.. role:: python(code) :language: python Programación Funcional ====================== A Python se le considera un lenguaje multiparadigma ya que tiene soporte para varios estilos de programación. En un inicio hemos seguido un paradigma de programación predominantemente **imperativo**. Este es un estilo muy báscio pues nuestros programas capturan su estado utilizando variables y estructuras, y el flujo de nuestro programa avanza ejecutando instrucciones paso a paso utilizando estructuras de control. Hasta este momento en el que estamos conociendo las características básicas del lenguaje Python este estilo de programación es adecuado e incluso práctico ya que los programas son muy básicos y no se requieren mecanismos de abstracción que utilizaríamos en proyectos empresariales dónde necesitamos descomponer la complejidad de un sistema. En este caso podemos utilizar variables globales ya que no es mucho problema buscar en el código y ver qué modifica a qué. .. code-block:: pycon >>> x = 0 # variable local >>> for i in range(5): ... x+= i # se modifica variable local ... >>> x 10 .. note:: Como vemos en este ejemplo, la variable ``x`` cambia de estado (valor) varias veces durante el transcurso del programa. Esta es una característica que trata de evitar la programación funcional. Programación procedural ----------------------- Con la introducción de funciones y bloques, el paradigma de a programación sube su nivel de abstracción. Ahora seguimos un paradigma **procedural**. Las funciones nos permiten enfocarnos en su funcionalidad externa, representada por su nombre, parámetros y valor de retorno. Podemos entonces ignorar los detalles de su implementación interna y nos enfocamos en la funcionalidad a un nivel más arriba. Los bloques pueden contener variables locales las cuales no son visibles desde bloques externos. Podemos hacer una descomposición jerárquica de nuestro programa y dividirlo en módulos (este tema lo veremos en otra sección). En este paradigma se reduce bastante el uso de variables globales. .. code-block:: pycon >>> def suma_enteros(n): ... x = 0 ... for i in range(n): ... x+=i ... return x ... >>> suma_enteros(5) 10 .. tip:: Tal vez te diste cuenta que este método se podría simplificar utilizando algo como la *suma de Gauss*: .. math:: \sum_{k=1}^{n} k = 1 + 2 + 3 + \dots + n = \frac{n(n+1)}{2} .. rubric:: Programación Orientada a Objetos Python nos permite encapsular el estado de un sistema en distintos objetos, cada uno con su propio estado interno y comportamiento privado responsable de manipular el estado interno del objeto. En los ejercicios anteriores, ya utilizamos a varios objetos, como las listas o las cadenas de texto. Estos objetos tienen métodos, por ejemplo, :python:`list.append()` con los cuales podemos modificar el estado del objeto. En este caso agregando un elemento (o un objeto) a la lista. Algo importante es que no podemos agregar directamente un objeto a la lista, lo debemos hacer mediante alguno de sus métodos. En Python entonces, podemos definir nuestros propios tipos de objetos utilizando clases y herencia. El lenguaje también perimite de manera naturar utilizar polimorfismo. .. code-block:: pycon >>> class Persona: ... def __init__(self, nombre): ... self.nombre = nombre ... def saluda(self): ... print(f"Hola, soy {self.nombre}") ... >>> ana = Persona("Ana") >>> ana.saluda() Hola, soy Ana .. note:: Aunque no hemos utilizado o mencionado conceptos de programación orientada a objetos (esto lo haremos en la sección correspondiente) este es un paradigma que Python implementa ampleamente. Programación funcional ---------------------- Python nos permite utilizar algunas carácteristicas del paradigma funcional aunque no lo podemos catalogar como un lenguaje funcional puro. Uno de las principales características es tratar a las funciones como a cualquier objeto, recordando lo de "las funciones son ciudadanos de primera clase": .. code-block:: pycon >>> def triplíca(x): ... return x*x*x ... >>> def llama_funcion(f, x): ... return f(x) ... >>> print(llama_funcion(triplíca, 3)) 27 >>> En esta sección nos vamos a enfocar en las principales características de la programación funcional y como se implementan en Python. Paradigma Funcional ------------------- El paradigma no tiene una definición estandarizada, las funciones siguen siendo un mecanismo de modularidad y reutilización de