2. Tipos de datos básicos, control de flujo y funciones

En la clase de hoy veremos...

¿Qué tipos de variables básicas están disponibles y qué podemos hacer con ellas?

¿Cómo organizar el código en funciones y estructuras de control de flujo?

¿De qué estructuras de datos dispone Python?

Variables en Python

	int x = 5	    				# Error!
	x = 5		    
	x = "test"						# Podemos cambiar el tipo de x
	type(x)								# <class 'str'>
	
	numero pi = 3.1415  	# Error!
	numero_pi = 3.1415

	1numero = 5						# Error!
	numero1 = 5

	SPEED_OF_LIGHT = 299_792_458	# Constante
	
							

Tipos de datos numéricos

Operadores aritméticos

	x, y, z = 5, 3, 2

	print((x + y) * z / 4)			# 4.0 type(int/int) = float
	print(x // y)								# 1 type(int // int) = int
	print(x % y)								# 2
	print(x ** y)								# 125
	print(pow(1j, 2))						# (-1+0j)
	
	x = 5
	x += 1					# x ahora es 6
	y = 10**4				# 10000

							

Strings: slicing

Podemos acceder a subcadenas (y a los elementos de muchas otras estructuras de datos) de una string con el operador []. Los índices de strings (y de arrays, listas, ...) están en el rango $[0, len(s)-1]$ (Python >> MATLAB)

	x = "Hola"
	print(x[0])		# H
	print(x[1])		# o
	print(x[0], x[1], x[2], x[3]) 	# H o l a	

					

También podemos usar [:] para especificar un rango de índices

	print(x[1:3])		# ol
	print(x[:2])		# Ho
	print(x[2:])		# la

					

El slicing en Python es muy flexible, podemos usar índices negativos que empiezan a contar desde el final de la string:

	x = "índices negativos"
	print(x[-1])			# s    (último carácter)	
	print(x[-2:])			# os   (desde el penúltimo hasta el final)
	print(x[1:-1])		# ndices negativo (desde el segundo hasta el penúltimo)

				

Strings: métodos estándar

La librería estándar de Python provee muchos métodos útiles para trabajar con strings:

Esta imagen ni siquiera está completa, por lo que solo veremos algunos de los métodos más útiles, por supuesto la referencia completa está en: docs.python.org

Strings: métodos estándar

Este es un ejemplo de una de las características por las que Python es más apreciado: los nombres de las funciones son intuitivos y se pueden deducir comportamiento de la función..

						ada = "ada lovelace"
						# Métodos para cambiar capitalización
						print(ada.capitalize())		# Ada lovelace
						print(ada.upper())			# ADA LOVELACE
						print(ada.title())			# Ada Lovelace
						print("C++".lower())		# c++
						
						# Métodos para buscar subcadenas
						print(ada.startswith("ada"))	# True
						print(ada.endswith("lace"))		# True
						# Para encontrar el primer índice de una subcadena dentro de otra, usamos find
						print(ada.find("love"))			# 4
						# Si no se encuentra, find devuelve -1
						print(ada.find("python"))		# -1

						# Métodos para reemplazar subcadenas
						print(ada.replace("lovelace", "hopper"))	# ada hopper
						print(ada.replace("a", "A"))							# AdA lovelAce
						# ...y también para eliminar espacios al principio/final
						padded = "   turbo padded string   "
						print(padded.strip())			# turbo padded string
						print(padded.lstrip()) 		# turbo padded string   
						print(padded.rstrip())		#    turbo padded string


						# Métodos para dividir y unir strings
						print(ada.split())		# ["ada", "lovelace"] <-- convierte la string a una lista, estructura que veremos más adelante

						print(" ".join(["ada", "lovelace"]))	# ada lovelace

						# .join() es un método muy interesante, veremos más adelante otros ejemplos como el siguiente:
						print(", ".join([str(i) for i in range(10)]))  # 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
						
