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5/21/2018 Python Inteligencia Artificial.pdf

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El lenguaje

PythonDavid Masip Rod

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CC-BY-NC-ND PID_00174138 El lenguaje Python

ndice

Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1. Instalacin de Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. Variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1. Operadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.2. Cadenas de caracteres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3. Control de flujo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.1. Sentencias condicionales: la instruccin if. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.1.1. Sentencias if-elif-else .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2. Secuencias iterativas: bucles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2.1. Bucles for ... in . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.2.2. while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4. Funciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.1. Parmetros de entrada . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.2. Valores de retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5. Tipos de datos en Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

5.1. Tuplas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

5.2. Listas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5.3. Diccionarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5.4. Conjuntos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.5. Ficheros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5.5.1. Ficheros de texto .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

6. Python y la orientacin a objetos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.1. Los objetos en Python . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.1.1. Creacin de instancias (objetos) de una clase . . . .. . . . . 28

6.2. Herencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

6.3. Encapsulacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

6.4. Polimorfismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

7. Python como lenguaje funcional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

7.1. Funciones lambda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

7.2. Comprensin de listas . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34


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CC-BY-NC-ND PID_00174138 El lenguaje Python

8. Libreras: NumPy PyLab y SciPy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

8.1. NumPy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

8.2. PyLab. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

8.3. SciPy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Ejercicios de autoevaluacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Bibliografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39


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CC-BY-NC-ND PID_00174138 5 El lenguaje Python

Introduccin

En este mdulo aprenderemos las bases del lenguaje de programacin Python.

Este mdulo no pretende ser una gua exhaustiva de todas las caractersticas

que este lenguaje de programacin nos ofrece, sino que est enfocado a in-

troducir al estudiante en el entorno Python. El objetivo del texto ser ayudar

a comprender los ejemplos que se exponen en los mdulos de teora, y pro-

porcionar una base que permita al estudiante elaborar las distintas actividades

que el curso requiere.

A nivel de pre-requisitos, no asumiremos ningn conocimiento previo dePython. Sin embargo, es muy importante tener conocimientos de algn len-

guaje de programacin previo (C, C++, JAVA, ...), puesto que los conceptos

elementales (variable, bucle, funcin,...) no se tratarn en profundidad en es-

te mdulo.

El lenguaje Python fue diseado a finales de la dcada de los ochenta por Gui-

do van Rossum. Se trata de un lenguaje de programacin de muy alto nivel,

con una sintaxis muy clara y una apuesta firme por la legibilidad del cdigo.

Sin duda es un lenguaje de programacin muy verstil, fuertemente tipado,

imperativo y orientado a objetos, aunque contiene tambin caractersticas que

lo convierten en un lenguaje de paradigma funcional.

Python se puede considerar un lenguaje semi-interpretado. A diferencia de C,

el cdigo Python no se ejecuta directamente en la mquina destino, sino que

es ejecutado por un SW intermedio (o intrprete). Sin embargo, al igual que

JAVA, Python compila el cdigo escrito en lenguaje de alto nivel para obtener

un pseudo cdigo mquina (bytecode) que es el que propiamente ejecuta el

intrprete. Existen versiones del intrprete de Python para la mayor parte de

las plataformas.

En este mdulo, explicaremos los pasos necesarios para instalar Python en

una determinada plataforma. A continuacin veremos las principales caracte-

rsticas del lenguaje a nivel sintctico.


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Objetivos

Los objetivos que el alumno debe de haber conseguido una vez estudiados los

contenidos de este mdulo son los siguientes:

1. Refrescar los conceptos elementales de programacin aprendidos en cursos

anteriores.

2. Aprender las bases del lenguaje Python.

3. Ser capaz de entender el cdigo que se muestra en los ejemplos de teora y

poder modificarlo para realizar otras funcionalidades.

4. Usar caractersticas avanzadas de Python que permitan utilizarlo como len-

guaje rpido para el diseo y codificacin de prototipos de inteligencia

artificial.


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1. Instalacin de Python.

Existen actualmente mltiples implementaciones del lenguaje Python, en fun-

cin del lenguaje base en el que se ha construido el intrprete. La ms conoci-

da es CPython, o simplemente Python, que ha sido implementada en lenguaje

C. Otras opciones disponibles son: IronPython (codificada en C#) o JPython

(codificada en JAVA).

* http://www.python.org/

** http://www.python.org

/download/

Para instalar una determinada versin de Python, aconsejamos recurrir a su si-

tio web oficial*. En el momento de escribir estos manuales, esta URL contienetoda la informacin necesaria para instalar el entorno. En la seccin de des-

cargas** se pueden obtener los ltimos paquetes de instalacin para Windows,

Linux y MacOS X en sus distintas versiones.

Una vez obtenido el paquete para el sistema operativo y versin adecuados,

ejecutaremos el instalador, y en una lnea de comandos ejecutaremos el intr-

prete de Python, y probaremos que todo funciona correctamente mediante el

clsico Hello World.

macbook:~ david$ python

Python 2.6.6 (r266:84292, Oct 16 2010, 21:41:03)

[GCC 4.0.1 (Apple Inc. build 5490)] on darwin

Type help, copyright, credits or license for

more information.

>>> print Hello World

Hello World

>>> quit()

macbook:~ david$

En este ejemplo, hemos llamado al intrprete de Python desde el smbolo de

sistema. Al iniciarse, despus de imprimir la informacin de versiones, Python

nos muestra el smbolo >>> para indicarnos que el intrprete est espe-

rando comandos. En este pequeo ejemplo le pedimos que nos imprima la

cadena de caracteres Hello World, y despus de ver el resultado, salimos de

Python mediante la instruccinquit(), volviendo al smbolo de sistema. Lle-

gados a este punto, podemos considerar que tenemos la instalacin bsica de

Python lista para su uso.

En este mdulo trabajaremos fundamentalmente con un editor de textos, y

ejecutaremos los scripts, que programaremos mediante el intrprete. En el

ejemplo anterior, podramos haber guardado la lnea print Hello Worlden un archivo llamado Hola.py, y ejecutarlo mediante el intrprete con la ins-

truccin:


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macbook:~ david$ python Hola.py

Hello World

Entornos de desarrollo IDE

* http://pydev.org/

** http://sourceforge.net

/projects/spe/

*** http://www.wingware.com/

Existe la posibilidad de instalar entornos de desarrollo IDE especficos para Python. No

es el objetivo de este mdulo analizar los IDE disponibles en el mercado actualmente,aunque citaremos los tres entornos libres ms conocidos. Por un lado PyDEV* es un co-nocidoplug in de Python para el entorno de desarrollo Eclipse, bastante utilizado en elsistema universitario. Tambin existe la opcin de usar un entorno propio, como SPE(Stanis Python Editor)** , o Wing***. En este mdulo trabajaremos directamente con-tra el intrprete de comandos, cualquier editor de textos simple ser suficiente para lasfuncionalidades que desarrollaremos.


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2. Variables.

Los tipos bsicos del lenguaje Python son esencialmente los ya conocidos en

cualquier lenguaje de programacin: los valores numricos, las cadenas de

texto, y los valores booleanos. En el cdigo2.1se muestra un ejemplo de cada

tipo.

Cdigo 2.1: Ejemplos de uso de variables

1 # E j em pl o s d e v a r i a b l e s

23 a =42; # v a lo r e nt e r o

4 a lon g = 42L ; # v a l o r e n t e r o l o ng (3 264 b i t s e n f u nc i n d e l a p l at af o rm a )5 ahex = 0x2a ; # a en e n n o t a c i n h e x ad e c im a l

6 a oc ta l = 0 52; #a e n n o ta c i n o c t a l78 b = 3. 14 16 ; # v a l o r e n coma f l o t a n t e9 b no ta ci on = 3 . 14 e 0 ;

10 c = 3 + 7j ; # P y th o n s o p o r t a n m er os c o m p l e j o s11 d = " E je mp lo de c ad en a d e c a r a c t e r e s " #Una c ad en a d e c a r a c t e r e s

1213 # I mp ri m ir l a s v a r i a b l e s p or p a n ta l l a

14 print a , b , c , d ;1516 # t i p o d e l as v a r i a bl e s17 t yp e ( a ) ;

18 type ( b ) ;19 t yp e ( c ) ;20 type ( d ) ;

Los nmeros enteros se pueden representar en notacin decimal, octal (an-

teponiendo un 0 al valor) o hexadecimal (anteponiendo 0x al valor). Al

igual que en lenguaje C (en el que est escrito Python), los nmeros se pueden

representar mediante enteros (por defecto) o long(entero largo), que permite

un rango mayor de valores posibles. Este rango, de nuevo como en C, depen-

der de la plataforma subyacente, pudiendo ser de 32 o 64 bits.