código, pero desincentivando el uso de los elementos imperativos que encontramos en el paradígma procedural. Este estilo de programación surge de ambientes académicos, como una evolución del cálculo lambda sobre el cual se inspira el diseño de Lisp y recientemente teoría de categorías con el lenguaje Haskell (lenguaje funcional puro). Otros lenguajes representativos con características funcinales son: Clojure, Scala y Erlang/Elixir. Normalmente un lenguaje que sigue el paradigma funcional tiene o promueve las siguientes carácteristicas. .. rubric:: Las funciones son objetos Las funciones se pueden asignar a variables, pasar como argumentos y devolver como resultado de otras funciones. Ya hemos visto varios ejemplos de esta funcionalidad. Funciones puras *************** Si seguimos la definición de una función matemática estas tienen algunas propiedades importantes que nos permiten generalizar y establecer reglas para verificar que las operaciones que realizamos con ellas son correctas (en un contexto matemático). Hay dos carácteristicas que son deseables también en las funciones que escribimos en nuestros programas (sean funcionales o no): - Evaluar una función no debe modificar el comportamiento de otras funciones o el suyo propio, no debe tener *efectos secundarios*. Decimos que una función tiene efectos secundarios cuando modifica algún estado externo, por ejemplo, cuando moficamos un archivo, una base de datos o una variable global. - Para un mismo parámetro la función nos debería regresar exactamente el mismo resultado. Incluso podríamos reemplazar directamente a la función (con el parámetro correspondiente) por su valor de regreso y esto no debería tener ningún efecto en el funcionamiento de nuestros programas. A esto se le llama transparencia referencial. Inmutabilidad como principio ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ La mutabilidad aunque es natural en los paradigmas imperativos y orientados a objetos (de manera controlada en estos últimos) en los lenguajes funcionales se trata de eliminar ya que se argumenta que es esta es la causa de muchos errores o bichos (bugs) en estos otros paradigmas. Funciones de alto nivel ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ El la programación funcional es común que escribamos funciones generadoras cuyo propósito sea precisamente generar nuevas funciones. Las funciones generadas incluso pueden hacer referencia a objetos que se definieron en el contexto de la función generadora (aunque esta función ya se ejecutó). A este concepto se le llama clausura (clousure). También se utilizan **funciones anónimas** cuyo propósito es generar una función al mismo tiempo que se envía como argumento o se regresa como resultado. Evita ciclos con recursividad ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ En lugar de promover los ciclos con estructuras como ``for`` o ``while``, en la programación funcional se promuebe el uso de distintas variantes de recursividad. .. Nota editorial Falta agregar un ejemplo de recursividad. Evaluación `Lazy` ^^^^^^^^^^^^^^^^^ Los lenguajes pueden realizar evaluación estricta (en inglés se les conoce com eager) o evaluación no estricta (lazy). En la evaluación estricta, todos los componentes y subcomponentes de una expresión son evaluados. En la evaluación no estricta, no se evaluan los términos hasta que sea absolutamente necesario. Por ejemplo, la siguiente instrucción en Python falla, debido que hay una división entre cero en el tercer elemento de la lista: .. code-block:: pycon >>> print(len([1,2,3/0])) Traceback (most recent call last): File "", line 1, in print(len([1,2,3/0])) ~^~ ZeroDivisionError: division by zero >>> Si se utilizara evaluación no estricta, la instrucción no fallaría ya que no es necesario realizar la división para conocer el tamaño de la lista. Python utiliza evaluación no estricta en el uso de operadores lógicos, por ejemplo aquí no hay problema aunque también se incluye la división entre cero en la instrucción: .. code-block:: pycon >>> if True or 3/0: print('True') ... True En los lenguejes funcionales que utilizan evaluación `lazy`, se pueden definir estructuras como listas infinitas sin problema, por ejemplo, en Haskell: .. code-block:: haskell naturales = [0..] -- lista infinita take 5 naturales -- [0,1,2,3,4] En el resto del capítulo vamos a ver ejemplos en Python del uso de algunos