¿Qué significa?.

A través de este ejemplo, encuentras dos tipos diferentes de literales:

• Una cadena, la cual ya conoces.


• Y un número entero, algo completamente nuevo.

La función print() los muestra exactamente de la misma manera. Sin embargo, internamente, la memoria de la computadora los almacena de dos maneras completamente diferentes. La cadena existe como eso, solo una cadena, una serie de letras.

El número es convertido a una representación máquina (una serie de bits). La función print() es capaz de mostrar ambos en una forma legible para humanos.

Enteros

Quizá ya sepas un poco acerca de como las computadoras hacen cálculos con números. Tal vez has escuchado del sistema binario, y como es que ese es el sistema que las computadoras utilizan para almacenar números y como es que pueden realizar cualquier tipo de operaciones con ellos.

No exploraremos las complejidades de los sistemas numéricos posicionales, pero se puede afirmar que todos los números manejados por las computadoras modernas son de dos tipos:

• Enteros, es decir, aquellos que no tienen una parte fraccionaria.


• Y números punto-flotantes (o simplemente flotantes), los cuales contienen (o son capaces de contener) una parte fraccionaría.

Esta definición no es tan precisa, pero es suficiente por ahora. La distinción es muy importante, y la frontera entre estos dos tipos de números es muy estricta. Ambos tipos difieren significativamente en como son almacenados en una computadora y en el rango de valores que aceptan.

La característica del valor numérico que determina el tipo, rango y aplicación se denomina el tipo.

Si se codifica un literal y se coloca dentro del código de Python, la forma del literal determina la representación (tipo) que Python utilizará para almacenarlo en la memoria.

Ahora analicemos como es que Python reconoce un número entero.

El proceso es casi como usar lápiz y papel, es simplemente una cadena de dígitos que conforman el número, pero hay una condición, no se deben insertar caracteres que no sean dígitos dentro del número.

Tomemos por ejemplo, el número once millones ciento once mil ciento once. Si tomaras ahorita un lápiz en tu mano, escribirías el siguiente número: 11,111,111, o así: 11.111.111, incluso de esta manera: 11 111 111.

Es claro que la separación hace que sea más fácil de leer, especialmente cuando el número tiene demasiados dígitos. Sin embargo, Python no acepta estas cosas. Está prohibido. ¿Qué es lo que Python permite? El uso de guion bajo en los literales numéricos.*

Por lo tanto, el número se puede escribir ya sea así: 11111111, o como sigue: 11_111_111.

print(11111111)
print(11_111_111)

11111111
11111111

¿Cómo se codifican los números negativos en Python? Como normalmente se hace, agregando un signo de menos. Se puede escribir: -11111111, o -11_111_111.

Los números positivos no requieren un signo positivo antepuesto, pero es permitido, si se desea hacer. Las siguientes líneas describen el mismo número: +11111111 y 11111111.

Flotantes

Ahora es tiempo de hablar acerca de otro tipo, el cual esta designado para representar y almacenar los números que (como lo diría un matemático) tienen una parte decimal no vacía.

Son números que tienen (o pueden tener) una parte fraccionaria después del punto decimal, y aunque esta definición es muy pobre, es suficiente para lo que se desea discutir.

Cuando se usan términos como dos y medio o menos cero punto cuatro, pensamos en números que la computadora considera como números punto-flotante:

2.5

2.5

-0.4

-0.4

Nota: dos punto cinco se ve normal cuando se escribe en un programa, sin embargo si tu idioma nativo prefiere el uso de una coma en lugar de un punto, se debe asegurar que el número no contenga comas.

Python no lo aceptará, o (en casos poco probables) puede malinterpretar el número, debido a que la coma tiene su propio significado en Python.

Como puedes imaginar, el valor de cero punto cuatro puede ser escrito en Python como:

0.4

0.4

Pero no hay que olvidar esta sencilla regla, se puede omitir el cero cuando es el único dígito antes del punto decimal.

En esencia, el valor 0.4 se puede escribir como:

.4

0.4

Por ejemplo: el valor de 4.0 puede ser escrito como:

4.

4.0

Esto no cambiará su tipo ni su valor.

Enteros frente a Flotantes

El punto decimal es esencialmente importante para reconocer números punto-flotantes en Python. Observa estos dos números:

print(4)
print(4.0)

4
4.0

Se puede pensar que son idénticos, pero Python los ve de una manera completamente distinta.

4 es un número entero, mientras que 4.0 es un número punto-flotante. El punto decimal es lo que determina si es flotante.

Notación científica

no solo el punto hace que un número sea flotante. Se puede utilizar la letra e.

Cuando se desea utilizar números que son muy pequeños o muy grandes, se puede implementar la notación científica.

Por ejemplo, la velocidad de la luz, expresada en metros por segundo. Escrita directamente se vería de la siguiente manera: 300000000.

En Python, el mismo efecto puede ser logrado de una manera similar, observa lo siguiente:

print(3E8)

300000000.0

La letra E (también se puede utilizar la letra minúscula e - proviene de la palabra exponente) la cual significa por diez a la n potencia.

