Programar en PYTHON

Resumen

La elección del primer lenguaje de
programación es un debate recurrente entre los docentes
universitarios de ingenierías informáticas. La
Universitat Jaume I ha optado por una solución poco
convencional: en el primer curso de dos titulaciones de
ingeniería informática se aprende a programar con
Python y C. Python es un lenguaje que está en auge en el
mundo del software libre y que presenta una serie de
características que lo hacen muy atractivo para
enseñar a programar. Como material de apoyo hemos escrito
un libro de texto (accesible gratuitamente) y desarrollado un
sencillo entorno de programación multiplataforma para
Python que se distribuye con licencia GPL: el entorno PythonG,
formado por un intérprete interactivo, un editor, un
depurador sencillo y una ventana con salida gráfica. Con
el material docente elaborado se facilita la formación
autodidacta para cualquiera que quiera aprender a programar desde
cero.

En este artículo reflexionamos sobre la
idoneidad de Python como primer lenguaje de programación,
describimos la experiencia docente de enseñar Python y C
en primer curso y presentamos el entorno de programación
PythonG.

1.
Introducción

Hace años había un claro consenso en el
mundo académico acerca del lenguaje de programación
con el que enseñar a programar: Pascal. Era considerado
elegante y sencillo, a la vez que ofrecía soporte para el
paradigma de programación imperante: la
programación estructurada. Son pocos los que aún
consideran seriamente que Pascal sea adecuado y no faltan
razones: las deficiencias del Pascal estándar, que obligan
a usar variantes dialectales incompatibles entre sí; la
ausencia de modularidad para ayudarse en el desarrollo de
software de medio y gran tamaño; la falta de apoyo a
paradigmas de programación como la programación
orientada a objetos; su escasísima presencia en el mundo
empresarial (exceptuando la de algún derivado de Pascal,
como Delphi) o en el desarrollo de software libre…

En el entorno académico se opta hoy por
diferentes lenguajes para introducir a los estudiantes en la
programación. Es corriente optar por C, C++ o Java, y
más raramente por otros como Modula-2, Ada o Scheme.
Quienes optan por lenguajes como Modula-2 o Ada lo hacen
principalmente por su elegancia y por el soporte que dan a
ciertos aspectos de la programación: modularidad,
chequeo

Figura 1: El entorno de
programación PythonG.

Estático de tipos, etc. Scheme, un derivado de
Lisp, forma parte del curr´iculum de algunas universidades
estadounidenses (en buena medida gracias al libro de Abelson
et al. [1]) y permite una aproximación funcional
a la programación, aunque los paradigmas imperativo y
orientado a objetos sean hoy dominantes. Mucho se puede criticar
de C (y cualquiera que haya programado en C puede escribir un
tratado sobre ello), pero frente a una visión puramente
académica de la programación, C contrapone su
fuerte presencia en ((el mundo real)). Quienes
consideran que C no resulta un buen primer lenguaje de
programación pero siguen con la mirada puesta en
((el mundo real)), se decantan generalmente por C++ o
Java, atractivos por su orientación a objetos y fuerte
implantación en la industria.

Dos titulaciones de informática de la Universidad
Jaume I hacen una apuesta diferente: en primer curso no se ensena
un lenguaje de programación, sino dos, Python y
C.1 Python no solo es un lenguaje
académicamente interesante, muy expresivo y con una
sintaxis limpia y sencilla: es, además, un lenguaje ya
presente y con mucho futuro en ((el mundo real)). Los
lenguajes de script (lenguajes interpretados de muy alto
nivel, como Perl y Python) gozan de creciente importancia e
implantación en el mundo del software libre. Pero Python
no es suficiente para abordar el contenido de muchas asignaturas
que requieren un lenguaje de programación de sistemas, ni
para colmar los conocimientos prácticos de
programación en el curr´iculum de un
informático. Una vez han aprendido a programar con Python,
los alumnos pasan a estudiar el lenguaje C. La gran ventaja de
esta aproximación es que, al haber aprendido ya a
programar, las peculiaridades de C pueden estudiarse como lo que
son: peculiaridades (por emplear una expresión
amable).

Para impartir las prácticas de la asignatura se
ha desarrollado un sencillo entorno de programación,
llamado PythonG (ver figura 1), con un editor de textos
orientado a Python, interprete interactivo de
´ordenes Python, terminal gráfico y depurador. El
software desarrollado se distribuye con licencia GPL.

