Estructuras de control¶

Los programas se ejecutan de manera secuencial línea tras línea de código, pero existen muchas situaciones en las que nos va a interesar que esto no sea así, como por ejemplo hacer dos cosas diferentes según el valor de una variable o repetir un determinado número de veces o hasta que se cumpla una condición dada ciertas instrucciones. Para realizar estas tareas se utilizan las estructuras de control que vamos a describir seguidamente.

Condicional if¶

En este apartado vamos en primer lugar a estudiar la función if para posteriormente ver como realizar una instrucción muy útil que existe en otros lenguajes, pero no en Python, se trata de switch.

if¶

En programación se utiliza la sentencia if para ejecutar un bloque de código sólo cuando se cumple una determinada condición. La sintaxis básica de if es:

...
sentencias previas a if
...
if condicion:
    sentecia 1
    sentencia 2
    ...
continua el programa despues de if

Se evalúa condicion siempre y:

Si el resultado es cierto (True o 1) se ejecuta el bloque de sentencias y se continúa el programa
Si el resultado es falsa (False o 0) se omite el bloque de sentencias y se continúa el programa

En el if la condición tiene que ser una expresión lógica que se pueda evaluar como True o como False. Esta línea siemrpe tiene que acabar con dos puntos (:).

En la figura siguiente vemos la explicación de forma gráfica mediante un ejemplo:

Veamos un ejemplo sencillo de uso. Se trata de que introduzcamos un valor por teclado y el programa nos indique si es el número es positivo y el valor introducido.

numero = int(input("Escribe un número y pulsa Enter: "))
if numero > 0:
    print("El número introducido es positivo")
print("El número es:", numero)

En la imagen vemos la respuesta a dos entradas diferentes, una negativa y la otra positiva.

if...else¶

Una sentencia if puede tener de manera opcional una clausula else. La sintaxis de esta declaración en Python tiene la forma siguiente:

if condicion:
    # Bloque de sentencias si condicion es True

    else:
    # Bloque de sentencias si condicion es False

La sentencia se evalúa de la siguiente forma: Si condición es True se ejecuta el código dentro del if y el código dentro del else se omite. Si condición es False se ejecuta el código dentro del else y el código dentro del if se omite. Cuando finaliza bien la parte del if o bien la del else el programa continua con la siguiente sentencia del programa.

En la figura siguiente vemos la explicación de forma gráfica.

if...elif...else¶

La sentencia se utiliza para ejecutar un bloque de código entre dos alternativas posibles. Sin embargo, si necesitamos elegir entre más de dos alternativas debemos utilizar la sentencia if...elif...else. Su sintaxis es:

if condicion_1:
    # Bloque 1
elif condicion_2:
    #Bloque 2

    else:
    # Bloque 3

Se evalúa así: Si condicion_1 es True, se ejecuta Bloque 1. Si condicion_1 es False, se evalúa condicion_2. Si condicion_2 es True, se ejecuta Bloque 2. Si condicion_2 es False, se ejecuta Bloque 3. Y así sucesivamente tantas veces como sea necesario. Opcionalmente esta sentencia también puede tener una clausula else que se ejecutará si no se cumple ninguna de las condiciones.

En la figura siguiente vemos la explicación de forma gráfica.

Switch¶

La sentencia switch junto con case (en el caso de lenguaje C) está pensada para el control de sentencias condicionales de bifurcación complejas y su funcionamiento es muy similar al de un conmutador rotativo de múltiples posiciones, siendo case cada una de estas posiciones. Es decir, se evalúa la expresión de switch y en función del resultado (un número entero) se transfiere el control a un case o posición determinada. Esta sentencia además tiene una clausula default para devolver un valor si no se cumple ninguna de las condiciones, es decir no existe el case para el valor obtenido.

Este tipo de sentencia resulta muy útil en algunos casos pero en Python no está implementada, así que tendremos que crear código con if que simulen su comportamiento.

