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Extrait - Inteligencia artificial fácil Machine Learning y Deep Learning prácticos
Extractos del libro
Inteligencia artificial fácil Machine Learning y Deep Learning prácticos
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Los fundamentos del lenguaje Python

Lo que vamos a descubrir y requisitos previos

En este capítulo vamos a abordar el lenguaje de programación Python, que se utilizará durante todo el libro para ilustrar de forma práctica las distintas teorías relacionadas con la inteligencia artificial.

Por supuesto, este capítulo quiere ser una revisión rápida de los fundamentos del lenguaje Python que nos serán útiles para realizar los casos prácticos, pero no cubre todas las sutilezas de este lenguaje. Si nunca ha programado con Python, este capítulo puede proporcionarle las bases necesarias para escribir pequeños scripts. Pero de todos modos le aconsejamos documentarse y practicar antes de lanzarse a la programación de proyectos relacionados con la inteligencia artificial.

Durante la lectura aprenderemos a instalar Python y el entorno de desarrollo. Luego, después de haber visto las ideas fundamentales, terminaremos haciendo un miniproyecto.

Requisitos necesarios para comprender correctamente este capítulo: ninguno. 

¿Por qué Python?

Existen muchos lenguajes de programación y Python no está necesariamente por encima de los otros para las aplicaciones dedicadas a la inteligencia artificial. Pero sin embargo es el lenguaje que vamos a utilizar en los ejemplos que explicaremos durante todo el libro. Vamos a ver por qué.

Python es un idioma que tiene una sintaxis sencilla y precisa, adecuada para el tema que tratamos: la difusión de la inteligencia artificial. Hay bibliotecas especializadas en inteligencia artificial, así como un conjunto de herramientas que permiten el análisis y tratamiento de los datos que, como veremos más adelante, son fases importantes y no despreciables en la realización de un proyecto de inteligencia artificial.

¿Sabe de dónde viene el nombre de Python? Guido Van Rossum creó el lenguaje en 1991 y le gustaba mucho la serie Monty Python’s Flying Circus, así que lo llamó Python.

Instalación de Python

La instalación y los distintos casos prácticos que proponemos en este libro han sido realizados en un entorno Windows de 64 bits. Por eso vamos a detallar la instalación de Python en este entorno. Si desea utilizar Linux o Mac, puede consultar la documentación de instalación relacionada con su entorno, que está disponibles en la página web de Python: www.python.org.

Descarga e instalación de Python

Para descargar Python, es recomendable visitar la página web www.python.org y descargar la versión 3.7.2 para Windows de 64 bits.

images/Ch02_01.png

Descarga de Python

Todos los ejemplos y casos prácticos que aparecen en este libro han sido realizados con la versión 3.7.2 de Python. Como el tiempo transcurrido hasta la publicación del libro es mayor que el transcurrido entre las actualizaciones del lenguaje de programación, recomendamos utilizar exclusivamente la versión 3.7.2 para garantizar un buen funcionamiento del código mostrado.

Después de realizar la descarga, ejecutar el programa de instalación y seguir las distintas fases:

 Inserte la ubicación de Python en el PATH de Windows.

images/03FL02.png

Adición de la ubicación de Python al path de Windows

 Instale Python haciendo clic en el botón Install Now.

images/03FL03.png

Instalación de Python

 Autorice que se supere el tamaño del PATH, limitado por defecto a 260 caracteres, haciendo...

Introducción rápida a Python

El objetivo de este libro no es proporcionar una descripción en profundidad del lenguaje Python; solo vamos a exponer los principios básicos del lenguaje para que los casos prácticos y los ejemplos que veremos después sean más comprensibles.

Si desea aumentar sus conocimientos, le invitamos a consultar los libros sobre Python 3 - Los fundamentos del lenguaje publicados en Ediciones ENI en la colección Recursos Informáticas y a practicar todo lo posible, porque, como dice el refrán, «La práctica hace al maestro».

1. Python, un lenguaje interpretado

Python es un lenguaje interpretado, es decir, que necesita de un intérprete que lo ejecute en la máquina, al contrario de los lenguajes compilados traducidos en código binario por el compilador y que pueden ser directamente utilizados y comprendidos por la máquina. La ventaja de los lenguajes interpretados es que tenemos la posibilidad de ejecutar y probar una parte del código, aunque con el inconveniente de menor rendimiento en comparación con los lenguajes compilados.

Para lanzar el intérprete de Python, solo hay que introducir el comando python en la línea de comandos de Windows.

Python 3.7.2 (tags/v3.7.2:9a3ffc0492, Dec 23 2018, 23:09:28) [MSC  
v.1916 64 bit (AMD64)] on win32  
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more  
information.  
>>> 

Ahora estamos listos para realizar los distintos ejemplos descritos a continuación que nos permitirán conocer el lenguaje Python.