El mercado editorial ofrece infinidad de títulos
para aprender programar en C, C++ y Java. No ocurre lo mismo con
Python, al menos no en España. Este problema se ha
superado escribiendo un curso completo que cubre el temario de la
asignatura. Se trata de un libro de apuntes que supone en el
alumno unos conocimientos previos prácticamente nulos y
que ha sido escrito con un estilo expositivo muy próximo
al de una clase presencial [6]. El libro puede utilizarse para el
aprendizaje autodidacta de la programación y que se
distribuye gratuitamente en la red.

Este artículo está estructurado como
sigue. En la sección 2 se presentan las
características que, a nuestro juicio, debe reunir un
lenguaje de programación utilizado para aprender a
programar. En la sección 2.1 se examina Python bajo esta
luz y se justifica su idoneidad como primer lenguaje de
programación. El apartado 2.2 resume las ventajas de
aprender C una vez se sabe programar con Python. Los apartados 3
y 4 presentan el entorno de programación PythonG y el
libro de texto de la asignatura. Finalmente, en el apartado 5 se
apuntan algunas conclusiones.

2. La
cuestión del primer lenguaje

La primera pregunta que hemos de hacernos es
¿qué requisitos debe reunir un lenguaje de
programación para que pueda considerarse un buen lenguaje
de iniciación? Debe tenerse en cuenta que el objetivo de
un curso introductorio a la programación no es la
enseñanza en profundidad de un lenguaje de
programación concreto, sino la asimilación de una
serie de estrategias para el diseño y desarrollo de
soluciones a problemas que usan, como vehículo de
expresión, un lenguaje de programación. El lenguaje
de programación es instrumental y lo ideal es que
interfiera lo menos posible en la implementación
de los algoritmos.

El primer aspecto a tener en cuenta es la
sintaxis. El lenguaje debe tener cierto sentido de la
economía en el uso de símbolos auxiliares y sus
estructuras deben seguir unos principios sencillos que permitan
generalizaciones efectivas. Muchos errores de programación
de los aprendices se deben a la omisión o uso incorrecto
de terminadores y delimitadores de bloque (que frecuentemente
pasan inadvertidos al compilador por no provocar errores
sintácticos o semánticos). Estos errores no siempre
se deben a un mal diseño del algoritmo por parte del
estudiante, sino al pobre soporte que ofrece el lenguaje de
programación para una expresión concisa y clara del
algoritmo. Esto nos lleva a una segunda característica
deseable: el lenguaje debe ser expresivo, es decir, debe
poder ((decir mucho con poco)). Para ello, el lenguaje
debe ofrecer estructuras de control flexibles y
presentar una colección de tipos y estructuras de
datos que permita expresar relaciones complejas entre datos
con una notación sencilla (por ejemplo, dando soporte
sintáctico a estructuras secuenciales como las listas). La
semántica del lenguaje también debe ser
sencilla. Contribuye a ello que el lenguaje sea muy
ortogonal, es decir, si una construcción o
método funciona con una estructura de datos, debe
funcionar de modo similar con aquellas otras que guardan alguna
semejanza (si cierta función o método calcula la
longitud de una cadena, por ejemplo, debería calcular
también la longitud de una lista, pues ambas son
secuencias).

Programar es una actividad que, especialmente en fases
tempranas del aprendizaje, se basa en el método de prueba
y error. Es deseable que el lenguaje vaya acompañado de un
entorno de programación que facilite un ciclo de
edición ejecución rápido. Resulta
crítico, además, que se detecten y señalen
correctamente los errores de todo tipo (léxicos,
sintácticos, semánticos estáticos y de
ejecución): nada hay más frustrante para un
estudiante que un programa dado por bueno por un compilador y
que, ((inexplicablemente)), falla en la ejecución
con un mensaje tan parco como ((violación de
segmento)), sin indicar siquiera en que línea se produjo
el error.