elementos de programación funcional. .. note:: Este capitulo solo toca la superficie del tema, para más información te recomiendo otros libros: Funciones lambda ---------------- Cuando queremos definir una función al mismo tiempo que la envíamos como parámetro, la más práctico es que pasemos una función lambda. Las funciones lambda son simplemente funciones anónimas que son utilizadas para enviarse como parámetro y no tenemos la intención de rutilizar dicha función en otros contextos. Veámoslo con un ejemplo. Vamos a suponer que tenemos una lista de películas y los datos de cada película los guardamos simplmente en una tupla: .. code-block:: pycon >>> peliculas = [ ... ('1', 'How to Train Your Dragon', 2025, ('Action', 'Family', 'Fantasy'), '2h 5m', 80), ... ('3', 'Prisoners', 2013, ('Drama', 'Thriller', 'Crime'), '2h 33m', 81), ... ('10', 'The Substance', 2024, ('Drama', 'Horror', 'Science Fiction'), '2h 21m', 71), ... ] Si ordenamos la lista *in place* y luego la imprimimos, vemos que el orden se establece ordenando por el primer elemento de la tupla y en este caso como son cadenas de caracteres se ordenan lexicográficamente por el identificador. .. code-block:: pycon >>> peliculas.sort() >>> for p in peliculas: ... print(p) ... ('1', 'How to Train Your Dragon', 2025, ('Action', 'Family', 'Fantasy'), '2h 5m', 80) ('10', 'The Substance', 2024, ('Drama', 'Horror', 'Science Fiction'), '2h 21m', 71) ('3', 'Prisoners', 2013, ('Drama', 'Thriller', 'Crime'), '2h 33m', 81) Si queremos ordenar la lista, por año debemos pasar como argumento una función que tome como parámetro una lista y nos regrese el elemento sobre el cual queremos ordenar los elementos. Esta función puede ser la siguiente: .. code-block:: pycon >>> def select_año(pelicula): ... return pelicula[2] ... La función toma como argumento la tupla con la información de la película y nos regresa el tercer elemento. .. code-block:: pycon >>> peliculas.sort(key=select_año) >>> for p in peliculas: ... print(p) ... ('3', 'Prisoners', 2013, ('Drama', 'Thriller', 'Crime'), '2h 33m', 81) ('10', 'The Substance', 2024, ('Drama', 'Horror', 'Science Fiction'), '2h 21m', 71) ('1', 'How to Train Your Dragon', 2025, ('Action', 'Family', 'Fantasy'), '2h 5m', 80) En lugar de tener que definir la función `select_año`, podemos enviar una función anónima escrita de una manera mucho más compacta. Por ejemplo, para ordenar por título, podriamos llamar a `peliculas.sort()` utilizando la palabra `lambda` de esta manera: .. code-block:: pycon >>> peliculas.sort(key=lambda peliculas: peliculas[1]) >>> for p in peliculas: ... print(p) ... ('1', 'How to Train Your Dragon', 2025, ('Action', 'Family', 'Fantasy'), '2h 5m', 80) ('3', 'Prisoners', 2013, ('Drama', 'Thriller', 'Crime'), '2h 33m', 81) ('10', 'The Substance', 2024, ('Drama', 'Horror', 'Science Fiction'), '2h 21m', 71) Las funciones lambda siguien esta sintaxis en Python: .. code-block:: python lambda : Es una lista opcional de parámetros separados por una coma. Al igual que en una función regular el símbolo de dos puntos `:` separa al cuerpo de la lísta de parámetros. El cuerpo de la función debe ser solo una línea de código y es el valor que regresa la función. Al ser una versión anónima y compacta de una función, es recomendable utilizarlas para código que sea fácilmente entendible. En caso de requerir algo más elaborado se recomienda utilizar una función convencional. .. note:: Recordemos que las funciones `lambda` son objetos, por lo que podemos regresarlas como valor de retorno de otra función o incluso ejecutarlas al mismo tiempo que las definimos: .. code-block:: pycon >>> def crea_suma(): ... return lambda a, b: a + b ... >>> crea_suma()(2,3) 5 >>> (lambda a, b: a + b)(2,3) 5 Funciones de orden superior incluidas en Python ----------------------------------------------- :python:`map()` *************** El método :python:`map()` incluido de fábrica incorpora un estilo funcional que es muy utilizado en Python. Veamos un ejemplo donde comparamos un programa con un estilo *imperativo* versus la versón *funcional*: Tenemos la tarea de producir una nueva lista que contenga solo los títulos de las películas extraídos de la lista `peliculas` creada anteriormente. Una manera imperativa para ralizar esta tarea sería la siguiente: .. code-block:: pycon >>> peliculas [('1', 'How to Train Your Dragon', 2025, ('Action', 'Family', 