2. Operaciones básicas

a. Asignación y visualización de una variable

Las variables son muy útiles para almacenar datos en la memoria que luego podrían utilizarse en distintas partes del script correspondiente al programa o en las funciones que permiten realizar diversas operaciones.

 Cree una variable llamada miVariable y asígnele el valor 1234, luego muéstrela con la función print.

>>> miVariable = 1234  
>>> print(miVariable)  
1234 

Mediante este pequeño fragmento de código, hemos almacenado en memoria el valor 1234 dentro de una variable que luego se puede mostrar o ser objeto de operaciones en diversos cálculos.

b. Asignación...

Instalación de PyCharm

PyCharm es una herramienta de desarrollo, como muchas otras, para el lenguaje Python. También llamada IDE (Integrated Development Environment, entorno de desarrollo integrado), PyCharm ofrece muchas funciones como la sugerencia automática de código (autocompletar) o incluso la depuración, muy útil para los desarrolladores.

Para instalar PyCharm solo hay que descargarlo en la dirección https://www.jetbrains.com/pycharm/features/ y seguir los pasos de instalación.

Comprobará que, en el campo de la inteligencia artificial, pero también en el uso del lenguaje Python en general, a menudo se menciona la herramienta Jupyter Notebook. Hemos elegido presentarle PyCharm porque ofrece herramientas más avanzadas para el desarrollo, como el depurador y otras, que sin duda serán útiles en sus futuros proyectos de inteligencia artificial.

Paso 1: indicación de la ubicación de la instalación

images/03FL07.png

Elección de la ubicación de instalación para PyCharm

Paso 2: selección de opciones

En nuestro caso, vamos a hacer que PyCharm sea la herramienta que permite editar los archivos con la extensión .py propia de los scripts Python.

images/Ch02_08.png

Selección de las opciones de instalación de PyCharm

A continuación vienen los pasos de selección del nombre del acceso rápido en el entorno Windows, la instalación propiamente...

El primer script en Python

Le proponemos realizar un proyecto que consiste en la escritura de un script Python que permite a un robot aspirador calcular la superficie de una habitación y estimar el tiempo de limpieza.

Imaginemos que la habitación que hay que limpiar contiene un mueble debajo del cual no puede meterse el robot y que tiene las siguientes características:

images/ch02_15.png

Plano de la habitación

images/03FL16.png

Vista 3D de la habitación

Una de las formas posibles de calcular la superficie que debe limpiar el robot consiste en fragmentar la superficie total en zonas utilizables:

ZONA

LARGO (cm)

ANCHO (cm)

Zona 1

500

150

Zona 2

480

101

Zona 3

309

480

Zona 4

90

220

Una vez fragmentada, es fácil calcular la superficie total que hay que limpiar añadiendo las superficies de cada zona. Estas superficies se calculan multiplicando el largo por el ancho en cada una de ellas.

images/ch02_17.png

Zonas utilizables por el robot aspirador

Ahora que hemos definido la forma de proceder, vamos a programar el script.

1. Creación del proyecto

El primer paso consiste en crear un proyecto de Python nuevo con ayuda del IDE PyCharm.

Durante la creación de este proyecto se genera un entorno virtual, lo que permite aislar todos los proyectos y sus anexos en módulos complementarios.

images/ch02_18.png

Creación de un proyecto nuevo con PyCharm

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Creación del proyecto y del entorno virtual

2. Creación del archivo de script principal

Para poder escribir las líneas de código de nuestro programa, necesitamos un script con la forma de un archivo y extensión .py.

 Para ello, en el menú File de PyCharm, haga clic en la opción New y luego seleccione Python File.

A este archivo lo llamaremos mainFile (archivo principal) porque es el archivo central de nuestra aplicación. Por supuesto, usted puede nombrar el archivo como desee.

images/ch02_20.png

Creación del script Python

images/ch02_21.png

El archivo mainFile.py

3. Las primeras líneas de código

Al seleccionar el archivo mainFile.py en el lado izquierdo del editor PyCharm, tenemos la posibilidad de introducir líneas de código en la parte derecha.

Primero vamos a escribir comentarios que el lenguaje Python no interpretará, pero que serán de gran ayuda para comprender y comunicar a otros desarrolladores lo que hemos programado. Los comentarios se indican mediante el uso del carácter #.

Estas son las primeras líneas que escribiremos...

Conclusión

En este capítulo hemos hecho una introducción al uso del lenguaje Python y hemos aplicado los conceptos explicados en un primer caso práctico.

Sin embargo, estamos lejos de conocer todas las posibilidades de este lenguaje, que nos servirá durante todo el libro. Introduciremos nuevos conceptos durante los próximos capítulos.

En el capítulo siguiente vamos a explorar un concepto distinto. Es posible que no les guste a algunos, pero es necesario para cualquier proyecto de Machine Learning: el uso de las esta

dísticas que nos permitirán comprender los datos que vamos a usar en el proceso de aprendizaje de Machine Learning.