Los valores flotantes son implementados a bajo nivel directamente con el tipo

double de C (registro de 64 bits). Por su parte, los nmeros complejos estn

soportados de base y en la prctica se implementan mediante dos flotantes,

uno para la parte real y otro para la parte imaginaria.

2.1. Operadores

Los operadores que soporta el lenguaje Python son los clsicos de cualquierlenguaje de programacin. Las tablas 1 y 2 muestran un resumen con ejemplos

de estas operaciones. Adems, Python provee de extensiones para operaciones

ms complejas en el mdulomath.


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Taula1. Operadores con los tipos bsicos

Nombre Suma Resta o negacin Multiplicacin Divisin Mdulo Divisin entera Exponenciacin

Operador + - * / % // **

Ejemplo a= 1 + 2 a= 2 5o a = 3 a= 2 3 a= 5,4/2 a= 5%2 a= 5,8//2 a= 3 4

#a= 3 #a= 3 #a= 6 #a= 2,7 #a= 1 #a= 2,0 #a= 81

Taula2. Operadores a nivel de bit

Nombre And Or Xor Not Desplazamiento a laderechaDesplazamiento a la

izquierda

Operador & |

Ejemplo a= 2&1 a= 2|1 a= 3 1 a=1 a= 4 2 a= 1 2

#a= 0(10&01) #a= 3(10|01) #a= 1 #a= 2 #a= 1 #a= 4

El valor de retorno de un operador en Python viene determinado por el tipo

de las variables que intervienen en la operacin. As, por ejemplo, si sumamos

dos nmeros enteros, nos devolver otro valor entero. Si uno de los dos ope-

randos es un valor en punto flotante, el resultado de la operacin ser tambinun valor en punto flotante.

El tipo bsico booleano puede recibir dos valores (true, false), y se utilizan

fundamentalmente para expresar el resultado de condiciones, especialmente

tiles en los bucles y control de flujo condicional. En la tabla 3se resumen los

distintos operadores que trabajan con valores booleanos, comunes a la mayor

parte de lenguajes de programacin.

Taula3. Operadores con booleanos

Operador And Or Not == ! = < >

Ejemplo b= False and True b= False or True b= Not False 8 == 9 8! = 9 8 < 9 8 > 9

Resultado b ser False b ser True a=n ser True False True True False

2.2. Cadenas de caracteres

Las cadenas de caracteres son fragmentos de texto delimitados en Python por

comillas simples (Ejemplo de cadena) o dobles (Ejemplo de cadena). Si

queremos introducir saltos de lnea, disponemos del carcter de escape \ n.

Tambin podemos usar otros caracteres de escape tradicionales como \t (ta-bulacin) o \b (borrar carcter). Para conseguir que el texto se imprima tal

y como aparece en el cdigo fuente sin tener que recurrir a los cdigos de es-

cape, podemos delimitarlo por triples comillas (podis ver un ejemplo en el

cdigo2.2).

Cdigo 2.2: Ejemplos de uso cadenas de caracteres

1 # E j e m p l o s d e c a d en a s23 a = " h ol a\n "4 b = " \ t E s t e e s un ejempp\ b lo de c ad en as d e c a r a c t e r e s \n "5 c = " " " E s p o si bl e e s c r i b i r s a l to s de l in ea

6 s i n n e ce s id a d de c di g os de e s ca p e . " " "78 print a , b , c9

10 >>>hola


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11 E st e es un ejemplo de cadenas de c ar ac te re s12 Es p o si bl e e s c r i b ir s a l to s d e l in ea13 s i n n e ce s id a d d e c d ig o s d e e s c a pe .1415 d = a + b ; # c o n c a t e n a c i n16 e = " r e p i te "17 f = 3e ; # r e p e t i c i n

18 g = e 3; # e q u iv a l en t e al ca so a n t e r i o r 1920 print d, f , g

Algunos operadores usados con valores numricos se encuentran sobrecarga-

dos en el caso de las cadenas de caracteres. Son ejemplos de ello la igualdad

(que asigna una cadena a una variable) y el operador suma +. La suma de

dos cadenas es el resultado de concatenar la segunda detrs de la primera. Del

mismo modo, el producto de una cadena por un escalar da por resultado la

misma cadena repetida tantas veces como indique el operador numrico.

Ejemplo

Si tecleamosstr(8.987)en lalnea de comandos,obtendremos la salida8.987.

Por ltimo, una funcin muy til en Python es str, que permite realizar la

conversin de valores numricos a cadena de caracteres.


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3. Control de flujo.

Todos los lenguajes de programacin ponen a nuestra disposicin instruccio-

nes de control de flujo. Estas instrucciones permiten al programador alterar el

orden secuencial del cdigo con el fin de permitir ejecutar diferentes rdenes

en funcin de una serie de condiciones sobre el estado. Python ofrece los dos

tipos bsicos de sentencias de control de flujo: las sentencias condicionales

y losbucles(o repeticiones).

3.1. Sentencias condicionales: la instruccin if

La instruccin condicionalif(del inglssi) recibe como entrada una expresin

booleana, y sirve para ejecutar una de porcin de cdigo en funcin de si se

cumple esta condicin (el resultado de su evaluacin estrue).

.

La sintaxis de la instruccin consiste en la palabra clave if, a continua-

cin la expresin booleana de la condicin, y un signo : que indica elfinal de la condicin, y finalmente, el cdigo a ejecutar en caso de que

la condicin se evale atrue.

En el cdigo3.1tenis un ejemplo de instruccin if.

Cdigo 3.1: Ejemplo de sintaxis de un bloque if

1 # E j em pl o s d e u so d e i f

23 c = 37;4 if c > 0 :5 print " El nmero es pos it iv o\n"6 print "Que tenga un buen da\n"7 # c o n t i n u a c i n d e l p ro gr am a

.

Un detalle muy importante a observar en este ejemplo de cdigo es la

identacin. En Python los bloques de cdigo se delimitan mediante

una correcta tabulacin. A diferencia de otros lenguajes donde dispo-

nemos de palabras clave especficas (begin, end,...) o llaves ( {,..., }) re-

servadas para definir bloques de cdigo, en Python slo podemos usartabulacin.


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La identacin es un rasgo muy caracterstico del cdigo Python, y permite

entre otras cosas una lectura mucho ms agradable de los programas, y una

fcil identificacin de las distintas partes.

3.1.1. Sentencias if-elif-else

Cuando el objetivo de la sentencia condicional es dividir la ejecucin del c-

digo en funcin de si se cumple la condicin o no, y queremos que se haga

alguna accin de forma explcita cuando la condicin no se cumple, usamos

la palabra claveelse(siempre seguida de:).

Existe una tercera palabra clave en las instrucciones de control de flujo condi-

cionales,elif, que se utiliza para aadir ms condiciones a la sentencia if. Esto

nos puede ser muy til si tenemos muchos casos que diferenciar y queremostratarlos todos. Se pueden aadir tantos bloques elif como queramos. En el

cdigo3.2podemos ver un ejemplo de uso del entorno if-elif-else.

Cdigo 3.2: Ejemplo de sintaxis de un bloque else

1 # E j em pl o s d e u so d e i f

23 c = 10;4 if c > 0 :5 print " El nmero es pos it iv o\n"6 print "Que tenga un buen da\n"7 e lif c = = 0 :8 print " El nmero es exactamente 0"

9 else :10 print " El nmero es neg at ivo"11 print "Que tenga sue rte "12 # c o n t i n u a c i n d e l p ro gr am a

Si el valor de c fuera 0, se ejecutara la lnea print El nmero es exactamente

0. Cuando no se cumple la condicin del if, ni de ninguno de los elif que pu-

diera haber, se acaba ejecutando el bloque de instrucciones correspondientes

alelse.

Finalmente, existe una forma compacta de representar sentencias condicio-nales (de forma similar a como usamos Cond ? accin si A es cierto: accin si

Cond es falso en C) en Python. Se trata de los bloques Accion1 if Cond else

Accion2. En este caso, se comprueba la condicin Condy se ejecutaAccion1si

estrueo Accion2si es false.

3.2. Secuencias iterativas: bucles

.

Los bucles son estructuras de control de flujo que permiten repetir un

bloque de cdigo un determinado o indeterminado nmero de veces.

Esencialmente existen dos tipos de bucles: fory while.


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3.2.1. Bucles for ... in

El bucle for...in se utiliza para ejecutar una secuencia de pasos un determinado

nmero de veces (ya conocido previamente).

.

