Xwork's Blog

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Vamos a programar #101 - Operaciones a nivel de bits en Python y tablas de verdad.

 Hola de nuevo a todos, el día de hoy vamos a ver mas operaciones a nivel de bits.


Hace algunos días alguien me pregunto que si era posible usar operaciones a nivel de bits en Python, la respuesta sencilla es: si. Pero ¿Cómo es que trabaja cada una y cuales son las que están disponibles? Anteriormente vimos cómo es posible usarlos en C# y si bien son esencialmente lo mismo, vale la pena revisarlas por separado. En este post veremos las operaciones disponibles SOLO para Python.


En Python disponemos de las siguientes operaciones:

  • Or (o) "|"
  • XOr (o exclusivo) "^"
  • And (y) "&"
  • Shift left (desplazamiento a la izquierda) "<<"
  • Shift right (desplazamiento a la derecha) ">>"
  • Not (inverso) "~"

Or "|"

El operador "|" aplica la operación O entre dos números, hay que recordar las tablas de verdad y recordar que que se produce un valor verdadero cuando uno u otro de los valores son verdaderos.

  • Verdadero O Verdadero = Verdadero
  • Verdadero O Falso = Verdadero
  • Falso O Verdadero = Verdadero
  • Falso O Falso = Falso
Que es lo mismo:

  • 1|1 = 1
  • 1|0 = 1
  • 0|1 = 1
  • 0|0 = 0
Si escribimos lo anterior en la consola de Python, comprobamos que es correcto.


XOr "^"

El operador "^" aplica la operación O Exclusiva a dos números, de nueva cuenta, tomado las tablas de verdad tenemos:
  • Verdadero OEx Verdadero = Falso
  • Verdadero OEx Falso = Verdadero
  • Falso OEx Verdadero = Verdadero
  • Falso OEx Falso = Falso
Que es lo mismo:
  • 1^1 = 0
  • 1^0 = 1
  • 0^1 = 1
  • 0^0 = 0


And "&"

El operador "&" aplica la operación Y a dos números y tiene una tabla de verdad como la que sigue:
  • Verdadero Y Verdadero = Verdadero
  • Verdadero Y Falso = Falso
  • Falso Y Verdadero = Falso
  • Falso Y Falso = Falso
Que es lo mismo:
  • 1&1 = 1
  • 1&0 = 0
  • 0&1 = 0
  • 0&0 = 0


Shift Left "<<"

El operador "<<" mueve a la izquierda una secuencia de bits tantas veces como el número del lado derecho del operador lo indique.

Para que quede un poco mas claro, tomemos como ejemplo el número 76 decimal, cuya representación en binario es 1001100 y lo queremos desplazar a la izquierda dos lugares, entonces tenemos:
  • 76 <<  2 = 304
Pero ¿por que? Para tener una visión mas clara de que es lo que sucede, veamos la representación binaria de la misma operación
  • 1001100 << 10 = 100110000
Si observas de manera detenida, veras que la secuencia "1001100" se movió a la izquierda, pero como no había mas números, simplemente se agregaron dos ceros para completar. En Python podemos crear el código siguiente para probar que estamos en lo correcto.

MiNum = 76

print (MiNum)
print("{:b}".format(MiNum))

MiNum <<= 0b10

print(MiNum)
print("{:b}".format(MiNum))

    

Shift Right ">>"

El operador ">>" mueve a la derecha una secuencia de bits tantas veces como el número del lado derecho del operador lo indique.

Retomado número 76 pero ahora supongamos que los queremos desplazar  cuatro lugares a la derecha, entonces tenemos:
  • 76 >> 4 = 4
Nuevamente revisemos los bits para entender que es lo que sucede:
  • 1001100 >> 100 = 100
Si observamos bien vemos que en efecto, todos los bits se desplazaron a la derecha, pero cómo en este caso llegamos al limite derecho, todos los bits sobrantes se descartaron. En Python podemos crear el código siguiente para probar que estamos bien:

MiNum = 76

print (MiNum)
print("{:b}".format(MiNum))

MiNum >>= 0b100

print(MiNum)
print("{:b}".format(MiNum))



Not "~"

El operador "~" simplemente invierte una secuencia de bits, hay que tomar en cuenta que numero estamos usando, y dependiendo del mismo, Python usará mas o menos bits para guardarlo en memoria, pero además hay que tener en cuenta que al aplicar el operador a números con signo (y no digo -1 o algo por el estilo, sino a los números enteros con signo donde un byte se utiliza para indicar si el número es negativo o no) este invertirá toda la secuencia por lo que si esperamos que; por ejemplo; 10 en binario lo invierta en 01 no será así.