Se puede utilizar elif para hacerlo, pero si el númereo de condiciones es elevado el tiempo en el que se evalúa cada una puede ser importante. Tenemos que tener en cuenta que las sentencias de evaluan de manera secuencial y no transcurre el mismo tiempo en que se evaluen las primeras que las última en un conjunto de 200 sentencias.

if caso == 1:
    print("1")
elif caso == 2:
    print("2")
elif caso == 3:
    print("3")
elif caso == 4:
    print("4")
# ...
elif caso == 200:
    print("200")
else:
    print("Equivale a default")

Vamos a ver un ejemplo en el que emularemos de dos maneras diferentees a switch para convertir los caracteres del sistema de numeración octal en binario de tres digititos creando sendas funciones mediante def.

switch con if:

def switch_if(octal):
    if octal == '0':
        return "000"
    elif octal == '1':
        return "001"
     elif octal == '2':
        return "010"
     elif octal == '3':
        return "011"
     elif octal == '4':
        return "100"
     elif octal == '5':
        return "101"
     elif octal == '6':
        return "110"
     elif octal == '7':
        return "111"
    else:
        return "NAN" #Not A Number

switch con un diccionario:

dicc = {
    '0':'000',
    '1':'001',
    '2':'010',
    '3':'011',
    '4':'100',
    '5':'101',
    '6':'110',
    '7':'111',
    }
def switch_dicc(octal):
    return dicc.get(octal, "NAN")

Bucle for¶

En los bucles for la acción está dirigida a contar el número de veces que ocurre algo o realizar una acción un determinado número de veces. Es especialmente útil para recorrer los datos de una lista, tupla o diccionario.

La sintaxis de este tipo de bucles en Python es:

for variable in secuencia:
    declaracion

Siendo "variable" la variable que se va a recorrer en el bucle de forma que cuando se alcance el valor establecido se sale del bucle.

La variable puede ser una cadena, un rango de valores que se expresa con range(n), siendo n el número de valores del rango que se inicia en 0 y que pueden ser iterados con una variable. Mas ampliamente, la sintaxis de range() es range(start, stop, step) siendo start y stop opcionales.

El bucle for se utiliza para ejecutar un programa sin fin e iterar en el orden de los elementos (una lista o una cadena) en la secuencia.

Usos comunes son:

for pin in pines

Donde pines es una lista de elementos que son iterados por un bucle for y asignados a la variable del bucle pin cada vez.

for i in range(start, end, num: 1)

Donde:

- start: es el valor inicial, a partir del cual el bucle for empieza a contar. El valor inicial por defecto es 0. Por ejemplo, range(5) es igual a range(0, 5).
- end: es el valor con el que termina. El bucle for cuenta hasta llegar a este valor, pero este valor no se incluye en el conteo.
- num: El valor de incremento del bucle. El valor por defecto es 1.

En el bucle for existe un iterable que define las veces que se ejecutará el código del mismo. Un ejemplo de for sería:

for i in range(0,7):
    print(i)

Genera la siguiente salida:

Vamos a crear un ejemplo de for que realice iteraciones sobre una cadena de texto:

for i in "Cadena de texto":
    print(i)

Genera la siguiente salida:

C
a
d
e
n
a

d
e

t
e
x
t
o

For anidados¶

Los bucles se pueden anidar, es decir se puede crear un bucle dentro de otro del mismo o diferente tipo, de forma que por cada iteración del bucle mas externo se tienen que producir todas las iteraciones del bucle mas interno. Esto resulta muy útil si por ejemplo tenemos listas anidadas (cada elemento de la lista es otra lista). Veamos un ejemplo:

lista_de_listas = [[5, 7, 9], ["Cadena", "de", "texto"], [2, 4, 6]]
for i in lista_de_listas:
    print(i)

Un solo for simplemente nos muestra la lista:

[5, 7, 9]
['Cadena', 'de', 'texto']
[2, 4, 6]

En este caso podemos acceder a cada elemento individual anidando dos for, así:

lista_de_listas = [[5, 7, 9], ["Cadena", "de", "texto"], [2, 4, 6]]
for i in lista_de_listas:
    for j in i:
        print(j)

Que nos devuelve:

5
7
9
Cadena
de
texto
2
4
6

El bucle for puede tener de manera opcional un bloque else cuyas sentencias se ejecutan cuando se han realizado todas las iteraciones del bucle. Un ejemplo lo vemos a continuación:

for var in range(5):
    print(var)
else:
    print("bucle finalizado")

Bucle for decontando¶

Se trata del mismo bucle for pero ahora la cuenta la realizamos hacia atrás. Hay dos formas sencillas de hacerlo:

