Librerías

Última actualización: 2025-07-01 | Mejora esta página

Tiempo estimado: 20 minutos

Hoja de ruta

Preguntas

  • ¿Cómo puedo utilizar software que ha escrito otra gente?
  • ¿Cómo puedo averiguar qué hace ese programa?

Objetivos

  • Explicar qué son las librerías de software y por qué los programadores las crean y utilizan.
  • Escribir programas que importen y utilicen módulos de la librería estándar de Python.
  • Buscar y leer documentación de la librería estándar de forma interactiva (en el intérprete) y en línea.

La mayor parte de la potencia de un lenguaje de programación está en sus librerías.

  • Una librería es una colección de ficheros (llamados módulos) que contienen funciones para ser usadas por otros programas.
    • También puede contener valores de datos (por ejemplo, constantes numéricas) y otras cosas.
    • Se supone que los contenidos de la librería están relacionados, pero no hay forma de hacer cumplir esto.
  • La librería estándar de Python es un extenso conjunto de módulos que vienen con el propio Python.
  • Muchas librerías adicionales están disponibles en PyPI (the Python Package Index).
  • Veremos más adelante cómo escribir nuevas librerías.

librerías y módulos

Una librería es una colección de módulos, pero a menudo los términos se usan indistintamente, especialmente porque muchas librerías sólo consisten en un único módulo, así que no te preocupes si los mezclas.

Un programa debe importar un módulo de librería antes de usarlo.

  • Utilice import para cargar un módulo de librería en la memoria de un programa.
  • Luego refiérase a cosas del módulo como module_name.thing_name.
    • Python usa . para significar “parte de”.
  • Usando math, uno de los módulos de la librería estándar:

PYTHON 

import math

print('pi is', math.pi)
print('cos(pi) is', math.cos(math.pi))

SALIDA 

pi is 3.141592653589793
cos(pi) is -1.0
  • Tienes que referirte a cada elemento con el nombre del módulo.
    • math.cos(pi) no funciona: la referencia a pi no “hereda” de algún modo la referencia de la función a math.

Utilice help para conocer el contenido de un módulo de librería.

  • Funciona igual que la ayuda para una función.

PYTHON 

help(math)

SALIDA 

Help on module math:

NAME
    math

MODULE REFERENCE
    http://docs.python.org/3/library/math

    The following documentation is automatically generated from the Python
    source files.  It may be incomplete, incorrect or include features that
    are considered implementation detail and may vary between Python
    implementations.  When in doubt, consult the module reference at the
    location listed above.

DESCRIPTION
    This module is always available.  It provides access to the
    mathematical functions defined by the C standard.

FUNCTIONS
    acos(x, /)
        Return the arc cosine (measured in radians) of x.
⋮ ⋮ ⋮

Importar elementos específicos de un módulo de librería para acortar programas.

  • Utilice from ... import ... para cargar sólo elementos específicos de un módulo de librería.
  • Luego refiérase a ellos directamente sin el nombre de la librería como prefijo.

PYTHON 

from math import cos, pi

print('cos(pi) is', cos(pi))

SALIDA 

cos(pi) is -1.0

Crear un alias para un módulo de librería al importarlo para acortar programas.

  • Utilice import ... as ... para dar un alias corto a una librería al importarla.
  • A continuación, haga referencia a los elementos de la librería utilizando ese nombre abreviado.

PYTHON 

import math as m

print('cos(pi) is', m.cos(m.pi))

SALIDA 

cos(pi) is -1.0
  • Comúnmente utilizado para librerías de uso frecuente o con nombres largos.
    • Por ejemplo, la librería de ploteo matplotlib a menudo tiene el alias mpl.
  • Pero puede hacer que los programas sean más difíciles de entender, ya que los lectores deben aprender los alias de su programa.

Explorando el Módulo de Matemáticas

  1. ¿Qué función del módulo math puedes usar para calcular una raíz cuadrada sin usar sqrt?
  2. Dado que la librería contiene esta función, ¿por qué existe sqrt?

  1. Usando help(math) vemos que tenemos pow(x,y) además de sqrt(x), así que podríamos usar pow(x, 0.5) para encontrar una raíz cuadrada.

  2. La función sqrt(x) es posiblemente más legible que pow(x, 0.5) cuando se implementan ecuaciones. La legibilidad es una piedra angular de la buena programación, por lo que tiene sentido proporcionar una función especial para este caso común específico.

Además, el diseño de la librería math de Python tiene su origen en el estándar C, que incluye tanto sqrt(x) como pow(x,y), por lo que un poco de la historia de la programación se muestra en los nombres de las funciones de Python.

Localizando el Módulo Correcto

Desea seleccionar un carácter aleatorio de una cadena:

PYTHON 

bases = 'ACTTGCTTGAC'
  1. ¿Qué módulo de librería estándar podría ayudarle?
  2. ¿Qué función seleccionarías de ese módulo? ¿Existen alternativas?
  3. Intenta escribir un programa que utilice la función.

El módulo aleatorio parece que podría ayudar.

La cadena tiene 11 caracteres, cada uno con un índice posicional de 0 a 10. Podría utilizar las funciones random.randrange o random.randint para obtener un número entero aleatorio entre 0 y 10, y luego seleccionar el carácter bases en ese índice:

PYTHON 

from random import randrange

random_index = randrange(len(bases))
print(bases[random_index])

o de forma más compacta:

PYTHON 

from random import randrange

print(bases[randrange(len(bases))])

¿Quizás haya encontrado la función random.sample? Permite escribir un poco menos, pero puede ser un poco más difícil de entender con sólo leerla:

PYTHON 

from random import sample

print(sample(bases, 1)[0])

Tenga en cuenta que esta función devuelve una lista de valores. Aprenderemos sobre listas en el episodio 11.

