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Introducción a la programación Introducción a la programación con Python Índice Introducción a la programación con Python.........................................1 1 Introducción a la algorítmica básica..............................................4 1.1 Secuencia..............................

Introducción a la programación Introducción a la programación con Python Índice Introducción a la programación con Python.........................................1 1 Introducción a la algorítmica básica..............................................4 1.1 Secuencia...............................................................................4 1.2 Repetición..............................................................................6 1.3 Decisión.................................................................................9 2 Instalación del software necesario...............................................11 2.1 Python..................................................................................11 2.2 IDLE....................................................................................14 2.2.1 El primer proyecto con IDLE.......................................16 2.3 Thonny.................................................................................17 2.3.1 El primer proyecto con Thonny...................................17 2.4 PyCharm..............................................................................19 2.4.1 El primer proyecto con PyCharm.................................20 2.5 Visual Studio Code..............................................................26 Introducción a la programación 2.5.1 Instalación de Visual Studio Code...............................26 2.5.2 Creación del primer proyecto en VS Code..................26 Introducción a la programación con Python - 2 Introducción a la programación Introducción a la programación con Python - 3  Introducción a la programación 1 Introducción a la algorítmica básica La programación imperativa, el tipo más sencillo de programación, se basa en tres mecanismos: secuencia, decisión y repetición. Para ilustrar cada uno de estos mecanismos, se empleará la página de tutoriales interactivos code.org1. Se utilizará el lenguaje Scratch, de manera que se realizará una programación muy sencilla mediante el empleo de bloques. 1.1 Secuencia Consiste en poner una instrucción detrás de otra. El ordenador las ejecutará en orden, de arriba a abajo. Figura 1: El primer juego del laberinto en code.org. El pájaro debe llegar hasta el cerdo. En la Figura 1 se puede ver, a la izquierda, el tablero de juego. El objetivo es conseguir que el pájaro pueda llegar hasta el cerdo. En 1 En concreto, el tutorial empleado aquí se encuentra en: https://studio.code.org/hoc/1 Introducción a la programación con Python - 4  Introducción a la programación el medio, los bloques de los que se dispone para dirigir al pájaro hasta el objetivo, y finalmente a la derecha, el programa empleado. Se puede apreciar claramente que al pájaro le separan dos casillas del cerdo. Así, y dado que ya encara al cerdo, lo único que debe hacer es avanzar dos veces. El programa resultante sería: avanza() avanza() Como se ha explicado anteriormente, primero se ejecuta la instrucción en la primera línea, y a continuación la instrucción en la segunda, de arriba a abajo. En el programa construido con Scratch, se pueden ver las instrucciones que se ejecutarán cuando se pulse el botón “Ejecutar”. Los bloques se conectan entre ellos, de manera que de arriba a abajo se aprecia cuál será la ejecución. En el siguiente ejercicio (mostrado en la Figura 2), el recorrido a realizar es algo más complicado. Será necesario hacer girar al pájaro además de avanzar, evitando además la caja de dinamita (con la etiqueta “TNT”). Dado que es necesario crear una secuencia de instrucciones que solvente el problema, debemos escoger entre instrucciones de avance y giro, que, combinándolas, hagan llegar al pájaro a cerdo. En concreto, será necesario avanzar, girar a la izquierda, avanzar de nuevo, girar a la derecha, y por último avanzar otra vez. El código resultante sería: avanza() gira_izquierda() avanza() gira_derecha() avanza() Introducción a la programación con Python - 5  Introducción a la programación Figura 2: El recorrido es ahora un poco más complicado. 