Utilizando la función range(). Si queremos darle un enfoque Pythonic simplemente configuramos los argumentos de la función de manera que se indique el principio, el final y el incremento, que será logicamente negativo.

for i in range(20, 0, -2): #imprimere 20, 18, 16, ... 0

Utilizando la función reversed(). Es una función incorporada en la que hay que indicar como primer argumento el final de la cuenta, como segundo el principio, teniendo en cuenta que se omite, y como tercero el decremento si es ditintos de 1, pero se especifica en módulo. Se utiliza así:

for i in reversed(range(0,21,2)): #imprimere 20, 18, 16, ... 0

Range¶

Una de las operaciones mas comunes en programación es iterar números entre un valor dado (muy usual comenzar por 0) y un número n. Si por ejemplo queremos iterar una variable i entre 0 y 4 podemos escribir:

for i in (0,1,2,3,4):
    print(i)

Que nos devuelve una salida con:

Esto es totalmente correcto ya que la tupla (0,1,2,3,4) es perfectamente iterable. Pero no es una buena práctica, sobre todo si esa tupla tiene un número muy elevado de elementos. En Python es posible hacer esto mismo utilizando range():

for i in range(5):
    print(i)

Nos va a devolver el mismo resultado y podemos observar que el parámetro de range es el número de elementos y como se comienza en 0 se iterará hasta el 4, o sea el número de elementos menos uno.

En range() podemos pasar hasta tres parámetros en lugar de utilizar la opción por defecto del número de elementos. Tendría una sintaxis como:

for i in range(inicio, fin, incremento)

donde inicio es el valor inicial de la iteración, fin es el valor final e incremento es el salto entre valores. Cabe destacar que incremento puede ser un valor negativo. Un ejemplo nos aclara estos términos:

for i in range(20, 51, 10):
    print(i)
print("----------------------------")
for j in range(50, 19, -10):
    print(j)

Genera el siguiente resultado:

20
30
40
50
----------------------------
50
40
30
20

Observese la congruencia de los valores inicial y final con el valor de incremento de las variables. Si hacemos:

for j in range(19, 50, -10):
    print(j)

No devolverá ningún resultado porque es imposible realizar esa iteración.

Bucle While¶

La sintaxis de while es la siguiente:

while condicion:
    bloque de codigo

donde "condicion", que se evalúa en cada iteración, puede ser cualquier expresión realizado con operadores condicionales que devuelva como resultado un valor True o False. Mientra que "bloque de codigo" es el conjunto de instrucciones que se estarán ejecutando mientras la condición sea verdadera (True o '1'). Es lo mismo poner while true: que poner while 1:.

El bucle while es de los bucles que no tienen un número definido de iteraciones. Un ejemplo sencillo nos va a permitir entender su estructura y funcionamiento:

valor = 4
while valor > 0:
    valor -= 1
    print(valor) # salida: 3, 2, 1, 0
print("Iteraciones finalizadas")

Las dos partes de este bucle while son:

Condición: valor > 0
Bloque de código: x -= 1 y print(valor)
proceso de ejecución: El programa sigue esta secuencia de pasos:

Primera iteración: La primera vez entra con valor = 4 que es mayor que 0, por lo que se decrementa en 1 y se imprime la variable (se obtiene el 3) finalizando la primera iteración para volver a evaluar condición.

Segunda iteración: Ahora la variable es valor = 3 que es mayor que 0, por lo que se decrementa en 1 y se imprime la variable (se obtiene el 2) y ha terminado la segunda iteración volviéndose a evaluar condición.

Tercera iteración: La variable es valor = 2 que es mayor que 0, por lo que se decrementa en 1 y se imprime la variable (se obtiene el 1) y se pone fin a la tercera iteración para volver a evaluar condición.

Cuarta iteración: Ahora la variable es valor = 1 que es mayor que 0, por lo que se decrementa en 1 y se imprime la variable (se obtiene el 0) y ha terminado la cuarta iteración volviéndose a evaluar condición.

Salida de while: Ya no se cumple la condición por lo que se finaliza el while y se imprime el mensaje del print() final.