Las características citadas son, a nuestro
entender, fundamentales. Un lenguaje que la presente menguada o
que no las presente en absoluto no es un buen candidato. Hay
otras características que, aunque deseables, son
secundarias. Entre ellas tenemos, por ejemplo, su presencia en el
((mundo real)), aunque teniendo en cuenta que
está fuertemente sometido al dominio de las modas y la
mercadotecnia. Hace años, C reinaba absolutamente; al
poco, irrumpió con fuerza C++; hoy parece que Java domina
buena parte del mercado; y Microsoft se ha empeñado en que
C# sea lo más. Pero, si examinamos el mundo de la
pequeña y mediana empresa, Visual Basic es el amo. Sin
comentarios. En cualquier caso, no perdamos de vista la creciente
presencia de Perl y Python en el mundo de la programación.
El entorno LAMP (Linux-Apache-MySQLPerl/PHP/Python) [4] ha
introducido estos lenguajes en el currículo de muchos
programadores profesionales. Otra característica deseable
es la existencia de un rico conjunto de módulos o
librerías que facilite la programación de ciertas
tareas: entrada/salida, funciones y constantes maten
áticas, expresiones regulares… y, por qué no,
aplicaciones web, serializaci´on de objetos,
comunicación entre ordenadores, interfaces
gráficas,… También resulta deseable que el
entorno de programación esté disponible en el mayor
número posible de plataformas (incluso en las que no son
libres, ya que un efecto secundario de este aspecto es que
facilita la migración de los estudiantes a la plataforma
GNU/Linux; pero eso es otra historia).

2.1. Python como primer lenguaje

Aunque Python no goce aún de amplia
reconocimiento en el mundo académico nacional, pretendemos
demostrar en esta sección que puede compararse muy
favorablemente con los lenguajes adoptados en la mayoría
de universidades y que, en consecuencia, este reconocimiento
puede ser cuestión de tiempo. De hecho, son varias las
universidades extranjeras que ya han adoptado Python como parte
de su curricular en informática o como herramienta para la
introducción a la programación de no
informáticos2.

La sintaxis de Python es extremadamente sencilla.
Ilustremos esa sencillez con un ejemplo: el tradicional
((Hola, mundo.)) con el que se presentan muchos
lenguajes de programación. Un lenguaje como C obliga a
incorporar la cabecera de una biblioteca estándar, a
definir una función principal que devuelve un valor nulo
(obligatorio en C99) y a codificar el salto delinea de una forma
criptica (al menos para una persona que no ha visto un programa
en su vida):

¡Quince componentes léxicos (sin contar la
directiva del preprocesador)! La cosa no mejora mucho en C++
(¡y eso sin entrar en la polémica de que cada
an˜o, o casi, hay que escribir este programa
((canónico)) de una forma
diferente!):

Y en Java, resulta complicado hasta lo
inveros´imil:

¿Cómo explicar a un estudiante que no ha
visto un programa en su vida el significado de cada uno de los
términos sin solicitar un acto de fe tras otro? Python va
directo al grano: print "Hola, mundo."

Naturalmente, el programa ((Hola, mundo.)) no
es determinante a la hora de escoger un lenguaje de
programación, pero si debería suscitar una seria
reflexión acera de la excesiva e innecesaria complejidad a
la que se somete a los principiantes a la
programación.

No podemos desgranar todos los elementos que, a nuestro
juicio, hacen de Python un lenguaje de sintaxis sencilla, pero si
queremos destacar uno de ellos: los bloques se marcan con la
indentaci´on del código. He aquí un
ejemplo de programa Python con bloques:

Como se puede comprobar, no hay terminadores de
sentencia (como el punto y coma de C/C++/Java) ni marcas
de inicio/fin de bloque (como las llaves de esos mismos
lenguajes). La indentaci´on como forma de marcar bloques
elimina errores propios de los lenguajes citados y que son
frecuentes en los estudiantes (¡y también en
programadores profesionales!): sentencias condicionales sin
acción por añadir un punto y coma incorrecto,
bucles con una sola sentencia cuando el alumno cree que hay dos o
más (por omisión de llaves con un sangrado
inadecuado del programa), sentencias con semántica
((alterada)) por usar una coma cuando
corresponde un punto y coma o por omitir un punto y coma
al declarar un registro antes de una función,
etc. La indentaci´on solo resulta molesta cuando el
tamaño de un bloque de cierta profundidad excede del
tamaño de la ventana del editor, pero ese caso no es
frecuente en los programas de un curso introductorio. El entorno
PythonG es un editor adaptado a la programació n que
elimina las incomodidades de iniciar manualmente cada
línea con blancos o tabuladores3. Un aspecto interesante
de la indentaci´on forzosa es que disciplina a los
estudiantes en el sangrado correcto del código en
otros lenguajes de programación: hemos percibido que
el código C de nuestros estudiantes esta mejor endentado
si empiezan aprendiendo Python.