Nota:

• El exponente (el valor después de la E) debe ser un valor entero.


• La base (el valor antes de la E) puede o no ser un valor entero.

Veamos ahora como almacenar números que son muy pequeños (en el sentido de que están muy cerca del cero).

Una constante de física denominada "La Constante de Planck" (denotada como h), de acuerdo con los libros de texto, tiene un valor de: 6.62607 x 10^-34.

Si se quisiera utilizar en un programa, se debería escribir de la siguiente manera:

print(6.62607E-34)

6.62607e-34

Nota: el hecho de que se haya escogido una de las posibles formas de codificación de un valor flotante no significa que Python lo presentará de la misma manera.

Python podría en ocasiones elegir una notación diferente.

Por ejemplo, supongamos que se ha elegido utilizar la siguiente notación:

0.0000000000000000000001

1e-22

Python siempre elige la presentación más corta del número, y esto se debe de tomar en consideración al crear literales.

Cadenas

Las cadenas se emplean cuando se requiere procesar texto (como nombres de cualquier tipo, direcciones, novelas, etc.), no números.

Ya conoces un poco acerca de ellos, por ejemplo, que las cadenas requieren comillas así como los flotantes necesitan punto decimal.

Este es un ejemplo de una cadena: "Yo soy una cadena."

Sin embargo, hay una cuestión. ¿Cómo se puede codificar una comilla dentro de una cadena que ya está delimitada por comillas?

Supongamos que se desea mostrar un muy sencillo mensaje:

Me gusta "Monty Python"

¿Cómo se puede hacer esto sin generar un error? Existen dos posibles soluciones.

La primera se basa en el concepto ya conocido del carácter de escape, el cual recordarás se utiliza empleando la diagonal invertida. La diagonal invertida puede también escapar de la comilla. Una comilla precedida por una diagonal invertida cambia su significado, no es un limitador, simplemente es una comilla.

Lo siguiente funcionará como se desea:

print("Me gusta \"Monty Python\"")

Me gusta "Monty Python"

Nota: ¿Existen dos comillas con escape en la cadena, puedes observar ambas?

La segunda solución puede ser un poco sorprendente. Python puede utilizar una apóstrofe en lugar de una comilla. Cualquiera de estos dos caracteres puede delimitar una cadena, pero para ello se debe ser consistente.

Si se delimita una cadena con una comilla, se debe cerrar con una comilla.

Si se inicia una cadena con un apóstrofe, se debe terminar con un apóstrofe.

Este ejemplo funcionará también:

print('Me gusta "Monty Python"')

Me gusta "Monty Python"

Nota: en este ejemplo no se requiere nada de escapes.

f-strings

Las f-strings (formatted string literals) son una forma moderna y conveniente de formatear cadenas en Python. Introducidas en Python 3.6, las f-strings permiten incluir expresiones dentro de una cadena de texto, lo que facilita la interpolación de variables y resultados de operaciones.

Ventajas de las f-strings:

→ Simplicidad: Facilitan la inclusión de variables y expresiones directamente dentro de cadenas de texto.

→ Legibilidad: Hacen que el código sea más fácil de leer y mantener.

→ Eficiencia: Son más rápidas que otras formas de formateo de cadenas.

Para crear una f-string, se coloca una f antes de las comillas que delimitan la cadena. Dentro de la cadena, las expresiones se encierran en llaves {}.

Ejemplo:

nombre = "Alice"
edad = 30

mensaje = f"Mi nombre es {nombre} y tengo {edad} años."
print(mensaje)

Mi nombre es Alice y tengo 30 años.

Veámos otro ejemplo:

producto = "manzanas"
cantidad = 5
precio = 0.75

total = cantidad * precio
mensaje = f"Compré {cantidad} {producto} por un total de ${total:.2f}."
print(mensaje)

Compré 5 manzanas por un total de $3.75.

Valores Booleanos

Para concluir con los literales de Python, existen dos más.

No son tan obvios como los anteriores y se emplean para representar un valor muy abstracto - la veracidad.

Cada vez que se le pregunta a Python si un número es más grande que otro, el resultado es la creación de un tipo de dato muy específico - un valor booleano.

El nombre proviene de George Boole (1815-1864), el autor de Las Leyes del Pensamiento, las cuales definen el Álgebra Booleana - una parte del álgebra que hace uso de dos valores: Verdadero y Falso, denotados como 1 y 0.

Un programador escribe un programa, y el programa hace preguntas. Python ejecuta el programa, y provee las respuestas. El programa debe ser capaz de reaccionar acorde a las respuestas recibidas.

Afortunadamente, las computadoras solo conocen dos tipos de respuestas: sí, esto es verdad ó no, esto no es verdad.

Nunca habrá una respuesta como: No lo sé o probablemente si, pero no estoy seguro.

Python, es entonces, un reptil binario.