						# Métodos para comprobar si una string es de cierto tipo
						print("123".isdigit())		# True
						print("abc".isalpha())		# True
						print("😶‍🌫️".isalnum())		# False
						print("ABC".islower())		# False

					

Los métodos se pueden encadenar y se ejecutan en el orden en el que se escriben, por ejemplo:

	print("   hola   ".strip().capitalize())	# Hola

					

Strings: "fun" facts

	print("instagram\nreels")		# instagram
															# reels
	print("value:\t10")        	# value:    10
	print("hello\"world\"")     # hello "world"
	print("C:\\Users\\pablo")   # C:\Users\pablo

							

	epic_string = "🐉 传说中的龙在烈焰中飞翔，守护着远古的宝藏 🔥✨"  
	print(epic_string)

							

	print("Hola" + " mundo")  # Hola mundo
	print("Hola" * 3)         # HolaHolaHola

							

	x = "Hola"
	x[0] = "h"  # Error!
	
	# Cuando "modificamos" una variable con una string, 
	# solo estamos copiandola y reasignandola a una nueva string
	x = x + " mundo"

							

f-strings

• Útiles para imprimir tablas de contenido, formatear fecha y hora, etc.
• ¡También hacen más sencillo encontrar bugs!
• Sintaxis muy sencilla: f"texto normal {expresión} ..."
• Muchos indicadores de formato adicionales: cheat sheet

	x, y, cheese = 2, 3, "we ❤️ cheese"
	print(f"La suma de {x} y {y} es {x + y}")
	print(f"La longitud de la string es {len(cheese)}") 

	print(f"El número pi con 3 decimales es {3.141592653589793:.3f}")   # 3.142 (usa redondeo)
	print(f"La constante de gravitación universal es {6.67430e-11:.2e}") # 6.67e-11
	print(f"Hexadecimal: {255:x}, Octal: {255:o}, Binario: {255:b}")    # ff, 377, 11111111

	# Alinear texto: útil para imprimir tablas
	print(f"{'Álbum':<20} {'Año':<10} {'Género':<15}") 										# Álbum               Año       Género      
	print(f"{'OK Computer':<20} {'1997':<10} {'Alternative Rock':<15}") 	# OK Computer         1997      Alternative Rock
	print(f"{'Kid A':<20} {'2000':<10} {'Art Rock':<15}") 								# Kid A               2000      Art Rock        
	print(f"{'In Rainbows':<20} {'2007':<10} {'Alternative Rock':<15}") 	# In Rainbows         2007      Alternative Rock     

						

Un último tipo de datos básico: Booleanos

Los booleanos son un tipo de datos que solo puede tener dos valores: True o False

Se usan principalmente en estructuras de control de flujo y en comparaciones

Un último tipo de datos básico: Booleanos

Los booleanos son un tipo de datos que solo puede tener dos valores: True o False

Se usan principalmente en estructuras de control de flujo y en comparaciones

Booleanos y comparaciones

Por supuesto, podemos comparar strings y otros tipos de datos

Para negar un booleano, usamos not

	# Operadores lógicos
	print(3.14 != 3.1415)			# True
	print(not True)						# False
	print(0 < 1 and 1 < 2)		# True
	print(0 < 1 < 2)					# True



	# Comparaciones con strings
	print("hola" == "hola")		# True
	print("hola" == "adiós")	# False
	print("hola" > "adiós")		# True (orden alfabético)




	# Hay algunos valores especiales que se pueden interpretar como Verdadero/Falso
	print(True == 1)					# True
	print(False == 0)					# True
	print(bool(""))						# False
	print(bool("hola"))				# True
					
						

Estructuras de datos

• Colección de elementos ordenada
• Los elementos pueden ser cualquier cosa (incluso otras listas o estructuras)
• Se definen con corchetes y se accede a sus elementos de forma similar a los arrays o vectores de otros lenguajes