Python es un lenguaje interpretado. Los lenguajes
interpretados permiten ciclos de desarrollo breves
(edición y ejecución) que animan a los estudiantes
a experimentar. Python dispone de un entorno de ejecución
que ayuda a detectar los errores (incluyendo aquellos que solo se
manifiestan en ejecución) señalándolos con
mensajes muy informativos. Python ofrece, además, un
entorno interactivo con el que es posible efectuar
pequeñas pruebas o diseñar incrementalmente las
soluciones a los problemas. Nuestro curso sugiere empezar a
programar usando el entorno interactivo de Python como una
calculadora avanzada. He aqu´iun ejemplo de una breve
sesi´on interactiva de trabajo:

La contrapartida de que se trate de un
lenguaje interpretado es, obviamente, la menor velocidad de
ejecución. No obstante, esta menor velocidad no resulta en
absoluto importante para los programas propios de un primer curso
de programación.

Python puede considerarse pseudoc´odigo
ejecutable. Muchos cursos de iniciación a la
programación empiezan por presentar nociones
básicas con seudocódigo, es decir, con un lenguaje
de programación inexistente que aporta, eso sí, la
flexibilidad suficiente para expresar cómodamente
algoritmos. De este modo se evita tener que lidiar con la
infinitud de detalles propios de lenguajes de programación
tradicionales. Pero Python es muy expresivo y su sintaxis
sencilla interfiere poco en la implementación de
algoritmos, así que resulta un buen sustituto
del seudocódigo, con la ventaja de que los algoritmos
codificados en Python si son ejecutables.

Python es un lenguaje tapado
dinámicamente. Cada dato es de un tipo determinado (a
diferencia de otros lenguajes de script, como Tcl, en los que
muchos tipos son, en el fondo, cadenas) y solo se puede operar
con ´el de formas bien definidas. La ventaja es
que no hay que declarar variables antes de su uso. Esto, que en
ciertos ambientes se considera sacrílego, resulta de gran
ayuda para el que empieza a programar: las sutiles diferencias
entre declaración y definición, por ejemplo, se
obvian en Python. Cuando el estudiante se ha acostumbrado a usar
variables y ha comprendido el concepto de tipo de datos, puede
transitar fácilmente a C y entender con mayor facilidad
las ventajas de la declaración de variables en un lenguaje
compilado. Curiosamente, quienes critican opciones como Python
por no ser un lenguaje estáticamente tapado aceptan de
buen grado opciones como C o C++, lenguajes en los que
((todo vale)) cuando se apunta a memoria. Esta
característica, que resulta útil en la
programación de sistemas, se presta a enorme
confusión en el principiante. No es que Python evite el
trabajo con punteros, al contrario, en Python toda la
información se maneja vía punteros (referencias a
memoria), sino que la memoria apuntada mantiene
información de tipo sobre los datos almacenados, evitando
problemas de acceso a ellos con tipos erróneos.

Hay una vertiente negativa en la no necesidad de
declarar variables: los errores derivados de teclear
incorrectamente identificadores de variables o de atributos de
objetos. Si se comete un error al teclear el nombre de una
variable o atributo en la parte izquierda de una
asignación, se crea una nueva variable. El mismo problema,
cuando ocurre en la parte derecha, es detectado por el entorno de
ejecución, así que no resulta tan grave.

Python facilita la detección y gestión
de errores mediante excepciones. Las excepciones forman parte
ya de los lenguajes de programación modernos (Java las
incorporo desde el principio y C++ lo ha hecho más
recientemente) y eliminan la excesiva complejidad de la
detección y tratamiento de errores con lenguajes de
programación que, como C, fuerzan a detectarlos con
valores especiales de retorno y que no ofrecen un modelo claro de
interrupción de rutinas para localizar su tratamiento en
un solo punto.

Python ofrece un rico conjunto de estructuras de
datos flexibles. El tipo lista de Python (un vector
dinámico heterogéneo) permite introducir con
naturalidad el concepto de secuencia y presentar los algoritmos
básicos de manejo de secuencias. Que la indexación
empiece siempre en 0 ayuda a dar el salto a C, C++ o Java. El
entorno de ejecución proporciona comprobación de
validez de los ´índices, eliminando así una
de las principales fuentes de problemas de C y C++. El hecho de
que las listas sean redimensionarles elimina al estudiante la
necesidad de tomar decisiones acerca de la longitud máxima
de los vectores demasiado pronto. Es el camino que ha adoptado
últimamente C++ con la STL (aunque, ¿alguien se
atreve a presentar la STL en las primeras semanas de
formación de un programador, con todas sus sutilezas y esa
sintaxis endemoniada?). Por otra parte, Python es un lenguaje muy
ortogonal: una vez se ha aprendido a manejar listas, por
ejemplo, se sabe manejar cadenas, ya que ambos tipos son
secuenciales y presentan conjuntos de operadores con igual nombre
y semántica. Además de listas y
cadenas, Python ofrece tupas (listas inmutables) y diccionarios
(vectores asociativos).