La sintaxis que se utiliza es: forelemento in secuencia: y a continuacin

el bloque de acciones con la identacin correcta.

En el ejemplo del cdigo 3.3 podemos ver un uso tpico del bucle for para

recorrer un vector de datos.

Cdigo 3.3: Ejemplo de sintaxis de un bucle for...in

1 # E j em pl os de u so d e l b u cl e f o r 23 v e ct o r = [ " h ol a " , " buenos " , " d a s " ] ;4 for palab r a in vector :5 print palab r a6 # i m p ri m i r a t o d a s l a s p a la b ra s d e l v e c t o r

.

Es importante destacar que el bucle for no se comporta exactamente

como estamos acostumbrados en la mayor parte de lenguajes de pro-

gramacin. En Python, a cada paso del bucle se instancia el elemento

iterador con un valor de la secuencia de forma automtica.

En el ejemplo, la variable palabra ir cogiendo a cada paso el valor de uno de

los elementos de la lista vector (ms adelante veremos ms detalles sobre el

funcionamiento de las listas): en la primera iteracin palabra tomar el valor

hola, en la segunda valdr automticamente buenos, y as sucesvamente.

No ser necesario trabajar con ndices puesto que Python har todo el trabajo

por nosotros.

3.2.2. while

El bucle while sigue un planteamiento mucho ms similar a los lenguajes de

programacin tradicionales. Este bucle nos permite ejecutar un determinado

bloque de cdigo mientras una determinada condicin sea cierta.

.

Su sintaxis es:whileCondicin:

En el ejemplo del cdigo3.4se muestra un uso tpico del bucle while.


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Cdigo 3.4: Ejemplo de sintaxis de un bucle while

1 # E j em pl os de u so d e l b u cl e f o r 23 pares = 2;4 while p a r es 0 :5 print par es6 pares = pares + 27 if p a r e s > 2 0 :8 break9 # i m p r i m ir a t o d os l o s n m er os p a r es


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4. Funciones.

Todos los lenguajes de programacin ofrecen mecanismos que permiten en-

capsular una serie de operaciones de forma parametrizable, y devolver unos re-

sultados determinados. Estos fragmentos de cdigo se denominan funciones.

.

En Python las funciones se declaran mediante la palabra clave def. Su

sintaxis es:

defnombre_funcion(parametro1, parametro2, ..., parametroN):

Delimitacin de cdigofuente

Hay que recordar que Pythonno usa llaves ni palabras clavepara delimitar cdigo fuente.

A continuacin se escribe un salto de lnea y las operaciones asociadas a la fun-

cin, como siempre con una identacin a la derecha (tabulacin) que indica

que este cdigo se corresponde a la funcin.

Una vez se ha definido la funcin, se puede llamar con distintos parmetros

dentro del cdigo.

.

La llamada o ejecucin de una funcin sigue la sintaxis: nom-

bre_funcin(parametro1, parametro2,..., parametroN).

4.1. Parmetros de entrada

Las llamadas a funciones reciben como argumentos una lista de parmetros

(implementada en Python como una tupla), que se corresponden con los pa-

rmetros establecidos en el momento de la definicin de la funcin. En el

ejemplo del cdigo4.1se puede observar la llamada a una funcin que im-

prime el resultado de elevar un nmero base (parametro1) a un exponente

(parametro2).

Cdigo 4.1: Ejemplo de sintaxis de una funcin

1 # E j em pl o s d e d e f i n i c i o n e s y l la ma da s d e f u n c i o n e s2 # F u nc i n p o t e nc i a d e d o s v a l o r e s ( u sa c omo b as e e l p r im e r p ar m et ro

3 # y com o e x p o n e n t e e l s e g un d o p a r m e t r o )45 def exponenciar ( parametro1 , parametro2 ) :


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6 " " E jemp lo de fu nc i n que e le v a un nmero o b as e a un e xp on en te7 print parametro1 parametro289 def exponenciar2( parametro1 , parametro2= 2) :

10 print parametro1 parametro21112 e xp on en ci ar ( 2 , 3 ) ;

13 exponenciar ( parametro2=3, parametro1= 2);14 e xp on en ci ar ( 3 , 2 ) ;15 exponenciar ( parametro2=2, parametro1= 3);1617 e xp on en ci ar 2 ( 5 ) ;18 exponenc iar 2( 5 , 3) ;1920 # l l a m ad a s e r r n e a s21 exponenc iar ( 2 , 3 , 4) ;

En primer lugar notad que la tabulacin vuelve a jugar un papel clave. Pa-

ra diferenciar el final de la definicin de la funcin y el resto de cdigo del

programa principal, basta con mirar el cdigo fuente por encima. La propiaidentacin delimita claramente los bloques.

Tambin se puede observar una cadena inicial que empieza por . Estas cade-

nas se utilizan para documentar las funciones. Los programadores familiariza-

dos con JAVA pueden ver cierto paralelismo con el doc usado en este lenguaje.

Al final de la definicin de la funcin se encuentran las llamadas. Es interesan-

te observar las distintas formas de cmo se pueden parametrizar las funciones

en Python. El uso normal suele ser llamar a la funcin con los parmetros en

el mismo orden en que se ha definido la funcin. Sin embargo, se puede tam-

bin llamar a la funcin con el nombre del parmetro y su valor asociado. De

este modo son posibles llamadas que se saltan la regla del orden como las del

ejemplo, donde encontramosexponenciar(parametro2=3, parametro1=2), que es

equivalente aexponenciar(2,3). Es importante destacar que Python obliga a lla-

mar a las funciones usando exactamente el mismo nmero de argumentos, en

caso contrario se generar un error de ejecucin.

Existe tambin la posibilidad de inicializar parmetros con valores por defecto

en caso de que no se proporcione su valor en el momento de la llamada. Lafuncinexponenciar2 muestra un ejemplo donde en caso de no proporcionar

un argumento utilizara un 2 por defecto (elevara al cuadrado).

Python permite tambin funciones con un nmero variable de parmetros.

En el ejemplo del cdigo4.2se puede ver la sintaxis utilizada en una funcin

que imprime la suma de todos sus argumentos.

Cdigo 4.2: Ejemplo de sintaxis de una funcin con parmetros variables

1 # E j em pl o s d e d e f i n i c i o n e s y l la ma da s d e f u n c i o n e s

2 # fu n c i n s uma34 def s um ar Lis t a( parametros ):5 r e s u lt a do = 0 ;6 for val in parametros :


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7 r e s u lt a do = r e s u lt a do + val ;8 print r es ult ado ;9

10 s u ma r Li s ta ( 1 , 2 , 3 , 4 ) ;

Ved tambin

Las listas y las tuplas seestudian en el apartado5deeste mdulo.

La sintaxis de este ejemplo es un poco confusa, puesto que an no hemos tra-tado los tipos de datos complejos, como las listas y las tuplas. Esencialmente se

define un argumento que contiene una tupla con todos los posibles parme-

tros a recibir. Esta tupla se recorre en tiempo de ejecucin para poder utilizar

los parmetros de forma adecuada.

Un ltimo factor a tener en cuenta en los parmetros a funciones en cualquier

lenguaje de programacin es su modificacin en tiempo de ejecucin. Tradi-

cionalmente los pasos por parmetro funcionan por valoro por referencia.

En el primer caso los argumentos a una funcin no se modifican al salir de ella

(en caso de que el cdigo interno los altere). Tcnicamente, se debe al hecho

de que realmente no pasamos a la funcin la variable en cuestin, sino una

copia local a la funcin que es eliminada al acabar su ejecucin. En el caso

del paso por referencia se pasa a la funcin un puntero al objeto (en el caso

de C) o simplemente una referencia (en lenguajes de alto nivel) que permite

su indireccin. De este modo, las modificaciones a los parmetros que se ha-

cen dentro de la funcin se ven reflejadas en el exterior una vez la funcin

termina. En Python los pasos por parmetros son en general por referencia.

La excepcin la conforman los tipos de datos bsicos o inmutables (enteros,

flotantes, ...), que se pasan por valor. El cdigo4.3muestra un ejemplo de este

hecho.

Cdigo 4.3: Ejemplo de paso por valor y referencia en Python


2 # f u nc i n p a ra v e r i f i c a r l a m o d i f i c a b il i d a d d e l o s p ar a me t ro s34 def pe rsis tenci aPar ametr os (parametro1 , parametro2 ):5 parametro1 = parametro1 + 5 ;6 parametro2 [ 1 ] = 6 ;7 print parametro1 ;8 print parametro2 ;9

10 numeros = [1 , 2 , 3 , 4] ;

11 v a lo r In m ut a bl e = 2 ;12 per s is t enc iaP ar am et r os ( valor Inm ut ab le , numer os ) ;13 print numeros ;14 print valorInmutable ;

Como se puede observar a partir de la ejecucin del ejemplo, el vector de

nmeros sufre las modificaciones debidas al cdigo interno de la funcin,

mientras que el valor entero se modifica dentro de la funcin pero pierde esta

modificacin al devolver el control al programa principal.