Estos dos valores booleanos tienen denotaciones estrictas en Python:

True
False

No se pueden cambiar, se deben tomar estos símbolos como son, incluso respetando las mayúsculas y minúsculas.

¿Cuál será el resultado del siguiente fragmento de código?

print(True > False)
print(True < False)

True
False

Ejecuta el código en Jupyter. ¿Puedes explicar el resultado?

Los Valores Booleanos son dos objetos constantes Verdadero y Falso empleados para representar valores de verdad (en contextos numéricos 1 es True, mientras que 0 es False).

Extra: 'None'

Existe un literal especial más utilizado en Python: el literal None. Este literal es llamado un objeto de NonType (ningún tipo), y puede ser utilizado para representar la ausencia de un valor. Pronto se hablará más acerca de ello.

Python como una calculadora

Ahora, se va a mostrar un nuevo lado de la función print(). Ya se sabe que la función es capaz de mostrar los valores de los literales que le son pasados por los argumentos.

De hecho, puede hacer algo más. Observa el siguiente fragmento de código:

print(2+2)

4

Sin tomar esto con mucha seriedad, has descubierto que Python puede ser utilizado como una calculadora. No una muy útil, y definitivamente no una de bolsillo, pero una calculadora sin duda alguna.

Tomando esto más seriamente, nos estamos adentrado en el terreno de los operadores y expresiones.

Los operadores básicos

Un operador es un símbolo del lenguaje de programación, el cual es capaz de realizar operaciones con los valores.

Por ejemplo, como en la aritmética, el signo de + (más) es un operador el cual es capaz de sumar dos números, dando el resultado de la suma.

Sin embargo, no todos los operadores de Python son tan simples como el signo de más, veamos algunos de los operadores disponibles en Python, las reglas que se deben seguir para emplearlos, y como interpretar las reglas que realizan.

Se comenzará con los operadores que están asociados con las operaciones aritméticas más conocidas: +, -, *, /, //, %, **

Cuando los datos y operadores se unen, forman juntos expresiones. La expresión más sencilla es el literal.

Operadores Aritméticos: exponenciación

Un signo de ** (doble asterisco) es un operador de exponenciación (potencia). El argumento a la izquierda es la base, el de la derecha, el exponente.

Las matemáticas clásicas prefieren una notación con superíndices, como el siguiente: 2³. Los editores de texto puros no aceptan esa notación, por lo tanto Python utiliza ** en lugar de la notación matemática, por ejemplo, 2 ** 3.

Observa los siguientes ejemplos:

print(2 ** 3)
print(2 ** 3.)
print(2. ** 3)
print(2. ** 3.)

8
8.0
8.0
8.0

Los ejemplos muestran una característica importante de los operadores numéricos de Python.

Recuerda: Es posible formular las siguientes reglas con base en los resultados:

• Cuando ambos ** argumentos son enteros, el resultado es entero también.
• Cuando al menos un ** argumento es flotante, el resultado también es flotante.

Esta es una distinción importante que se debe recordar.

Operadores Aritméticos: multiplicación

Un símbolo de * (asterisco) es un operador de multiplicación.

Ejecuta el código y revisa si la regla de entero frente a flotante aún funciona.

print(2 * 3)
print(2 * 3.)
print(2. * 3)
print(2. * 3.)

6
6.0
6.0
6.0

Operadores Aritméticos: división

Un símbolo de / (diagonal) es un operador de división.

El valor después de la diagonal es el dividendo, el valor antes de la diagonal es el divisor.

Ejecuta el código y analiza los resultados.

print(6 / 3)
print(6 / 3.)
print(6. / 3)
print(6. / 3.)

2.0
2.0
2.0
2.0

Deberías de poder observar que hay una excepción a la regla.

El resultado producido por el operador de división siempre es flotante, sin importar si a primera vista el resultado es flotante: 1 / 2, o si parece ser completamente entero: 2 / 1.

¿Esto ocasiona un problema? Sí, en ocasiones se podrá necesitar que el resultado de una división sea entero, no flotante.

Afortunadamente, Python puede ayudar con eso.

Operadores Aritméticos: división entera

Un símbolo de // (doble diagonal) es un operador de división entera. Difiere del operador estándar / en dos detalles:

• El resultado carece de la parte fraccionaria, está ausente (para los enteros), o siempre es igual a cero (para los flotantes); esto significa que los resultados siempre son redondeados.


• Se ajusta a la regla entero frente a flotante.

print(6 // 3)
print(6 // 3.)
print(6. // 3)
print(6. // 3.)

2
2.0
2.0
2.0

Como se puede observar, una división de entero entre entero da un resultado entero. Todos los demás casos producen flotantes.

El resultado de la división entera siempre se redondea al valor entero inferior mas cercano del resultado de la división no redondeada.

Esto es muy importante: el redondeo siempre va hacia abajo.

Observa el código e intenta predecir el resultado nuevamente:

print(-6 // 4)
print(6. // -4)

-2
-2.0

Nota: Algunos de los valores son negativos. Esto obviamente afectara el resultado. ¿Pero cómo?