1.2 Repetición El mecanismo de repetición consiste en poder repetir una serie de instrucciones mientras se cumpla una determinada condición. Muchas veces, la condición consiste simplemente en que se llegue a un número de repeticiones x. En el caso del juego en la Figura 3, el pájaro debe avanzar una buena cantidad de casillas para llegar al cerdo. Debería avanzar cuatro casllas inicialmente, para después girar a la izquierda y avanzar otras cinco casillas para llegar al cerdo. Inicialmente, sería tentador simplemente repetir el número de instrucciones “avanza” tantas veces como sea necesario. Sin embargo, ¿y si las casillas a recorrer no son cinco, o seis, o diez, sino cien? Para solucionarlo de manera más general, será necesario utilizar el mecanismo de repetición. Introducción a la programación con Python - 6  Introducción a la programación El mecanismo de repetición se denomina también bucle. El código inicial sería entonces como sigue: avanza() avanza() avanza() avanza() avanza() gira_izquierda() avanza() avanza() avanza() avanza() avanza() Figura 3: Ahora es necesario repetir el avance para poder llegar al objetivo. Introducción a la programación con Python - 7  Introducción a la programación En la gran mayoría de lenguajes de programación, los bucles se representan mediante una instrucción for que permite repetir instrucciones una serie de veces. Aunque no es necesario entenderlo por completo ahora, range(n) hace que se puedan ejecutar las instrucciones dentro del bucle (las que están indentadas más a la derecha), n veces. El nuevo código es, por tanto: for i in range(5): avanza() gira_izquierda() for i in range(5): avanza() El nuevo código requiere alguna explicación extra. La i que aparece en ambas estructuras for irá tomando el valor del número de repetición en la que se encuentra el bucle. Por defecto, Python empieza a contar en 0, así que la primera vez que se ejecute avanza(), i valdrá 0, la siguiente 1… y así hasta llegar a 4, es decir, hasta que se haya ejecutado cinco veces. El bucle for no es el único tipo de bucles que existen. En Python tenemos también el bucle while, que se ejecuta mientras una cierta condición sea cierta. Por ejemplo, es posible transformar cualquiera de los dos bucles anteriores en un bucle while. i = 0 while i < 5: avanza() i += 1 Ahora se utiliza una variable llamada i, a la que al principio se le asigna el valor cero. Una variable no es más que un nombre para un lugar en la memoria del ordenador donde se guarda un valor, que Introducción a la programación con Python - 8  Introducción a la programación puede cambiar. El bucle se ejecuta mientras i no llegue al valor cinco. Como en cada vuelta de bucle, la variable i se incrementa en 1 (i += 1 indica “incrementa i en 1”), las instrucciones dentro del bucle se ejecutarán cinco veces. 1.3 Decisión El mecanismo de decisión consiste básicamente en realizar un grupo de instrucciones, dependiendo de si se cumple una condición o no. En el caso de la Figura 4, existe una bifurcación a medio camino: esto puede resolverse con un código que emplee repetición, después un giro, y más repeticiones. Pero para evitar esto, ahora ya no están tan claras las casillas que avanza el personaje en cada movimiento: no podemos calcularlo de antemano. De hecho, el juego nos aconseja al comienzo que utilicemos un bloque de nuevo, de decisión. Figura 4: Hubo que tomar una decisión a medio camino... La decisión que podemos tomar consiste en detectar si existe un camino hacia la izquierda, hacia la derecha, o hacia adelante. En Introducción a la programación con Python - 9  Introducción a la programación este caso, al llegar a la bifurcación, nos interesa tomar el camino hacia la izquierda (hacia la derecha hay una planta carnívora). Así, cuando detectemos camino hacia la derecha, giramos a la derecha para continuar el avance. En todos los lenguajes de programación, la decisión se representa mediante la instrucción if, que evalúa la condición a continuación. De nuevo, aunque no sea necesario comprenderlo completamente, el código sería el siguiente: while not(posicion_actual() == casilla_final): if hay_casilla(casilla_izquierda(posicion_actual())): gira_izquierda() avanza() Probablemente llame la atención el doble igual (“==”), en la comparación para la condición del bucle while. Los ordenadores no se llevan bien con la ambigüedad, y si