'Fantasy'), '2h 5m', 80), ('3', 'Prisoners', 2013, ('Drama', 'Thriller', 'Crime'), '2h 33m', 81), ('10', 'The Substance', 2024, ('Drama', 'Horror', 'Science Fiction'), '2h 21m', 71)] >>> titulos = [] >>> for p in peliculas: ... titulos.append(p[1]) ... >>> titulos ['How to Train Your Dragon', 'Prisoners', 'The Substance'] >>> Vamos a tratar de reconocer algunos elementos de este código que no concuerdan con el paradigma funcional: - Declaramos a ``titulos``, recordemos que es un objeto mutable. Esto no es recomendado en el paradigma. - Tenemos un ciclo ``for`` que de manera explicita (imperativa) modificamos el estado (mutamos) de la lista. Esto es mejor que el estilo mucho más imperativo de utilizar un índice el cual vamos modificando en cada iteración. - Podemos decir que el bloque dentro del ciclo tiene 'efectos colaterales' ya que modifica el estado de la lista. Ahora vamos a resolver el mismo problema pero siguiendo un estilo funcional. Una manera de relizar esto es utilizando la función :python:`map()` la cual sirve precisamente para este tipo de problemas. Esta función genera un objeto tipo :python:`map` el cual es un **iterador** que evalúa los elementos de forma **perozosa**. La función toma como primer parámetro una función la cual se aplica de manera secuencial a al iterable que se pasa como segundo parámetro y con esto se genera el objeto :python:`map` antes mencionado. Por ejemplo: .. code-block:: pycon >>> map(int, ['1', '2', '3', '4']) >>> list(map(int, ['1', '2', '3', '4'])) [1, 2, 3, 4] En este ejemplo :python:`map()` toma al métod ``int`` y lo aplica a todos los elementos de la lista. Vemos como la lista contiene enteros pero expresado como cadenas de texto. La función regresa un objeto tipo :python:`map`. Para visualizarlo podemos construir una lista a partir del objeto :python:`map`. Utilicemos map para resolver el problema anterior: .. code-block:: pycon >>> list(map(lambda p: p[1], peliculas)) ['How to Train Your Dragon', 'Prisoners', 'The Substance'] Veamos las características funcionales de este código: - No utiliza objetos mutables para la generación de la lísta. En este caso no es necesario tener que definir la lista ``titulos``. - No utiliza ciclos para ir mutando el estado de la lista intermedia ``titulos``. - Utiliza la función :python:`map()` la cual recibe como parámetro una función anónima (las funciones son objetos). - Se sigue además un estilo declarativo muy compacto. :python:`filter()` ******************* De manera similar a :python:`map()`, la función toma como primer parámetro una función de prueba que sirver para filtrar elementos del iterable que se recibe como segundo argumento. La función de prueba debe regresar verdadero para que el elemento se incluya en el resultado. Por ejemplo, para regresar las películas más recientes que el año 2023. Podemos hacer lo siguiente: .. code-block:: pycon >>> list(filter(lambda p: p[2]>2023, peliculas)) [('1', 'How to Train Your Dragon', 2025, ('Action', 'Family', 'Fantasy'), '2h 5m', 80), ('10', 'The Substance', 2024, ('Drama', 'Horror', 'Science Fiction'), '2h 21m', 71)] >>> Podemos anidar las funciones: .. code-block:: pycon >>> list(map(lambda p: p[1], filter(lambda p: p[2]>2023, peliculas))) ['How to Train Your Dragon', 'The Substance'] :python:`reduce()` ****************** Otra función de incluida en el módulo ``functools`` es función :python:`reduce()`. Esta función es muy útil ya que **reduce** a un solo valor, una secuencia dada, aplicando una función acumuladora que toma como argumentos dos argumentos sucesivos. Esto se explica mejor con un ejemplo: .. code-block:: pycon >>> from functools import reduce >>> parámetros = (0, 1, 2, 3, 4) >>> reduce(lambda x, y: x+y, parámetros) 10 Este código es equivalente al código que hicimos en el ejemplo del paradigma imperativo. Suma un rango de enteros consecutivos. Lo que hace el método :python:`reduce()` es tomar los dos primeros elementos y los pasa como argumentos al método reductor (en este caso la suma). Este resultado es enviado como argumento junto con el elemento que sigue, y así sucesivamente. Por ejemplo: .. math:: ((((0 + 1) + 2) + 3) + 4) Esta función no está incluida de fábrica, por esta razón debemos de importar el módulo (librería) que la incluye: .. code-block:: pycon >>> from functools import reduce A diferencia de los métodos anteriores :python:`reduce()` no regresa un **iterador**, regresa un solo valor. :python:`zip()` *************** Aunque la función :python:`zip()` no es considerada una función de orden superior ya que no toma como argumento o produce una función, si es una función utilizada en el estilo de programación funcional, ya que nos evita crear ciclos y secuencias mutables para generar un nuevo iterable que es una combinación de varias secuencias. De nuevo, veamos un ejemplo: .. code-block:: pycon >>> ids = [1, 3, 10] >>> años = [2025, 2013, 2025] >>> titulos = ['How to Train Your Dragon', 'Prisoners', 'The Substance'] >>> zip(ids, titulos, años) >>> list(zip(ids, titulos, años)) [(1, 'How to Train Your Dragon', 2025), (3, 'Prisoners', 2013), (10, 'The Substance', 2025)] Como vemos, la función :python:`zip()` toma en paralelo, un elemento de cada secuencia y con ellos crea tuplas que regresa en un iterable. La función se detiene en caso de que alguna secuencia ya no tenga elementos para consumir. Podemos volver a separar cada .. code-block:: pycon >>> z = list(zip(ids, titulos, años)) >>> zip(*z) >>> list(zip(*z)) [(1, 3, 10), ('How to Train Your Dragon', 'Prisoners', 'The Substance'), (2025, 2013, 2025)] >>> :python:`enumerate()` ********************* Por último tenemos a :python:`enumerate()`, esta función toma como parámetro una secuencia y para cada elemento regresa una tupla con un índice como primer elemento: .. code-block:: pycon >>> titulos = ['How to Train Your Dragon', 'Prisoners', 'The Substance'] >>> for i, t in enumerate(titulos): ... print(i, t) ... 0 How to Train Your Dragon 1 Prisoners 2 The Substance Clausuras --------- Las **funciones de orden superior** pueden recibir argumentos o declarar variables locales, las cuales pueden ser referenciadas por funciones internas que ellas mismas crean y devuelven. Por ejemplo, vamos a programar la función :python:`clausura(factor)`. Esta función recibe el argumento :python:`factor`, que será utilizado por la función interna (:python:`multiplica(x)`) para multiplicarla por :python:`x`. Veamos el ejemplo: .. code-block:: pycon >>> def clausura(factor): ... def multiplica(x): ... return factor * x ... return multiplica ... >>> por_siete = clausura(7) >>> por_siete(5) 35 En este ejemplo, la variable local :python:`factor` (definida como un parámetro de :python:`clausura`) es utilizada por la función interna :python:`multiplica(x)`. Gracias a esto, podemos crear diferentes funciones que multipliquen :python:`x` por su propio :python:`factor`. Ahora bien, cuando la función de orden superior :python:`clausura(factor)` termina su ejecución, uno pensaría que sus variables locales deberían desaparecer. Sin embargo, en este caso no sucede así. ¿Por qué? Lo que ocurre es que la función :python:`clausura` retorna una **clausura**: una función que recuerda el **entorno léxico** en el que fue creada. Así, la función resultante (:python:`por_siete`) sigue teniendo acceso al valor de :python:`factor`, aunque el cuerpo de :python:`clausura` ya se haya ejecutado y destruido. Este mecanismo se parece al **encapsulamiento** en la programación orientada a objetos. En ese paradigma, se pasan argumentos a un constructor, y esos valores quedan guardados dentro del objeto que crean. Aquí sucede algo similar: es como si construyéramos funciones personalizadas con sus propios "atributos" internos. En Python incluso es posible ver los datos de las variables que recuerda cierta función: .. code-block:: pycon >>> por_siete.__closure__[0].cell_contents 7 La clausuras son importantes en el paradigma funcional ya que nos permiten tener funciones que mantienen un estado interno sin tener que utilizar clases. Decoradores ----------- Utilizando **clausuras**, podemos definir funciones que regresan otras funciones. Estas funciones resultantes pueden **envolver**, **especializar** o **extender** el comportamiento de una función original, agregando funcionalidad adicional sin modificar su implementación interna. Hasta ahora hemos visto cómo las clausuras permiten capturar variables de su entorno, pero no hemos considerado cómo aplicar este mecanismo de manera **general y reutilizable**. En particular, podemos preguntarnos: ¿qué sucede si queremos agregar el mismo comportamiento adicional a muchas funciones distintas? Por ejemplo, supongamos que tenemos un conjunto de funciones que requieren ejecutar cierto código **antes y después** de su