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  1. Libros
  2. La inteligencia artificial explicada
  3. Su primer programa en Python
Extrait - La inteligencia artificial explicada De los conceptos básicos a las aplicaciones avanzadas de IA
Extractos del libro
La inteligencia artificial explicada De los conceptos básicos a las aplicaciones avanzadas de IA Volver a la página de compra del libro

Su primer programa en Python

Lo que vamos a descubrir

Este capítulo trata del lenguaje de programación Python, que ya se ha utilizado, y se utilizará en la mayoría de los capítulos de este libro, para ilustrar y poner en práctica los conceptos teóricos tratados en los capítulos anteriores.

Este capítulo no pretende convertirle en un experto en este lenguaje, pero le dará las nociones básicas para que en los capítulos siguientes pueda dar sus primeros pasos en el mundo de la inteligencia artificial.

Si es usted nuevo en la programación, este capítulo es esencial y deberá leerlo y completarlo con una investigación personal. A este respecto, le invitamos a consultar los numerosos libros sobre el tema.

¿Por qué Python?

Existe una amplia gama de lenguajes de programación, como ya hemos visto. Sin embargo, nuestra elección de utilizar Python en este capítulo no se debe ni a prejuicios ni a ninguna pretensión de que sea intrínsecamente superior a otros lenguajes de programación. Tampoco se basa en una creencia inquebrantable en su superioridad por razones oscuras.

La razón fundamental de nuestra preferencia por Python reside en su naturaleza "multiparadigma". He aquí por qué:

Puede parecer natural imaginar un mundo ideal en el que un equipo informático fuera capaz de resolver cualquier problema. Para ilustrarlo, tomemos un ejemplo común e imaginémonos en el papel del director de un equipo de desarrolladores, que se enfrenta a un cliente:

"Nuestro equipo de contabilidad tiene que introducir datos contables en cuatro herramientas informáticas distintas cada semana. Es una ardua tarea y da lugar a errores. Además, ocupa a una persona a tiempo completo y estamos atascados durante las vacaciones. ¿Puede solucionar este problema?

Aunque este ejemplo está simplificado, refleja una realidad común. Los equipos informáticos se enfrentan a menudo a problemas similares y tienen que idear soluciones para agilizar las operaciones. Una de las cuestiones que se plantean entonces es cómo construir la herramienta necesaria. Aquí...

Instalación de Python

Descargar e instalar Python

La instalación que detallaremos en esta sección se realiza en un PC con Windows 11 de 64 bits. Si desea desplegar la instalación en Unix, macOS, Linux o cualquier otro OS, puede consultar la documentación dedicada en la web de Python: www.python.org

 Para descargar Python, visite https://www.python.org/downloads/.

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Python: seleccione su versión

Hasta la fecha, la última versión para nuestro sistema operativo Windows es la 3.11.3.

 Una vez descargada su versión de Python, ejecute el programa de instalación.

 No olvide marcar la última casilla que le permite añadir la ruta de Python al PATH de su entorno Windows, luego continúe con la acción Install Now.

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Add Path Python

Una vez finalizada la instalación, debería ver la siguiente pantalla:

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Instalación completa

Si desea comprobar que su instalación funciona correctamente, puede hacerlo desde el símbolo del sistema de Windows (cmd), escribiendo el comando:

python --version 

Debería aparecer su versión de Python previamente instalada. Si no es el caso, no dude en desinstalar su versión para instalarla de nuevo, y no olvide la casilla PATH.

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Versión de escritorio de Python

Instalación de PyCharm

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Logotipo de PyCharm

PyCharm es lo que se conoce como un IDE, un entorno de desarrollo integrado utilizado por desarrolladores, particulares aficionados a la programación y científicos, y que utilizaremos en este libro para programar con el lenguaje Python. 

El IDE está mantenido por JetBrains y le permitirá gestionar sus desarrollos, pruebas, bases de datos, etc. En definitiva, todo lo que un desarrollador necesita para poner en marcha sus primeros desarrollos sin problemas.

La edición Community es gratuita... ¡Adelante!

Al igual que con la instalación de Python, vamos a concentrarnos en una instalación Windows, y por tanto en nuestra versión Community. También existen versiones para MacOS y Linux. Todo el paquete pesa nada menos que 400 MB, así que esperemos que tenga una buena conexión a Internet para que pueda sacarle el máximo partido rápidamente.

