Paradigmas de programación

Introducción a la programación con objetos

Programación Imperativa / Programación Procedural

Problema: 🥟 Preparar Empanadas
  Paradigma De Cocinar en Casa (PCC)
    Necesitamos:
      - ingredientes
      - horno
      - tiempo
      - conocimiento (receta)
      - heladera: guardar ingredientes

  Paradigma de Pedir Afuera (PPA)
    Necesitamos:
      - plata
      - aplicacion / telefono
      - heladera: repositorio de imanes/telefono
    Ventaja:
      - mas facil
    Desventaja:
      - Tenemos menos control

Problema: 🖥️ Programar
  Paradigma Imperativo/Procedural
    Necesitamos:
      ifs
      procedimientos
      funciones
      variables

  Paradigma Orientado a Objetos:
    Necesitamos:
      if
      variable

Objetos y mensajes

Somos ornitólogos y ornitólogas que estudiamos el comportamiento de las aves, y Pepita es una golondrina.

from aves import pepita

¿Qué sabe hacer pepita? ¿Sabe volar_en_circulos?

>> pepita.volar_en_circulos()

¿Sabe cantar_boleros?

>> pepita.cantar_boleros()
# AttributeError: 'Golondrina' object has no attribute 'cantar_boleros'

Ups, no 😛. ¿Y sabe comer_alpiste?

>> pepita.comer_alpiste()
# TypeError: comer_alpiste() missing 1 required positional argument: 'gramos'

Ups, sí, pero tenemos que decirle cuantos gramos de alpiste queremos que coma

>> pepita.comer_alpiste(10)

💡Formalización: pepita es un objeto, y como todo objeto, entiende algunos mensajes. En particular, nuestra golondrina entiende los mensajes comer_alpiste y volar_en_circulos, pero no entiende cantar_boleros (ni casi ninguna otra cosa que se te ocurra :wink:) En otras palabras, pepita sabe comer alpiste y volar en circulos.

Por otro lado, si le pedimos a un objeto que haga cosas que no sabe hacer, éste se rehusará.

¿Y qué pasa cuando le enviamos estos mensajes? pepita no tiene infinita energía para hacer todo lo que le pidamos, sino que sabe cuanta es la energia que le queda:

>> pepita.energia

🎯 Sabiendo esto, ¿te animás a averiguar cómo queda la energia después de hacerla comer alpiste? ¿y después de hacerla volar en círculos?

Como vemos, cada vez que hacemos que pepita coma y vuele, su energia cambia.

💡 Formalización: los objetos pueden tener estado (en el caso de pepita, su estado es la energía), el cual puede cambiar a lo largo del tiempo.

🎯 ¿Te animás a averiguar según qué formula?

💡 Formalización: cada vez que un objeto recibe un mensaje, hace algo, reaccionando al mismo. Por tanto, decimos que los objetos tienen un cierto comportamiento (por ejemplo, cuando pepita come alpiste, su energia sube en tantas unidades como los gramos ingeridos)

Ambiente e interfaces

pepita no es nuestra única golondrina. También contamos con anastasia:

>> pepita == anastasia
False

Como vemos, aunque las dos son golondrinas, no son el mismo objeto, y por eso si las comparamos con == nos dará False. De hecho, un objeto sólo es idéntico a sí mismo.

>> pepita == pepita
True

💡 Formalización: la identidad es la propiedad por la que los objetos “saben” que son diferentes a los demás.

¿Y que hay de su energía? ¿Tendrá lan misma?

>> pepita.energia
100
>> anastasia.energia
200

anastasia es otro objeto, y como tal, cuenta con su propio estado. Por eso es que si bien las dos tienen energia, presentan valores diferentes. ¿Qué cosas sabrá hacer anastasia?

>> anastasia.volar_en_circulos()
>> anastasia.comer_alpiste(10)

Como anastasia es otra golondrina, sabe hacer las mismas cosas que pepita.

💡 Formalización: llamaremos ambiente al contexto en el que el viven los objetos, tienen su estado y pueden entender mensajes. En un mismo ambiente podemos contar con varios objetos, como por ejemplo, pepita y anastasia.

En otras palabras es el mundo que los objetos habitan 🌎 y en que se relacionan . Cada vez que apretamos play en replit, o le damos reset en colab, o cerramos nuestro intérprete de python en nuestra computadora y lo volvemos a iniciar, estamos destruyendo ese mundo y volviendo a empezar.

Pero no sólo contamos con pepita y anastasia, sino también con roberta. ¿Cuánta energía tendrá inicialmente?

>> roberta.energia

😮 Ohh, ¡tiene mucha energia! Y también sabrá volar en círculos, ¿no?

>> roberta.volar_en_circulos()
>> roberta.energia

Bien, aunque como vemos perdió sólo una unidad de energía, pese a que anastasia y pepita gastan 10 al hacerlo. Parece que las tres saben hacer lo mismo, pero roberta lo hace de forma diferente.

💡 Formalización: no todos los objetos tienen que reaccionar de igual forma a los mismos mensajes. En otras palabras, no todos los objetos tienen por qué comportarse igual.