4.2. Valores de retorno

Hasta ahora se han descrito las funciones Python como fragmentos de cdigo

que efectan unas determinadas acciones de forma reutilizable. Los ejemplos


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vistos son en el fondo versiones procedimentales de funciones, puesto que en

ningn caso se devuelve un valor de retorno.

.

La sintaxis para el retorno de valores en Python difiere de los lenguajes

de programacin habituales, puesto que Python permite devolver ms

de un valor de retorno. La palabra clave a utilizar es return, seguida de

la lista de argumentos que hay que devolver.

Existe tambin la posibilidad de obviar los valores de retorno y utilizar el paso

de parmetros por referencia, obteniendo un resultado similar. El cdigo 4.4

muestra tres ejemplos de uso de retorno de valores en funciones. Notad que

la funcinsumaPotencia devuelve el resultado de efectuar las dos operaciones

en forma de lista. En realidad la funcin slo devuelve un valor (la lista), peroel efecto producido es el mismo que si pudiera devolver mltiples valores.

Cdigo 4.4: Ejemplo de retorno de valores en Python


2 # f un ci n p ar a p r a c t i c a r e l r e t o rn o de v a l o r es34 def suma( parametro1 , parametro2 ) :5 return parametro1 + parametro2;67 def pote ncia ( parametro1 , parametro2 ) :8 return parametro1 parametro2 ;

910 def sumaPotencia( parametro1 , parametro2 ) :11 return parametro1 + parametro2 , parametro1 parametro2 ;1213 r e s u lt a d o 1 = s uma ( 2 , 3 ) ;14 print r es ult ado1 ;15 r e s u lt a d o 2 = p o te n ci a ( 2 , 3 ) ;16 print r es ult ado2 ;17 r e s u lt a d o 3 = s um aP ot en ci a ( 2 , 3 ) ;18 print r es ult ado3 ;


20/40


5. Tipos de datos en Python.

En el apartado anterior hemos visto los tipos elementales de datos en Python:

los enteros, los valores flotantes, las cadenas de texto y los valores booleanos.

En este apartado, veremos tipos de datos ms complejos que permiten trabajar

con agrupaciones de estos tipos de datos bsicos. En especial, veremos las

tuplas, las listas, los conjuntos, los diccionarios y finalmente, los ficheros.

5.1. Tuplas

.

Una tupla es una secuencia inmutable y ordenada de elementos. Cada

uno de los elementos que conforman una tupla puede ser de cualquier

tipo (bsico o no). La sintaxis para declarar una tupla consiste en espe-

cificar sus elementos separados por una coma ( ,).

Es muy habitual agrupar todos los elementos de una tupla entre parntesis,aunque no es imprescindible (slo se exige el uso del parntesis cuando puede

existir confusin con otros operadores). A menudo se coloca una coma al final

de la tupla para indicar la posicin del ltimo elemento. En el cdigo 5.1se

pueden ver distintos ejemplos de uso de tuplas.

Cdigo 5.1: Ejemplo de tuplas en Python

1 # E j em pl o s d e u so d e t u p l a s

23 t up la _v ac ia = ( ) ;4 tu pl a1 = 1 ,2 , 3 , 4 , 6 ,

5 t u pl a 1b = ( 1 , 2 , 3 , 4 , 6 ) ;6 t up la 2 = h ol a , 2 , 37 t up la 3 = t up la 2 , 908 t u pl a 4 = t u p l e ( e j em pl o ) ;9

10 # R e su l ta d o d e l a e j e c u c i n11 >> print tupla112 ( 1 , 2 , 3 , 4 , 6)13 >>> print tupla1b14 ( 1 , 2 , 3 , 4 , 6)15 >>> print tupla216 ( h ol a , 2 , 3 )17 >>> print tupla218 ( h ol a , 2 , 3 )19 >>> print tupla3

20 ( ( h ola , 2 , 3 ) , 9 0)21 >>> print tupla422 ( e , j , e , m , p , l , o )


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5.2. Listas

.

Una lista es una secuencia mutable y ordenada de elementos. A dife-

rencia de las tuplas, los elementos de las listas se pueden modificar una

vez han recibido un valor asignado. Para especificar los elementos que

forman una lista, se usa una tira de elementos separada de nuevo por

coma (,), al principio y al final la lista se envuelve entre corchetes [,].

En el cdigo5.2se pueden ver ejemplos de usos de listas.

Cdigo 5.2: Ejemplo de listas en Python

1 # E j em pl os de u so de l i s t a s

2

3 l is t a _v ac ia = [ ] ;4 l i s t a = [ 1 , 2 , 3 , 4 , 6 ]5 l i s t a 2 = [ h ola , 2 , 3 ] ;6 l i s t a 3 = [ l i s t a 2 , 9 0 , good ] ;7 l i s t a 4 = l i s t ( e jemplo ) ;8 l i s t a 5 = [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 ] ;9

10 # R e su l ta d o d e l a e j e c u c i n

1112 >>> print l i s t a _ v a c i a13 [ ]14 >>> print l i s t a15 [ 1 , 2 , 3 , 4 , 6]16 >>> print l i s t a 217 [ h ol a , 2 , 3 ]

18 >>> print l i s t a 319 [ [ ho la , 2 , 3 ] , 9 0 , good ]20 >>> print l i s t a 421 [ e , j , e , m , p , l , o ]22 >>> l i s t a 3 [ 2 ]23 good 24 >>> l i s t a 3 [ 0 ]25 [ h ol a , 2 , 3 ]2627 # E je mp lo s d e a c c e s o a s u b l i s t a s28 >>> l i s t a 5 [ 2 : 3 ]29 [ 3]30 >>> l i s t a 5 [ 3 : ]31 [ 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 ]32 >>> l i s t a 5 [ : 3 ]

33 [ 1 , 2 , 3 ]34 >>> l i s t a 5 [ : ]35 [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9]3637 # A a di r e l e m e n t o s a una l i s t a38 >>> l i s t a = [ 1 , 2 , 3 , 4 , 6 ]39 >>> l i s t a . a ppend ( [ 7 , 8 , 9 ] )40 >>> print l i s t a41 [ 1 , 2 , 3 , 4 , 6 , [ 7 , 8 , 9 ]]42 >>> l i s t a = [ 1 , 2 , 3 , 4 , 6 ]43 >>> l i s t a . ex te nd ( [ 7 , 8 , 9 ] )44 >>> print l i s t a45 [ 1 , 2 , 3 , 4 , 6 , 7 , 8 , 9]4647 # B u sc a r y e l i m i n a r e l e m en t o s

48 >>> l i s t a 2 . i nd ex ( h ol a )49 050 >>> print l i s t a 251 [ h ol a , 2 , 3 ]52 >>> l i s t a2 . r emove( hola )


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53 >>> print l i s t a 254 [ 2 , 3 ]5556 # o p e r a d o r e s s o b r e c a r g a d o s d e c o n c a t en a c i n

57 >>> print l i s t a 2 + l i s t a258 [ 2 , 3 , 2 , 3 ]59 >>> print l i s t a 2 4

60 [ 2 , 3 , 2 , 3 , 2 , 3 , 2 , 3]61 >>>

Notad que los accesos a las listas (y tambin a las tuplas) se hacen mediante

indexacin directa. Para leer el primer elemento de una lista se usa la sintaxis

nombre_lista[0]. Es importante destacar que los ndices empiezan a contar

desde 0, y llegan hasta el (nmero de elementos -1). As, en el ejemplo,lista3

tiene 3 elementos, el primero de los cuales (ndice 0) es otra lista, el segundo

(ndice 1) es un 90 y el tercero (indice 2) good. Existe tambin la posibilidad

de referenciar los elementos de una lista con ndices negativos. En este caso

se empieza a contar desde el final de la lista, siendo el ndice -1 el ltimo

elemento de la lista. Por ejemplo, lista3[-1] nos dara la palabragood, lista3[-2]

un 90, y lista3[-3] la lista equivalente a la lista2.