El resultado es un par de dos negativos. El resultado real (no redondeado) es -1.5 en ambo casos. Sin embargo, los resultados se redondean. El redondeo se hace hacia el valor inferior entero, dicho valor es -2, por lo tanto los resultados son: -2 y -2.0.

Nota: La division entera también se le suele llamar en inglés floor division.

Operadores: cómo no dividir

Como probablemente sabes, la división entre cero no funciona.

No intentes:

1. Dividir entre cero.

2. Realizar una división entera entre cero.

3. Encontrar el residuo de una división entre cero.

Operadores: residuo (módulo)

El siguiente operador es uno muy peculiar, porque no tiene un equivalente dentro de los operadores aritméticos tradicionales.

Su representación gráfica en Python es el símbolo de % (porcentaje), lo cual puede ser un poco confuso.

Piensa en el como una diagonal (operador de división) acompañado por dos pequeños círculos.

El resultado de la operación es el residuo que queda de la división entera.

En otras palabras, es el valor que sobra después de dividir un valor entre otro para producir un resultado entero.

Nota: el operador en ocasiones también es denominado módulo en otros lenguajes de programación.

Observa el fragmento de código:

print(14 % 4)

2

Como puedes observar, el resultado es dos. Esta es la razón:

• 14 // 4 da como resultado un 3 → esta es la parte entera, es decir el cociente.


• 3 * 4 da como resultado 12 → como resultado de la multiplicación entre el cociente y el divisor.


• 14 - 12 da como resultado 2 → este es el residuo.

Comportamiento del operador Módulo

El operador de módulo % en Python devuelve el resto de la división. Sin embargo, cuando se trata de números negativos, el resultado puede ser un poco menos intuitivo. La definición matemática de módulo puede variar, pero Python sigue la regla de que el resultado del módulo siempre tiene el mismo signo que el divisor.

División y Resto

Para cualquier dos enteros a y b, podemos escribir:

\[ a = b \times p + r \]

Donde:

a : es el dividendo.

b : es el dvisor.

q : es el cociente (resultado de la división entera).

r : es el resto (resultado del módulo).

El resto r debe cumplir la condición:

\[ 0 \leq r < |b| \] si b es positivo, \[ -|b| < r \leq 0 \] si b es negativo.

Ejemplo: 2 % -4

Tomemos a = 2 y b = -4. Queremos encontrar q (cociente) y r (resto) tal que:

\[ 2 = (-4) \times q + r \]

Y el resto r debe cumplir:

\[ -4 < r \leq 0 \]

Dividimos 2 por -4:

\[ q = -1 \]

Porque:

\[ 2 = (-4) \times (-1) + (-2) \]

\[ 2 = 4 + (-2) \]

Por tanto, r = -2 y cumple la condición de que el resto debe estar en el rango: \[ -4 < r \leq 0 \]

Operadores: suma

El símbolo del operador de suma es el + (signo de más), el cual esta completamente alineado a los estándares matemáticos.

De nuevo, observa el siguiente fragmento de código:

print(-4 + 4)
print(-4. + 8)

0
4.0

El resultado no debe de sorprenderte. Ejecuta el código y revisa los resultados.

El operador de resta, operadores unarios y binarios

El símbolo del operador de resta es obviamente - (el signo de menos), sin embargo debes notar que este operador tiene otra función - puede cambiar el signo de un número.

Esta es una gran oportunidad para mencionar una distinción muy importante entre operadores unarios y binarios.

En aplicaciones de resta, el operador de resta espera dos argumentos: el izquierdo (un minuendo en términos aritméticos) y el derecho (un sustraendo).

Por esta razón, el operador de resta es considerado uno de los operadores binarios, así como los demás operadores de suma, multiplicación y división.

Pero el operador negativo puede ser utilizado de una forma diferente, observa la ultima línea de código del siguiente fragmento:

print(-4 - 4)
print(4. - 8)
print(-1.1)

-8
-4.0
-1.1

Por cierto: también hay un operador + unario. Se puede utilizar de la siguiente manera:

print(+2)

2

El operador conserva el signo de su único argumento, el de la derecha.

Aunque dicha construcción es sintácticamente correcta, utilizarla no tiene mucho sentido, y sería difícil encontrar una buena razón para hacerlo.

Operadores y sus prioridades

Hasta ahora, se ha tratado cada operador como si no tuviera relación con los otros. Obviamente, dicha situación tan simple e ideal es muy rara en la programación real.

También, muy seguido encontrarás más de un operador en una expresión, y entonces esta presunción ya no es tan obvia.

Considera la siguiente expresión:

2 + 3 * 5

print(2 + 3 * 5)

Probablemente recordarás de la escuela que las multiplicaciones preceden a las sumas.

Seguramente recordarás que primero se debe multiplicar 3 por 5, mantener el 15 en tu memoria y después sumar el 2, dando como resultado el 17.

