Python – El poderoso inicializador


Objetivo: presentar el inicializador de objetos en Python, invocado automáticamente por el constructor para facilitar las características iniciales del objeto.

Hemos comenzado nuestra andadura en el mundo de la POO en Python presentando los conceptos esenciales de clase y objeto. La clase representa el modelo, la plantilla con la que después crearemos los objetos concretos.

Regresemos a la sencilla clase Coche con la que hemos estado trabajando en las últimas entregas:

class Coche:
    
    marca = ''
    modelo = ''
    color = ''
    numero_de_puertas = 0
    cuenta_kilometros = 0
    velocidad = 0
    arrancado = False

    def arrancar(self):
        if not self.arrancado:
            print('Roarrrr')
            self.arrancado = True
        else:
            # Dale al encendido estando el coche arrancado y escucha...
            print('Kriiiiiiiiiiicccc')
  
    def parar(self):
        self.arrancado = False
  
    def acelerar(self):
        if self.arrancado:
            self.velocidad = self.velocidad + 1

    def frenar(self):
        if self.velocidad > 0:
            self.velocidad = self.velocidad - 1

    def pitar(self):
        print('Bip Bip Bip')

    def consultar_velocimetro(self):
        return self.velocidad

    def consultar_cuenta_kilometros(self):
        return self.cuenta_kilometros

Para fabricar coches a partir de este esquema, invocamos al constructor:

>>> coche1 = Coche()

Como puedes comprobar, el valor de los atributos de datos del objeto recién creado son los que aparecen en la definición de la clase. Por ejemplo:

>>> coche1.marca
''

De modo que, para poder montarte en el coche, lo primero que habría que hacer es darle algo de forma y color:

>>> coche1.marca = "Seat"
>>> coche1.modelo = "Ibiza"
>>> coche1.color = "Blanco"
>>> coche1.numero_de_puertas = 3

Los demás campos podemos dejarlos con sus valores iniciales, no parece muy apropiado que nada más fabricar el coche se nos estampe a toda pastilla contra una pared.

Esta manera de proceder, que habría que repetir con cada coche que fabricáramos, no es, obviamente, ni práctica, ni elegante ni inteligente.

¿Por qué no facilitamos estos valores iniciales en la propia invocación al constructor?

Es decir, algo así como:

coche1 = Coche("Seat", "Ibiza", "Blanco", 3)

Mucho más elegante, menos propenso a errores y, como veremos, permitiéndonos además un mayor control sobre los valores que pueden tomar los atributos.

Para poder comunicarnos de este modo con la clase Coche necesitamos ampliar su definición incorporando un nuevo método: el inicializador.

El inicializador es un método particular cuya función es obvia: ocuparse de los rudimentos iniciales necesarios a la hora de construir el objeto. Toma la forma siguiente, obsérvala con atención:

def __init__(self, argumento1, argumento2, ..., argumentoN):
    código

La palabra init va precedida y seguida por dos símbolos de subrayado (dos delante y dos detrás). Esto, que puede parecer algo esotérico, es una buena convención práctica de Python para evitar posibles conflictos de nombres.

Observa que el primer argumento es self, como en cualquier otro método, que ya sabes que referencia al objeto actual (enseguida lo verás en acción). Los demás argumentos deberán cuadrar con la invocación en el constructor:

coche1 = coche(argumento1, argumento2, ..., argumentoN)

Recuerda que self no se indica dentro del constructor.

Estamos en condiciones de introducir código en el inicializador que, en este caso, es bien simple:

    def __init__(self, marca, modelo, color, puertas):
        self.marca = marca
        self.modelo = modelo
        self.color = color
        self.numero_de_puertas = puertas

En la declaración de parámetros he empleado puertas en lugar de numero_de_puertas simplemente para ilustrar la flexibilidad que tenemos a la hora de elegir nombres de parámetros en las funciones. Naturalmente, en la última línea del código hay que utilizar el nombre real del atributo para que éste se nutra del valor facilitado.

La clase Coche quedaría entonces así:

class Coche:
    
    marca = ''
    modelo = ''
    color = ''
    numero_de_puertas = 0
    cuenta_kilometros = 0
    velocidad = 0
    arrancado = False

    def __init__(self, marca, modelo, color, puertas):
        self.marca = marca
        self.modelo = modelo
        self.color = color
        self.numero_de_puertas = puertas

    def arrancar(self):
        if not self.arrancado:
            print('Roarrrr')
            self.arrancado = True
        else:
            # Dale al encendido estando el coche arrancado y escucha...
            print('Kriiiiiiiiiiicccc')

etcétera, ...

