Python para informática: Capítulo 1 - Introducción

Hola

Bienvenidos a Python para informática.

Hoy veremos el capítulo I

Soy Charles Severance
de la Universidad de Michigan.

Soy el autor

y también su conferencista
en línea de este capítulo.

Tanto la conferencia como mis
diapositivas y el libro son libres:

contenido libre,
materiales libres.

Tienen licencia de atribución de
Creative Commons,

lo mismo que este video.

Es importante aclarar
los derechos de autor,

por eso los menciono desde el principio.

Así que... si no lo han hecho todavía,
por favor,

instalen Python.

Es necesario, y mejor hacerlo
antes de esta conferencia.

Podrían verla sin tener Python,

pero si lo instalan podrán
probar algunas cosas,

e incluso programar algo
en este capítulo.

Y así pueden seguirme
teniendo Python en otra ventana.

Está en pythonlearn.com/install.php

Tiene instrucciones fáciles y claras

para Windows y Macintosh.

Y no está en esta diapositiva,
pero cargué

instrucciones en una Raspberry Pie,

la nueva y genial computadora
de 25 dólares.

Son instrucciones muy sencillas

con imágenes de pantalla

paso a paso.

Diez a quince minutos como máximo.

Pueden detenerlas, iniciarlas,

bajarlas a su disco duro,

los acompañarán en la instalación
de Python, si es necesario,

instalar el editor de texto,
si es necesario,

y luego correr su primer
programa en Python.

Y sí tendrán que correr
un programa en Python.

Así que es un buen momento

para detenerse, hacer eso

y regresar, ¿está bien?

Bueno, regresando a la introducción:

las computadoras quieren ser útiles.

Están programadas—

De hecho este es un microprocesador.

Es sólo una pieza eléctrica.

Tiene circuitos y alambres dentro.

Y alguien dedicó mucho tiempo de
ingeniería

para crearlo

de manera que estas
patas de la parte de atrás

reciban instrucciones de nosotros,

de sistemas operativos,
del disco duro,

de la memoria.

Las instrucciones entran por aquí

y luego salen los resultados.

Es como una calculadora
muy programable

y nuestro trabajo es
meterle instrucciones.

Esta cosa, en cierto sentido,
está diseñada para

ser curiosa sobre lo que sigue;

¿Sí? Es como: "Dime qué
voy a hacer ahora.

¿Qué quieres hacer ahora?

¿Quieres hacer? Y después de
eso, ¿que quieres hacer?

Luego lo hace unas mil
millones de veces por segundo.

Eso es la pieza base,

pero también pueden pensar,
si tienen una PDA,

algo como esto,

todos estos botones

son un tipo de "¿qué sigue?"

Cada uno de ellos es algo
que mendiga mi atención.

Algún diseñador de aplicaciones

a creado una aplicación genial

que dice: "por favor, úsame,

sólo haz clic en mi.

Soy prácticamente nada sin ti

Los humanos somos quienes
causamos que

las computadoras hagan cosas.

Y esta estará ahí feliz

hasta que yo le pida hacer algo

Bien... ¡Ey!

Espero que esté bien.

Sí, parece estar bien.

xxx

Entonces, cualquiera puede
usar uno de estos, ¿no?

Dicen que incluso los animales
pueden usar un

teléfono inteligente Macintosh.

Así que no necesitas ser programador,

pero para lograr que este

haga lo que tú quieres,

necesitas aprender un nuevo lenguaje:

el lenguaje de las instrucciones

para decirle qué hacer.

Eso haremos:
aprender a hablarle a esto.

Oye.

Porque nos está haciendo
una pregunta.

Y tenemos que contestarle.

Bueno, ¿qué es un programador?

Un programador es alguien que

escribe un programa,

es decir un script
o juego de instrucciones

que le dicen a uno de estos

qué se supone que debe hacer.

Y algunas veces se corre un programa

como Moodle, un sistema libre de
gestión de aprendizaje

o Sakai otro sistema libre
de gestión de aprendizaje.

Y algunas veces incluso
te pagan por hacerlo.

Algunas veces lo haces gratis.

Otras veces te pagan.

Otras más lo haces para ti.

Pero si lo piensas, por
todas estas aplicaciones

de mi iPhone,

alguien está ganando
dinero.

Quizá no tanto para renunciar
a su empleo, pero muchos

han podido renunciar
para iniciar compañías pequeñas.

Quizá no compañías gigantes,
sino compañías pequeñas.