Cláusula `else`¶

El bucle while puede tener de manera opcional una clausula else cuyas sentencias se ejecutan cuando se han realizado todas las iteraciones del bucle. Vamos a ver su uso continuando con el ejemplo anterior:

valor = 4
while valor > 0:
    valor -= 1
    print(valor) # salida: 3, 2, 1, 0
else:
    print("Iteraciones del while finalizadas")
    print("")
    print("---------------------------")

print("Continuación del programa")
valor = 8
print("Cambiado valor a:",valor)
print("... mas programa")

Esto nos devuelve el siguiente resultado:

3
2
1
0
Iteraciones del while finalizadas

---------------------------
Continuación del programa
Cambiado valor a: 8
... mas programa

Anidar while¶

Los bucles while se pueden anidar de manera similar a los bucles for y pueden a su vez tener o no cláusula else tanto el primero como el o los anidados. Vamos a ver un ejemplo en que se generan todas las combinaciones de los valores de tres números dados variando sus valores entre 0 y 2. Generaremos una tabla a partir de estas combinaciones:

i, j, k = 0, 0, 0
print("| i | j | k |")
print("-------------")
while i < 3:
    while j < 3:
        while k < 3:
            print("|",i,"|",j,"|",k,"|")
            k += 1
            j += 1
        k = 0
    i += 1
    j = 0

El resultado que devuelve el programa es:

| i | j | k |
-------------
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 0 | 2 | 2 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
| 1 | 2 | 2 |
| 2 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 1 |
| 2 | 2 | 2 |

Ejemplos¶

Para terminar de explicar vamos a ver como resolver en Python dos ejemplos clásicos de programación:

Sucesión de Fibonacci. La sucesión de Fibonacci es una sucesión infinita de números naturales que comienza con los valores 0 y 1 y en la que se van obteniendo 'hijos de Fibonacci' sumando los dos términos anteriores:

1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,...

Un programa que resuelve esto sería:

print("Hijos de Fibonacci menores o iguales a 5000:")
x,y = 0,1
while y < 5000:
    print(y)
    x,y = y, x + y

El resultado para ese u otros límites lo puede observar el lector creando el programa.

Iterar una cadena. El ejemplo va aclararnos el funcionamiento de while pero no es la mejor forma de iterar una cadena.

texto = "Cadena de texto"
i=0
while i < len(texto):
    print(texto[:i +  1])
    i += 1

Se nuevo invitamos al lector a ver los resultados creando el programa.

Break¶

La sentencia break se utiliza para terminar un bucle for o while de manera inmediata al ser encontrada. En la imagen vemos la sintaxis de la sentencia break y su funcionamiento.

Veamos un ejemplo de uso de break con un buclefor para iterar una cadena hasta que encontremos un caracter concreto.

texto = "Cadena de texto"
for caracter in texto:
    if caracter == 't':
        print("He encontrado la letra t")
        break 
    print(caracter)

Con el siguiente resultado:

C
a
d
e
n
a

d
e

He encontrado la letra t

Vamos a retomar un ejemplo anterior para ver ahora un ejemplo de break en un bucle while y como su uso inadecuado va a impedir que se ejecute la cláusula else del mismo.

valor = 4
while True:
    valor -= 1
    print(valor) # salida: 3, 2, 1, 0
    if valor == 0:
        break
else:
    print("Iteraciones del while finalizadas")
    print("")
    print("---------------------------")

print("Continuación del programa")
valor = 8
print("Cambiado valor a:",valor)
print("... mas programa")

Comprobamos como efectivamente la cláusula else no tiene ningún efecto debido al break por lo que las sentencias del else nunca se ejecutarán:

3
2
1
0
Continuación del programa
Cambiado valor a: 8
... mas programa

Continue¶

La sentencia continue se utiliza para saltar la iteración actual del bucle y el flujo de control del programa pasa a la siguiente iteración. En la imagen vemos la sintaxis de la sentencia continue y su funcionamiento.

La sentencia continue se salta el código restante en la iteración actual y vuelve al principio siempre que aún queden iteraciones por realizar.

La diferencia entre break y continue es que este último no rompe el bucle, si no que pasa a la siguiente iteración saltandose el código pendiente.

Un ejemplo como:

cuenta = 0
while cuenta < 10:
    cuenta += 1
    if (cuenta % 2) == 0: # el número es par
        continue # se salta por ser par
    print(cuenta)

Da como salida los números impares:

Este otro ejemplo muestra como eliminar un número en la iteración:

for i in range(5):
    if i == 2: # vamos a saltarnos el 2
        continue
    print(i)