	# Crear una lista
	lista = [1, 1, 2, 3]
	# Añadir elementos
	lista.append(5)
	# Acceder a elementos, mismas reglas que con strings
	print(lista[0])		# 1
	print(lista[-1])	# 5

	# Slicing
	print(lista[1:3])	# [1, 2]

				

Listas

	# Append añade un elemento al final
	lista = ["mira", "wassap"]
	lista.append("bro")		# ["mira", "wassap", "bro"]
	# Insert se usa para añadir un elemento en una posición concreta
	lista.insert(1, "ahora")	# ["mira", "ahora", "wassap", "bro"]

							

	lista = ["audi", "bmw", "mercedes"]
	del lista[1]
	print(lista)	# ["audi", "mercedes"]

							

	lista = list(1, 2, 3)   # [1, 2, 3]
	lista = list(range(10)) # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
	lista = list("hola")    # ['h', 'o', 'l', 'a']
	lista = [0] * 10				# [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

							

	frutas = ["manzana", "banana", "cereza", "uva"]

	if "banana" in frutas:
		print("Genial! La banana está en la lista de frutas.")

	if "kiwi" not in frutas:
		print("Cáspita! El kiwi no está en la lista de frutas.")
	
							

Listas

Por supuesto, podemos ordenar los elementos:

	lista = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
	lista.sort() 
	print(lista) 	# [1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 9]
	sms = ["USC Notas", "Lenguaje matemático", "4.9", "Suspenso"]
	sms.sort() 
	print(sms) 		# ['4.9', 'Lenguaje matemático', 'Suspenso', 'USC Notas'] (orden alfanumérico)


	# Pero cuidado con ordenar listas heterogéneas!
	sms = ["USC Notas", "Lenguaje matemático", 4.9, "Suspenso"]
	sms.sort()	# Error!

					

Y también podemos hacer otras operaciones como invertir el orden:

	lista = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
	lista.reverse()
	print(lista)	# [5, 3, 5, 6, 2, 9, 5, 1, 4, 1, 3]

					

• Se pueden definir con o sin paréntesis
• Su uso principal: poder declarar varias variables en una sola línea
• También se usan para poder devolver varias variables en una función (más adelante...)

	tupla = (1, 1, 2, 3)
	print(tupla[0])
	print(tupla[-1])

	# No se pueden modificar elementos!
	tupla[0] = 0		# Error!

	# Assignments múltiples (todo esto son tuplas, se podrían escribir con paréntesis)
	x, y = 1, 2
	x, y = y, x
	print(x, y)		# 2 1

					

Sets

Implementa conjuntos de elementos no repetidos sin ordenar (o sea, un conjunto $X$ como los de toda la vida)

La sintaxis para declararlos es conj = {'a', 1, 'b'}

	primes = {2, 3, 5, 7, 11}
	odds = {1, 3, 5, 7, 9, 11}
	
	print(primes | odds)		# {1, 2, 3, 5, 7, 9, 11}
	print(primes & odds)		# {3, 5, 7, 11}
	print(primes - odds)		# {2}
	print(primes ^ odds)		# {1, 2, 9}

                            

Estructuras de datos

	# Listas
	lista = [1, 2, 3, 4, 5]
	print(3 in lista)		# True
	print(6 not in lista)	# True

	# Sets
	conjunto = {1, 2, 3, 4, 5}
	print(3 in conjunto)		# True
	
	# Diccionarios
	datos = {"nombre": "Evariste", "apellido": "Galois", "edad": 20}
	print("nombre" in datos)	# True

					

Control de flujo

Condicionales

Los condicionales en Python siguen la estructura if ... elif ... else

	tiempo = "lluvia"
	if tiempo == "lluvia":
		print("No sé si ir a Supertopo")
	elif tiempo == "sol":
		print("Voy a clase")
	elif tiempo == "tormenta":
		print("Va a ir a Supertopo su padre")
	else:
		print("No sé qué tiempo hace")
		
					