En breve la mejoraremos aún más, pero vayamos asegurando los conceptos paso a paso.

Con esta definición, la siguiente llamada al constructor ya es lícita:

>>> coche1 = Coche("Seat", "Ibiza", "Blanco", 3)

Los IDEs (aquí IDLE) nos facilitan la vida
Los IDEs (en la imagen, IDLE) nos facilitan la vida

Lo que sucede a continuación no debe sorprenderte ahora: los argumentos «Seat», «Ibiza», «Blanco» y 3 son facilitados, respectivamente, a marca, modelo, color y puertas de __init__.

Una vez dentro de __init__, self referencia al objeto actual que se crea al invocar al constructor, es decir, coche1. De modo que interiormente __init__ realiza esto:

coche1.marca = "Seat"
coche1.modelo = "Ibiza"
coche1.color = "Blanco"
coche1.numero_de_puertas = 3

Puedes comprobar que coche1 ha sido inicializado correctamente. Por ejemplo:

>>> coche1.color
'Blanco'
>>> coche1.numero_de_puertas
3

Otro ejemplo de la inteligencia de IDLE
Otro ejemplo de la inteligencia de IDLE

Ahora sí, nuestra clase Coche empieza a tener clase de verdad. Pero aún podemos hacerla más fina…

Sabemos que las variables en Python no necesitan declararse y que se construyen en el momento en que reciben un valor. Este hecho nos permite simplificar nuestra clase. Si los atributos de datos van a ser inicializados dentro de __init__, ¿por qué molestarnos siquiera en dar valores iniciales al definir la clase? Simplifiquemos, entonces:

class Coche:
    
    cuenta_kilometros = 0
    velocidad = 0
    arrancado = False

    def __init__(self, marca, modelo, color, puertas):
        self.marca = marca
        self.modelo = modelo
        self.color = color
        self.numero_de_puertas = puertas

    def arrancar(self):
        if not self.arrancado:
            print('Roarrrr')
            self.arrancado = True
        else:
            # Dale al encendido estando el coche arrancado y escucha...
            print('Kriiiiiiiiiiicccc')

etcétera, ...

Hemos dejado sólo los atributos que expresamente no establecemos en __init__.

Aún podemos ir más allá. ¿Por qué no incluir toda la inicialización en __init__, incluso la de aquellos miembros que no se faciliten explícitamente en la invocación al constructor?

class Coche:
    
    def __init__(self, marca, modelo, color, puertas):
        self.marca = marca
        self.modelo = modelo
        self.color = color
        self.numero_de_puertas = puertas
        self.cuenta_kilometros = 0
        self.velocidad = 0
        self.arrancado = False

    def arrancar(self):
        if not self.arrancado:
            print('Roarrrr')
            self.arrancado = True
        else:
            # Dale al encendido estando el coche arrancado y escucha...
            print('Kriiiiiiiiiiicccc')

etcétera, etcétera...

Los atributos de datos, objetos también en sí (en Python, todo lo es), serán construidos en el momento de la inicialización.

Por lo general, bien sea a la hora de inicializar un objeto, o bien llegado el momento de modificar cualquiera de sus atributos de datos, es buena práctica dejar que sean los métodos quienes se encarguen de ello, en lugar de atacar a las variables miembro directamente. Dentro de un método podemos analizar el valor facilitado, comprobar que sea legítimo, corregirlo o incluso rechazarlo si no procede.

No sería muy sensato escribir código como el siguiente:

coche1.velocidad = 1000

No hay coche que pueda alcanzar 1000 Km/h. Tampoco podría estar parado y, en el instante siguiente, circular a 100 Km/h. Usando los métodos acelerar y frenar que hemos definido en la clase se garantiza un incremento o decremento de la velocidad gradual. Estos métodos, además, podrían asegurarse de que no se excediera en ningún caso un valor máximo por mucho que pisáramos el acelerador (ni mínimo cuando frenásemos, algo que ya hace el método frenar).

Tienes ya las bases suficientes para empezar a utilizar la Programación Orientada a Objetos en tus programas. Te advierto, es una vía casi sin retorno: una vez escribes tu primer programa POO, apetece poco volver a la programación estructurada tradicional.

Pero esto apenas ha empezado, aún queda mucho camino por descubrir…

Javier Montero Gabarró


Python – El poderoso inicializador


El texto de este artículo se encuentra sometido a una licencia Creative Commons del tipo CC-BY-NC-ND (reconocimiento, no comercial, sin obra derivada, 3.0 unported)


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Do central, ¿C3 o C4?