La solución más simple y corta es la función random.choice que hace exactamente lo que queremos:

PYTHON 

from random import choice

print(choice(bases))

Ejemplo de Programación de Rompecabezas (Problema de Parson)

Reorganice las siguientes sentencias para que se imprima una base de ADN aleatoria y su índice en la cadena. Puede que no se necesiten todas las sentencias. Siéntete libre de usar/añadir variables intermedias.

PYTHON 

bases="ACTTGCTTGAC"
import math
import random
___ = random.randrange(n_bases)
___ = len(bases)
print("random base ", bases[___], "base index", ___)

PYTHON 

import math 
import random
bases = "ACTTGCTTGAC" 
n_bases = len(bases)
idx = random.randrange(n_bases)
print("random base", bases[idx], "base index", idx)

¿Cuándo está disponible la ayuda?

Cuando un colega tuyo teclea help(math), Python informa de un error:

ERROR 

NameError: name 'math' is not defined

¿Qué se le ha olvidado hacer a tu colega?

Importación del módulo math (import math)

Importar con alias

  1. Rellena los espacios en blanco para que el programa de abajo imprima 90.0.
  2. Reescribe el programa para que use import sin as.
  3. ¿Qué forma te parece más fácil de leer?

PYTHON 

import math as m
angle = ____.degrees(____.pi / 2)
print(____)

PYTHON 

import math as m
angle = m.degrees(m.pi / 2)
print(angle)

puede escribirse como

PYTHON 

import math
angle = math.degrees(math.pi / 2)
print(angle)

Como acabas de escribir el código y estás familiarizado con él, puede que encuentres la primera versión más fácil de leer. Pero cuando se trata de leer un enorme trozo de código escrito por otra persona, o cuando se vuelve al propio trozo enorme de código después de varios meses, los nombres no abreviados suelen ser más fáciles, excepto cuando hay convenciones claras de abreviación.

¡Hay Muchas Formas De Importar Librerías!

Empareja las siguientes sentencias de impresión con las llamadas a librería apropiadas.

Comandos de impresión:

  1. print("sin(pi/2) =", sin(pi/2))
  2. print("sin(pi/2) =", m.sin(m.pi/2))
  3. print("sin(pi/2) =", math.sin(math.pi/2))

Llamadas a librerías:

  1. from math import sin, pi
  2. import math
  3. import math as m
  4. from math import *
  1. Llamadas a las librerías 1 y 4. Para referirse directamente a sin y pi sin el nombre de la librería como prefijo, es necesario utilizar la sentencia from ... import .... Mientras que la llamada a librería 1 importa específicamente las dos funciones sin y pi, la llamada a librería 4 importa todas las funciones del módulo math.
  2. Llamada a la librería 3. Aquí se hace referencia a sin y pi con un nombre de librería abreviado m en lugar de math. La llamada a librería 3 hace exactamente eso utilizando la sintaxis import ... as ... - crea un alias para math con el nombre abreviado m.
  3. Llamada a la librería 2. Aquí se hace referencia a sin y pi con el nombre de librería normal math, por lo que basta con la llamada normal import ....

Nota: aunque la llamada a librería 4 funciona, importar todos los nombres de un módulo usando una importación comodín no es recomendable ya que hace que no quede claro qué nombres del módulo se usan en el código. En general, es mejor hacer las importaciones tan específicas como sea posible y sólo importar lo que el código utiliza. En la llamada a librería 1, la sentencia import nos dice explícitamente que la función sin es importada del módulo math, pero la llamada a librería 4 no transmite esta información.

Importar elementos específicos

  1. Rellena los espacios en blanco para que el programa de abajo imprima 90.0.
  2. ¿Encuentra esta versión más fácil de leer que las anteriores?
  3. ¿Por qué los programadores no usarían siempre esta forma de import?

PYTHON 

____ math import ____, ____
angle = degrees(pi / 2)
print(angle)

PYTHON 

from math import degrees, pi
angle = degrees(pi / 2)
print(angle)

Lo más probable es que encuentres esta versión más fácil de leer ya que es menos densa. La principal razón para no utilizar esta forma de importación es evitar conflictos de nombres. Por ejemplo, no importaría degrees de esta forma si también quisiera usar el nombre degrees para una variable o función propia. O si también importaras una función llamada degrees de otra librería.

Lectura de mensajes de error

  1. Lee el siguiente código e intenta identificar cuáles son los errores sin ejecutarlo.
  2. Ejecuta el código y lee el mensaje de error. ¿Qué tipo de error es?

PYTHON 

from math import log
log(0)

SALIDA 

---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-d72e1d780bab> in <module>
      1 from math import log
----> 2 log(0)

ValueError: math domain error
  1. El logaritmo de x sólo está definido para x > 0, por lo que 0 queda fuera del dominio de la función.
  2. Aparece un error de tipo ValueError, indicando que la función recibió un valor de argumento inapropiado. El mensaje adicional “error de dominio matemático” aclara cuál es el problema.

Puntos Clave

  • La mayor parte de la potencia de un lenguaje de programación está en sus librerías.
  • Un programa debe importar un módulo de librería para poder utilizarlo.
  • Utilice help para conocer el contenido de un módulo de librería.
  • Importa elementos específicos de una librería para acortar programas.
  • Crea un alias para una librería al importarla para acortar programas.