# Introducción a la Programación I ## Clase 0: Sistemas y Algoritmos --- # Agenda - ¿Qué es un algoritmo? - Algoritmos en la vida cotidiana - Tipos de algoritmos - Arquitectura de computadoras - Análisis y diseño de soluciones - Instrucciones para la computadora - Lenguajes de programación — ¿Por qué Python? - Archivos fuente y cómo se ejecutan - Cómo funciona el intérprete de Python --- # ¿Qué son los algoritmos? Un **algoritmo** es una secuencia de pasos **definidos y ordenados** para resolver un problema o realizar una tarea específica. - Los pasos deben ser **claros** y **precisos** - Tienen un **inicio** y un **fin** - Producen un **resultado** a partir de entradas > Si podés describir cómo hacés algo paso a paso, ya estás pensando algorítmicamente. --- # ¿Lavarse los dientes es un algoritmo? --- # Lavarse los dientes es un algoritmo 1. Agarrar la pasta dental 2. Revisar si queda pasta 3. ¿No tiene? → Buscar una nueva 4. Buscar el cepillo y colocarlo en los dientes 5. Mover de lado a lado 6. ¿Pasaron 2 minutos? → Si no, volver al paso 5 7. Enjuagarse 8. **Fin** > Decisiones, repeticiones, pasos ordenados — todo es parte de un algoritmo. --- # Algoritmos en la vida cotidiana Los algoritmos están en todos lados: - 📍 **GPS**: encontrar la mejor ruta para llegar a un lugar - 🔍 **Google**: mostrar los resultados más relevantes - 🎵 **Spotify / Netflix**: recomendar contenido según tus preferencias - 🎮 **Videojuegos**: controlar la inteligencia artificial de personajes - 🏥 **Medicina**: ayudar a diagnosticar enfermedades - 📦 **Logística**: optimizar la entrega de paquetes > Cuando aprendés a programar, aprendés a crear estas soluciones. --- # Tipos de algoritmos | Tipo | ¿Qué hace? | |------|-----------| | **Búsqueda** | Encontrar un elemento dentro de un conjunto de datos | | **Ordenación** | Organizar elementos según algún criterio | | **Optimización** | Encontrar la mejor solución posible a un problema | | **Recursivos** | Resolver un problema repitiéndose sobre versiones más simples del mismo | --- # Beneficios de aprender algoritmos - 🧠 Desarrollar **pensamiento crítico y lógico** - 💻 Comprender mejor el **mundo digital** que nos rodea - 🔧 Mejorar la capacidad de **resolver problemas** de forma metódica - 🏗️ Mejorar la habilidad de **diseñar sistemas y programas** - 🌐 Base para **cualquier lenguaje** de programación > Los algoritmos son independientes del lenguaje — el lenguaje es solo la herramienta para expresarlos. --- # Arquitectura de computadoras Para entender cómo ejecutamos programas, necesitamos saber qué hay dentro de una computadora. <div class="mermaid"> %%{init: {'theme':'base', 'themeVariables': {'fontSize':'20px', 'fontFamily':'arial'}, 'flowchart':{'padding':20, 'nodeSpacing':80, 'rankSpacing':80}}}%% graph LR CPU["   CPU   "] RAM["   RAM   "] Storage["   Disco   "] IO[" Entrada/Salida "] CPU --- RAM CPU --- Storage CPU --- IO style CPU fill:#ff6b6b,stroke:#c92a2a,stroke-width:4px,color:#fff style RAM fill:#4ecdc4,stroke:#0a9396,stroke-width:4px,color:#fff style Storage fill:#ffe66d,stroke:#f4a261,stroke-width:4px,color:#000 style IO fill:#95e1d3,stroke:#38ada9,stroke-width:4px,color:#000 </div> --- # Componentes principales - **CPU** (Unidad Central de Procesamiento): ejecuta las instrucciones. Es el "cerebro". - **RAM** (Memoria de Acceso Aleatorio): almacenamiento temporal mientras el programa corre. Rápida pero volátil. - **HDD / SSD** (Disco Duro / Disco Sólido): almacenamiento permanente. Aquí viven tus archivos `.py`. - **Entrada / Salida (I/O)**: teclado, mouse, pantalla, red — cómo la computadora se comunica con el mundo exterior. > Un programa se carga desde el disco a la RAM y la CPU lo ejecuta instrucción por instrucción. --- # Análisis y diseño de soluciones Antes de escribir una sola línea de código, seguimos un proceso: 1. **Definir el problema** — ¿Qué necesito resolver exactamente? 2. **Analizar** — ¿Qué datos tengo? ¿Qué datos necesito producir? 3. **Diseñar la solución** — Describir los pasos (pseudocódigo, diagrama) 4. **Implementar** — Traducir el diseño al lenguaje de programación 5. **Probar** — Verificar que la solución funciona correctamente > El error más común: saltarse los primeros pasos y ponerse a escribir código de inmediato. --- # ¿Qué es una instrucción? Una **instrucción** es la unidad mínima de trabajo que le damos a la computadora. Las instrucciones básicas son: | Instrucción | ¿Qué hace? | Ejemplo | |-------------|-----------|---------| | **Leer** | Obtener datos del usuario o archivo | `input()` | | **Escribir** | Mostrar datos en pantalla | `print()` | | **Calcular** | Realizar operaciones matemáticas | `2 + 3` | | **Decidir** | Elegir entre dos caminos | `if / else` | | **Repetir** | Ejecutar algo varias veces | `for / while` | > Cualquier programa, por complejo que sea, está compuesto por estas instrucciones básicas. --- # Archivos fuente Un **archivo fuente** es un archivo de texto que contiene código escrito en un lenguaje de programación. - En Python, los archivos fuente tienen extensión **`.py`** - Son legibles por humanos (y por el intérprete) - Se crean con cualquier editor de texto ``` mi_programa.py ← archivo fuente (código Python) ``` > El código fuente describe **qué querés que la computadora haga**, en un lenguaje que vos podés