9. Programación con Objetos y Clases¶

Contenidos¶

1. Modelación del mundo real con objetos.
2. Definiendo y utilizando una nueva clase de objetos.
3. Estructura general de un programa orientado a objetos.
4. Método constructor: Creación de objetos/instancias de una clase.
5. Creación de métodos e invocación de ellos.
6. Sobrecarga de operadores.
7. Ejemplos
8. Ejercicios

9.1 Modelación del mundo real con objetos¶

En el mundo real no solo hay números enteros y texto; la realidad es más compleja y los objetos existentes muchas veces tienen varias características al mismo tiempo: por ejemplo, para describir una persona, no usaríamos solamente su edad, sino que querríamos también describirla según su nombre, su estatura y peso, su dirección, su género, su RUT, etc. Cada uno de esos datos puede ser guardado en una variable de Python. Por ejemplo, mira la siguiente figura:

Figura 9.1. Ejemplo de objetos.

Tenemos una persona llamada Fernanda, de 28 años, que vive en Los Jacintos 1329, de estatura 1.65 metros y que usa lentes. Cada uno de esos datos puede ser guardado en una variable, y la figura muestra de qué tipo sería la variable. Podríamos entonces, decir que la persona descrita se representa por esas 5 variables, algo así:

persona_nombre = “Fernanda”
persona_edad = 28
persona_direccion = “Los Jacintos 1329”
persona_estatura = 1.65
persona_lentes = True

Podríamos describir a otra persona usando las mismas características, pero cambiando los valores de cada variable, por ejemplo, a Héctor, de 20 años, que vive en Maratón 94 Dp. 31, mide 1.76 y no usa lentes.

Figura 9.2. Ejemplo de objetos 2.

Entonces, estamos representando a las personas por una agrupación de datos, o características, o atributos, sobre ellos. (Por supuesto, podríamos agregar una larga lista de atributos más, desde los mencionados antes, como peso, RUT, etc, hasta el grupo sanguíneo, sus gustos musicales, su puntaje de la PSU y todo lo que queramos incluir). La Programación Orientada a Objetos (Object-Oriented Programming, OOP) nos permite definir objetos que agrupen un conjunto de atributos. Por ejemplo, para el caso anterior, podremos definir una nueva clase de elemento de Python, que se llamará Persona, y que contendrá 5 atributos (nombre, edad, dirección, estatura, y uso de lentes). Un objeto es una instancia de la clase Persona, por lo tanto, Fernanda será un objeto de la clase Persona, y Héctor será otro objeto de la misma clase. ¡Podremos crear cuantos objetos queramos! Ademtodos), uqe permiten que los objetos hagan ciertas acciones. os queramos!rplo, para el caso anterior, podremos definir un nuevo ás de los atributos, los objetos tienen funciones (llamadas métodos), que permiten que los objetos hagan ciertas acciones. Por ejemplo, una Persona podría hacer la acción de cumplir años, por lo que tendría un método cumplir_años que aumentara su edad en 1. Es decir, si al objeto Fernanda le aplico el método cumplir_años, ahora Fernanda tendrá 29 años. Ahora que ya sabes de qué se tratan en general las clases y objetos, veamos un ejemplo más concreto.

9.2 Definiendo y utilizando una nueva clase de objetos¶

Una fracción es un número de partes de un entero, o “la expresión de una cantidad dividida entre otra cantidad” (Wikipedia). Por ejemplo, la de la figura siguiente es tres cuartos (3/4) de una torta.

Figura 9.3. Ejemplo de objetos 3.

Para definir una clase Fracción en Python, debemos preguntarnos dos cosas:

1. ¿Cuáles son las características, o atributos, que tienen las fracciones? Es decir, si nos imaginamos cualquier fracción posible, ¿qué tienen todas en común?. La respuesta es: cualquier fracción tiene, por definición, un numerador y un denominador (y ambos son números enteros).
2. ¿Qué acciones, o métodos, puede realizar una fracción? La respuesta aquí podría ser larga: las fracciones se pueden sumar, restar, multiplicar, dividir, simplificar, etc. Nuestra respuesta aquí depende, entonces, de cuál es el propósito que tiene el programa que estemos escribiendo. Por ahora, nos ocuparemos de los métodos sumar una fracción con otra y simplificar una fracción.