funcionalidad principal, como: - **Imprimir información de depuración** antes y después de la ejecución de una función, lo cual facilita el análisis del flujo del programa. - **Medir el tiempo de ejecución**, registrando el instante inicial antes de llamar a la función y comparándolo con el tiempo al finalizar su ejecución. - **Validar los argumentos de entrada**, asegurando que cumplan ciertas condiciones antes de ejecutar la lógica principal. - **Conectarse a un sistema remoto de monitoreo o registro**, para reportar métricas, errores o eventos relevantes de la ejecución. Agregar manualmente este código a cada función no solo es repetitivo, también dificulta el mantenimiento del programa. Lo ideal sería poder **aplicar esta funcionalidad de forma declarativa**, sin modificar el cuerpo de cada función. Los **decoradores** resuelven este problema. Un decorador es una función que recibe otra función como argumento y regresa una nueva función que extiende o modifica su comportamiento. Desde el punto de vista de la programación funcional, los decoradores son un caso particular de **funciones de orden superior**. Python proporciona una sintaxis especial basada en el símbolo ``@`` que permite aplicar decoradores de forma clara y concisa, haciendo explícita la intención de extender el comportamiento de una función sin alterar su definición original. Como ejemplo, supongamos que estamos depurando un programa y queremos imprimir un mensaje **antes y después** de ejecutar ciertas funciones. Una solución ingenua sería agregar manualmente una instrucción como ``print("función x")`` al inicio del código de cada función. Sin embargo, esta aproximación rompe el **principio de separación de intereses** (*separation of concerns*), ya que imprimir mensajes de depuración no es una responsabilidad central de las funciones en cuestión. Además, este enfoque no es escalable ni fácil de mantener. Podríamos resolver este problema utilizando clausuras, pero en Python la forma más adecuada y flexible de hacerlo es mediante **decoradores**, ya que estos nos permiten **activar o desactivar** esta funcionalidad adicional sin modificar el código original de las funciones. Veamos un ejemplo sencillo de un decorador que imprime mensajes antes y después de ejecutar una función: .. code-block:: pycon >>> def imprime(funcion): ... def funcion_imprime(*args, **kwargs): ... print(f"Iniciando {funcion.__name__}") ... resultado = funcion(*args, **kwargs) ... print(f"Fin de {funcion.__name__}") ... return resultado ... return funcion_imprime ... >>> >>> @imprime ... def hola(nombre): ... print(f"Hola {nombre}") ... >>> >>> hola("Ana") Iniciando hola Hola Ana Fin de hola >>> En este ejemplo, la función ``hola(nombre)`` no contiene ninguna instrucción relacionada con la impresión de mensajes. Toda la lógica adicional se encuentra encapsulada en el decorador ``imprime(funcion)``. De esta manera: - La funcionalidad principal de la función permanece clara y limpia. - El comportamiento adicional puede reutilizarse en múltiples funciones. - La depuración puede activarse o desactivarse simplemente agregando o quitando el decorador. .. note:: Los decoradores no son solo una característica sintáctica del lenguaje, sino una herramienta fundamental en muchos *frameworks* y librerías modernas de Python. A lo largo de este libro los utilizaremos de manera recurrente, por ejemplo: - En **Ray**, el decorador ``@ray.remote`` transforma una función o clase ordinaria en una tarea o actor distribuido. - En **programación orientada a objetos**, el decorador ``@dataclass`` genera automáticamente métodos especiales como ``__init__`` y ``__repr__``. - En aplicaciones web, decoradores se utilizan para definir rutas, validar permisos o manejar autenticación. En todos estos casos, la idea central es la misma: **extender el comportamiento de funciones o clases sin modificar su implementación original**, manteniendo una clara separación de intereses. Listas por comprensión ---------------------- Una de las construcciones sintácticas que yo considero más poderosas de python son la definición de secuencias por comprensión. Este concepto tiene origen en el lenguaje Haskell que a su vez lo toma de la teoría de matemática de conjuntos por compresión. Por ejemplo, en notación de conjuntos podemos definir un conjunto a partir de otro de esta manera: .. math:: \{ x^2 \mid x \in \mathbb{N},\ x \text{ es par} \} En este caso se especifica que el conjunto de los números naturales pares elevados al cuadrado. Si te fijas la definición: - Parte de un conjunto inicial: los números naturales. - Tiene una condición: solo los números pares. - Aplica una operación al conjunto filtrado por la condición: el número al cuadrado. En Haskell la sintáxis es muy parecida: .. code-block:: haskell [x * x | x <- [1..10], even x] Veamos como se define esta nueva lista por compresión en Python: .. code-block:: pycon >>> [ x * x for x in range(1, 11) if not x % 2 ] [4, 16, 36, 64, 100] La sintáxis es muy concisa: .. code-block:: python [ for in ] Empezamos por especificar la secuencia o iterable original. Después extraemos a los elementos a un nombre o a un patrón que desempaque varios nombres. Podemos agregar una condición utilizando a los identificadores. Alguna operación sobre los nombres extraídos del iterable Esta es una manera muy concisa de procesar datos están almacenados en un iterable. Por ejemplo, en la sección anterior utilizamos las funciones :python:`map()` y :python:`filter()` para extraer de nuestra lista de películas los títulos de las películas posteriores al año 2023: .. code-block:: pycon >>> list(map(lambda p: p[1], filter(lambda p: p[2]>2023, peliculas))) ['How to Train Your Dragon', 'The Substance'] Utilizando listas por comprensión esto sería más conciso: .. code-block:: pycon >>> [p[1] for p in peliculas if p[2] > 2023] ['How to Train Your Dragon', 'The Substance'] Podemos desempacar los elementos para utilizar nombres en lugar de índices: .. code-block:: pycon >>> [título for id, título, año, categoría, duración, rating in peliculas if año > 2023] ['How to Train Your Dragon', 'The Substance'] Las expresiones pueden incluir funciones: .. code-block:: pycon >>> argumentos = ((1,2), (2,4), (3,4)) >>> suma = lambda a, b: a + b >>> [suma(x, y) for (x, y) in argumentos] [3, 6, 7] Se pueden anidar las comprensiones: .. code-block:: pycon >>> [str(elemento*2) for elemento in [ a ** 2 for a in range(4) ] ] ['0', '2', '8', '18'] También podemos utilizar la comprensión para cambiar de estructura: .. code-block:: pycon >>> [{'id':id, 'título':título, 'año':año} for id, título, año, _, _, _ in peliculas][0] {'id': '1', 'título': 'How to Train Your Dragon', 'año': 2025} En este ejemplo utilizamos algunos elementos nuevos: - Uso de un indicador de posición `_` solo para que funcione el desempacado de elementos. - Para no mostrar todos los elementos se genera la lista, pero al mismo tiempo nos quedamos solo con el primer elemento :python:`[0]` Utilizando comprensión podemos crear otras estructuras como diccionarios o conjuntos: .. code-block:: pycon >>> {x: x**2 for x in range(5)} # diccionario por comprensión {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16} >>> {x**2 for x in range(5)} # conjunto por comprensión {0, 1, 4, 9, 16} .. Important:: Otros temas de importancia para implementar la programación funcional en python son los siguientes: - Iteradores e Iterables - Expresiones Generadoras Resumen del capítulo --------------------- En este capítulo exploramos el **paradigma de programación funcional** y su relación con Python, entendiendo al lenguaje como una herramienta **multiparadigma** que permite combinar distintos estilos según el problema a resolver. En este contexto, introdujimos los principios fundamentales de la programación funcional en Python, tales como: - Tratar a las **funciones como objetos de primera clase**. - Favorecer el uso de **funciones puras** y la **inmutabilidad**. - Emplear **funciones de orden superior**. A lo largo del capítulo revisamos herramientas funcionales disponibles en Python, como las funciones ``lambda``, ``map()``, ``filter()``, ``reduce()``, ``zip()`` y ``enumerate()``, así como las **listas, diccionarios y conjuntos por comprensión**, mostrando cómo estas construcciones permiten escribir código más conciso. Finalmente, estudiamos el concepto de **clausuras** y su aplicación práctica en la implementación de **decoradores**, una técnica central en Python moderno que permite extender el comportamiento de funciones y clases sin modificar su implementación original. Este mecanismo será fundamental en capítulos posteriores, por ejemplo, al utilizar decoradores como ``@dataclass`` en programación orientada a objetos o ``@ray.remote`` en cómputo distribuido.