Objetivo: Presentar el convenio más aceptado para la diferenciación de notas según la octava en la que se encuentren.

Imagina, por un momento, que te pido que hagas sonar la nota Fa en tu instrumento. Supongamos que se trata de un piano, aunque la cuestión sería la misma si fuera cualquier otro instrumento que permita la ejecución de notas en distintas octavas.

De un vistazo localizas inmediatamente una tecla blanca justo a la izquierda de alguno de los patrones repetitivos de tres teclas negras. Haces sonar la nota y me preguntas: «¿te sirve éste o lo quieres tal vez más grave o agudo?»

Para diferenciar un Fa de otro podría decirte: «no, ese no, el que suena a 87,31 Hz».

Desde luego, ya no habría ambigüedad posible, aunque probablemente te quedaras un tanto perplejo.

Sería mucho más práctico y apropiado indicar simplemente, de un modo u otro, a qué octava concreta pertenece ese Fa.

El siguiente gráfico representa un piano completo de 88 teclas que abarca desde una nota La muy grave hasta otra Do muy aguda (haz clic sobre la imagen para ampliarla).

Imagen: Wikimedia Commons, Artur Jan Fijalkowski - CC-BY-SA
Imagen: Wikimedia Commons, Artur Jan Fijalkowski – CC-BY-SA

Vemos siete octavas completas (de DO a SI) más dos incompletas (tres notas a la izquierda y una a la derecha).

Para numerar las octavas tendremos que llegar a un acuerdo. Supongamos que por primera octava me refiero a la primera que aparece completa en el piano, segunda la siguiente y así sucesivamente.

Con este criterio acordado, podría replantearte la pregunta con más precisión pidiéndote que hicieras sonar un Fa2 (el Fa de la segunda octava), que es precisamente el que tiene por frecuencia 87,31 Hz, y no te supondría el mínimo problema su localización.

El índice de octava, denominado por algunos índice acústico o registral, puedes encontrarlo escrito de diversos modos: Fa2, Fa2, Fa(2) o Fa[2]. O bien, con notación anglosajona: F2, F2, F(2) o F[2].

Observa que, de acuerdo a este esquema, las tres notas del teclado que hay a la izquierda del primer Do pertenecen a la octava cero, de modo que la primera nota del teclado, La, se designa como A0. Te propongo como ejercicio interesante que calcules su frecuencia. Es precisamente en la octava cero donde comienza nuestro rango de frecuencias audibles.

Localiza en el teclado, a continuación, la cuarta octava completa. Fíjate que se halla en el centro, dejando tres completas a su izquierda y otras tres completas a su derecha. A la nota Do con la que comienza esa octava se la denomina, en justicia, Do central y se registra como C4, correspondiente a una frecuencia de 261,63 Hz. Unas pocas notas a la derecha, en la misma cuarta octava, se encuentra el A4, 440Hz, frecuencia de referencia más común en nuestro sistema de afinación.

C4, el Do central
C4, el Do central

Esta manera de contar octavas, en la que la primera coincide con la primera completa en el piano de 88 teclas, ha sido adoptada por la Sociedad Americana de Acústica (ASA) en un intento de ser estandarizado. Puede entenderse también refiriéndose a la octava cero como aquella en la que comienza el rango auditivo del ser humano. Vinculada al mundo de la ciencia, muchos autores se refieren a este criterio como la notación científica, índice acústico científico o incluso, como he leído en alguna ocasión, sistema de los físicos.

Pero podríamos haber contado de otra forma. Imagina por ejemplo que partimos de un gran pentagrama, el sistema de pentagrama en dos partes utilizado para la notación musical de instrumentos de amplia tesitura, como el piano, el órgano o el arpa. Vamos a denominar primera octava a la primera que se introduce en el pentagrama inferior, es decir, la que comienza en el Do ubicado en la segunda línea adicional inferior. El siguiente Do, C2, estaría en el segundo espacio y el Do central, en la frontera entre ambos pentagramas, sería el C3.

C3, el Do central
C3, el Do central

Observa que, de acuerdo a esta manera de contar, lo que antes denominábamos octava uno ahora sería la octava cero, y lo que antes era la octava cero ahora correspondería a la octava ¡menos uno!

Este modo de registro de octavas, conocido como sistema franco-belga, sigue siendo común en determinadas zonas de Europa, aunque cada vez está más extendido el sistema científico americano, al que algunos se refieren ya como el sistema internacional.