Condicionales

Los condicionales en Python siguen la estructura if ... elif ... else

	tiempo = "sol"
	if tiempo == "lluvia":
		print("No sé si ir a Supertopo")
	elif tiempo == "sol":
		print("Voy a clase")
	elif tiempo == "tormenta":
		print("Va a ir a Supertopo su padre")
	else:
		print("No sé qué tiempo hace")
		
					

Condicionales

Los condicionales en Python siguen la estructura if ... elif ... else

	tiempo = "tormenta"
	if tiempo == "lluvia":
		print("No sé si ir a Supertopo")
	elif tiempo == "sol":
		print("Voy a clase")
	elif tiempo == "tormenta":
		print("Va a ir a Supertopo su padre")
	else:
		print("No sé qué tiempo hace")
		
					

Condicionales

Los condicionales en Python siguen la estructura if ... elif ... else

	tiempo = "tornado"
	if tiempo == "lluvia":
		print("No sé si ir a Supertopo")
	elif tiempo == "sol":
		print("Voy a clase")
	elif tiempo == "tormenta":
		print("Va a ir a Supertopo su padre")
	else:
		print("No sé qué tiempo hace")
		
					

Indentación

En Python, la indentación es obligatoria y se usa para delimitar bloques de código.

	if x == 1:
	print("x es 1")  # Error de indentación
					

Puede parecer una tontería pero el programa no compila si no pones las tabulaciones bien

Si esto es buena decisión de diseño o son mejores los curly braces { } es un debate milenario

Por supuesto tiene que haber alguna forma de indicar jerarquía entre bloques de códigos una vez introduces condicionales, para evitar ambigüedad (problema del dangling else)

	if x > 0:
	if y > 0:
	print("both positive")
	else:
	print("at least one non-positive") # de cuál if es este else?
					

Bucles for

	cats = ["sebastian", "supreme cat", "frozone"]
	for cat in cats:
		print(f"{cat.title()} es mi gato favorito")
	
	# Si necesitamos los índices de la lista, usamos enumerate()
	for i, cat in enumerate(cats):
		print(f"{cat.title()} es el gato número {i+1}")

							

	# Sobre diccionarios
	datos = {"nombre": "Evariste", "apellido": "Galois", "edad": 20}
	for key, value in datos.items():
		print(f"{key}: {value}")
	
	for key in datos.keys():
		print(key)
	
	for value in datos.values():
		print(value)
	




	# Sobre sets
	primes = {2, 3, 5, 7, 11}
	for i, p in enumerate(primes):
		print(p, "es el primero número #", i)
	
							

Ejercicios (we are sorry)

1. Usa f-strings para imprimir el siguiente diccionario con el formato dado:

	estudiante = {"nombre": "Lucía", "edad": 21, "carrera": "Matemáticas", "promedio": 8.75}
	# IMPRIMIR COMO: Lucía tiene 21 años, estudia Matemáticas y tiene un promedio de 8.75.

						

2. Crea un diccionario que contenga la asignación $n \to n^2$ para los $100$ primeros números naturales. Encuentra la suma de los cuadrados de los $100$ primeros números naturales usando este diccionario.
3. Imprime la Secuencia de Collatz para el número $n=127$.
4. Encuentra si el número $n = 53239$ es primo, para ello, puedes usar un bucle y ver si es divisible para alguno de los números $\left[2, \dots, \sqrt{n}\right]$.
5. Crea una lista cuyos elementos sean el conjunto $P_{10001}$ de todos los números primos entre $2$ y $10001$ e imprimela.
6. Dadas 2 matrices cuadradas $A, B \in \mathcal{M}(n\times n)$, implementa la multiplicación de matrices usando 3 bucles anidados. Puedes comprobar si funciona usando las siguientes matrices:

	A = [[1, 2], [3, 4]]
	B = [[5, 6], [7, 8]]
	# Deberías obtener [[19, 22], [43, 50]]