¿Y qué hay sobre comer_alpiste?

>> roberta.comer_alpiste(10)

Ey, ¡no le gusta el alpiste! Pero nos dijeron que sí le gusta comer peces:

>> roberta.comer_peces(2)
>> roberta.energia

💡 Formalización: no todos los objetos tienen qué entender los mismos mensajes. Por ejemplo roberta no entiende comer_alpiste, pero sí entiende comer_peces (que anastasia y pepita no entienden, si no nos creés podés comprobarlo vos :smile:). Al conjunto de mensajes que cada objeto expone lo llamaremos interfaz, la cual puede ser (y típicamente será) diferente para cada objeto.

Qué rara es nuestra nueva golondrina, ¿no? ¡Es que no es una Golondrina! ¡Es un dragón! 🔥

>> roberta.escupir_fuego()

Perdón, esperamos no haber quemado nada 🙈

Interfaces compartidas

Entonces, ¿pepita y roberta se comportan igual? ¡No! ¿Y tienen la misma interfaz? ¡Tampoco! Pero sí tienen una parte común; en otras palabras comparten (parcialmente) una interfaz:

	🌾 comer_alpiste	🐟 comer_peces	🔥 escupir_fuego	✈️ volar	🔄 volar_en_circulos
pepita	✅️			✅️	✅️
anastasia	✅️			✅️	✅️
roberta		✅️	✅️	✅️	✅️

Clases

Momento, ¿y cómo están definidas pepita, anastasia y roberta? ¿Dónde dice qué saber hacer cada una y cómo?

En el paradigma de objetos, los mismos se crean a partir de moldes llamados clases, que sirven para dar vida a objetos que se comporten de igual forma. Por ejemplo nuestras golondrinas pepita y anastasia se crearán de la siguiente forma….

pepita = Golondrina(100)
anastasia = Golondrina(200)

… partir de una clase llamada Golondrina que se verá así:

class Golondrina:
  def __init__(self, energia):
    self.energia = energia

  def comer_alpiste(self, gramos):
    self.energia += 4 * gramos

  def volar_en_circulos(self):
    self.volar(0)

  def volar(self, kms):
    self.energia -= 10 + kms

💡 Formalización: al acto de crear un objeto a partir de una clase se lo denomina instanciación, y por tanto a los objetos también se los denomina instancias (de una clase particular). Por ejemplo, pepita es una instancia (de la clase Golondrina).

Si bien el término instancia quizás no nos diga mucho, en este contexto significa “ejemplo”, dado que cada golondrina como pepita o anastasia son ejemplo concretos (es decir, casos particulares) de la idea más general de una Golondrina.

Como vemos, una clase es nuevo tipo de definición, que se suma a las funciones y procedimientos que ya conocíamos. Se escribe mediante la palabra reservada class, seguida de un nombre y :. Dentro de ella encontraremos los métodos, que son el código que especifica cómo se comportará un objeto cuando reciba un mensaje.

📝 Nota: sí, los métodos se definen usando la misma palabra clave def que usabamos para funciones y procedimientos. Sin embargo, no son lo mismo: como podemos ver los métodos siempre están “dentro” de una clase, y además tienen como primer parámetro self. Más sobre esto, en breve.

Parecidos pero distintos: métodos vs funciones

Tomemos este método como ejemplo:

class Golondrina:
  def comer_alpiste(self, gramos):
    self.energia = self.energia + 4 * gramos

👀 Ojo, porque los métodos y las funciones, si bien se ven parecidos, no son lo mismo.

1. Las funciones se invocan como funcion(argumentos), pero los métodos se evaluan a través el envio de mensajes como objeto.mensaje(argumentos)
2. los métodos tienen siempre declaran como primer parámetro self, las funciones no
3. los métodos siempre van dentro de un class, mientras que las funciones van por fuera

¿Quien soy yo?

Habrán notado que una diferencia importante entre una función y un método es el parámetro self (en inglés, si mismo) que reciben todos los métodos en su definición. Este parámetro representa al objeto receptor del mensaje, y Python lo pasará automáticamente siempre que enviemos uno.

Por ejemplo cuando hagamos…

>> pepita.comer_alipste(10)

… Python pasará automáticamente a pepita a través del parámetro self. Y si hacemos…

>> anastasia.comer_alipste(10)

… self representará a anastasia. Esto nos permite que definamos métodos que accedan al estado del objeto que está recibiendo el mensaje (como en comer_alpiste) o que le enviemos más mensajes (como en volar_en_circulos, que envía a self el mensaje volar).