Para apreciar un poco más lo que sucede, tomemos el número entero de 8 bits 127, cuya representación en binario es 01111111 y es importante considerar el cero a la izquierda, ya que este nos dice que es un número positivo; al aplicar el operador ~ tenemos la secuencia de bits 10000000 que representa al número decimal -128.

Y bien, por ahora es todo, en el siguiente post veremos algunos ejemplos de la vida real en donde saber usar la operaciones a nivel de bits es de mucha ayuda.

Los leo luego

Vamos a programar #91 - EL triangulo de Pascal (ver. Python)

 Hola de nuevo a todos, el día de hoy vamos a ver cómo hacer el triangulo de pascal usando Python.




Hace unos días mientras leía los comentarios, alguien sugirió que hiciera un programa que calculara el triangulo de pascal y ya que ando un poco corto de ideas, decidí hacerlo. Pero antes de continuar, veamos que es el triangulo de pascal.

En las matemáticas, el triángulo de Pascal es una representación de los coeficientes binomiales ordenados en forma de triángulo. Es llamado así en honor al filósofo y matemático francés Blaise Pascal, quien introdujo esta notación en 1654, en su Traité du triangle arithmétique.1​ Si bien las propiedades y aplicaciones del triángulo fueron conocidas con anterioridad al tratado de Pascal por matemáticos indios, chinos, persas, alemanes e italianos, fue Pascal quien desarrolló muchas de sus aplicaciones y el primero en organizar la información de manera conjunta.2​


El triángulo de Pascal se puede generalizar a dimensiones mayores. La versión de tres dimensiones se llama pirámide de Pascal o tetraedro de Pascal, mientras que las versiones más generales son llamadas simplex de Pascal.

Wikipedia/Triangulo De Pascal

 La composición del triangulo de pascal es realmente simple, en la cima del triangulo, siempre ubicaremos un uno, de hecho en todas las orillas pondremos un uno de modo que en cada nivel haya tantos número cómo el nivel en el que estamos. Para el nivel dos, ya que solo hay extremos en ambos se pondrá un uno.

Para calcular los números del tercer nivel, imaginemos que tenemos tres lugares, los extremos deben de llevar el número uno, por lo que solo nos hace falta determinar el que esta en el lugar dos. Para hacerlo de manera "sencilla" debemos de revisar el nivel anterior y debemos de sumar el numero que esta en la misma posición que el numero que queremos saber (DEL NIVEL ANTERIOR), y sumarlo con el que inmediatamente antes. Para darnos una idea, miremos la siguiente imagen.


Si revisamos bien, nos ubicamos en el nivel tres, pero el numero que queremos saber es el que esta en el segundo lugar del tercer nivel (marcado con una X), entonces tenemos que tomar el numero del nivel anterior que esta en las misma posición que nuestro numero, en la imagen podemos apreciar que el número que esta en la segunda posición del nivel dos es uno y el numero que esta antes en el nivel dos, también es uno, por lo que tendríamos que el segundo numero del tercer nivel es igual a uno mas uno, por lo tanto su valor es dos.


Ahora a manera de ejemplo calculemos el valor de los números en el nivel 4, para eso imaginemos que tenemos algo cómo la imagen que sigue.


Solo tendríamos que determinar X y Y. Para X ya que está en la posición dos del cuarto nivel, tomaríamos los números en la posición dos y uno del tercer nivel y tendríamos cómo resultado 3




Para calcular el numero Y, simplemente hacemos lo mismo. Tomamos el tercer y segundo número del nivel tres y simplemente lo sumamos obteniendo otro tres.


Así podemos calcular cualquier nivel.


Entonces en python podemos crear código cómo el que sigue:


# Prueba del triangulo de pascal en python
def CalculateLevel(Level):
    Result = {}
    if Level == 1:
        Result[0] = 1
    if Level == 2:
        Result[0] = 1
        Result[1] = 1
    if Level > 2:
        ResultP = CalculateLevel(Level - 1)
        for i in range(Level):
            if (i == 0) or (i == Level - 1):
                Result[i] = 1
            else:
                Result[i] = ResultP[i - 1] + ResultP[i]
    return Result
 
def DrawPascalTriangle(Number):
    if Number > 20:
        print("Solo se admiten 20 Niveles")
    else:
        for i in range(Number + 1):
            Result = CalculateLevel(i)
            for j in range(len(Result)):
                print(Result[j], end = '  ')
            print()
    


if __name__ == "__main__":
    import sys
    DrawPascalTriangle(int(sys.argv[1]));