Para complicar aún más las cosas, llegan los sintetizadores, el MIDI y el software musical. Fabricantes y desarrolladores de software siguen su propio criterio a la hora de referirse a las octavas, de modo que la confusión está servida (he visto incluso un C5 como Do central).

Respondiendo entonces a la pregunta que da título a este artículo: Do central, ¿C3 o C4? Ambas formas son válidas, depende del criterio que sigas.

Yo siempre me referiré al Do central como C4, pero me cuidaré de que, cuando pueda existir algún tipo de confusión, aparezca explícitamente alguna mención que lo indique con claridad. Por ejemplo, podré decir lo siguiente: la sexta cuerda de la guitarra, afinada de modo normal, da al aire un E2 (considerando C4 como Do central). No cuesta nada escribirlo, dejarlo claro una vez, evitando así quebraderos de cabeza.

Y a la inversa igual: cuando te encuentres con el piano roll de tu secuenciador o leas un manual sobre un sintetizador, intenta de algún modo asegurarte de cuál es la correspondencia de notas. Nunca des nada por sentado.

Javier Montero Gabarró


Do central, ¿C3 o C4?


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Python – Fabricando objetos


Objetivo: presentar el concepto de Objeto o Instancia de una Clase en Python.

En el anterior artículo introdujimos las clases, auténticos pilares de la Programación Orientada a Objetos. Podemos pensar en ellas como diseños de moldes o plantillas para representar en Python (abstraer) una determinada realidad.

Aprendimos, por ejemplo, a modelar un coche:

class Coche:
    
    marca = ''
    modelo = ''
    color = ''
    numero_de_puertas = 0
    cuenta_kilometros = 0
    velocidad = 0
    arrancado = False

    def arrancar(self):
        if not self.arrancado:
            print('Roarrrr')
            self.arrancado = True
        else:
            # Dale al encendido estando el coche arrancado y escucha...
            print('Kriiiiiiiiiiicccc')
  
    def parar(self):
        self.arrancado = False
  
    def acelerar(self):
        if self.arrancado:
            self.velocidad = self.velocidad + 1

    def frenar(self):
        if self.velocidad > 0:
            self.velocidad = self.velocidad - 1

    def pitar(self):
        print('Bip Bip Bip')

    def consultar_velocimetro(self):
        return self.velocidad

    def consultar_cuenta_kilometros(self):
        return self.cuenta_kilometros

En la definición de clase nos encontramos sus características o atributos, que toman forma de variables (marca, modelo, color, etc…) y la funcionalidad propia de la clase o métodos, que nos indican qué cosas podemos hacer con ella, representados mediante funciones (arrancar(), acelerar(), frenar(), etc.).

Pero esto no es más que un esquema, un molde. Lo que queremos ahora es fabricar coches concretos, como un Seat León de cinco puertas o un Ford Fiesta de tres.

Al hecho de «fabricar» objetos a partir de un molde de clase se le denomina instanciar, y al producto obtenido se le conoce como instancias o, simplemente, objetos de esa clase.

De modo que vamos a asegurarnos que tenemos los conceptos claros: las clases son los moldes a los que recurrimos después para crear objetos concretos.

Para poner en marcha nuestra fábrica de coches virtual no necesitaremos una gran inversión en infraestructura y personal; nos bastará con ejecutar el intérprete de Python.

Para mayor comodidad, supongamos que hemos preparado ya todo el código con la definición de la clase Coche y lo hemos incluido en un fichero tal como coche.py.

La primera labor consistirá, por lo tanto, en ejecutar dicho código. En mi caso, lo abro en Idle y lo ejecuto con Run, pero tú puedes elegir cualquier otra forma de hacerlo. La cuestión es tener el intéprete interactivo con toda la definición de la clase cargada ya en memoria.

Comprobemos su existencia:

>>> Coche
<class '__main__.Coche'>

Para fabricar coches concretos necesitamos invocar a lo que se conoce como el constructor de clase, que se ocupará de crear el objeto en memoria. El rito para que haga acto de presencia es muy simple: basta con escribir el nombre de la clase seguido de un par de paréntesis.

Construyamos un primer coche:

>>> coche1 = Coche()

Típicamente los paréntesis los utilizaremos para definir valores iniciales del objeto. Más adelante, cuando presentemos el inicializador, aprenderás a usar esa característica.

Parémonos un instante a contemplar nuestra primera fabricación:

>>> coche1
<__main__.Coche object at 0x0234B7D0>

Lo que nos está diciendo el intérprete es que coche1 es un objeto de tipo Coche y está ubicado en la dirección de memoria 0x0234B7D0.