El fenómeno que causa que algunos operadores actúen antes que otros es conocido como la jerarquía de prioridades.

Python define la jerarquía de todos los operadores, y asume que los operadores de mayor jerarquía deben realizar sus operaciones antes que los de menor jerarquía.

Entonces, si se sabe que la * tiene una mayor prioridad que la +, el resultado final debe de ser obvio.

Operadores y sus enlaces

El enlace de un operador determina el orden en que se computan las operaciones de los operadores con la misma prioridad, los cuales se encuentran dentro de una misma expresión.

La mayoría de los operadores de Python tienen un enlazado hacia la izquierda, lo que significa que el cálculo de la expresión es realizado de izquierda a derecha.

Este simple ejemplo te mostrará como funciona. Observa:

print(9 % 6 % 2)

print(9 % 6 % 2)

Existen dos posibles maneras de evaluar la expresión:

• De izquierda a derecha: primero 9 % 6 da como resultado 3, y entonces 3 % 2 da como resultado 1.


• De derecha a izquierda: primero 6 % 2 da como resultado 0, y entonces 9 % 0 causa un error fatal.

El resultado debe ser 1. El operador tiene un enlazado del lado izquierdo. Pero hay una excepción interesante.

Operadores y sus enlaces: exponenciación

Repite el experimento, pero ahora con exponentes.

Utiliza este fragmento de código:

print(2 ** 2 ** 3)

256

Los dos posibles resultados son:

• 2 ** 2 → 4; 4 ** 3 → 64


• 2 ** 3 → 8; 2 ** 8 → 256

El resultado muestra claramente que el operador de exponenciación utiliza enlazado del lado derecho.

Lista de prioridades

Como eres nuevo a los operadores de Python, no se presenta por ahora una lista completa de las prioridades de los operadores.

En lugar de ello, se mostrarán solo algunos, y se irán expandiendo conforme se vayan introduciendo operadores nuevos. Observa la siguiente tabla:

Nota: se han enumerado los operadores en orden de la más alta (1) a la más baja (4) prioridad.

Intenta solucionar la siguiente expresión:

print(2 * 3 % 5)

1

Ambos operadores (* y %) tienen la misma prioridad, el resultado solo se puede obtener conociendo el sentido del enlazado. ¿Cuál será el resultado?

Operadores y paréntesis

Por supuesto, se permite hacer uso de paréntesis, lo cual cambiará el orden natural del cálculo de la operación.

De acuerdo con las reglas aritméticas, las sub-expresiones dentro de los paréntesis siempre se calculan primero.

Se pueden emplear tantos paréntesis como se necesiten, y seguido son utilizados para mejorar la legibilidad de una expresión, aun si no cambian el orden de las operaciones.

Intenta calcular el valor que se calculará en la consola. ¿Cuál es el resultado de la función print()?

Un ejemplo de una expresión con múltiples paréntesis es la siguiente:

print((5 * ((25 % 13) + 100) / (2 * 13)) // 2)

10.0

¿Cuál es la salida del siguiente fragmento de código?

print((2 ** 4), (2 * 4.), (2 * 4))

16 8.0 8

¿Cuál es la salida del siguiente fragmento de código?

print((2 % -4), (2 % 4), (2 ** 3 ** 2))

-2 2 512

¿Qué son las Variables?

Vimos que Python nos permite codificar literales, las cuales contengan valores numéricos y cadenas.

Ya hemos visto que se pueden hacer operaciones aritméticas con estos números: sumar, restar, etc. Esto se hará una infinidad de veces en un programa.

Pero es normal preguntar como es que se pueden almacenar los resultados de estas operaciones, para poder emplearlos en otras operaciones, y así sucesivamente.

¿Cómo almacenar los resultados intermedios, y después utilizarlos de nuevo para producir resultados subsecuentes?

Python ayudará con ello. Python ofrece "cajas" (contenedores) especiales para este propósito, estas cajas son llamadas variables - el nombre mismo sugiere que el contenido de estos contenedores puede variar en casi cualquier forma.

¿Cuáles son los componentes o elementos de una variable en Python?

• Un nombre.
• Un valor (el contenido del contenedor).

Comencemos con lo relacionado al nombre de la variable.

Las variables no aparecen en un programa automáticamente. Como desarrollador, tu debes decidir cuantas variables deseas utilizar en tu programa.

También las debes de nombrar.

Si se desea nombrar una variable, se deben seguir las siguientes reglas:

• El nombre de la variable debe de estar compuesto por MAYÚSCULAS, minúsculas, dígitos, y el carácter _ (guion bajo).


• El nombre de la variable debe comenzar con una letra.


• El carácter guion bajo es considerado una letra.


• Las mayúsculas y minúsculas se tratan de forma distinta (un poco diferente que en el mundo real - Alicia y ALICIA son el mismo nombre, pero en Python son dos nombres de variable distintos, subsecuentemente, son dos variables diferentes).


• El nombre de las variables no pueden ser igual a alguna de las palabras reservadas de Python (se explicará más de esto pronto).