Python simplifica la gestión de memoria.
El modelo de memoria de Python es sencillo: todo valor reside en
el ((heap)) y toda variable contiene una
referencia a su valor. A ello se suma un sistema de recogida
automática de basura (garbage collection) que
evita los punteros colgantes (dangling pointers), las
fugas de memoria, las violaciones de segmento, etc. Estos errores
de ejecución, habituales en lenguajes como C o C++, son
difíciles de detectar y convierten el desarrollo de
programas en una actividad más frustrante de lo que es
razonable, especialmente para el principiante.

Python ofrece una amplísima colección
de módulos (bibliotecas). Hay módulos para
cualquier actividad imaginable: escritura de CGI, gestión
de correo electrónico, desarrollo de interfaces graficas
de usuario, análisis de documentos HTML o XML, acceso a
bases de datos, trabajo con expresiones regulares, etc. No es que
haya que presentar al estudiante todos estos módulos (no
hay tiempo); pero sí es posible organizar actividades
alrededor de la asignatura de programación (seminarios,
talleres,…) que introduzcan diferentes campos de
aplicación. Acostumbrar al estudiante a consultar la
documentación de las bibliotecas disponibles desde bien
temprano ayuda a hacer de ellos programadores
eficientes.

Una ventaja adicional de Python es, pues, que hace
posible organizar seminarios sobre temas
((modernos)) y que alumnos de primer curso los
sigan con aprovechamiento: CGI, análisis de texto con
expresiones regulares, interfaces gráficos de usuario,
etc.

El mecanismo de paso de parámetros es
único. Los parámetros se pasan a funciones y
métodos por referencia a objeto. En la práctica, se
comporta de forma similar al paso de parámetros de Java:
el paso de objetos básicos (de tipo escalar) se realiza
con efectos similares al paso por valor y el de objetos
más elaborados (vectores, diccionarios, instancias de
clase, etc.) por referencia.

Si bien el paso de parámetros de C es más
flexible (incluye una forma de paso de parámetros por
referencia basada en el paso por valor de un puntero), el
comportamiento por defecto con respecto al paso de variables de
tipo básico y vectorial es análogo al de Python,
haciendo sencilla la migración.

Python es orientado a objetos. A diferencia de
Java, Python permite una programación puramente
procedimental. La orientación a objetos, aunque
perfectamente soportada, es opcional (a menos, naturalmente, que
se recurra a ciertos módulos en los que se definen
clases). El soporte a la programación orientada a objetos
es similar al de lenguajes como Smalltalk: la resolución
de los nombres de método y atributos es dinámica.
Ello elimina la necesidad de complicadas
jerarquías de herencia (aunque Python soporta la herencia
múltiple), clases virtuales e interfaces.
Cuestiones como el diseño de contenedores gen
éricos esta también resuelta, pues el sistema de
tipos dinámico ofrece la flexibilidad
suficiente.

(Hemos de decir que el primer año que impartimos
el curso incluimos un tema de orientación a objetos. Los
resultados no fueron satisfactorios, quizá en buena medida
porque la celeridad con que impartimos el temario de Python (un
cuatrimestre) no permite alcanzar la madurez necesaria para
asimilar los conceptos propios de esta metodología. En la
actualidad explicamos los tipos de datos compuestos mediante
registros.)

2.2. C como segundo lenguaje

Aprender C una vez se sabe programar con otro lenguaje
resulta más sencillo. El estudiante ya conoce los
conceptos fundamentales (tipo de dato, variable, bucle,
selección condicional, etc.) y tiene cierta soltura en el
diseño de algoritmos. La introducción al nuevo
lenguaje puede plantearse inicialmente en términos de
traducción de programas Python cuyo comportamiento es bien
conocido por los estudiantes. El discurso sobre los abundantes
detalles de C se puede plantear pues, en el marco de las
abstracciones que ya conocen. Python permite introducir todos los
conceptos con una sintaxis minimalista y preservando suficiente
abstracción como para que los conceptos se aprendan en su
esencia. El estudio de C obliga a repasar todos estos conceptos y
a examinarlos desde una ´óptica ligeramente (a veces
radicalmente) diferente. El resultado es una visión doble
de los conceptos y, por tanto, más sólida. Una
lista, por ejemplo, es una secuencia de elementos
sobre la que es posible implementar ciertas operaciones. Esa es
la esencia. Como se implementa en C (bien con punteros a bloques
contiguos de memoria dinámica, bien con registros
enlazados) es una cuestión relacionada con las
características propias del
lenguaje.4