Cada objeto posee en Python un identicador único que podemos consultar con la función id():

>>> id(coche1)
37009360

En CPython, la implementación más común de Python, este identificador coincide con la dirección de memoria anterior, como podrás comprobar si te tomas la molestia de pasarlo a hexadecimal.

Ya que nos ha ido tan bien, probemos a fabricar un segundo automóvil:

>>> coche2 = Coche()

Aunque de la misma clase, se trata en efecto de un objeto diferente:

>>> id(coche2)
37634800

Para acceder a los atributos y métodos del objeto recurrimos a la notación punto, separando el nombre del objeto del atributo o método mediante un punto.

Establezcamos algunos atributos de coche1:

<code>>>> coche1.marca = "Seat"
>>> coche1.modelo = "León"
>>> coche1.color = "negro"

Y otros tantos de coche2:

coche2.marca = "Ford"
coche2.modelo = "Fiesta"
coche2.numero_de_puertas = 3

Esta forma de proceder, que puede parecer natural, no es la común. Tal como ya hemos apuntado, para dar valores iniciales a los objetos suele emplezarse la figura del inicializador, como veremos más adelante. Lo importante ahora es comprender bien el concepto.

Comprobemos los atributos de coche1:

>>> coche1.marca
'Seat'
>>> coche1.modelo
'León'
>>> coche1.color
'negro'
>>> coche1.numero_de_puertas
0
>>> coche1.cuenta_kilometros
0
>>> coche1.velocidad
0
>>> coche1.arrancado
False

Aprecia como los atributos que no hemos inicializado expresamente toman los valores que tenían en la definición de la clase.

Juguemos ahora un poco con los métodos, funciones que definen lo que podemos hacer con los objetos.

Traigamos a la palestra el primero de ellos. Lo reescribo aquí por comodidad:

    def arrancar(self):
        if not self.arrancado:
            print('Roarrrr')
            self.arrancado = True
        else:
            # Dale al encendido estando el coche arrancado y escucha...
            print('Kriiiiiiiiiiicccc')

El parámetro self, tal como explicamos en el artículo anterior, es obligatorio y debe figurar el primero en la declaración del método. Hace referencia al objeto en cuestión sobre el que se aplicará el método.

Para invocar el método, recurrirmos nuevamente a la notación punto, pasando entre paréntesis los argumentos que requiere el método en particular sin contar a self. Como en arrancar sólo existe self, a efectos prácticos es como si no tuviera ninguno:

>>> coche1.arrancar()
Roarrrr

Aunque no esté presente en la invocación, se está pasando implícitamente como self el nombre del método que llama a arrancar(), en este caso, coche1. Observa el código del método. Lo primero que hace es comprobar que el coche no está arrancado, en cuyo caso imprime «Roarrr», cambiando a continuación el atributo arrancado a True. Verifiquemos que en efecto se ha realizado esto último:

>>> coche1.arrancado
True

Naturalmente, coche2 permanece completamente ajeno a estas operaciones, pues arrancar no ha actuado sobre él, sino sobre coche1. Comprobemos que sigue detenido:

>>> coche2.arrancado
False

Estando coche1 arrancado, si intentamos arrancarlo de nuevo obtendremos un chirriante y desagradable ruido propio de forzar el motor de arranque sin necesidad:

>>> coche1.arrancar()
Kriiiiiiiiiiicccc

Revisemos algunos métodos más de la definición de la clase Coche:

    def parar(self):
        self.arrancado = False
  
    def acelerar(self):
        if self.arrancado:
            self.velocidad = self.velocidad + 1

    def frenar(self):
        if self.velocidad > 0:
            self.velocidad = self.velocidad - 1

Experimentemos con ellos. Cada vez que aceleramos, la velocidad del vehículo se incrementa en una unidad:

>>> coche1.acelerar()
>>> coche1.velocidad
1
>>> coche1.acelerar()
>>> coche1.velocidad
2

Para detener el vehículo, primero lo frenamos completamente:

>>> coche1.frenar()
>>> coche1.frenar() # Al tener velocidad 2 aplicamos dos veces el método
>>> coche1.velocidad
0

Y, a continuación, sacamos la llave de contacto:

>>> coche1.parar()
>>> coche1.arrancado
False

Es muy importante que estudies con cuidado en estos ejemplos cómo hemos accedido desde los métodos a los atributos del objeto a través de self. En la siguiente lección, cuando presentemos el inicializador, le daremos a esta operatividad un carácter esencial.

Javier Montero Gabarró


Python – Fabricando objetos


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