Entonces estas personas
que pueden poner aplicaciones

dentro de nuestras computadoras

son programadores

porque ellos entienden

la forma de hablar

a estas computadoras.

Y en parte lo que trato
de hacer es

lograr que vayan del modo de pensar
del usuario final,

que piensa que esto
es sólo algo en qué hacer clic

al modo de pensar del programador

que está en el interior

que está en el interior

tratando de salir hacia ustedes.

Eso es ir del usuario al programador,

ir de afuera hacia adentro.

Si pensamos en el mundo
de afuera decimos

¿Qué botón van a presionar?

Esta es una imagen de eso.

Por fuera somos usuarios,

presionamos botones,

hacemos clic en vínculos,

presionamos botones
en nuestros teléfonos,

etcétera, etcétera.

Pero lo que en realidad sucede,

es que hay una computadora

con un montón de software dentro.

Tiene dentro datos,

redes, otra información.

Y el software...

es lo que da sentido
a todo eso.

Así que en parte lo que
quiero que hagan

es dejar de pensar cómo usar
estas cosas desde el exterior

y empezar a convertirse
en programadores.

Somos alguien por dentro.

Estamos con la CPU,
con la memoria,

con la conexión de red.

Hacemos cosas pensando
en el usuario,

y se las presentamos.

¿Por qué ser un programador?

Bien, esta clase no es para
convertirlos en programadores,

aunque me sentiría orgulloso

si después de cinco ó diez clases

se convirtieran en
programadores profesionales.

Pero no es el propósito
de esta clase.

A veces desean hacer algo.

Tienen una hoja de
Excel en el trabajo

y los datos no están bien.

La obtuvieron de alguien más

y tiene espacios extra
donde no debería tenerlos,

o le faltan campos,

o deben hacerle algo
que Excel no puede hacer.

Están estancados y piensan:

quiero modificar estos datos
para hacer mi trabajo,

pero hacerlo es como
una espina en el zapato.

Tendría que pasarlos a
un editor de texto,

como Microsoft Word,

e ir línea por línea

para limpiar los datos.

Pueden escribir un programa
que haga eso.

Ese es el tipo de programas
que haremos.

Los programas satisfacen
nuestras necesidades.

Están dentro de la computadora
para satisfacer nuestras necesidades.

Los programadores profesionales

tienden a construir cosas

para que otras personas las usen.

Tienden a crear para
lo que todos los demás hacen.

Pero nosotros haremos
cosas para nosotros.

Bien, ¿qué es el código?

¿Qué es el software?

Usamos estas palabras
indistintamente.

Un programa

En realidad es una secuencia
de instrucciones guardadas.

Aprendemos el lenguaje
hablado por esto

luego introducimos las
instrucciones

una por una.

Toma una instrucción, nos da un resultado

y le damos la siguiente.

Entonces es una secuencia
de instrucciones guardadas.

Pero también es más que eso;

es como nuestra creatividad.

Si han usado algo de mi software,

como mi software de xxx,

dediqué algo así como

un mes a escribirlo todo.

Y es como si fuera yo.

Es mi visión de cómo
debe funcionar algo genial.

Entonces es más que lograr
que se hagan las cosas.

Implica un sentimiento de
orgullo y logro,

especialmente si hacen algo
que otros puedan usar.

En realidad creo que
es algo muy creativo.

Y es lo que me atrajo
a la programación;

podía apoyarme en las
capacidades de esto

y hacer cosas geniales
en beneficio del usuario.

Entonces...

código,

software,

un programa.

Veamos un ejemplo
no tan técnico de eso.

Les he puesto un vínculo
a YouTube para esto.

Es... la Macarena.

La Macarena es una canción

que va acompañada
de un baile muy conocido

que todos parecen saber

o que se aprende rápido.

Entonces voy a parar

para que vean la Macarena.
Luego regreso.

Bienvenidos otra vez.

Espero que lo hayan disfrutado.

En cierto sentido lo
que vimos es...

un programa.

Un programa para seres humanos.

Quizá lo aprendieron en un club
donde les dijeron qué hacer.

Bien, yo puedo enseñarles
a bailar la Macarena

escribiendo un programa sencillo.

Ahora mismo.

Aquí esta mi Macarena:

Mientras la música suena

significa que lo harán
una y otra vez con el ritmo.

Es como las computadoras:
hacen las cosas a un ritmo.

A un ritmo de 3 mil millones
de pulsos por segundo.