Aparte de poder consultar los elementos individuales de las listas, tambin

se puede acceder a una sublista. Para ello se usa el operador :. A la izquierda

del operador se coloca el ndice inicial y a la derecha el ndice final. Si no se

especifica ningn ndice significa que se cogern todos los elementos hasta

llegar al extremo correspondiente. En el ejemplo, vemos cmo lista5[:3] nos

da todos los elementos hasta el segundo (incluido), y lista5[3:] empieza por eltercero hasta el final de la lista. En el caso de lista5[:] nos devolver toda la

lista.

Ved tambin

Ms adelante, en elapartado6, dedicado a laorientacin a objetos, sedescribir con ms detalle elconcepto de mtodo.

Para aadir elementos a una lista, disponemos de dos mtodos, append y

extend. Append aade un elemento a una lista (independientemente de su

tipo), y extend recibe una lista de elementos, y los concatena a la lista actual.

En el ejemplo se puede observar la diferencia de comportamiento de ambos

mtodos ante la misma entrada.

Otros mtodos auxiliares tiles son la bsqueda de elementos y la elimina-

cin de elementos. La bsqueda se suele realizar con el mtodo index, que

devuelve la posicin donde se encuentra la primera ocurrencia del elemento.

La eliminacin se realiza con el mtodo removeque elimina la primera ocu-

rrencia de un determinado elemento en una lista. El ejemplo muestra el uso

de estos dos mtodos, donde se busca un determinado elemento.

Otra funcin muy til en las listas, sobre todo para usar en bucles for, es range.

Esta funcin, dado un nmero natural N, nos devuelve una lista con todos los

elementos hasta N-1. As pues, si tecleamos range(8)en la lnea de comandos,obtendremos[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], que podrn ser seguidos en un bucle for

para ejecutar una determinada accin 8 veces.


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Finalmente, existen sobrecargas de los operadores aritmticos bsicos +,*. El

operador suma concatena dos listas, y el operador multiplicacin recibe una

lista y un valor escalar, devolviendo la repeticin de la lista (tantas veces como

indica el valor).

5.3. Diccionarios

Los diccionarios conforman uno de los tipos de datos ms tiles para los pro-

gramadores en Python, y representan una interesante novedad respecto a los

lenguajes de programacin imperativos tradicionales. Se trata de unas estruc-

turas de memoriaasociativa. Los elementos en los diccionarios no se consul-

tan mediante un ndice, sino que se accede directamente a ellos por conteni-

do. El cdigo5.3muestra un ejemplo de diccionario y su uso.

Cdigo 5.3: Ejemplo de tuplas en Python

1 # E j em pl o s d e u so d e d i c c i o n a r i o s23 dic c ionar io1 = { nombre : A lejandr o , edad : 34, num er os favor itos : ( 3 , 7 , 13) }45 t upla = ( ( nombre , A lejandr o ) , ( edad , 34) , ( num eros favor it os , ( 3 , 7 , 13) ) )67 d i cc i on a ri o 2 = d i c t ( t u p l a ) ;8 d i c c io n a r i o 3 = { l i b r o s : e l j u eg o d e E nd er , t e l e f o n o : 9 34 57 23 45 }9

10 a = dic c ionar io1 [ nombre ]11 >>> print a12 A l ej a nd r o1314 >>> nombre in dic c ionar io215 T ru e1617 dic c ionar io1 . update( dic c ionar io3 )18 >>> print dic c ionar io119 { e da d : 3 4 , nombre : A l e j an d ro , n u m e ro s fa v or i to s : ( 3 , 7 , 1 3 ) , l i b r o s : e l j u eg o d e E nd er ,20 t e l e f o n o : 9 34 57 23 45 }2122 del dic cio nar io1 [ nombre ]23 >>> print dic c ionar io124 { e da d : 3 4 , n u m e ro s fa v or i to s : ( 3 , 7 , 1 3 ) , l i b r o s : e l j u eg o d e E nd er , t e l e f on o : 9 34 57 23 45 }2526 >>> nombre in dic c ionar io127 F al se

Para crear el diccionario simplemente indicaremos entre llaves {,} las parejas

de elementos que lo conforman. En cada pareja indicaremos primero el valor

llave para acceder al elemento, y despus el valor que contendr (que pue-

de ser de cualquiera de los tipos disponibles en Python). La consulta de un

valor del diccionario se reducir a preguntar por el valor que tiene la llave aso-

ciada. En el ejemplo, guardamos en la variable a el contenido de la posicin

de memoria nombre. El string nombre nos sirve para indexar posiciones de

memoria o variables. Las estructuras de memoria asociativa que permiten esta

funcionalidad son de gran utilidad en el tratamiento de datos textuales y los

sistemas de clasificacin de lenguaje natural.


24/40


Existen varios mtodos auxiliares para trabajar con diccionarios, entre los que

destacan el mtodo in, que permite consultar si una determinada llave est

presente en el diccionario, el mtodo update que permite combinar dos dic-

cionarios y el mtododel que elimina una entrada de un diccionario.

5.4. Conjuntos

Los conjuntos son secuencias ordenadas de elementos nicos (concepto mate-

mtico de conjunto). Existen dos tipos de conjuntos, lossetsy los frozensets

(que son mutables e inmutables respectivamente). Las operaciones tpicas so-

bre conjuntos son: conocer la longitud de un conjunto (mtodo len), conocer

si un elemento est en un conjunto (mtodo in), unin (mtodo union), la

interseccin (mtodo intersection), aadir un elemento a un conjunto (mto-

doadd) y eliminar un elemento de un conjunto (mtodo remove). El cdigo5.4muestra un ejemplo de uso de conjuntos en Python.

Cdigo 5.4: Ejemplo de conjuntos en Python

1 # E j e mp lo s d e u so d e c o n j u n to s23 c on ju nt o1 = s e t ( [ 1 , 2 , 3 , 4 ] )4 co nj un to 2 = s e t ( [ 3 , 4 ] )5 c onjunto2. remove( 3)6 c on ju nt o2 . a dd ( 5 )7 print conjunto289

10 uni = c onjunt o1 . union( c onjunto2)11 int = c onjunt o1 . int e r s ec t ion ( c onjunt o2)12 >>> print un i13 s et ( [1 , 2 , 3 , 4 , 5 ])14 >>> print i nt15 s et ( [ 4 ] )

5.5. Ficheros

Observacin

Hemos preferido explicar lafuncionalidad bsica de losficheros en estos apuntes,puesto que pueden sernecesarios durante todo elcurso para cargar los datosnecesarios para losalgoritmos de teora.

Los ficheros no son un tipo de datos en s mismos, sino un objeto que permite

interactuar con el sistema de entrada y salida para escribir datos en el disco.

En este manual, an no hemos tratado el concepto de orientacin a objetos

en Python. Sin embargo, ser necesario introducir algunos mtodos bsicos

para acceder al objeto que hace de interfaz con el disco. La funcin bsica de

acceso a un fichero se denomina open, que recibe como parmetro un nombre

de fichero y un modo (lectura r, escritura w). El acceso a los datos se puede

realizar mediante los mtodos:

read: Lee un determinado nmero de bytes del fichero (argumento delmtodo).

seek: Se encarga de posicionar el lector en el byte indicado en el argu-

mento.


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tell: Devuelve la posicin que se est leyendo en la actualidad del fichero.

close: Cierra el fichero.

Cdigo 5.5: Ejemplo de acceso a un fichero. Ejecutar el cdigo y verificar el

funcionamiento de las funciones bsicas de acceso a fichero

1 # E j em pl o s d e u so d e f i c h e r o s23 f =open ( " f i l e s . py " , " r " )4 f . t e l l ( )56 f . r ea d ( 3 0)78 f . r ea d ( 1 0)9 f . t e l l ( )

1011 f . s e ek ( 2 )12 f . t e l l ( )13 f . r ea d ( 8 )14 f . c l o s e ( )

5.5.1. Ficheros de texto

Los ficheros de texto son un caso particular que Python permite tratar de

forma mucho ms cmoda e integrada en el lenguaje. Existe un mtodoread-

lines(), que permite leer el contenido del fichero por lneas, devolviendo un

array donde se puede indexar cada una de ellas. Del mismo modo, es posible

acceder lnea por lnea al contenido de un fichero, y efectuar un tratamiento

individualizado de cada una de ellas mediante un simple bucle for. En el ejem-plo del cdigo 5.6podis ver el cdigo que recorre un fichero y lo imprime

por pantalla.