El código consta de dos funciones, la primera de ellas es "CalculateLevel(Level)" y cómo su nombre lo sugiere, calcula los valores para el nivel actual, recibe un parámetro numérico que indica cual es el nivel que queremos calcular. En el algoritmo anterior, vimos que cuando el triangulo consta de un nivel, el valor es uno por lo que creamos una condición y si el nivel solicitado es uno, en un arreglo agregamos un valor de uno. Si la variable "Level" es dos, hacemos lo mismo, solo que agregamos otro valor de uno. Para cuando el valor es mayor que dos, lo primero que hacemos es llamar de forma recursiva a "CalculateLevel" pero usando cómo parámetro el valor de "Level" menos uno así obtenemos el nivel anterior, después hacemos un iterador para recorrer todos las posiciones del nivel y dentro de el primero hacemos una comparación y si el valor del iterador corresponde al primer o al ultimo elemento le asignamos el valor de uno, en caso contrario hacemos los calculo usando el valor del iterador para asignar el valor a la posición actual usando los valores del nivel anterior (cómo explicamos antes). Finalmente devolvemos el valor de la variable "Result" que es donde almacenamos los valores

Después creamos la función "DrawPascalTriangle(Number)" que sirve para "dibujar" el triangulo, ya que la consola suele ser pequeña, si el parámetro "Number" es mayor a 20 escribimos un mensaje diciendo que solo se admiten 20 niveles en caso contrario, hacemos dos iteradores, uno que va a recorrer de uno hasta el nivel dado y a su vez calculará cada nivel y el otro que imprimirá en pantalla todos los valores en cada nivel.

Cómo podrás ver el código es realmente sencillo, para usarlo, simplemente debes de ejecutarlo desde la consola pasando cómo parámetro el valor del nivel hasta el cual quieres calcular
pascaltri.py 20
Y bien por ahora es todo, cómo de costumbre puedes descargar el código de mi dropbox para que lo pruebes antes de que acabe el año voy a publicar las versiones en pascal, en c y probablemente en C# o Javascript.

Los leo luego.

Vamos a programar #90 - La sucesión de Fibonacci y la función de Ackerman (ver. Python)

 Hola de nuevo a toos, el dia de hoy vamos a ver un poco de Python. En días anteriores, mientras revisaba algunos comentarios en twitter, aalgunas personas me preguntaron sobre el estado del blog, pese al que el estado actual ha empeorado un poco debido a cierto bicho, el hecho fue que un par de "accidentes" me impidieron crear nuevos post. Pero dejando eso de lado, mucha gente pidio que si les podia ayudar con python (si hacemos memoria, casi no hay programas hechos en éste lenguaje), y la razon principal es debido a que simplemente lo olvide (conste que ya lo habia mencionado en algun post). Para probar que aun estoy al pendiente, decidi hacer un par de programas con (segun google) las busquedas mas gfrecuentes relacionadas a python que conducian a mi blog.



Los números de Fibonacci.

La version en C del los número de fibonacci la puedes encontrar en el siguiente post. Además incluye una pequeña anotación sobre que es. Ambas versiones son similares y sirven para hacer énfasis en cómo es posivble traducir de un lenguaje a otro cuando se trata de programas simples.
El programa en pyton que calcula la sucesión de Fibonacci es el siguiente.

def CalcFibonacci(Number):
    v1 = 0
    v2 = 1
    v3 = 0
    
    while v1 < Number:
        print(v1)
        v3 = v1 + v2
        v1 = v2
        v2 = v3


if __name__ == "__main__":
    import sys
    CalcFibonacci(int(sys.argv[1]))

Cómo podrás observar, el código es realmente sencillo y mucho mas practico que la versión que C ya que no hay que compilarlo cada vez. Para ejecutarlo, solamente deberás de ejecutarlo desde una consola escribiendo el nombre del script seguido del parámetro (que será el número hasta donde queremos llegar)

Fibonacci.py 200

La funcion de Ackerman.