Ahora que ya sabemos lo que queremos hacer, veamos cómo escribirlo en Python. En este caso nuestro programa tendrá dos partes: la definición de la clase Fraccion, y el programa principal que usará la clase Fraccion para sumar algunas fracciones. Comenzaremos, entonces, por imaginarnos que ya tenemos una clase Fraccion que permite sumar y simplificar fracciones. Lo que nos gustaría es tener la capacidad de escribir un código como el siguiente:

f1 = Fraccion(1, 6)
f2 = Fraccion(3, 4)
h1 = f.sumar(g)
h2 = h1.simplificar()
print(h1)
print(h2)

Revisemos este código línea por línea, ya que es distinto a lo que hemos visto hasta ahora.

Es importante notar que para utilizar un método de la clase Fraccion, siempre hay que aplicarlo a un objeto de la clase Fraccion, de la siguiente manera:

resultado = objeto.método(parámetros)

Por ejemplo, para h1 = f1.sumar(f2), f1 es el objeto sobre el cual se aplica el método sumar, recibiendo como parámetro la función f2, y entregando como resultado un nuevo objeto de tipo Fracción al que llamaremos h1. Ahora escribiremos paso por paso la clase Fraccion, que nos permitirá ejecutar el código anterior.

9.3 Estructura general de un programa orientado a objetos¶

Nuestro archivo Python tendrá dos partes: la primera, que es la definición de la clase Fraccion (que parte por “class Fraccion: … “ y que veremos a continuación cómo definir) y la segunda, que es el uso de la clase Fraccion que acabamos de revisar.

Figura 9.4. Revisión código objetos.

Ahora veremos la definición de la clase: sus atributos, su método constructor, todos los métodos que queramos definir, y la sobrecarga de operadores. Entonces, lo primero que habrá que escribir en el archivo Python es “class Fraccion:” (o el nombre de la clase que queramos definir) y luego, indentado, viene todo el código que pertenece a la clase y que discutiremos a continuación.

Una Fracción, como dijimos, tiene dos características o atributos: un numerador y un denominador, ambos de tipo número entero (int). Por ejemplo, la Fraccion 1/2 sería:

Figura 9.5. Ejemplo fracciones 1.

Y la fracción 23/73, sería:

Figura 9.6. Ejemplo fracciones 2.

9.4 Método constructor: Creación de objetos/instancias de una clase¶

Para crear un objeto de tipo Fracción, necesitamos de un método especial, llamado constructor, en el que definiremos todos los atributos que queremos que tengan los objetos que estamos creando (en el caso de la Fraccion, numerador y denominador). El método constructor es el que es llamado cuando en el código principal, decimos f1=Fraccion(1,2), es decir, ¡se llama utilizando el mismo nombre de la clase! Éste, como vemos, es un método muy especial, y todas las clases que vayas a crear deberían tenerlo, pues es el que dirá cómo se crean los objetos de la clase y cuáles atributos tendrán. Además, el método constructor tiene un nombre especial: siempre se llama __init__. Y, al igual que todos los métodos que pertenecen a una clase, su primer parámetro siempre será self, una referencia al objeto completo sobre el que estamos trabajando. El código del constructor sería el siguiente, y a continuación lo explicaremos línea por línea.

def __init__(self, n, d):
  self.numerador = n
  self.denominador = d

Entonces, con la instrucción, dentro del código principal, de f1 = Fraccion(1,6), lo que estamos creando es un objeto de tipo Fraccion, llamado f1, que internamente tiene dos atributos, numerador y denominador, y a los que podremos acceder utilizando el código f1.numerador y f1.denominador. Hasta el momento, podríamos tener el siguiente código completo:

class Fraccion:
    def __init__(self, n, d):
        self.numerador = n
        self.denominador = d

f = Fraccion(1, 6)
print(f.numerador) # imprime 1
print(f.denominador) # imprime 6