Haber aprendido Python ofrece la ventaja añadida
de haber disciplinado al estudiante en cuestiones elementales de
legibilidad del código, como ya hemos apuntado antes. La
indentacion, por ejemplo, es un concepto ya interiorizado. Los
tipos y estructuras de datos se presentan en C como versiones
más pobres de aquellas que ya conocen por Python: los
vectores, por ejemplo, no presentan operaciones
((nativas)) como la concatenación o el
cálculo de su longitud. Un ejercicio interesante es
explotar estas limitaciones para proponer al estudiante que
implemente operaciones y métodos cuyo comportamiento
conoce bien gracias a Python (inversión, búsqueda,
ordenación, extracción de cortes, etc.).

Habrá quien piense que impartir dos lenguajes de
programación en primer curso ha de hacerse,
necesariamente, en detrimento de la cantidad de conceptos
aprendidos. No es así. El temario propuesto considera
todos los aspectos relevantes de un primer curso de
programación: tipos de datos, estructuras secuenciales,
estructuras de control, funciones, ficheros y una
introducción al análisis de algoritmos.

Ensenar dos lenguajes de programación tiene una
ventaja añadida: acostumbra al estudiante a una realidad
con la que se ha de enfrentar: la diversidad de herramientas que
deben formar parte de su ((banco de trabajo)).
¿Se concibe un programador eficaz que use un solo lenguaje
de programación? ¿Se es productivo desarrollando
software solo en C? Cada problema demanda una forma de trabajo y
cada herramienta se adapta a un tipo de problema.

3. El entorno
PythonG

Como material de apoyo al curso hemos desarrollado un
entorno de programación para Python: PythonG. El objetivo
fundamental es ofrecer un entorno sencillo y cómodo de
usar. PythonG [5] (ver figura 1) incluye un editor de texto
dirigido por la sintaxis (coloreado automático, sugerencia
automática de indentaci´on), una consola de entrada
salida, un intérprete interactivo, un terminal de salida
grafica (con rutinas de acceso a teclado y ratón) y un
depurador muy sencillo. El entorno de distribuye con licencia GPL
y esta accesible en la dirección
http://marmota.act.uji.es/MTP.

El editor de texto tomo como punto de partida el que
ofrecía el entorno IDLE. Se ha procurado emular el
comportamiento de Emaús/Semas: las combinaciones de
teclado para las acciones básicas de edición son
las mismas (aunque se han añadido algunas que los
estudiantes echaban en falta, como las comunes en operaciones de
cortar/copiar/pegar). De este modo facilitamos al estudiante la
transición, durante el segundo semestre, al editor que
usamos en las sesiones practicas: XEmacs.

PythonG es multiplataforma, al igual que el entorno
estándar de Python, pues utiliza la biblioteca
estándar para diseño de interfaces, Tkinter (un
recubrimiento de la biblioteca Tk). El estudiante puede descargar
el software e instalarlo fácilmente en
cualquier distribución de Linux o cualquier otro sistema
operativo en el que corra el intérprete de
Python.

Una característica reseñable y que hace
atractivas las practicas es el acceso que facilita a funciones
graficas básicas y de interacción con teclado y
ratón. De este modo los estudiantes pueden empezar, desde
bien temprano, a diseñar programas con salida
gráfica y cierto nivel de interacción sin la
necesidad de aprender antes Programación Orientada a
Objetos y algún marco conceptual excesivamente
sofisticado. Creemos que estas posibilidades son muy motivadoras
para los estudiantes: el profesorado está acostumbrado a
interactuar con su software a través de la consola o la
línea de comandos, pero la imagen que tienen los
estudiantes del ordenador es fundamentalmente gráfica,
así que suelen mostrar aversión por los programas
de consola y una cierta inclinación por los programas
gráficos. Orientar un curso entero a programas de consola
es, en opinión de muchos estudiantes, frustrante. En los
dos últimos cursos, los estudiantes han podido mejorar su
calificación final realizando trabajos voluntarios
atractivos: un juego interactivo donde unos robots dan caza a un
personaje ( una versión de Daleks), un módulo para
trazar gráficos de tortuga (similar a la funcionalidad del
lenguaje Logo), una versión completa de Tetris (ver figura
2) y un rompecabezas con Pentominos. (Los enunciados están
accesibles en la página web reseñada más
arriba).