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Versión comunitaria de PyCharm

 El procedimiento de instalación es sencillo, basta con seguir las instrucciones:

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PyCharm: inicio de la instalación

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PyCharm: ruta de destino

No olvide asociar los archivos de extensión ’py’ específicos del lenguaje Python, para que se abran automáticamente con su nuevo IDE.

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Opciones personalizadas de PyCharm

Python como elemento de lenguaje

Python: un lenguaje interpretado

Como sabe, Python es un lenguaje de programación, pero tiene la particularidad de ser interpretado. En otras palabras, las instrucciones son interpretadas por un intérprete de Python en lugar de ser compiladas en un archivo binario ejecutable.

Como verá en el siguiente capítulo, la sintaxis de Python es relativamente sencilla y fácil de leer, lo que la convierte en una opción popular para los principiantes en programación.

Hay dos tipos principales de lenguajes:

  • lenguajes interpretados,

  • lenguajes compilados.

Por tanto, Python es un lenguaje "interpretado". Esto significa que se analiza y se traduce a lenguaje máquina. Para ello, necesita un intérprete que analice el código fuente, lo traduzca a lenguaje máquina y permita su ejecución.

En la práctica, cada línea de instrucción se lee y se traduce para su ejecución.

Una de las principales ventajas del lenguaje interpretado es su portabilidad, es decir, su capacidad para funcionar en distintos sistemas operativos (Windows, Linux, Android, macOS, etc.).

Los lenguajes compilados los traduce a código binario un compilador y la máquina los utiliza y entiende directamente. El desarrollador del código fuente realiza una operación llamada "compilación".

Hay dos tipos principales de idiomas:

  • lenguajes interpretados...

Conceptos básicos de Python

Existen varios tipos de extensión de archivo en el lenguaje Python:

  • .py: script editable

  • .pyc: script compilado

  • .pyw: script ejecutado en Windows

1. Sintaxis y estructura de Python

En Python, una variable es un marcador de posición o nombre, utilizado para almacenar datos. Estos datos pueden ser de diferentes tipos, como números, cadenas de caracteres, listas, diccionarios, etc. Una variable se utiliza para almacenar un valor en la memoria para su uso posterior en el programa.

Para declarar una variable en Python, puede utilizar la siguiente sintaxis:

nombre_variable = valor 

En Python, las variables se crean simplemente asignando un valor a un nombre, sin necesidad de especificar su tipo. En Python, un tipo (o tipo de datos) se refiere a la categoría o naturaleza de un valor almacenado en una variable. Los tipos son inferidos automáticamente por Python.

En Python, la inferencia de tipos significa que el lenguaje puede determinar automáticamente el tipo de una variable, sin que el programador tenga que especificarlo explícitamente. Esto simplifica el proceso de desarrollo al ofrecer una mayor flexibilidad y evitar la necesidad de declarar el tipo de cada variable. En resumen, Python permite a los programadores no especificar los tipos manualmente, dejando que el lenguaje infiera automáticamente esta información en tiempo de ejecución.

Las instrucciones están separadas por saltos de línea y no por punto y coma o cualquier otro separador.

Los bloques de código se delimitan utilizando tabuladores, en lugar de llaves como en otros lenguajes de programación. La tabulación suele ser de cuatro espacios, aunque puede variar según las preferencias del usuario.

Los comentarios comienzan con el símbolo almohadilla (#) y se extienden hasta el final de la línea.

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Un comentario en Python

2. Tipos de datos y variables

En Python, utilizamos variables para almacenar valores, como números, cadenas de caracteres, booleanos, listas, tuplas, diccionarios y otros objetos. Estos son los principales tipos de datos que es probable que utilice en Python:

  • Cadenas de caracteres: se utilizan (str) para almacenar texto de forma sencilla. Las cadenas de caracteres se pueden utilizar con comillas simples (’...’) o dobles ("...").

  • Números: existen tres tipos de números...

PIP: el administrador de paquetes

Varias veces en este libro encontrará referencias de instalación que le llevarán al administrador de paquetes "pip".

Como su nombre indica, le permitirá instalar y administrar todas las extensiones que importe.

Desde la versión de Python 3.4 y, por tanto, teóricamente, al menos la registrada en su estación de trabajo Windows, el administrador está incluido de forma nativa en la distribución oficial que tenga instalada.

Puede explorar todos los paquetes disponibles en https://pypi.org/search/.