La versión en C de la función de Ackerman la podemos encontrar en el siguiente post. Al igual que la sucesión, incluye una pequeña descripción. El programa en pyton que calcula la función de Ackerman es el siguiente
def AckermanFunction(Number1, Number2):
    if Number1 == 0:
        return Number2 + 1
    else:
        if Number2 == 0:
            return (AckermanFunction(Number1 - 1, 1))
        return (AckermanFunction(Number1 - 1, AckermanFunction(Number1, Number2 - 1)))

if __name__ == "__main__":
    import sys
    try:
        for i in range(4):
            for j in range(5):
                print(AckermanFunction(i, j),end='  ')
            print()
    except RecursionError:
        print("Error: Se alcanzo el maximo de recursion permitido")
Para la implementación en Python use de forma recursiva la función "AckermanFunction"  para demostrar que algunas veces es mas conveniente usar o no otro lenguaje, en este caso python ofrece protección para las llamadas recursivas, si por ejemplo en los ciclos "for" en cada rango usamos 10 y 5 por ejemplo, el programa nos dirá que se alcanzo el máximo de recursión permitida (cosa que en c no ocurre).

Y bien, por ahora es todo, en post siguientes continuaremos con mas de Python, pero al igual que todos los programas aquí hechos, no son con la intención de que la gente que sepa programar aprenda (excepto Pascal). El código fuente para la sucesión de fibonacci la puedes descargar de aqui y el código fuente de la funcion de Ackerman la puedes descargar de acá.

Los leo luego.

Vamos a programar #79 - La conjetura de Collatz (Ver. Python).

Hola de nuevo a todos, el día de hoy vamos a ver un poco más de Python.



En el último post vimos un acercamiento a Python y si bien el blog nunca se ha tratado de "tutoriales" para aprender a programar, mucha gente pidió que adaptara un programa de los que previamente ya habíamos hecho en blog. Ya que solo será la versión adaptada a Python de la conjetura de Collatz, te recomiendo echarle un vistazo a los post que hicimos tanto para Android (Java) cómo para Windows (C#).

Ahora veamos el código que hace funcionar las cosas.

#Prueba de la conjetura de collatz en Python
def IsEven(Number):
	if (Number % 2 == 1):
		return False
	else:
		return True

def CalculateCollatz(Number):
	while Number > 1:
		if (IsEven(Number) == False):
			Number  = Number * 3 + 1
			print(Number)
		else:
			Number = Number / 2
			print(Number)

CalculateCollatz(int(input('Ingresa un numero\n')))
input()

Cómo verás, el programar consta de solo dos funciones; la primera de ellas en orden de aparición es: "IsEven" que recibe un número parámetro y su función es determinar si un número es par o no. Si al hacer la operación "mod" el resultado es uno, eso significa que el número no es par y la funcion devuelve "false" en caso contrario, la función devuelve "true" (que indica que el número es par, valga la redundancia).

La siguiente función es "CalculateCollatz" y tal cómo su nombre lo indica, aqui es en donde se realizan los cálculos y se muestran en pantalla (siguiendo las reglas de la conjetura).

Finalmente solo mandamos a llamar a la función "CalculateCollatz()" que recibirá cómo parámetro un numero que el usuario ingresará.

Y bien, cómo puedes ver, es relativamente fácil portar los programa que ya tenioamos a Python, hay que tomar una cuantas consideraciones en cuanto al lenguaje (en comparación a los otros), pero python resulta realmente poderoso a la hora de escribir un programa. Cómo de costumbre puedes bajar el programa de mi dropbox para que lo pruebes o bien, puedes copiarlo para probarlo en el editor en linea

Vamos a programar #78 - Un vistazo a Python.

Hola de nuevo a todos, el día de hoy vamos a ver un vistazo al lenguaje de programación Python y cómo es posible portar alguno de los programas que previamente ya teníamos hechos a este lenguaje.

Hace poco mientras revisaba twitter, alguien me pregunto la razón por la que no había portado los programas que ya tenia a Python y tras analizar, llegué a la conclusión que simplemente lo olvide (por mucho tiempo al parecer).



Entonces para echarle un vistazo rápido al lenguaje, el día de hoy vamos portar uno de los programas que servia para extraer las imágenes en los archivos mp3.

Primero que nada, vamos a tomar un par de cosas en cuenta. Primero: vamos a hacer una portación de la version que hicimos en LUA, asi que puedes (y recomiendo mucho) visitar el post. Y esto se debe principalmente a que LUA y Python son lenguajes interpretados.

Segundo: No te olvides de revisar la documentación en la página de ID3.org y leer la documentación además de los post que hay aquí en el blog.

Tercero: este post será una versión reducida y el programa solo extraerá la imagen del archivo mp3 si la versión de los TAG's es la 2.3, si quieres hacerlo para las otras versiones o extraer más información, puedes usar cómo ejemplo la versión en LUA.

Con lo anterior dicho, pasemos a ver el código en Python que sirve para extraer una imagen embebida en un archivo MP3.