Entonces, haremos esto
varias veces.

Y tenemos todo este grupo
de instrucciones

que vamos a seguir, ¿sí?

Extender la mano izquierda
en alto.

Extender la mano derecha
en alto.

Voltear la mano izquierda.

Voltear la mano derecha.

Mano izquierda al hombro derecho.

Mano derecha al hombro izquierdo.

Etcétera, etcétera.

Ahora, este pequeño programa
en particular

tiene un error.

De hecho varios.

Quiero que traten de

encontrar los errores

del programa.

Bueno, estos son los
lugares donde hay error.

El error es:

«Jamón» derecho a la nuca,

y Mano izquierda «golpe»
a la derecha,

en lugar de «cadera».

Bueno, si están en un bar,

toman un jamón,
y golpean a alguien

en la parte derecha de la nuca,

no es agradable.

Bailando al ritmo de la canción.

A estos los llamamos
«errores lógicos».

Bien, un humano que lea esto

dirá: «Creo que quisieron
decir “mano”».

Pero una computadora es
mucho más literal que la gente.

Haremos un par de ejercicios donde
veremos que la gente puede

corregir pequeños errores
como este.

Pero las computadoras...
no pueden.

Entonces tenemos que corregir
estos errores.

Debemos decir: «mano derecha»
y «cadera» en lugar de golpe.

Debemos ser explícitos.

Las computadoras hacen
exactamente lo que les decimos,

no lo que queremos decir.

Entonces, limpiemos eso.

Aquí hay otro ejemplo:

veamos como sale.

Deben contar el número de veces
que la palabra «the»

aparece en esta oración.

Cuéntenla.

La palabra «the»,

¿Cuántas veces?

Bien. Es su turno.

Bueno, aquí...

Esto no es algo para lo que
los humanos seamos buenos.

Les moví la oración,
toqué una melodía,

los confundí,

les puse una tarjeta
con un payaso

en la esquina superior derecha.

Etcétera, etcétera, etcétera.

Pues resulta que...

las computadoras...

una vez que les decimos
qué hacer...

son muy buenas para concentrarse.

Fácilmente pueden ir de 30 palabras

y encontrar la más común,

a 3 millones de palabras

y encontrar la más común,

sin nunca cometer un error.

Pero antes debemos darle
un grupo de instrucciones.

Entonces, no quiero
que aprendan esto ahora mismo.

Pero esto es un programa en Python.

Digamos que quiero que
cuenten palabras en archivos.

Les digo: «¡Hey! Sé programar
en Python.

Te enviaré un correo

con un programa

Sólo mételo en Python

y contará las palabras por ti.

¿Sí? Tienes un millón de palabras

un millón de líneas en un archivo

y quieres encontrar la palabra más común.

Así que ahí va.

Te enviaré este archivo
llamado «python words.py»

al que dediqué algún tiempo,

es un regalo para ti».

Y esto es lo que escribí.

Les daré una especie de
resumen de lo que hace:

Primero abrirá y leerá un archivo.

Luego dividirá las líneas en palabras

basándose en los espacios.

Luego acumulará cifras:

esta palabra es 1, la siguiente es 2.

Eso hace esto, es un bucle
que corre una y otra vez,

una para cada palabra.

Luego lo que haremos.

Luego escribimos otro bucle

que va a descubrir

cuál es la palabra más común

viendo todos esos pequeños histogramas

que acabamos de construir

e imprimirá el resultado al final.

Y es lo que puede hacer python words.py

Leyó clown.txt

y nos dice que la palabra «the»
aparece siete veces.

Puede leer otras cosas

y descubrir que en otro archivo

la palabra «to» aparece 16 veces.

Es algo muy rápido.

Y sí, tienen que aprender el lenguaje

y decirle qué hacer,

pero una vez que lo hagan,

lo hará con un millón o
mil millones de palabras

sin ningún esfuerzo.

Así ustedes no tienen que hacer

trabajo repetitivo,

una vez que aprendan a decirle
a la computadora cómo hacerlo.

Siempre empezamos nuestras clases
de programación con

architectura de hardware.

No creo que sea esencial,

así que no se emocionen mucho con el tema.

Es bueno como terminología,

para tener algunas palabras

y si alguien dice «CPU»

no entren en pánico.

O «memoria» o «RAM» o «unidad de disco»

y no entren en pánico.

No quiero convertirlos en
expertos en hardware.