Una variable es una ubicación nombrada reservada para almacenar valores en la memoria. Una variable es creada o inicializada automáticamente cuando se le asigna un valor por primera vez.

Nombres correctos e incorrectos de variables

Nota que la misma restricción aplica a los nombres de funciones.

Python no impone restricciones en la longitud de los nombres de las variables, pero eso no significa que un nombre de variable largo sea mejor que uno corto.

Además, Python permite utilizar no solo las letras latinas, sino caracteres específicos de otros idiomas que utilizan otros alfabetos.

Estos nombres de variables también son correctos:

Adiós_Señora, sûr_la_mer, Einbahnstraße, переменная.

Ahora veamos algunos nombres incorrectos:

10t (no comienza con una letra), Tasa Cambio (contiene un espacio).

PEP 8 -- Style Guide for Python Code recomienda la siguiente convención de nomenclatura para variables y funciones en Python:

• Los nombres de las variables deben estar en minúsculas, con palabras separadas por guiones bajos para mejorar la legibilidad (por ejemplo: var, mi_variable).


• Los nombres de las funciones siguen la misma convención que los nombres de las variables (por ejemplo: fun, mi_función).


• También es posible usar letras mixtas (por ejemplo: miVariable), pero solo en contextos donde ese ya es el estilo predominante, para mantener la compatibilidad retroactiva con la convención adoptada.

global = 22

SyntaxError: invalid syntax

Palabras Clave

Observa las palabras que juegan un papel muy importante en cada programa de Python.

['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 
'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 
'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 
'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 
'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 
'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 
'while', 'with', 'yield']

Son llamadas palabras clave o (mejor dicho) palabras reservadas. Son reservadas porque no se deben utilizar como nombres: ni para variables, ni para funciones, ni para cualquier otra cosa que se desee crear.

El significado de la palabra reservada está predefinido, y no debe cambiar.

Afortunadamente, debido al hecho de que Python es sensible a mayúsculas y minúsculas, cualquiera de estas palabras se pueden modificar cambiando una o varias letras de mayúsculas a minúsculas o viceversa, creando una nueva palabra, la cual no esta reservada.

Por ejemplo - no se puede nombrar a la variable así:

import

No se puede tener una variable con ese nombre, esta prohibido, pero se puede hacer lo siguiente:

Import

Estas palabras podrían parecer un misterio ahorita, pero pronto se aprenderá acerca de su significado.

Creando variables

¿Qué se puede poner dentro de una variable?

Cualquier cosa.

Se puede utilizar una variable para almacenar cualquier tipo de los valores que ya se han mencionado, y muchos mas de los cuales aun no se han explicado.

El valor de la variable en lo que se ha puesto dentro de ella. Puede variar tanto como se necesite o requiera. El valor puede ser entero, después flotante, y eventualmente ser una cadena.

Hablemos de dos cosas importantes - como son creadas las variables, y como poner valores dentro de ellas (o mejor dicho, como dar o pasarles valores).

Una variable se crea cuando se le asigna un valor. A diferencia de otros lenguajes de programación, no es necesario declararla.

Si se le asigna cualquier valor a una variable no existente, la variable será automáticamente creada. No se necesita hacer algo más.

La creación (o su sintaxis) es muy simple: solo utiliza el nombre de la variable deseada, después el signo de igual (=) y el valor que se desea colocar dentro de la variable.

Observa el siguiente fragmento de código:

var = 1
print(var)

1

Consiste de dos simples instrucciones:

• La primera crea una variable llamada var, y le asigna un literal con un valor entero de 1.


• La segunda imprime el valor de la variable recientemente creada en la consola.

Utilizando variables

Se tiene permitido utilizar cuantas declaraciones de variables sean necesarias para lograr el objetivo del programa, por ejemplo:

var = 1
account_balance = 1000.0
client_name = 'John Doe'
print(var, account_balance, client_name)
print(var)

1 1000.0 John Doe
1

Sin embargo, no se permite utilizar una variable que no exista, (en otras palabras, una variable a la cual no se le ha dado un valor).

Este ejemplo ocasionará un error:

var = 1
print(Var)

NameError: name 'Var' is not defined

Se ha tratado de utilizar la variable llamada Var, la cual no tiene ningún valor (nota: var y Var son entidades diferentes, y no tienen nada en común dentro de Python).

Se puede utilizar print() para combinar texto con variables utilizando el operador + para mostrar cadenas con variables, por ejemplo:

var = "3.8.5"
print("Versión de Python: " + var)

Versión de Python: 3.8.5

¿Puedes predecir la salida del fragmento de código?

Asignar un valor nuevo a una variable ya existente

¿Cómo se le asigna un valor nuevo a una variable que ya ha sido creada? De la misma manera. Solo se necesita el signo de igual.

El signo de igual es de hecho un operador de asignación. Aunque esto suene un poco extraño, el operador tiene una sintaxis simple y una interpretación clara y precisa.