9.5 Creación de métodos e invocación de ellos¶

Los métodos que queramos crear vienen a continuación del constructor, y se definen de manera similar, pero ahora utilizaremos como nombre del método, el que nosotros hayamos elegido (por ejemplo, sumar, o simplificar). Dentro del método, al igual que una función, podemos incluir el código que se requiera (esto incluye cualquier instrucción válida de Python). El método sumar recibe (como todos los métodos de una clase) primero el parámetro self, que representa el objeto sobre el cual aplicaremos el método. Segundo, recibe other, que es una variable donde se recibirá la fracción que queremos sumar con self. Por ejemplo, si la llamada es f1.sumar(f2), dentro de la función, f1 se recibirá como self y f2 como other. En cambio, si la llamada es f2.sumar(f1), f2 se recibiría como self, y f1 como other. Dentro de la función, calcularemos el numerador y denominador del resultado (sin hacer ninguna simplificación) y luego, crearemos un nuevo objeto de tipo Fracción para retornar el resultado. Es importante notar que no es lo mismo retornar un objeto Fracción que retornar, por ejemplo, un string que contenga denominador y numerador, pues un objeto Fracción se podrá luego utilizar tal como una Fracción, es decir, se podrá sumar, simplificar, etc. El código de sumar podría ser el siguiente:

def sumar(self,other):
    resultado_numerador = self.numerador*other.denominador+self.denominador*other.numerador
    resultado.denominador = self.denominador*other.denominador
    resultado = Fraccion(resultado_numerador,resultado_denominador)
    return resultado

9.6 Sobrecarga de operadores¶

Ahora, ¿qué pasa, con todo el código anterior, se intentamos imprimir un objeto de la clase Fracción?. La verdad es que podría parecer decepcionante, pues Python no imprime nada legible que incluya ni el numerador ni el denominador (¡pruébalo!). Para que Python “sepa” imprimir una Fracción, debemos sobreescribir un método especial llamado :__str__, que solamente recibe el objeto self y debe retornar solamente un string, con la representación en texto del objeto. Por ejemplo, para que la fracción se imprima en el formato “numerador/denominador” (ejemplo: “1/2”, “56/57”), el código sería:

def __str__(self):
  return str(self.numerador)+”/”+str(self.denominador)

Si quisiéramos que la representación en texto fuera algo distinto, tendríamos que cambiar el código de __str__, por ejemplo, para escribir la fracción utilizando tres líneas:

def __str__(self):
  return str(self.numerador)+”\n---\n”+str(self.denominador)

Finalmente, recuerda que para sumar fracciones, requeríamos usar el código g=f1.sumar(f2). ¿No sería mucho mejor poder escribir la operación matemática directamente, por ejemplo g=f1+f2? Python permite esto, que se llama sobrecarga de operadores (operator overloading). Lo único que hay que hacer es cambiar el nombre del método sumar por un nombre predefinido, que en el caso de la suma es __add__. Puedes ver la lista de funciones en: https://docs.python.org/3.6/reference/datamodel.html#object.__add__ La función quedaría como sigue (¡nota que el código al interior de la función es el mismo que antes!):

def __add__(self,other):
  resultado_numerador = self.numerador * other.denominador + self.denominador * other.numerador
  resultado.denominador = self.denominador * other.denominador
  resultado = Fraccion(resultado_numerador, resultado_denominador)
  return resultado

9.7 Ejemplos¶

Hemos hablado durante este capítulo mayoritariamente de objetos de tipo Fraccion. Ahora, revisaremos ejemplos sobre lo aprendido considerando una clase para números complejos.

9.8 Ejercicios¶

A continuación, te proponemos varios ejercicios para que los resuelvas en tu libro interactivo.