# ---------De la documentación disponible en http://www.id3.org para la versión 2---------------
# -- Para la version 2.2
    # -- Header for 'Attached picture', ID: "APIC">
    # -- Text encoding   $xx
    # -- MIME type       <text string> $00
    # -- Picture type    $xx
    # -- Description     <text string according to encoding> $00 (00)
    # -- Picture data    <binary data>

#Abrimos el archivo
InputFile = input('Ingresa la ruta de un MP3\n')
Rdata = open(InputFile, 'rb+')
#Buscamos que version ID3 es
Rdata.seek(3)
Version = ord(Rdata.read(1))
#escribimos que version es
print(Version)

if Version == 3:

	print('Tag Version 2.3')
	Rdata.seek(0)
	Idata = Rdata.read(1024)
	Found = Idata.find(b'APIC')
	if Found > -1:
		GotPNG = Idata.find(b"\x89\x50\x4e\x47")
		Rdata.seek(Found + 4);
		b1 = ord(Rdata.read(1))
		b1 = b1 * 256 * 256 *256
		b2 = ord(Rdata.read(1))
		b2 = b2 * 256 *256
		b3 = ord(Rdata.read(1))
		b3 = b3 * 256
		b4 = ord(Rdata.read(1))
		bt = b1 + b2 + b3 + b4 + 10
		print(bt)
		
		if GotPNG > -1:
			PPicInit = Idata.find(b'\x89PNG')
			Rdata.seek(PPicInit)
			IMGData =  Rdata.read(bt - (PPicInit - Found))
			OutPath = input('En que carpeta guardar la imagen\n')
			ResultImage = open(OutPath + '/TestImage.png','wb')
			ResultImage.write(IMGData)
			ResultImage.close()
		else:
			JPicInit = Idata.find(b'\xFF\xD8\xFF')
			Rdata.seek(JPicInit)
			IMGData = Rdata.read(bt - (JPicInit - Found))
			OutPath = input('En que carpeta guardar la imagen\n')
			ResultImage = open(OutPath + '/TestImage.png','wb')
			ResultImage.write(IMGData)
			ResultImage.close()
	else:

		print('Not Found')

Rdata.close()
input() 


Cómo podrás ver el código es realmente similar al de LUA, primero preguntamos por la ubicación de un archivo MP3, para un ejemplo insertamos "X:/Dropbox/MUSIC/American Idiot.mp3" y lo abrimos para su lectura en modo binario usando la función "open()"; la función "open()" recibe dos parámetros, el primero es una cadena de texto con la ruta del archivo a abrir y el segundo parámetro es una cadena de texto que indica el modo en el cual el archivo se abrirá, la cadena de texto "rb+" indica que abriremos el archivo en modo de lectura binario. Todo el "stream" lo asignaremos a la variable "Rdata". Al igual que en lua podemos desplazarnos en el archivo con la función "seek()" que recibe un parámetro que será un número que indicará a que lugar del archivo queremos desplazarnos, este puede ir de 0 a la longitud del archivo. Cómo la versión de los TAG's se indica en el byte 3, nos moveremos ahi y lo leeremos (e imprimimos en pantalla que versión es, no es necesario pero ayuda a tener una idea de lo que está sucediendo).

Luego si la versión de los TAG's es la versión 3, nos desplazamos de vuelta al byte 0 (o inicio del archivo) y leemos  un KByte de datos que asignaremos a la variable "Idata". Con los datos asignados, procedemos a buscar el frame que nos interesa (APIC en este caso) con la función "bytes.find()", está función regresa -1 si la cadena de texto a buscar no se encuentra, en caso contrario nos devuelve el lugar en donde se encontró el valor.

Luego buscamos el encabezado de las imágenes PNG y leemos los bytes que nos indican la longitud del frame (4 bytes). Si NO se encontró el encabezado que previamente buscamos, asumimos que la imagen es jpg (asumir es malo ;) ) y buscamos el encabezado de los archivo JPG. Luego leemos los datos de la imagen y preguntamos en que carpeta se quiere guardar la imagen resultante, por ahora el nombre es TESTImage.???. Hacemos lo mismo para la imagen PNG

Y el resultado:

Y bien, por ahora es todo. Cómo de costumbre puedes bajar el programa completo de mi dropbox para probarlo o modificarlo. Además puedes bajar el interprete de la página oficial de Python. En la descarga se incluye un manual bastante extenso del lenguaje con ejemplos y lo necesario para portar lo programas que hemos hecho en el blog.

Los leo luego