Sólo que aprendan unas cuantas palabras

para que puedan hablar
de lo que sucede dentro.

Porque en cierto sentido
vamos a escribir programas

para hacer cosas

con datos, instrucciones, etc.

Entonces,

esto es algo de hardware

que compré apenas
hace un par de semanas

y me encanta: es la Raspberry Pi

Es una computadora con una sola placa.

Tiene almacenamiento en una tarjeta SD.

Justo ahí.

Es el sistema operativo y los datos.

Y tiene tanto el microprocesador
como la memoria aquí dentro también.

Y se conecta por USB
y HDMI a varias cosas.

Y si quieren, en este curso

probablemente puedan hacer

toda la tarea

en una Raspberry Pi.

Entonces así se ve el hardware.

Es el interior de algo.

Normalmente viene en algún tipo de estuche

para que no se vea.

Y así se ve: con ese color verde,

plateado y dorado.

Creo que es hermoso.

Se necesita mucha ingeniería

para hacer estas cosas.

Entonces podemos hacer un diagrama negro

de lo que sucede aquí.

Y hay alguna terminología:

el cerebro de todo...

Bueno, dibujamos este diagrama
en parte porque...

y esto es de...
¡ah!, se desprendió una pieza.

Ya sé que fue.

Está bien, no sirve de todos modos.

Si tienen una computadora de escritorio

así se ve por dentro.

A esta pieza se le llama tarjeta madre.

Y es lo que conecta todas las piezas.

Tiene muchos alambres. Cada una de esas
pequeñas líneas es un alambre.

Está cubierta con cierta laca.

Y hay cosas que la penetran
y conectan los diversos «chips».

Y toda esta cosa está
representada por esta imagen.

Pero en realidad conecta
muchos componentes.

La unidad de procesamiento central

de la que hablamos antes

es lo más cercano que la computadora tiene

a un cerebro, pero se parece muy poco.

Es más bien una calculadora
programable y súper rápida.

Le damos flexibilidad mediante
nuestra creatividad al escribir programas.

Nosotros hacemos que parezca inteligente.

La gente la hace inteligente

al tomar sus conocimientos

y ponerlos dentro.

Esto no es inteligente por sí mismo.

No hay que tenerle miedo.

No es tan inteligente.

Entonces esto es lo que se programa

para preguntar ¿qué sigue?

Y debemos tener un grupo de instrucciones

que la alimenten muy rápido,

miles de millones de veces por segundo.

Y eso es esto:
la memoria de acceso aleatorio.

Tiene chips de memoria

que van todos conectados

a la tarjeta madre.

Entonces tenemos la memoria principal

y la unidad de procesamiento central.

Y de aquí provienen nuestras

instrucciones a alta velocidad,

donde se almacenan los datos,

y esto es lo que pregunta ¿qué sigue?

y lee las instrucciones de acá.

Ahora no están conectados,

pero van conectados.

No se preocupen por este hardware;

es viejo y está descompuesto.

No pasa nada.

Entonces, seguimos con los
dispositivos de entrada/salida.

Así que regreso a mi Raspberry Pi.

La Raspberry Pi tiene USB

donde se puede conectar

un ratón o un teclado.

Tiene HDMI para conectar
un monitor también.

Tiene conexión ethernet.

Todos estos son ejemplos

de dispositivos de entrada/salida.

Y lo último en pantalla

es la memoria secundaria.

Entonces, en la Raspberry Pi la CPU,
o unidad de procesamiento central

y la RAM están en este chip
que se encuentra en el centro.

Se llama SOC o «sistema en un chip»

donde ponen más partes.

Así que en cierto sentido

redujeron esto...

y esto...

y mucho de esto...

en la Raspberry Pi...

a un sólo chip.

Pero sigue siendo lo mismo:
una unidad de procesamiento central,

memoria principal,

tarjetas de gráficos,

etcétera.

Entonces, dispositivos de entrada/salida
¡Oh! Esto tiene dispositivos de

entrada/salida también,

como USB, teclado y monitor, etc.

Así que son muy similares,
sólo que este es nuevo

y este es viejo.

Todo es más pequeño

entre más nuevo sea.

Muy bien... lo último de lo que hablaremos

es la memoria secundaria.

Oh... cuando se corta la corriente

esto se borra.

Los datos de esta RAM

desaparecen. Está diseñada
para ser muy rápida,

pero no permanente.

Así que necesitamos un lugar permanente,

eso es la memoria secundaria.