Cdigo 5.6: Ejemplo de acceso a un fichero

1 # E j em pl o s d e u so d e f i c h e r o s23 # L e e r una l i n e a4 f = open ( " T e x t f i l e s . py " , " r " )5 l i n e as = f . r e a dl i ne s ( )67 # i mp r im i r p o r p a n ta l l a l a p r im e ra l i n e a8 print l i n e a s [ 0 ]

9 # i m p r i m i r l a s t o d a s10 print l i n e a s [ : ]1112 # C er r ar e l f i c h e r o

13 f . c l o s e ( ) ;1415 # Le er t od o e l f i c he r o l i ne a a l i n e a16 for l i n e in open ( " T e x t f i l e s . p y " , " r " ) :17 print l i n e1819 # Bu cl e q ue r e c o r r e l a s l i ne a s d e un f i c h er o o r ig en y l as20 # c op ia e n e l d e st i n o

21 fw r it e = open( " CopiaTex t files . py" , "w " )22 for l i n e in open ( " T e x t f i l e s . p y " , " r " ) :23 f w ri te . w ri te ( l i ne ) ;

2425 f w r i t e . c l o s e ( )


26/40


Finalmente, disponemos del mtodowriteque permite escribir contenidos en

un fichero. En el ejemplo anterior, recorremos el primer fichero y lnea a lnea

lo vamos escribiendo en el fichero destino (CopiaTextfiles).


27/40


6. Python y la orientacin a objetos.

El lenguaje Python permite trabajar mediante el paradigma de programacin

imperativa clsica (como en todos los ejemplos vistos hasta ahora), o median-

te el paradigma de la orientacin a objetos, e incluso mediante lenguaje fun-

cional. En este apartado veremos la sintaxis de la orientacin a objetos (OO)

en Python, con algunos ejemplos prcticos. Asumiremos que el estudiante co-

noce las bases de la OO, y que est familiarizado con los conceptos de clase,

objeto y mtodo.

6.1. Los objetos en Python

Un objeto no es ms que el resultado de encapsular una determinada entidad,

que est formada por un estado (los datos o atributos) y un funcionamiento

(losmtodos). Una clase es la plantilla o concepto genrico de un objeto, que

se usa para definir sus propiedades y servicios. Un objeto es pues una instancia

concreta de una clase.

Para definir una clase usamos la palabra claveclass. En el fragmento de cdigo

6.1mostramos un ejemplo de definicin de una clase.

Cdigo 6.1: Ejemplo de definicin de una clase

1 # D e f i n i c i n d e l a c l a s e P an ad er ia

2 class Panaderi a :3 def _ _ i n i t _ _ ( s e l f , p an es , p a s t i t a s ) :4 s e l f . panes = panes5 s e l f . pa s t as = p a s t i t a s6 print " E n l a t i e nd a hay " , s e l f . p a ne s , " p a ne s y " , p a s t a s , " p a s t a s aunque e s t a s no s e venden "7 def vender ( s el f ) :

8 if s e l f . p an es > 0 :9 print "Vendido un pan ! "10 s e l f . panes = 111 else :12 print "Lo sentimos no quedan panes por vender"13 def c o c e r ( s e l f , p i e z a s ) :14 s e l f . panes += p i ez as15 print "Quedan" , se lf .panes , "panes"1617 p a na d er ia 1 = P a na d er i a ( 3 , 4 )18 p a na d er ia 2 = P a na d er i a ( 1 , 2 )1920 p a na d er ia 2 . v en de r ( )21 p a na d er ia 2 . v en de r ( )22

23 p a na d er ia 2 . c o ce r ( 1 )24 p a na d er ia 2 . v en de r ( )


28/40


Ved tambin

La palabra clavedefseestudia en el apartado4,dedicado a las funciones.

Lo primero que observamos, despus de los comentarios, es el uso de la pala-

bra claveclass, que nos permite definir el entorno de una clase. A continua-

cin viene el nombre de la clase, Panadera, que se utilizar posteriormente

para construir objetos de la clase. Para definir los mtodos de la clase, hace-

mos uso de nuevo de la palabra clave def. Los mtodos se definen siguiendo

una sintaxis bastante parecida a las funciones.

Otro punto destacable es el mtodo__init__. Este mtodo es especial, siempre

recibe el mismo nombre (independientemente de la clase), y sirve para especi-

ficar las acciones a llevar a cabo en el momento de la creacin e inicializacin

de un objeto de la clase en cuestin. En este caso, recibe tres parmetros, aun-

que el primero de ellos es de nuevo especial, se trata de la palabra reservada

self.Selfse utiliza para hacer referencia al propio objeto. Una vez creado,self

nos permitir diferenciar los nombres de las variables miembro del objeto del

resto de valores. La funcin del selfes parecida a this en otros lenguajes de

programacin (C++, JAVA,...). Si seguimos mirando el ejemplo, observamos

cmo tenemos una variable miembro llamada panes, y un argumento a la

funcin __init__ con el mismo nombre. En la expresin (self.panes=panes)

diferenciamos ambos valores mediante el uso del self.

6.1.1. Creacin de instancias (objetos) de una clase

Para crear un objeto concreto de una clase, basta con usar el nombre que le

hemos dado a la clase seguido de los argumentos que necesita la funcin de

inicializacin (que aqu tiene un efecto similar a los constructores del lenguaje

C++). En el ejemplo hemos creado dos objetos de la clase Panadera (panade-

ria1y panaderia2).

.

La ejecucin de mtodos, como en muchos len-

guajes de programacin, sigue la sintaxis nom-

bre_del_objeto.nombre_del_metodo(argumentos,...).

En el ejemplo se llama en diversas ocasiones a los mtodos vendery cocerde

los objetos creados. Ejecutad el fragmento de cdigo e interpretar el resultado

que se imprime por pantalla.

6.2. Herencia

.

Cuando decimos que una clase hereda de otra, nos referimos a que la

clase resultante contendr todos los atributos y mtodos de la clase pa-

dre o superclase, permitiendo de esta forma una especializacin progre-

siva de las clases y una mayor reutilizacin de cdigo.


29/40


Para hacer que una clase herede de otra en Python, simplemente tenemos que

indicarlo a continuacin del nombre de la clase, entre parntesis. En el cdigo

6.2se muestra un ejemplo muy simple de herencia.

Cdigo 6.2: Ejemplo de uso de herencia en las clases Python

1 # D e f i n i ci n d e l a c l a s e Animal : E je mp lo s d e H e r en c ia

2 class Animal :3 def _ _ ini t _ _ ( s el f , age , w eig ht ) :4 s e l f . age = age5 s e l f . __weight = weight6 def __privateMethod( self ):7 print s e l f . w ei gh t ;8 def getWeight( self ):9 return s e lf . _ _w eig ht ;

10 def eat ( se lf , kgm) :11 s e l f . __weight += kgm;12 print "The animal Weitghs: " , se lf . __weight , " af te r eating . "1314 class Bird(Animal):

15 def f l y ( s e l f ) :16 print " I f l y a s a b ir d ! "1718 class Mammal( Animal ) :19 def f l y ( s e l f ) :20 print " I can not fl y , I am a mammal! "2122 class Ostrich (Animal , Bird ): # A v e s t r u z23 def f l y ( s e l f ) :24 print " I can n ot f l y , I am a B i rd b ut o s t r i c h s do n ot f l y ! "2526 class Pla typ us1 (Mammal, Bir d ):27 pass2829 class P lat ypu s2 ( Bird ,Mammal) :30 pass313233 animal1 = A nim al( 3 , 0. 5 )34 animal1 . eat ( 0. 1)3536 c an ar y = B i rd ( 1 , 0 . 4 5 )37 c an ar y . e a t ( 0 . 0 2 )38 c an ar y . f l y ( )3940 bear = Mammal(10 ,150)41 b e ar . e a t ( 1 0 )42 b e ar . f l y ( )4344 o s tr i ch = O st ri ch ( 5 , 3 0 )

45 o s t r i ch . f l y ( )4647 p l a ty p us = P l a ty p us 1 ( 2 , 3 )48 p l a ty p us . f l y ( )4950 p l a ty p us = P l a ty p us 2 ( 2 , 3 )51 p l a ty p us . f l y ( )5253 print bear . getWeight( )54 b ear . pr ivateMet hod ( )

Observad que en este ejemplo trabajamos con cuatro clases distintas: Animal,

Bird, Mammal y Ostrich. Animal es superclase del resto, que heredan de ella.En el caso de Ostrich, notad que hereda de dos clases a la vez (aunque no

fuese estrictamente necesario). Python permite herencia mltiple. Ejecutad el


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cdigo, y entender su funcionamiento. Observad que el mtodofly()tiene un

comportamiento diferente en funcin del tipo concreto del objeto.

Muchos lenguajes no permiten herencia mltiple, dado que esto puede origi-

nar conflictos cuando se heredan mtodos o atributos con el mismo nombre

de dos superclases.

.

