Python

Python es un lenguaje de programación muy utilizado actualmente en entornos relacionados con Data Science y Big Data

Su uso en librerías creadas por Google y otros gigantes tecnológicos ha hecho que en los últimos años se haya convertido en uno de los lenguajes más utilizados

Dentro de los lenguajes de programación, sus características son:

• Interpretado

  El proceso de compilado es el de traducción del lenguaje de programación que estemos utilizando (por ejemplo C++) a código máquina que el ordenador puede ejecutar

  Además, en este proceso se crea un archivo ejecutable que puede utilizarse en otros ordenadores

  Hay lenguajes de programación que no utilizan un proceso de compilado sino un intérprete, que añade significado a las sentencias programadas

  Python es un lenguaje interpretado

• Tipado dinámico

  El tipado de un lenguaje de programación es la forma que tiene el lenguaje de gestionar las variables y sus tipos

  Por lo general, en un lenguaje de programación se pueden crear variables de diferentes tipos (numero entero, número real, carácter, listas…)

  Existen lenguajes en los que antes de poder utilizar una variable tenemos que definirla y asignarle un tipo concreto de variable

  En un lenguaje no formal sería algo como: Quiero una variable entera que se llame Hermanos y Asigna a la variable casa el valor 3

  Sin embargo en Python no es necesario realizar esta asignación, dado que es un lenguaje con tipado dinámico y, en general, no es necesario definir una variable para poder utilizarla

  En Python escribiríamos directamente La variable hermanos tiene un valor de 2 y sería el interprete quien vería que queremos utilizar una variable que no existe, con el nombre Hermanos y asignarle el valor 2

• Multi paradigma

  Existen varias formas de programar; con programación orientada a objetos como programación funcional

  Python admite ambos tipos

• Multi plataforma

  Existen intérpretes de Python para múltiples plataformas, tales como MS Windows, Mac OS o Linux

Tanto el intérprete de Python como su extensa biblioteca estándar están a libre disposición en forma de código fuente y archivo ejecutable para las principales plataformas desde el sitio web de Python

Detrás de Python existe una amplia comunidad que provee amplio soporte a la vez que desarrolla y actualiza constantemente una miriada de librerías centralizado en un repositorio llamado Pypi

Ademas existe un código de buenas prácticas de programación en Python así como una guía de estilo, a fin de que el código sea de fácil lectura y comprensión

Instalación y modos de uso de Python

Python puede instalarse en nuestro ordenador desde la página de Python (recomendado instalar la última versión de Python)

Sin embargo, es más cómodo realizar la instalación mediante una distribución como Anaconda, que nos descarga el intérprete, diferentes editores y los paquetes y librerías más utilizados

Para instalar esta distribución tendríamos que:

1. Ir a la página de descargas de Anaconda y descargar el paquete que se ajusta a tu sistema operativo y versión de Python deseada

   Se recomienda instalar la correspondiente a la versión más actual de Python

2. Ejecutar el paquete y dejar que se instale completamente en el sistema

3. Tras la instalación sería recomendable actualizar los paquetes

   Para ello abre un terminal y ejecuta:

   conda update --all

   Mostrará una lista de librerías que van a a ser actualizadas

   Si estás conforme, acepta e iniciará la descarga y la instalación de las librerías

4. En el caso de querer instalar una librería concreta, en el terminal ejecutaremos:

   conda install <nombre_librería>

   Instalará la última versión de la librería presente en el repositorio de Anaconda que corresponda a nuestro sistema operativo y a nuestra versión de Python

En caso de que no esté presente en los repositorios, opcionalmente podemos instalar la librerías con pip

Para ello abre un terminal y ejecuta:

python -m pip install --upgrade pip
python -m pip install anaconda

Para más información consultar la documentación de Anaconda

La forma más rápida de utilizar Python es mediante línea de comandos

Una vez tenemos un intérprete instalado en nuestro ordenador, abriríamos un terminal y escribiríamos

python

Esto abre una consola sobre la que podemos escribir y ejecutar código Python

Cada línea que ejecutásemos se realizaría la operación solicitada

Es una forma muy rápida para testear código pero es muy poco práctica, ya que perdemos la reutilización del código ejecutado

Es decir, si quisiésemos ejecutarlo de nuevo, tendríamos que escribir linea a linea el código otra vez

Lo más común es utilizar un editor como Spyder (se instala junto a Anaconda) o Jupyter notebooks, que es el que voy a utilizar yo para los ejemplos

Jupyter Notebook

Jupyter Notebook (anteriormente, IPython Notebook) es una aplicación web de código abierto que te permite crear y compartir documentos que contienen código en vivo, ecuaciones, visualizaciones y texto narrativo