bien los humanos podemos utilizar claramente el símbolo igual (“=”) para indicar que se está haciendo una asignación, y también para indicar que se está comparando un valor con otro, para evitar confusiones en Python (así como en otros muchos lenguajes de programación), se mantiene el símbolo igual para indicar asignación, pero se utiliza el doble símbolo igual para indicar comparación. Introducción a la programación con Python - 10  Introducción a la programación 2 Instalación del software necesario Python es un lenguaje de programación que actualmente se ofrece en dos versiones: la versión 2, la más antigua, y la versión 3, la actual en el momento de escribir este libro y más moderna. En este libro trabajaremos con la versión 3, pues ya se ha declarado que la versión 2 es obsoleta. La versión 2, aunque dejará de actualizarse pronto, sin embargo, está por ahora a la par en características con la versión 3, lo que hace que la transición de una a otra sea sencilla, a la vez que lo aprendido para una es perfectamente aplicable en la otra. 2.1 Python En primer lugar, será necesario instalar el lenguaje de programación Python. Para ello, iremos a la sección de descargas (downloads), de la web dedicada a Python2, como se ve en la Figura 5. Figura 5: Web Python.org, sección de descargas. 2 http://python.org/ Introducción a la programación con Python - 11  Introducción a la programación En este punto, es necesario recordar que la versión a utilizar es Python 3, es decir Python 3.6.0 en el momento de escribir este libro. También es importante tener en cuenta que es necesario descargar la versión de Python adecuada para el sistema operativo que estemos usando (Windows, Mac, Linux...). En Mac, es necesario descargar y ejecutar un archivo que hace que la instalación se realice automáticamente, de manera muy similar a Windows. En Linux (Ubuntu, Arch Linux, Red Hat...), no es necesario instalar nada, Python está ya instalado por defecto, si bien es cierto que para poder utilizar la tortuga será necesario instalar Tk. Esto se puede hacer con el gestor de paquetes gráfico o mediante la consola, para Ubuntu y el resto de sistemas basados en Debian: $ sudo apt install python3-tk Para sistemas basados en Arch Linux (como Manjaro): $ sudo pacman -S tk En Windows, una vez descargado, se ejecuta el archivo para llegar a la ventana de configuración inicial, que se puede ver en la Figura 6. Nótese que la última opción “Añadir Python al PATH” (Add Python to PATH), está marcada, pues hace que el empleo de Python en la línea de comandos (como se verá a continuación), sea mucho más sencillo. El software se instala pulsando en “Instalar” (Install). Una vez que la instalación termina, es posible ejecutarlo desde el menú de inicio, tecleando “Python” y ENTER una vez que se ha pulsado sobre el icono de la ventana. Tras escoger “Python 3.6”, se abre una ventana con el intérprete de Python (teclee “quit()” y ENTER) para salir). Otra forma de comprobar que Python está instalado, es, una vez pulsado en el icono del menú de inicio de Windows, teclear “cmd” o “sistema”, con lo que mostrará la opción “Símbolo del sistema”. Al Introducción a la programación con Python - 12  Introducción a la programación ejecutarlo, se abre una ventana de terminal. Al teclear “python” y ENTER, se abre la ventana del intérprete, de la que se puede salir con “quit()”. Figura 6: Configuración de la instalación de Python. En Mac o Linux, se abre un terminal y se teclea “python”, con lo que de nuevo obtenemos el mismo resultado: la ventana del intérprete del que podemos salir con “quit()”. El intérprete tiene un aspecto similar en todos los sistemas operativos, como se puede ver en la Figura 7. Introducción a la programación con Python - 13  Introducción a la programación Figura 7: El intérprete de Python. Así, Python es un lenguaje con la particularidad de que, cuando se invoca pasándole un archivo, ejecuta las instrucciones contenidas en ese archivo, mientras que cuando se invoca solo con su nombre, comienza a trabajar en modo interactivo, ejecutando cada instrucción por sí sola. En realidad, trabajar de esta forma con el lenguaje no es demasiado cómodo, por lo que a continuación se mostrará cómo instalar un entorno integrado que lo hace mucho más sencillo. 