Asigna el valor del argumento de la derecha al de la izquierda, aún cuando el argumento de la derecha sea una expresión arbitraria compleja que involucre literales, operadores y variables definidas anteriormente.

Observa el siguiente código:

var = 1
print(var)
var = var + 1
print(var)

1
2

La primer línea del código crea una nueva variable llamada var y le asigna el valor de 1.

La declaración se lee de la siguiente manera: asigna el valor de 1 a una variable llamada var.

De manera más corta: asigna 1 a var.

Algunos prefieren leer el código así: var se convierte en 1.

La tercera línea le asigna a la misma variable un nuevo valor tomado de la variable misma, sumándole 1. Al ver algo así, un matemático probablemente protestaría, ningún valor puede ser igualado a si mismo más uno. Esto es una contradicción. Pero Python trata el signo = no como igual a, sino como asigna un valor.

Entonces, ¿Cómo se lee esto en un programa?

Toma el valor actual de la variable var, sumale 1 y guárdalo en la variable var.

En efecto, el valor de la variable var ha sido incrementado por uno, lo cual no está relacionado con comparar la variable con otro valor.

¿Puedes predecir cuál será el resultado del siguiente fragmento de código?

var = 100
var = 200 + 300
print(var)

500

Operadores abreviados

Es tiempo de explicar el siguiente conjunto de operadores que harán la vida del programador/desarrollador más fácil.

Muy seguido, se desea utilizar la misma variable al lado derecho y al lado izquierdo del operador =.

Por ejemplo, si se necesita calcular una serie de valores sucesivos de la potencia de 2, se puede usar el siguiente código:

x = 1
x = x * 2
print(x)

2

También, puedes utilizar una expresión como la siguiente si no puedes dormir y estas tratando de resolverlo con alguno de los métodos tradicionales:

sheep = 1
sheep = sheep + 1
print(sheep)

2

Python ofrece una manera más corta de escribir operaciones como estas, lo cual se puede codificar de la siguiente manera:

x = 1
x *= 2
print(x)

2

sheep = 1
sheep += 1
print(sheep)

2

A continuación se intenta presentar una descripción general para este tipo de operaciones.

Si op es un operador de dos argumentos (esta es una condición muy imporante) y el operador es utilizado en el siguiente contexto:

variable = variable op expresión

Puede simplificarse de la siguiente forma:

variable op= expresión

Observa los siguientes ejemplos. Asegúrate de entenderlos todos.

i = i + 2 * j  ⇒  i += 2 * j

var = var / 2  ⇒  var /= 2

rem = rem % 10  ⇒  rem %= 10

j = j - (i + var + rem)  ⇒  j -= (i + var + rem)

x = x ** 2  ⇒  x **= 2

Resolviendo problemas matemáticos simples

Ahora deberías de ser capaz de construir un corto programa el cual resuelva problemas matemáticos sencillos como el Teorema de Pitágoras:

El cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los dos catetos.

El siguiente código evalúa la longitud de la hipotenusa (es decir, el lado más largo de un triangulo rectángulo, el opuesto al ángulo recto) utilizando el Teorema de Pitágoras:

a = 3.0
b = 4.0
c = (a ** 2 + b ** 2) ** 0.5
print("c =", c)

c = 5.0

Nota: se necesita hacer uso del operador ** para evaluar la raíz cuadrada:

\[ \sqrt x = x^{(1/2)} \]

y también:

\[ c = \sqrt{a^{2}+b^{2}} \]

Poner comentarios en el código: ¿por qué, cuándo y dónde?

Quizá en algún momento será necesario poner algunas palabras en el código dirigidas no a Python, sino a las personas quienes estén leyendo el código con el fin de explicarles como es que funciona, o tal vez especificar el significado de las variables, también para documentar quien es el autor del programa y en que fecha fue escrito.

Un texto insertado en el programa el cual es, omitido en la ejecución, es denominado un comentario.

¿Cómo se colocan este tipo de comentarios en el código fuente? Tiene que ser hecho de cierta manera para que Python no intente interpretarlo como parte del código.

En Python, un comentario es un texto que comienza con el símbolo # y se extiende hasta el final de la línea.

Si se desea colocar un comentario que abarca varias líneas, se debe colocar este símbolo en cada línea.

# Esta programa calcula la hipotenusa (c)
# a y b son las longitudes de los catetos
a = 3.0
b = 4.0
# se utiliza ** en lugar de la raíz cuadrada:
c = (a ** 2 + b ** 2) ** 0.5
print("c =", c)

Los desarrolladores buenos y responsables describen cada pieza importante de código, por ejemplo, el explicar el rol de una variable; aunque la mejor manera de comentar una variable es dándole un nombre que no sea ambiguo.

Los comentarios pueden ser útiles en otro aspecto, se pueden utilizar para marcar un fragmento de código que actualmente no se necesita, cual sea la razón. Observa el siguiente ejemplo, sí se descomenta la línea resaltada, esto afectara la salida o resultado del código:

# Este es un programa de prueba.
x = 1
y = 2
# y = y + x
print(x + y)

Esto es frecuentemente realizado cuando se esta probando un programa, con el fin de aislar un fragmento de código donde posiblemente se encuentra un error.