Además, es una aplicación muy utilizada en el campo de la Ciencia de Datos (Data Science) para crear y compartir documentos que incluyen: limpieza y transformación de datos, simulación numérica, modelado estadístico, visualización de datos, aprendizaje automático y mucho más

Te permite editar y ejecutar documentos de notebook a través de cualquier navegador web de tu elección; y puede ejecutarse en un escritorio local que no requiere acceso a Internet o puede instalarse en un servidor remoto y acceder a través de Internet

También podemos ejecutar Jupyter Notebook sin ninguna instalación desde la página web del proyecto

O instalarlo usando pip, para ello abre un terminal y ejecuta:

python -m pip install --upgrade pip
python -m pip install jupyterlab

Utilizar Jupyter Notebook

Una vez lo tengamos instalado, abriremos un terminal y ejecutaremos:

jupyter notebook

Esto imprimirá cierta información sobre el servidor de notebook en nuestro terminal, incluida la URL de la aplicación web (de forma predeterminada, http://localhost:8888)

En caso de necesitar conocer la ruta en la que tenemos instalado Jupyter, podemos ejecutar en el terminal:

where jupyter

En caso de necesitar conocer la versión de Python que tenemos instalado, podemos ejecutar en el terminal:

python -V

Antes de ejecutar este comando de una línea, se recomienda que verifiquemos que nuestro directorio de Anaconda PATH se haya agregado correctamente a las Variables de entorno, y si no es así, debemos ubicar nuestra ruta de directorio / archivo de Anaconda y agregarlo a las Variables de entorno, o si no podrías obtener un error:

jupyter no se reconoce como un comando interno o externo

Si el lanzamiento ha funcionado correctamente, se abrirá nuestro navegador por defecto con el Notebook abierto en el puerto 8888

Una vez ya dentro del Notebook, observaremos un botón llamado New que, al hacer clic, nos permite seleccionar un kernel de Python (las opciones dependen de lo que esté instalado en nuestro servidor local) del menú desplegable

Se recomienda seleccionar la última versión de Python que nos aparezca en el desplegable, a no ser que sea necesario usar otra por motivos de compatibilidad

Una vez seleccionado y aceptado, se nos abrirá nuestro primer cuaderno para escribir nuestros programas en Python

Nuestro primer script Python

Vamos a escribir un pequeño script de ejemplo para mostrar lo sencillo que es ejecutar un script Python desde Jupyter

Python tiene definido un sistema de almacenamiento y gestión de variables

En las variables podemos guardar información que queramos utilizar más adelante en el código con un nombre que nos sea fácil de recordar

En nuestro ejemplo, queremos calcular el área y el volumen de una esfera

Las ecuaciones que necesitamos son:

• A = 4\pi \cdot r^2 para el área
• V = \frac{4}{3}\pi \cdot r^3 para el volumen

En concreto, queremos calcular estos valores para una esfera de 7 de radio

Vamos a definir tres variables:

• r

  Contiene el valor del radio, en este caso 7

• A

  Contiene el valor del área calculada

• V

  Contiene el valor del volumen calculado

¿Qué ventajas obtenemos definiendo variables?

Si cambiamos de idea y en vez de un radio 7 queremos que sea 6, tendríamos que cambiar el número de dos sitios (que en el caso de un programa en producción podrían ser cientos)

O queremos que sea el usuario quien indique el valor, de forma que no podemos saberlo a priori

Para escribirlo en Python usaremos una celda del cuaderno a la que le asignaremos en el menú desplegable (lo veremos a la izquierda del icono que parece un teclado) el valor Code

Una vez dentro de la celda, la usaremos como un editor de texto escribiendo:

import math

r = 6
A = 4 * math.pi * r ** 2
V = 4 / 3 * math.pi * r ** 3

Para ejecutarlo podemos usar el botón run o dejando pulsada la tecla de mayúsculas y después pulsando enter

El resultado de las variables permanecerá en memoria, pero nosotros no podremos verlo

Ahora vamos a usar la función print (similar a la función de C++) para poder ver el resultado de nuestro script Python

Para poder usar la constante Pi, se ha importado el módulo math con la sentencia import math y luego la hemos usado con math.pi

Como puede verse, para definir una variable escribimos el nombre con el que queremos bautizarla, el signo = y la expresión que queremos que sea asignada a esa variable

import math

r = 6
A = 4 * math.pi * r ** 2
V = 4 / 3 * math.pi * r ** 3

print("El radio era %d" %(r) )
print("El área de la esfera era %f" %(A) )
print("La superficie de la esfera era %f" %(V) )

Comentarios en Python

Python soporta comentarios tipo Shell de Unix

print("Prueba") #Comentario tipo Shell de Unix