En caso de conflicto, Python da preferencia a la clase situada ms a la

izquierda en el momento de su definicin.

Volver a ejecutar el ejemplo, y observad el resultado de las llamadas aflyde las

dos clasesPlatypus1y Platypus2. Este ejemplo sinttico ilustra el orden de pre-

ferencias en funcin del orden de definicin de la herencia en caso de conflic-

tos de nombre.

6.3. Encapsulacin

Encapsulacin en otroslenguajes

En otros lenguajes s se

utilizan palabras clave paradenominar la encapsulacin.Por ejemplo,en C++ o JAVA,que usanpublic, private,protected,...

Una de las principales ventajas de la programacin orientada a objetos es la

encapsulacin. Esta propiedad permite construir objetos con mtodos y atri-

butos que no pueden llamarse externamente. Se trata de cdigo interno que

el programador ha preparado y que no quiere que se vea alterado. El objeto

ofrece una serie de servicios al exterior, ocultando parte de su codificacin

interna. En Python no tenemos palabras clave especficas para denominar la

encapsulacin. Todos los mtodos en Python son pblicos, excepto aquellos

que empiezan por un doble guin bajo (__). En el ejemplo anterior, la llamada

abear.privateMethod()produce una excepcin en tiempo de ejecucin.

Ved tambin

El concepto de getter y setterse ha tratado conprofundidad en la asignaturaProgramacin orientada aobjetos.

La encapsulacin tiene mucha utilidad si se quieren esconder los detalles de

implementacin de una determinada clase. Supongamos por ejemplo que in-

ternamente el peso de una clase Animal se guardase en otras unidades (sistema

ingls) en lugar de kilogramos. El uso de funciones setters y getters pblicas

permitira que la interfaz con el usuario fuese siempre la misma, independien-

temente de esta codificacin interna, que sera privada. Se ha ejemplificado

este hecho en el mtodo getWeight()de la claseMammal.

Como curiosidad, observad que la funcin __init__empieza tambin por dos

guiones bajos. Los mtodos Python que empiezan y terminan por guiones

bajos son especiales, y no tienen que ver con el concepto de mtodo privado.

Otra funcin especial es el destructor o __del__que se llama cuando el objeto

deja de utilizarse para su eliminacin.


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6.4. Polimorfismo

En el caso de Python, como en la mayora de lenguajes de programacin, se

basa en el uso de herencia.

* Del griego varias formas..

La palabra polimorfismo* en programacin denomina a la propiedad

que tienen muchos lenguajes de ejecutar cdigo distinto en funcin

del objeto que hace la llamada.

Enlace dinmico

El enlace dinmico es ladecisin de qu cdigo se

ejecuta en tiempo deejecucin en lugar de entiempo de compilacin.

As, podramos referenciar objetos mediante el tipo superclase, pero que en

el momento de ejecutar sus mtodos, se llamar realmente a los mtodos de

la clase derivada. El concepto de polimorfismo se encuentra muy ligado al

enlace dinmico. Python por defecto ya usa el enlace dinmico, con lo que

no requiere ninguna notacin especial para usar polimorfismo.


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7. Python como lenguaje funcional.

La programacin funcional es un paradigma de programacin basado en el

concepto matemtico de funcin, no en un sentido procedural como hemos

visto hasta ahora, sino ms bien en el uso de funciones de orden superior.

Este concepto hace referencia al uso de las funciones como si fueran valores

propios del lenguaje.

.

Es decir, en la programacin funcional podemos guardar una funcin

en una variable, para posteriormente aplicarla sobre unos argumentos,

permitiendo incluso que una funcin retorne otra funcin como salida.

Las caractersticas funcionales de Python no van a ser las ms utilizadas en este

curso, pero en este apartado haremos un breve resumen con algn ejemplo

orientativo, puesto que existen algunos iteradores bastante utilizados que se

basan en el paradigma funcional.

El cdigo7.1es un ejemplo en el que se muestra el uso bsico de la programa-

cin funcional, el acceso a las funciones como variables.

Cdigo 7.1: Ejemplo simple de aplicacin de Python funcional

1 # E j em pl o d e u so d e l e n g u aj e f u n c io n a l

23 def money(cou ntry ):4 def s pain ( ) :5 print "Euro"6 def japan ( ) :7 print "Yen"8 def eeuu ( ) :9 print " dol lar "

10 fu ncto r_mon ey = { " e s " : s p ai n ,11 " jp " : japan ,12 " us " : eeuu }13 return functor_money[ country]1415 f = m oney( " us " )16 money( "us " ) ()17 f ( )1819 f = money( " jp " )20 f ( )

Introducid el ejemplo y ejecutadlo. Como podris observar, la lnea de c-digo f = money(us) no realiza ninguna accin visible. Esta lnea se encarga

de crear una nueva variable, que ser una funcin. Esta funcin se genera o

selecciona en funcin de la entrada del usuario, en este caso, una cadena de


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caracteres que activa el selector en el diccionario interno a la funcin money.

El resultado guardado enfes una funcin, y por tanto puede ser llamado para

su ejecucin. Como podis observar, las llamadasmoney(us)()y f() son equi-

valentes. A posteriori hemos cambiado el valor donde apunta la funcin

f, modificando en consecuencia su codificacin (y por tanto, generando una

salida distinta).

El paradigma funcional tiene mltiples ventajas y aplicaciones. En este ma-

nual nos centraremos en describir tres iteradores que se han usado mucho en

conjuncin con las listas: map, filter y reduce. El estudiante familiarizado

con los lenguajes LISP o ML ver cierto paralelismo con estos iteradores. El

cdigo7.2muestra su ejemplo de uso.

Cdigo 7.2: Ejemplo de aplicacin de iteradores

1 # E je mp lo d e us o d e i t e r a d o r e s23 def double (num) :4 return num25 def even (num) :6 return (num%2) == 07 def op er ati on (num1,num2) :8 return num1num2+1;9

10 l 1 = ra ng e ( 1 0 ) ;1112 l2 = map( double , l1 ) ;13 l 3 = f i l t e r ( even , l 1 ) ;14 l 4 = r ed u ce ( o p e ra t io n , l 1 ) ;15

16 # E q u i v a l e n t e p e r o u sa nd o l ambda f u n c t i o n17 l 5 = map (lambda num: num2 , l 1 )18 l6 = f i l t e r (lambda num: num%2==0,l 1 )19 l 7 = r ed uce (lambda num1,num2: num1num2 +1 , l1 )2021 # Co mp re ns i n d e l i s t a s

22 l 8 = [ num2 for num in l 1 ] ;2324 print l125 print l2 , l526 print l3 , l627 print l4 , l72829 print l8

Observad que la sintaxis de map, filtery reduce es similar. Siempre reciben un

primer argumento, que es el nombre de la funcin que van a ejecutar sobre los

elementos de la lista (pasada como segundo argumento). En el caso de map, el

iterador aplica la funcin a cada elemento de la lista, devolviendo una nueva

lista con el resultado de aplicar esta funcin a cada elemento. Por su parte,

filter, devuelve una lista con aquellos elementos de la lista original que pasan

la evaluacin de la funcin. En este caso la funcin que recibe filterdevuelve

un valor booleano (true, false) que hace las funciones de seleccin. Finalmente

reduce aplica recursivamente la funcin a cada par de elementos de la lista,hasta dejar un solo resultado.


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7.1. Funciones lambda

Las funciones lambda son funciones annimas definidas en lnea, que no se-

rn referenciadas posteriormente. Se construyen mediante el operador lamb-

da, sin usar el parntesis para indicar los argumentos. Estos van directamente

despus del nombre de la funcin, que finaliza su declaracin con dos pun-

tos (:). Justo despus, en la misma lnea se escribe el cdigo de la funcin. En

el ejemplo anterior se ha incluido la versin de llamada a map,filteryreduce

usando funciones lambda. Observad que estas funciones estn limitadas a una

sola expresin.

7.2. Comprensin de listas

Pattern matching

A diferencia de otroslenguajes puramentefuncionales, Python noimplementapatternmatching, aunque es posiblesimularlo. Estos conceptosquedan ya fuera del alcancede este manual.

Una sintaxis alternativa a los iteradores anteriores que se est imponiendo enlas ltimas versiones de Python es la comprensin de listas. En este caso, se

pretende crear una lista a partir de otra lista. La sintaxis es de nuevo muy sen-

cilla, se especifica entre corchetes (o parntesis) la expresin a aplicar, seguida

de la palabra clave for, la variable a iterar, la palabra clave in y la lista ori-

gen. Como se puede observar en el ejemplo anterior, hemos reproducido la

funcin que duplicaba cada elemento de la lista aplicando comprensin, y la

expresin se leera: para cada num de l1 haz num*2.