2.2 IDLE IDLE forma parte de la distribución de Python, si bien en determinadas distribuciones de Linux, como Ubuntu, es común encontrárselo como un paquete al margen. Instalación en Ubuntu sudo apt install idle3 Introducción a la programación con Python - 14  Introducción a la programación Para instalarlo, dependemos del sistema operativo en el que nos encontremos. IDLE necesita TK para funcionar, como hemos visto anteriormente. En Windows, tanto TK como IDLE se incluyen en la distribución automáticamente. En Linux, será necesario instalar el paquete IDLE además de Python. Para ejecutarlo, normalmente solo es necesario escogerlo desde el menú del sistema, o desde la consola con: $ python -m idlelib Figura 8: IDLE, el entorno de desarrollo integrado que se incluye con Python. En un principio, tal y como se muestra en la Figura 8, el aspecto es más o menos el mismo que podemos encontrar si ejecutamos python directamente, entrando en el modo REL, pero dentro de una ventana del sistema operativo. La ventaja sobre la consola son dos: en primer lugar, se puede seleccionar la opción del Introducción a la programación con Python - 15  Introducción a la programación menú File » New (atajo Ctrl + N), para crear un nuevo programa (sin necesidad de que se ejecute cada línea, sino la totalidad del programa). Además, es capaz de autocompletar ciertas instrucciones, lo cual hace más sencillo el desarrollo. 2.2.1 El primer proyecto con IDLE Es muy sencillo trabajar con IDLE, solo es necesario pulsar Ctrl + N y comenzar a escribir el programa. En este caso, este será muy sencillo: solo mostrará “Hola” por pantalla. Figura 9: Primer proyecto con IDLE. Lo único necesario es seleccionar File » New y comenzar a escribir. El código del programa consta de una sola línea: print(“Hola”) Introducción a la programación con Python - 16  Introducción a la programación Una vez con el archivo ya preparado como se ve en la Figura 9, se teclea la instrucción print(“hola”). Esta instrucción le indica a Python que debe mostrar por pantalla el texto “hola”. Concretamente, llama a la función print(t), que acepta un texto t que mostrará por pantalla. Para ejecutarlo, seleccionamos la opción Run » Run module (atajo F5). Tal y como se ve en la figura anterior, el resultado aparece en la consola REL. 2.3 Thonny Thonny3 es un entorno integrado muy interesante para la programación por parte de principiantes, pues ha sido diseñado con este objetivo en mente. Si bien IDLE es cómodo en el sentido de que ya está incluido con Python, Thonny es muy recomendable porque es bastante más cómodo y permite centrarse totalmente en el aprendizaje. La instalación, una vez que tenemos Python instalado en el sistema: $ python -m pip install thonny La ejecución sería tan sencilla como: $ python -m thonny & 2.3.1 El primer proyecto con Thonny Empezar con Thonny sería tan sencillo como escribir el programa en el editor (no es necesario guardar el programa en un archivo si no se desea hacerlo), y ejecutarlo con la opción Run » Run, o bien pulsando F5. 3 https://thonny.org/ Introducción a la programación con Python - 17  Introducción a la programación Así, si escribimos print(“hola”) en el editor y pulsamos F5, tendremos la salida que se muestra en la Figura. Figura 10: Un primer proyecto con Thonny. Introducción a la programación con Python - 18  Introducción a la programación 2.4 PyCharm PyCharm4 es un entorno de programación fácil de usar comercializado por la empresa JetBrains5. Se puede obtener en dos versiones: la Community (gratuita), y la Professional (más compleja, y con más opciones, pero de pago). Para los conceptos que se emplearán en este libro, la versión gratuita6 será más que suficiente. Tras pulsar en “Descargar” (Download) para la versión gratuita o de la comunidad (Community), se descarga un ejecutable que, al ser lanzado, instala el entorno. Para ejecutarlo, en cualquier sistema operativo, se abre el menú de inicio y se selecciona “JetBrains PyCharm”. 4 https://www.jetbrains.com/pycharm/ 5 https://www.jetbrains.com 6 https://www.jetbrains.com/pycharm/download/ Introducción a la programación con Python - 19  Introducción a la programación 2.4.1 El primer proyecto con PyCharm Figura 11: Ventana de comienzo de PyCharm. Una vez en la ventana inicial de PyCharm, que puede verse en la Figura 11, es necesario seleccionar “crear nuevo proyecto” (create new project). Figura 12: Carpeta y versión de Python ya seleccionados. Introducción a la programación con Python - 20 Figura 13: Seleccionando una carpeta para el proyecto, y el intérprete a emplear.  