Instalar un paquete es tan sencillo como utilizar el símbolo del sistema de Windows:

pip install nombre-paquete 
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Administrador de paquetes Pip: uso de cmd

Los paquetes de Python más populares dedicados a la IA son:

  • Requests: es una librería de Python para enviar peticiones HTTP/1.1 de forma sencilla y elegante. Permite comunicarse con un API y recuperar datos en línea.

  • Flask: es un framework web ligero para Python que permite crear aplicaciones web de forma rápida y sencilla. Ofrece una gran flexibilidad y se suele utilizar para crear aplicaciones web RESTful.

  • SQLAlchemy: es una librería de Python para gestionar bases de datos relacionales. Proporciona una interfaz de alto nivel para interactuar con bases de datos y permite trabajar con varios tipos de bases de datos.

  • Pillow: es una librería de Python para el tratamiento de imágenes....

Su primer programa con Python

Esta parte le permite crear un nuevo proyecto, su primer proyecto Python, desde su IDE PyCharm.

La creación de los siguientes proyectos documentados será necesaria con la frecuencia que desee para llevar a cabo nuevos desarrollos y proyectos asociados a este trabajo.

Importar las librerías necesarias

 Abra PyCharm y cree un nuevo proyecto.

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Apertura de PyCharm

En esta fase, ocúpese únicamente de la ubicación física del ejercicio en su estación de trabajo.

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Ejercicio: localización del TP

Como se indica en la introducción de este capítulo, le sugerimos que trabaje simplemente con un único documento llamado main.py por defecto, cuando se crea el proyecto. La extensión de archivo ".py" es específica de Python. PyCharm le ofrece un ejemplo de código fuente, que deberá borrar.

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Python: primera aplicación

Creación de un programa sencillo con Python

Vamos a crear un código inicial en Python para divertirnos y entender cómo funcionan las opciones en programación.

Para esto, le ofrecemos la posibilidad de crear un juego informatizado de piedra, papel o tijera. Seguidamente, podrá jugar contra el ordenador y mejorarlo a su gusto. En este capítulo se presenta cada una de las instrucciones que se crearán en el programa. Reuniremos sus numerosos elementos de aprendizaje y los traduciremos al lenguaje Python mediante las siguientes instrucciones:

  • Usted y el ordenador eligen cada uno entre "piedra", "papel" o "tijera".

  • El ordenador selecciona aleatoriamente una de estas opciones.

  • Si elige "salir", el juego termina y verá la puntuación final. De lo contrario, el juego continúa.

  • Si las dos opciones son iguales, hay empate y nadie gana.

  • Si eliges "piedra" y el ordenador elige "tijeras" o si elige "papel" y el ordenador elige "piedra" o si elige "tijera" y el ordenador elige "papel", gana y obtiene un punto.

  • Si el ordenador gana, obtiene un punto.

  • El juego continúa hasta que elija "salir".

  • Al final, verá la puntuación total: cuántas veces ha ganado y cuántas veces ha ganado el ordenador.

Cree su código en PyCharm a partir del proyecto que vimos en el capítulo Técnicas y...

Conclusión

¡Enhorabuena! Siéntase orgulloso y no subestime el trabajo que ha hecho. Acaba de crear su primer programa en Python desarrollando el juego de piedra-papel-tijera.

En este capítulo, ha explorado los conceptos básicos de Python, como las variables, las operaciones, las entradas/salidas y las estructuras de control. Ha utilizado estos conocimientos para construir un juego sencillo pero divertido, poniendo en práctica los conceptos aprendidos.

Python, con su sintaxis simple y expresiva, es un lenguaje ideal para iniciarse en la programación. Los conocimientos que ha adquirido en este capítulo le proporcionan un sólido punto de partida para aventuras de programación más avanzadas.

Es importante señalar que las habilidades que ha desarrollado aquí son también un requisito previo esencial para aprender a crear programas de inteligencia artificial (IA) con Python.

Los próximos capítulos explorarán las aplicaciones de Python en el campo de la IA, destacando cómo esta sólida base le permitirá comprender y crear algoritmos y modelos para resolver problemas complejos.

Siga practicando, explorando este apasionante mundo y desarrollando sus conocimientos de programación en Python... es un mundo sin fin.

Cuanto más domine los conceptos básicos, más cómodo le resultará abordar conceptos avanzados...