1.10. Estructuras de control¶
Como hemos observado anteriormente, los algoritmos requieren dos estructuras de control importantes: iteración y selección. Ambas están disponibles en Python en varias formas. El programador puede elegir la instrucción que sea más útil para la circunstancia dada.
Para la iteración, Python proporciona una instrucción while estándar y una instrucción for muy potente. La instrucción while repite un cuerpo de código mientras una condición sea verdadera. Por ejemplo,
>>> contador = 1
>>> while contador <= 5:
... print("Hola, mundo")
... contador = contador + 1
Hola, mundo
Hola, mundo
Hola, mundo
Hola, mundo
Hola, mundo
imprime la frase “Hola, mundo” cinco veces. La condición en la instrucción while se evalúa al inicio de cada repetición. Si la condición es True, el cuerpo de la instrucción se ejecutará. Es fácil ver la estructura de una instrucción while de Python debido al patrón de sangrado obligatorio que el lenguaje impone.
La instrucción while es una estructura iterativa de propósito general que usaremos en una serie de algoritmos diferentes. En muchos casos, una condición compuesta controlará la iteración. Un fragmento como el siguiente
while contador <= 10 and not hecho:
...
haría que el cuerpo de la instrucción fuera ejecutado sólo en el caso en que se cumplan ambas partes de la condición. El valor de la variable contador tendría que ser menor o igual a 10 y el valor de la variable hecho tendría que ser False (not False es True) de modo que True and True da como resultado True.
Aunque este tipo de estructura es muy útil en una amplia variedad de situaciones, otra estructura iterativa, la instrucción for, se puede usar junto con muchas de las colecciones de Python. La instrucción for puede usarse para iterar sobre los miembros de una colección, siempre y cuando la colección sea una secuencia. Así por ejemplo,
>>> for item in [1,3,6,2,5]:
... print(item)
...
1
3
6
2
5
asigna a la variable item cada valor sucesivo de la lista [1,3,6,2,5]. Entonces se ejecuta el cuerpo de la iteración. Esto funciona para cualquier colección que sea una secuencia (listas, tuplas y cadenas).
Un uso común de la instrucción for es implementar una iteración definida sobre un rango de valores. La instrucción
>>> for item in range(5):
... print(item**2)
...
0
1
4
9
16
>>>
ejecutará la función print cinco veces. La función range devolverá un objeto de rango que representa la secuencia 0,1,2,3,4 y cada valor se asignará a la variable item. Este valor es entonces elevado al cuadrado y se imprime en pantalla.
La otra versión muy útil de esta estructura de iteración se utiliza para procesar cada carácter de una cadena. El siguiente fragmento de código itera sobre una lista de cadenas y para cada cadena procesa cada carácter añadiéndolo a una lista. El resultado es una lista de todas las letras en todas las palabras.
Las instrucciones de selección le permiten a los programadores hacer preguntas y luego, con base en el resultado, realizar diferentes acciones. La mayoría de los lenguajes de programación proporcionan dos versiones de esta útil estructura: ifelse e if. Un ejemplo sencillo de una selección binaria que utiliza la instrucción ifelse es el siguiente:
if n<0:
print("Lo siento, el valor es negativo")
else:
print(math.sqrt(n))
En este ejemplo, el objeto referenciado por n se comprueba para ver si es menor que cero. Si así es, se imprime un mensaje indicando que es negativo. Si no es así, la instrucción ejecuta la cláusula else y calcula la raíz cuadrada.
Las estructuras de selección, como ocurre con cualquier otra estructura de control, pueden anidarse de modo que el resultado de una pregunta ayude a decidir si se pregunta la siguiente. Por ejemplo, suponga que puntaje es una variable que contiene una referencia a un puntaje de un examen de ciencias de la computación.
if puntaje >= 90:
print('A')
else:
if puntaje >= 80:
print('B')
else:
if puntaje >= 70:
print('C')
else:
if puntaje >= 60:
print('D')
else:
print('F')
Este fragmento clasificará un valor llamado puntaje mediante la impresión de la calificación cualitativa obtenida. Si el puntaje es mayor o igual a 90, la instrucción imprimirá A. Si no lo es (else), se hace la pregunta siguiente. Si el puntaje es mayor o igual a 80, entonces debe estar entre 80 y 89, ya que la respuesta a la primera pregunta era falsa. En este caso se imprimirá la letra B. Puede verse que el patrón de sangrado de Python ayuda a dar sentido a la asociación entre if y else sin necesidad de elementos sintácticos adicionales.
Una sintaxis alternativa para este tipo de selección anidada utiliza la palabra clave elif. El else y el if siguiente se combinan para eliminar la necesidad de niveles de anidamiento adicionales. Tenga en cuenta que el último else sigue siendo necesario para proporcionar el caso por defecto en caso que todas las demás condiciones fallen.
if puntaje >= 90:
print('A')
elif puntaje >= 80:
print('B')
elif puntaje >= 70:
print('C')
elif puntaje >= 60:
print('D')
else:
print('F')
Python también tiene una estructura de selección de una sola vía, la instrucción if. Con esta instrucción, si la condición es verdadera, se realiza una acción. En caso que la condición sea falsa, el procesamiento simplemente continúa con la instrucción que siga después del if. Por ejemplo, el siguiente fragmento comprobará primero si el valor de una variable n es negativo. Si lo es, entonces es modificado mediante la función de valor absoluto. Sea cual sea el caso, la siguiente acción es calcular la raíz cuadrada.
if n<0:
n = abs(n)
print(math.sqrt(n))
Autoevaluación
Pruebe su comprensión de lo que hemos cubierto hasta ahora al intentar solucionar el siguiente ejercicio. Modifique el código de Activecode 8 de modo que la lista final sólo contenga una sola copia de cada letra.
Regresando a las listas, existe un método alternativo para crear una lista que usa estructuras de iteración y de selección y es conocido como comprensión de listas. Una comprensión de lista permite crear fácilmente una lista basada en algunos criterios de procesamiento o de selección. Por ejemplo, si quisiéramos crear una lista de los primeros 10 cuadrados perfectos, podríamos usar una instrucción for:
>>> listaCuadrados=[]
>>> for x in range(1,11):
listaCuadrados.append(x*x)
>>> listaCuadrados
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
>>>
Usando comprensión de listas, podemos hacer lo mismo en un único paso como
>>> listaCuadrados=[x*x for x in range(1,11)]
>>> listaCuadrados
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
>>>
La variable x toma los valores de 1 a 10 especificados por la estructura for. El valor de x*x se calcula y se agrega a la lista que se está construyendo. La sintaxis general para una comprensión de listas también permite agregar un criterio de selección para que únicamente se agreguen ciertos ítems. Por ejemplo,
>>> listaCuadrados=[x*x for x in range(1,11) if x%2 != 0]
>>> listaCuadrados
[1, 9, 25, 49, 81]
>>>
Esta comprensión de listas construyó una lista que contenía solamente los cuadrados de los números impares en el rango de 1 a 10. Cualquier secuencia que soporte la iteración se puede utilizar dentro de una comprensión de listas para construir una nueva lista.
>>>[letra.upper() for letra in 'estructuras' if letra not in 'aeiou']
['S', 'T', 'R', 'C', 'T', 'R', 'S']
>>>
Autoevaluación
Compruebe si entendió las comprensiones de listas utilizando dicha estrategia para rehacer el programa intro_8. Como un desafío adicional, intente averiguar cómo eliminar las duplicaciones.