Introducción a la programación En la siguiente ventana (como se ve en la Figura 13), solo es necesario elegir la carpeta donde se va a guardar el nuevo proyecto, y elegir el intérprete de Python para el mismo. En caso de tener la versión Professional de PyCharm, debes elegir el proyecto de tipo “Python puro” (Pure Python), que es el que aparece por defecto. La carpeta elegida puede ser cualquiera. Por ejemplo, podemos seleccionar el botón “...” para localizar la carpeta, navegar hasta “Documentos”, y crear una nueva carpeta dentro llamada “ejercicios_python”, y en el interior de “ejercicios_python”, crear la carpeta “hola”. En caso de tener varias versiones de Python instaladas, es necesario seleccionar aquella que indique “Python 3” en el desplegable bajo el nombre de la carpeta del proyecto, como se ve en la Figura 12. Una vez pulsado en “Crear” (Create), el proyecto es preparado y aparece ya la ventana principal del entorno, como se ve en la Figura 14. Tal cual podemos ver en el fondo de la ventana, pulsamos la combinación de teclas Alt + 1 para poder acceder al panel del proyecto, que aparecerá a la izquierda, como se puede ver en la Figura 15. Introducción a la programación con Python - 21  Introducción a la programación Una vez con el panel del proyecto a la vista, pulsamos con el botón derecho del ratón encima del nombre del proyecto (“hola”), y en la opción “Nuevo archivo” (new file), seleccionamos “Archivo Python” (Python file). Nos pedirá un nombre de archivo, e introducimos “hola”, lo cual creará el archivo hola.py dentro de la Figura 14: La ventana principal de PyCharm. carpeta Documentos/ejercicios_python/hola. Este archivo estará totalmente vacío inicialmente. Introducción a la programación con Python - 22  Introducción a la programación Figura 15: La vista de proyecto, en el panel a la izquierda. Una vez con el archivo ya preparado como se ve en la Figura 17, se teclea la instrucción print(“hola”). Esta instrucción le indica a Python que debe mostrar por pantalla el texto “hola”. Concretamente, llama a la función print(t), que acepta un texto t que mostrará por pantalla. Introducción a la programación con Python - 23  Introducción a la programación Figura 16: El programa que muestra "Hola" por pantalla. Para ejecutarlo, vamos al panel del proyecto y pulsamos el botón derecho sobre el archivo hola.py, y seleccionamos “Ejecutar ‘hola’” (Run ‘hola’). El resultado aparecerá en la parte inferior de la ventana de PyCharm. Introducción a la programación con Python - 24 Introducción a la programación Figura 17: El programa "Hola", ya ejecutado. Introducción a la programación con Python - 25  Introducción a la programación 2.5 Visual Studio Code Es un editor de código muy popular desarrollado por Microsoft y disponible en todas las plataformas. Se trata de un entorno ligero y altamente configurable que cuenta con múltiples extensiones para diferentes fines (debugging, Git, Docker, etc.). 2.5.1 Instalación de Visual Studio Code Para instalar VS Code, seguiremos los pasos del tutorial oficial de Microsoft para instalar el entorno7. Los primeros pasos consisten en la instalación de: Python 3 VS Code La extensión de Python para VS Code Además, en Linux es necesario tener instalado el gestor de paquetes pip. Puede hacerse con el siguiente comando: apt-get install python3-pip 2.5.2 Creación del primer proyecto en VS Code 1. Crear un directorio en el ordenador para el proyecto. Este será el espacio de trabajo (workspace) para el proyecto. 2. Seleccionar un intérprete de Python. Para esto abrimos la “Command Pallete” y escribimos ‘Python: Select Interpreter’. Aquí seleccionamos el intérprete que queramos utilizar. 7 https://code.visualstudio.com/docs/python/python-tutorial Introducción a la programación con Python - 26 Introducción a la programación 3. Creamos un fichero llamado hello.py y creamos un “Hola Mundo!”, tal y como se ve en la Figura 18 4. Ejecutamos el programa con la opción “Run Python File in Terminal” (Click con el botón derecho del ratón sobre el nombre del fichero o clic directamente en el botón de Play). Esto abre un terminal en el propio VS Code en el que se ejecuta el programa. Figura 18: Primer programa en VS Code Introducción a la programación con Python - 27