Figura 2: Pantalla del juego de
Tetris que implementan los estudiantes en el entorno
PythonG.

Las funciones gráficas y de acceso a teclado y
ratón están disponibles en un módulo
independiente, de modo que los programas desarrollados no
necesitan ejecutarse desde el entorno de programación. Es
posible, pues, implementar programas portables con salida grafica
sencilla.

El entorno ofrece un modo de depuración
simplificado (figura 4). Cuando se activa, se muestra la
línea actual destacada con fondo azul. Una botonera da
acceso a las acciones básicas de control de flujo:
ejecución paso a paso, ejecución

Figura 3: Salida de los programas de
demostración que acompañan al entorno PythonG. (a)
Ilustración de las posibilidades gráficas. (b) Una
simulación gravitacional con tres cuerpos. (c) Un programa
de visualización en 3D con ocultación de caras. (d)
Una demostración de la capacidad para mover (grupos de)
objetos. (e) Una animación. (f) Un programa para dibujar
figuras con engranajes. (g) y (h) Demostraciones de
interacción con entrada de ratón.

Figura 4: Modo de
depuración del entorno PythonG.

Continua hasta la línea del cursor
(que actúa como ((breakpoint))), ejecución
hasta fin de función, reinicio de la ejecución,
etc. Bajo la ventana de edición se muestran
las variables locales y globales en un instante dado y bajo
la consola se muestra el estado de la pila de llamadas a
función.

4. Un libro de
texto

Uno de los problemas con que se enfrenta el profesorado
que opta por usar Python como primer lenguaje de
programación es la relativa ausencia de libros de texto
adecuados. La bibliografía sobre Python no cesa de crecer
y se cuenta ya con algunos libros de introducción a la
programación. Poems dustcart trees: ((Python
Programming: An Introduction to Computer Science)) [6]
(corridor disponible en web y pendiente de publicaci´on
como libro); ((How to Think Like a Computer Scientist:
Learning with Python)) [2]; y ((Learn to
Program Using Python)) [3]. Otros libros sobre Python
suelen incluir una introducci´on r´apida al lenguaje,
pero asumen conocimientos de programación y/o resultan
excesivamente breves para un curso como el propuesto.

A estas monografías se suma la que hemos escrito
como material para clases de teor´ia y problemas. Se trata
de un libro de texto en castellano con una aproximaci´on
ligeramente diferente de las seguidas en estos tres libros. El
libro, titulado ((Introducción a la
programación. Volumen I: Python)) [6], disponible
gratuitamente en la web (para autodidactas e instituciones
públicas de enseñanza), no tiene por objeto
presentar la totalidad del lenguaje de programación
Python, sino enseñar al estudiante los conceptos
básicos de la programación y las estrategias
seguidas al desarrollar los programas propios de un primer curso.
Se asume que el lector no tiene conocimiento alguno de
programación y el nivel de maten áticas necesario
para seguir el discurso es el propio de la educación
secundaria. Tras una breve introducción a los computadores
y la programación en general, se presenta a los
estudiantes el entorno interactivo de Python. Con la excusa de su
utilización como calculadora avanzada, se introducen las
expresiones y los tipos de datos básicos (entero, flotante
y cadena), así como algunas funciones de la biblioteca
matemática. El siguiente capítulo presenta el
concepto de programa y las funciones de entrada salida, a la vez
que incluye un breve tutorial del entorno PythonG. El siguiente
capítulo se dedica a presentar las estructuras de control
(selección condicional y bucle). El estudiante pasa
entonces a estudiar listas (en realidad, vectores
dinámicos) y a diseñar algoritmos que manejan
secuencias de datos. El diseño de funciones se aprende a
continuación. El siguiente capítulo presenta
registros 5. El último
capítulo se dedica al manejo de ficheros. La
próxima edición incorporar "a capítulos
dedicados al manejo de diccionarios, la programación
orientada a objetos y un apéndice dedicado al
diseño de interfaces gráficas. Aunque no hay tiempo
material para impartir el material adicional en el curso actual,
estos nuevos capítulos dotaran de cierta completitud al
libro como material de aprendizaje de Python.

El libro está plagado de ejemplos completamente
desarrollados y que, en ocasiones, se presentan siguiendo los
caminos equivocados que suelen tomar los estudiantes y que
conocemos gracias a la experiencia docente de varios años.
El objetivo es, precisamente, reflexionar sobre la naturaleza de
los errores que suelen cometer. Se han incluido numerosos cuadros
flotantes con información adicional que
profundizan en determinados aspectos o que pueden despertar la
curiosidad del estudiante por materias que guardan cierta
relación con los asuntos tratados en el cuerpo del texto.
En la última edición, los programas están
apuntados por enlaces desde el documento PDF para facilitar las
pruebas y evitar, en la medida de lo posible, erratas en el
código presentado.