Un poco de práctica

Ahora te toca a vos:

1. Creá a la golondrina maria con 42 puntos de energía inicial
2. Creá al dragón chimuelo, con 200 dientes y 1000 de energía inicial
3. Definí el método esta_debil, que nos dice si nuestras “aves” tiene menos de 10 puntos de energia (golondrinas) o menos de 50 puntos de energía (dragones)
4. Definí el método esta_feliz, que nos dice si nuestras “aves” tiene más de 500 puntos de eneria (sin importar de qué clase sean)
5. Hace a hipo, entrenador de dragones: sabe aceptar a dragones, quienes son sus entrenados y hacerlos entrenar todos los dias, haciendoles dar 20 vueltas en circulos y luego comer su comida favorita hasta saciarse (3 peces)
6. Hacé que hipo pueda entrenar a las golondrinas. ¿Qué comportamiento deberían entender las golondrinas ahora?
7. Definí el m[etodo entrenamiento_intensivo, que hace dar vultas en circulos a sus entrenados hasta que estén débiles.

Constructores

Hacemos un alto en el camino para entender los constructores. Como habrás notado, nuestras clases tienen un método “raro”, que se llama __init__:

class Golondrina:
  def __init__(self, energia):
    self.energia = energia

Este método no tiene ese nombre exótico porque sí: se trata de uno muy especial, que, siempre que esté definido, Python ejecutará justo cuando instanciemos un objeto de la clase correspondiente. Este método puede tomar cualquier cantidad de parámetros, los cuales se corresponderán con la cantidad de argumentos que tenemos que pasar al momento de crear a nuestro objeto.

Este método especial, llamado constructor, se usa típicamente para darle valores iniciales a los atributos del objeto, ya sean predefinido o dependientes de lo que se pase como argumento.

Herencia

¿Ves algo repetido entre las golondrinas y los dragones? Sí, ¡el método está_feliz! Extraigamos la lógica común a una clase AnimalAlado.

class AnimalAlado:
  def esta_feliz(self):
    return self.energia >= 500

class Golondrina(AnimalAlado):

  ... etc ...

class Dragon(AnimalAlado):

  ... etc ...

Diremos además que esta clase es una clase abstracta, porque no existe para tener instancias directas.

Por panamericana

Ah, pero no tan rápido. Ahora te toca a vos: implementá el método volar_por_panamericana que nos permite decirle a un animal alado que vuele hasta un cierto lugar a lo largo de ciudades de la Ruta Panamericana. Tené en cuenta algunos puntos notables de la ruta:

• Ushuaia es el km 0
• Buenos Aires es el km 3078
• Valparaiso (Chile) es el km 4533
• Bahía Prudhoe (Alaska) es el km 17958.

Para pensar: ¿tiene algo raro este nuevo método?

Aflojá con el aparatito

¡Integremos lo visto con otra situación!

Es innegable que en la actualidad los dispositivos electrónicos atraviesan nuestro día a día :electric_plug:. Desde celulares :iphone: hasta notebooks:computer: que están presentes tanto en nuestro ocio como en nuestros trabajos o estudios. Es por eso que vamos a modelar distintos dispositivos utilizando la programación con objetos.

Para entrar en calor vamos a modelar la clase Celular, ¿qué sabemos de ellos?

• Todos los celulares tienen su bateria en 100 inicialmente;
• Cuando utilizamos un Celular, su batería disminuye en la mitad de los minutos que lo hagamos. Por ejemplo: si usamos el celular 30 minutos, su batería bajará en 15.
• Los celulares se pueden cargar_a_tope para dejar la batería en 100.

Definí la clase Celular y también los métodos __init__, utilizar y cargar_a_tope. No nos vamos a preocupar por ahora en que tenga suficiente bateria para poder utilizarlo. :wink:

¡Ahora es el turno de la Notebook! :computer:

La clase Notebook entiende los mismos mensajes que Celular y se comporta parecido pero no exactamente igual. La diferencia está en que a la hora de utilizar una notebook, su bateria disminuye en la cantidad de minutos que la utilicemos.

Definí la clase Notebook, que sepa entender los mensajes __init__, utilizar y cargar_a_tope.

Sí, definitivamente Celular y Notebook tienen comportamiento repetido. :face_with_raised_eyebrow:

Para pensar: ¿qué métodos son iguales en ambas clases?

Con esto en cuenta, definí una clase abstracta común y modificá las clases que definiste anteriormente para evitar que haya métodos repetidos entre Celular y Notebook. ¿Como la llamarías?

Una de las grandes molestias que nos traen los dispositivos electrónicos es cuando se quedan sin batería. :battery: Sabemos que tanto los celulares como las notebooks están descargados si tienen 20 o menos de batería. :electric_plug:

Definí el método descargado en donde corresponda.

¿Funciona todo esto que estuvimos haciendo?

Probá en la consola los siguientes comandos:

un_celu = Celular()
una_notebook = Notebook()
un_celu.descargado()
un_celu.utilizar(180)
un_celu.descargado()
una_notebook.utilizar(100)
una_notebook.cargar_a_tope()
una_notebook.descargado()

Ah, pero nos estabamos olvidando de algo fundamental: Lu usa todos los días todos sus dispositivos (con tanta virtualidad no podría ser de otra forma) y necesita recargarlos en su mesita de luz antes de irse a dormir.

Modelá esta situación, para Lu (o cualquier otra persona dueña de aparatitos electrónicos) pueda cargar a tope todos sus dispositivos en un solo comando.