entender. --- # Código fuente vs. ejecutable | | Código fuente | Ejecutable / Bytecode | |--|--------------|----------------------| | **Formato** | Texto legible | Binario / bytecode | | **Lo entiende** | El programador | La CPU o la VM | | **Extensión** | `.py` | `.exe`, `.pyc` | | **Se crea** | Con el editor | Automáticamente | En Python: el intérprete convierte el `.py` en **bytecode** (`.pyc`) y lo ejecuta en la **Máquina Virtual de Python**. --- # ¿Por qué Python? - La **curva de aprendizaje** para quien nunca programó es más **suave** - **Eficiente**: más con menos código - Su sintaxis produce **código más limpio** y legible - Fácil de leer, fácil de depurar - Extensamente usado en trabajos académicos y de aplicación real: ciencia de datos, IA, automatización, web... > **Importante:** el lenguaje es una herramienta. Lo que aprendemos en esta materia aplica a cualquier lenguaje. --- # ¿Por qué NO Java como primer lenguaje? - La **curva de aprendizaje** para quien nunca programó es más **empinada** - Hay mucha **"magia"** necesaria antes de poder hacer algo mínimo - Arrastra **complejidades históricas** que lo hacen difícil como punto de partida - Una vez que aprendés Python, el pasaje a Java (u otros lenguajes) es mucho más rápido > No es que Java sea malo — es que Python es mejor punto de partida. --- # Tendencias de lenguajes Python es consistentemente uno de los lenguajes más populares y de mayor crecimiento: - **Stack Overflow Developer Survey**: Python, el lenguaje más querido por años consecutivos - **GitHub**: uno de los lenguajes con más repositorios activos - **RedMonk Rankings**: siempre en el top 3 > La industria y la academia coinciden: Python es relevante hoy y lo seguirá siendo. --- # Programamos en inglés Los programas se escriben en inglés. Esto es importante: - Los **nombres de funciones** y la **sintaxis** de Python están en inglés - Las **variables** y los **comentarios** también deberían estar en inglés - Es el idioma universal de la programación — te permite colaborar con cualquier persona en el mundo ```python # Good student_name = "Ana" print(student_name) # Evitar nombre_estudiante = "Ana" # funciona, pero no es convención ``` --- # Python — Características técnicas - **Interpretado**: no se compila a código máquina directamente - **Alto nivel**: abstraído de los detalles del hardware - **Propósito general**: sirve para casi cualquier tipo de problema - **Tipado dinámico**: no declarás el tipo de las variables explícitamente - **Garbage-collected**: la memoria se libera automáticamente - **Multi-paradigma**: funcional, orientado a objetos, estructurado - **Portable**: corre en Windows, Linux, macOS Diseñado por **Guido van Rossum**. Primera versión en **1991**. --- # ¿Por qué "interpretado"? **Lenguajes compilados** (C, C++): - El código fuente se traduce **directamente a código máquina** - El ejecutable corre directamente en la CPU **Python (interpretado)**: - El código Python se traduce a **bytecode** - El bytecode es ejecutado por la **Máquina Virtual de Python (VM)** - No corre directamente en la CPU — corre sobre la VM > Ventaja: más portable. Desventaja: generalmente más lento que código compilado nativo. --- # Portabilidad — Platform Independent Gracias al modelo bytecode + VM: - El **bytecode** (`.pyc`) es el mismo en cualquier sistema operativo - Siempre que la **versión del intérprete** sea la misma - El código Python puede correr en **Windows, macOS o Linux** sin modificaciones ``` hello.py → [intérprete Python] → hello.pyc (bytecode) ↓ Python VM (cualquier OS) ``` > "Write once, run anywhere" — siempre que haya un intérprete instalado. --- # Garbage Collection — Recolección de basura En lenguajes más antiguos (C, C++), la memoria se manejaba **manualmente**: - El programador pedía memoria - El programador tenía que liberarla cuando ya no la necesitaba - Olvidarse → fuga de memoria (memory leak) **Python lo hace automáticamente:** - Cuando una variable deja de ser referenciada, el **Garbage Collector** libera esa memoria - No tenés que preocuparte por esto al programar > Menos poder de control, pero menos errores comunes y más foco en resolver el problema. --- # ¿Cómo funciona el intérprete de Python? ``` Archivo .py (código fuente) ↓ [Lexer / Parser] ↓ AST (Árbol sintáctico) ↓ [Compilador a bytecode] ↓ Archivo .pyc (bytecode) ↓ [Python Virtual Machine] ↓ Ejecución del programa ``` > Esto ocurre automáticamente cada vez que ejecutás `python3 mi_archivo.py`. --- # Resumen de la clase | Concepto | Idea clave | |----------|-----------| | Algoritmo | Secuencia de pasos ordenados para resolver un problema | | CPU / RAM / Disco | Los tres componentes centrales de una computadora | | Análisis y diseño | Pensar antes de programar | | Instrucción | La unidad mínima de trabajo para la computadora | | Archivo fuente | Texto con código, extensión `.py` | | Python | Interpretado, alto nivel, portable, tipado dinámico | | Bytecode + VM | Cómo Python logra ser portable | --- # Próxima clase ## Clase 1: Hello World y Variables - Escribiremos nuestro primer programa en Python - Aprenderemos qué son las variables y sus tipos - Operaciones matemáticas y lógicas - Casting entre tipos numéricos > Asegurate de tener Python 3 instalado antes de la próxima clase. > Descargalo en: **python.org/downloads**