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8. Libreras: NumPy PyLab y SciPy.

El cdigo Python se puede agrupar en mdulos y paquetes para mejorar su

organizacin y poder reutilizar y compartir todo lo programado. Cada fichero

equivale a un mdulo. Para poder utilizar cdigo de estos ficheros se utiliza

la palabra clave import, seguida del nombre del mdulo, del mismo modo

que en C usbamos include. Hay que tener en cuenta que import carga li-

teralmente todo el contenido del fichero, ejecutando tambin toda la parte

ejecutable dentro del mdulo. Es habitual definir mdulos donde slo se de-

finan las funciones y clases que se quieren publicar para evitar ejecucionesinvoluntarias. Tambin es posible importar slo un objeto concreto que nos

interese, esto se hace mediante la construccin frommduloimportnombre

del objeto. Las llamadas a objetos suelen ir precedidas con el nombre del m-

dulo donde se encuentran, para preservar el espacio de nombres y mantener

objetos con el mismo nombre en distintos mdulos.

Python tiene asociada una variable de entorno (PYTHONPATH) en la que se

le indica dnde encontrar (la carpeta concreta) la mayor parte de las libreras

integradas en el lenguaje. En caso de crear nuevos mdulos en otra ubicacin

distinta del cdigo actual, se puede aadir esta ruta a la variable de entorno

PYTHONPATH.

Los paquetes no son ms que entidades que organizan los mdulos. Los pa-

quetes tienen su equivalencia con el sistema de carpetas o directorios, donde

podemos guardar de forma estructurada diferentes ficheros (mdulos). La pa-

labra clave import se utiliza tambin para importar mdulos de los paquetes, y

se usa la misma nomenclatura en cuanto a espacio de nombres. As pues, para

importar un mdulo llamadomoduloEjemplo, del paquetePaquetesEjemplo, se-

guiramos la sintaxis:importPaquetesEjemplo.moduloEjemplo. Suponiendo queen este mdulo tuviramos de nuevo definida la funcin double, la llamara-

mos de la siguiente manera: PaquetesEjemplo.moduloEjemplo.double(3), accin

que nos devolvera un 6. Esta notacin se puede simplificar notablemente con

la palabra clave as. Siguiendo el ejemplo, si importramos el cdigo como:im-

port PaquetesEjemplo.moduloEjemplo as e, podramos llamar posteriormente a

la funcin double comoe.double(3).

En este curso trabajaremos con varios paquetes de Python, pero tres de ellos

sern imprescindibles puesto que contienen las principales libreras de machi-

ne learningya implementadas en Python. Se trata de NumPy, PyLab y SciPy.


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8.1. NumPy

* http://numpy.scipy.org/

La librera NumPy nos permite trabajar con datos cientficos, equiparando en

cierta forma el potencial de Python al de otros lenguajes como Matlab o Octa-

ve. NumPy se encuentra disponible de forma gratuita en Internet*. Desde all

se puede bajar y consultar la documentacin de las diferentes propiedades que

nos ofrece NumPy, que se centran bsicamente en el tratamiento de matrices

y arrays N-dimensionales, y en un conjunto de funcionalidades de lgebra

lineal y tratamiento de la seal aplicada al anlisis cientfico.

8.2. PyLab

* http://www.scipy.org/PyLab

PyLab es una librera que intenta aportar funcionalidades extra a NumPy in-

tegrando gran parte de las funciones Matlab que se han usado histricamenteen entornos de machine learning. En Internet* se puede encontrar el paquete

listo para descargar, con la correspondiente documentacin.

8.3. SciPy

* http://www.scipy.org/

SciPy es una expansin de NumPy, que integra nuevos paquetes para el tra-

tamiento cientfico de datos. Integra gran cantidad de funciones de procesa-

miento de imgenes, procesado de la seal, estadstica, integracin numrica.

En Internet* se puede encontrar la ltima versin de la plataforma y su docu-

mentacin asociada.


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Resumen

En este mdulo hemos visto los elementos bsicos de la programacin en Pyt-

hon. El mdulo est pensado para que un estudiante con conocimientos de

programacin pueda rpidamente introducirse en Python, y pueda realizar sus

primeros programas en poco tiempo. El objetivo primordial del mdulo y de

la asignatura es el correcto seguimiento de los conceptos expuestos en teora.

No se pretende formar expertos programadores en Python, sino ms bien ca-

pacitar al estudiante para poder entender el abundante cdigo de ejemplo que

incorporan los materiales.

Es aconsejable que realicis los ejercicios para acabar de asentar los conoci-

mientos bsicos. No es necesario realizarlos todos, simplemente intentar hacer

aquellos que a primera vista parezcan ms complejos. Junto con el material,

podris encontrar en el aula las soluciones a los ejercicios, para poder realizar

las consultas y comparaciones oportunas.


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Ejercicios de autoevaluacin

1. Escribid una funcin en Python que, dada una lista de nmeros, devuelva otra lista enorden inverso. Para realizar este ejercicio se deber utilizar un bucle o estructura repetitiva.No se permite el uso de funciones miembro de la clase list (en especial list.reverse()).

2. Escribid una funcin que, dado un nmero entero N, devuelva una lista con todos losnmeros primos hasta N. Para solucionar el ejercicio debis crear una funcin auxiliar queindique si un determinado nmero es primo (retornando un valor booleano).

3. Escribid una funcin que reciba una tupla compuesta por caracteres, y devuelva una listacon los caracteres en maysculas. Debis recorrer la tupla carcter a carcter para realizarla conversin. Para convertir un carcter a mayscula podis usar el mtodo upper(). Porejemplo a.upper() nos devuelve A.

4. Convertid el texto ejemplo en una lista que contenga sus 7 caracteres. Despus conver-tidlo en una tupla y usando la funcin del ejercicio anterior obtened una lista con el textoen maysculas.

5. Escribid una funcin que, dada una lista de nmeros, devuelva una lista con slo loselementos en posicin par.

6. Extended la funcin anterior para que, dada una lista y unos ndices, nos devuelva la listaresultado de coger slo los elementos indicados por los ndices. Por ejemplo si tenemos lalista [1,2,3,4,5,6] y los ndices [0,1,3] debera devolver la lista [1,2,4].

7. Escribid una funcin que nos devuelva cuntas veces aparece cada una de las palabrasde un texto (frecuencia de aparicin de las palabras). Para ello podis usar un diccionariodonde la llave sea cada una de las palabras del texto y el contenido guarde el nmero deapariciones de la palabra. Para simplificar el ejercicio, podis usar el mtodo split( ), que,dado un separador (el espacio), nos devuelve una lista con todas las palabras de un texto deforma separada. Por ejemplo: hola esto es un ejemplo.split( ) nos devolvera: [hola, esto,es, un, ejemplo]

8. Escribid una funcin que devuelva un conjunto formado por los nmeros compuestos(no primos) menores que un N dado.

9. Codificad una funcin que escriba en un fichero de texto los nmeros primos que vandesde el 1 hasta el 999.999.

10.Escribid una funcin que lea el contenido de un fichero de texto y nos d la frecuen-cia de aparicin de cada palabra. Podis usar el cdigo del ejercicio 7, en el que se usabandiccionarios para contar las apariciones de cada palabra.

11. Implementad un programa que tenga dos clases, Camin y Coche, ambas subclases dela superclase Vehculo. Elegid tres atributos comunes a Coche y Camin y dos atributosespecficos a cada clase. Pensad bien dnde colocar cada atributo. Escribid un mnimo dedos mtodos en cada clase y ejecutadlos en el programa principal.

12.Escribid una versin del ejercicio 2 que utilice programacin funcional. Podis usar eliterador filter para mantener slo aquellos valores de la lista que sean primos.

13.Escribid una funcin que dependiendo de un selector ejecute alguno de los primeros 5ejercicios de este apartado. La funcin recibir un carcter (1,2,...,5) y deber devolver unafuncin que testea el apartado correspondiente. Por ejemplo, si escribimos f=selector(4),f deber ser una funcin que al ejecutarse finalmente nos devuelva la palabra ejemplo enmaysculas.


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Bibliografa

Gonzlez Duque, Ral.Python para todos. CC. (Version on-line)

Lutz, Mark(2011).Programming Python(4.a ed.). OReilly Media.

Lutz, Mark(2007).Learning Python (3.a ed.). OReilly Media.

Martelli, Alex (2006).Python in a Nutshell(2.a ed.). OReilly Media.

Pilgrim, Mark(2004).Dive Into Python. APress (Versin on-line).


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python inteligencia artificial.pdf

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