A lo largo del texto, e intercalados con
las explicaciones, se proponen cerca de 480
ejercicios que van desde preguntas simples para constatar que se
ha asimilado lo expuesto, a pequeñas
aplicaciones o sencillos videojuegos que hacen necesario combinar
lo aprendido en diferentes capítulos. Con el fin de hacer
más amena su lectura y estimular la
curiosidad de algunos estudiantes, el libro se acompaña de
numerosas digresiones que abordan cuestiones muy dispares
relacionadas con el mundo de la
programación.

En 2002 se liberó en la red una primera
versión del libro que tuvo muy buena acogida, tanto por
estudiantes universitarios y autodidactas españoles como
latinoamericanos.

5.
Conclusiones

Algunas universidades norteamericanas han empezado a
adoptar Python como lenguaje de programación
básico. En España, de momento, ya hay una
experiencia piloto: la Universidad Jaume I. Durante los cursos
2001/2002 y 2002/2003 se ha puesto en
práctica la enseñanza de la programación con
Python y C. Creemos que Python es un lenguaje particularmente
adecuado como primer lenguaje de programación. Uno de los
resultados de la experiencia es el material docente
confeccionado: un sencillo entorno de programación, una
biblioteca simplificada para la implementación de
programas gráficos y un libro de texto. El material se
encuentra disponible en Internet y puede utilizarse para el
aprendizaje autodidacta de la programación.

La experiencia docente ha sido muy satisfactoria. En un
breve plazo de tiempo (un cuatrimestre), los estudiantes aprenden
todos los aspectos básicos de la programación.
Completamos su formación básica en la materia con
la enseñanza del lenguaje C en el segundo semestre. La
formación previa con Python es de gran ayuda para asimilar
el nuevo lenguaje y entender las cuestiones técnicas que
determinan ciertas cuestiones de diseño de C.

6.
Referencias

[1] Abelson, H., Sussman, G. J. and Sussman, J.:
Structure and Interpretation of
Computer Programs, Segunda edici´on, 1996,
MIT Press/McGraw-Hill.

[2] Allen Downey, Jeff Elkner and Chris Meyers: How
to Think Like a Computer Scientist: Learning with Python.
Green Tea Press. ISBN: 0971677506.
http://www.ibiblio.org/obp/thinkCSpy/dist/thinkCSpy.pdf.

[3] Alan Gauld: Learn to Program Using Python: A
Tutorial for Hobbyists, Self- Starters, and All Who Want to Learn
the Art of Computer Programming. Addison-Wesley. ISBN:
0201709384.

[4] LAMP: The Open Source Web Platform.
http://www.onlamp.com.

[5] O"Reilly & Associates.

[6] David Llorens,
http://www3.uji.es/~dllorens/PythonG/.

[7] Andr´es Marzal e Isabel Gracia:
Introducción a la programación. Volumen I:
Python. Colecci´on ((Materials)), 147, Servei
de Publicacions de la Universitat Jaume I. Disponible en
http://marmota.act.uji.es/MTP.

[6] John Zelle: Python Programming: An
Introduction to Computer Science.

Pendiente de publicacion. Borrador del
libro disponible en
http://mcsp.wartburg.edu/zelle/python.

NOTAS:

1 Dedicamos a cada 45 horas de
teoría/problemas y 30 horas de prácticas a cada
lenguaje.

2 Universidad de Irvine, California (EEUU);
Wartburg College, Iowa (EEUU); Centre College, Kentucky (EEUU);
Universidad de San Diego (EEUU); Universidad de Helsinki
(Finlandia); Trinity College, Melbourne (Australia)…

3 No es el único editor adaptado a
la sintaxis de Python. Editores como vim o Emacs/Xemacs
también están preparados para la edición de
programas Python. El entorno IDLE, que se distribuye con el
intérprete, también facilita el desarrollo de
programas.

4 No decimos que de igual hacerlo de un
modo u otro. En el mismo curso, más adelante, se ensena al
estudiante a escoger en función del coste computacional de
cada opción.

5 Python no proporciona soporte nativo para
registros, sino para clases e instancias, asique los registros se
implementan con un módulo extra.

Autor:

Rafael Gonzalez Freites
Pepelo

Azua Rep Dom