Si deseas comentar o descomentar rápidamente varias líneas de código, selecciona las líneas que deseas modificar y utiliza el siguiente método abreviado de teclado: CTRL + / (Windows) or CMD + / (Mac OS).

La función input()

Ahora se introducirá una nueva función, la cual pareciese ser un reflejo de la función print().

¿Por qué? Bueno, print() envía datos a la consola.

Esta nueva función obtiene datos de ella.

print() no tiene un resultado utilizable. La importancia de esta nueva función es que regresa un valor muy utilizable.

La función se llama input(). El nombre de la función lo dice todo.

La función input() es capaz de leer datos que fueron introducidos por el usuario y pasar esos datos al programa en ejecución.

El programa entonces puede manipular los datos, haciendo que el código sea verdaderamente interactivo.

Todos los programas leen y procesan datos. Un programa que no obtiene datos de entrada del usuario es un programa sordo.

Observa el ejemplo:

print("Dime algo...")
anything = input()
print("Mmm...", anything, "...¿en serio?")

El programa solicita al usuario que inserte algún dato desde la consola (seguramente utilizando el teclado, aunque también es posible introducir datos utilizando la voz o alguna imagen).

La función input() es invocada sin argumentos (es la manera mas sencilla de utilizar la función); la función pondrá la consola en modo de entrada; aparecerá un cursor que parpadea, y podrás introducir datos con el teclado, al terminar presiona la tecla Enter; todos los datos introducidos serán enviados al programa a través del resultado de la función.

Nota: el resultado debe ser asignado a una variable; esto es crucial, si no se hace los datos introducidos se perderán.

Después se utiliza la función print() para mostrar los datos que se obtuvieron, con algunas observaciones adicionales.

La función input() con un argumento

Ahora se introducirá una nueva función, la cual pareciese ser un reflejo de la función print().

Se ha modificado el ejemplo un poco, observa el código:

anything = input("Dime algo...")
print("Mmm...", anything, "...¿En serio?")

La función input() al ser invocada con un argumento, contiene una cadena con un mensaje.

El mensaje será mostrado en consola antes de que el usuario tenga oportunidad de escribir algo.

Después de esto input() hará su trabajo.

Esta variante de la invocación de la función input() simplifica el código y lo hace más claro.

El resultado de la función input()

Se ha dicho antes, pero hay que decirlo sin ambigüedades una vez más: el resultado de la función input() es una cadena.

Una cadena que contiene todos los caracteres que el usuario introduce desde el teclado. No es un entero ni un flotante.

Esto significa que no se debe utilizar como un argumento para operaciones matemáticas, por ejemplo, no se pueden utilizar estos datos para elevarlos al cuadrado, para dividirlos entre algo o por algo.

anything = input("Inserta un número: ")
something = anything ** 2.0
print(anything, "al cuadrado es", something)

La función input() - operaciones prohibidas

Observa el código en el editor. Ejecútalo, inserta cualquier número, y oprime Enter.

# Probando mensajes de error.
anything = input("Inserta un número: ")
something = anything ** 2.0
print(anything, "al cuadrado es", something)

¿Qué es lo que ocurre?

Python debió haberte dado la siguiente salida:

Traceback (most recent call last):
File ".main.py", line 4, in 
something = anything ** 2.0
TypeError: unsupported operand type(s) for ** or pow():...

La última línea lo explica todo, se intentó aplicar el operador ** a 'str' (una cadena) acompañado por un 'float' (valor flotante).

Esto está prohibido.

Esto debe de ser obvio. ¿Puedes predecir el valor de "ser o no ser" elevado a la 2 potencia?

No podemos. Python tampoco.

¿Habremos llegado a un punto muerto? ¿Existirá alguna solución? Claro que la hay.

Conversión de datos (casting)

Python ofrece dos simples funciones para especificar un tipo de dato y resolver este problema, aquí están: int() y float().

Sus nombres indican cual es su función:

La función int() toma un argumento (por ejemplo, una cadena: int(string) e intenta convertirlo a un valor entero; si llegase a fallar, el programa entero fallará también (existe una manera de solucionar esto, se explicará mas adelante).

La función float() toma un argumento (por ejemplo, una cadena: float(string) e intenta convertirlo a flotante (el resto es lo mismo).

Esto es muy simple y muy efectivo. Sin embargo, estas funciones se pueden invocar directamente pasando el resultado de la función input() directamente. No hay necesidad de emplear variables como almacenamiento intermedio.

Se ha implementado esta idea en el editor, observa el código:

anything = float(input("Inserta un número: "))
something = anything ** 2.0
print(anything, "al cuadrado es", something)

¿Puedes imaginar como la cadena introducida por el usuario fluye desde la función input() hacía la función print()?

Inserta un número: 5
5.0 al cuadrado es 25.0