9. Módulos y Librerías Básicas

📦 9.1 ¿Qué es un módulo? ¿Y una librería?

Concepto de módulo

Un módulo es un archivo de Python (.py) que contiene definiciones de funciones, clases y variables que pueden ser reutilizadas en otros programas. Es la unidad básica de organización de código en Python.

Concepto de librería (biblioteca)

Una librería (o biblioteca) es una colección de módulos relacionados que proporcionan funcionalidad específica. Puede ser un solo módulo o un conjunto de módulos organizados en paquetes.

Diferencias clave

Concepto	Descripción
Módulo	Un archivo .py individual
Paquete	Directorio con múltiples módulos y un archivo __init__.py
Librería	Término general para módulos y paquetes que proporcionan funcionalidad

Propósito

Propósito	Descripción
Reutilización	Evitar reescribir código común
Organización	Estructurar proyectos grandes en partes manejables
Mantenibilidad	Facilitar actualizaciones y correcciones
Colaboración	Compartir código entre desarrolladores
Abstracción	Ocultar complejidad detrás de interfaces simples

Tipos de librerías

Tipo	Descripción	Ejemplos
Estándar	Incluidas con Python	math, random, datetime
Externas	Instaladas con pip	requests, pandas, numpy
Propias	Creadas por el desarrollador	módulos de tu proyecto

Ejemplo: Crear un módulo propio

calculadora.py (módulo propio)

# Archivo: calculadora.py
def sumar(a, b):
  return a + b

def restar(a, b):
  return a - b

def multiplicar(a, b):
  return a * b

def dividir(a, b):
  if b == 0:
      return "Error: División por cero"
  return a / b

PI = 3.14159

Ejemplo: Usar el módulo creado

main.py (usar módulo)

# Archivo: main.py
import calculadora

# Usar funciones del módulo
resultado = calculadora.sumar(5, 3)
print(resultado)  # 8

print(calculadora.multiplicar(4, 7))  # 28
print(calculadora.PI)  # 3.14159

Ejemplo: Diferencia entre módulo y librería

Módulo vs Librería

# MÓDULO: Un solo archivo
import math  # math es un módulo

# LIBRERÍA/PAQUETE: Colección de módulos
import datetime  # datetime es una librería con múltiples componentes
from datetime import date, time, datetime

# Librería externa (paquete complejo)
# import pandas  # pandas es una librería con muchos módulos

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📥 9.2 Uso de import y from … import

Sintaxis de import

Sintaxis	Descripción
import modulo	Importa el módulo completo
from modulo import funcion	Importa elementos específicos
import modulo as alias	Importa con un alias
from modulo import *	Importa todo (no recomendado)

Formas de importar

# Importar módulo completo
import math

# Importar elementos específicos
from math import sqrt, pi

# Importar con alias
import math as m

# Importar todo (evitar)
from math import *

Ventajas de cada forma

Forma	Ventaja
import modulo	Evita conflictos de nombres, claro de dónde viene cada función
from modulo import	Código más limpio, acceso directo a funciones
import as	Nombres cortos para módulos con nombres largos

Buenas prácticas

• Imports al inicio: Colocar todos los imports al principio del archivo
• Orden: Estándar → Externos → Propios
• Evitar *: No usar from modulo import * (contamina namespace)
• Alias claros: Usar alias reconocibles (np para numpy, pd para pandas)

Ejemplo: import completo

import completo

# Importar módulo completo
import math

# Usar con prefijo del módulo
print(math.sqrt(16))    # 4.0
print(math.pi)          # 3.141592653589793
print(math.pow(2, 3))   # 8.0

# Ventaja: Claro de dónde viene cada función

Ejemplo: from … import específico

from import

# Importar elementos específicos
from math import sqrt, pi, pow

# Usar directamente sin prefijo
print(sqrt(16))    # 4.0
print(pi)          # 3.141592653589793
print(pow(2, 3))   # 8.0

# Ventaja: Código más limpio

Ejemplo: import con alias

import con alias

# Importar con alias
import math as m

# Usar con alias corto
print(m.sqrt(25))  # 5.0
print(m.pi)        # 3.141592653589793

# Común en librerías con nombres largos
import datetime as dt
fecha = dt.date.today()
print(fecha)

Ejemplo: Comparación de métodos

Comparación

# MÉTODO 1: import completo
import random
numero1 = random.randint(1, 10)

# MÉTODO 2: from import
from random import randint
numero2 = randint(1, 10)

# MÉTODO 3: import con alias
import random as rnd
numero3 = rnd.randint(1, 10)

# Todos funcionan, elige según preferencia y contexto

Ejemplo: Importar múltiples elementos

Múltiples imports

# Importar varios elementos en una línea
from math import sqrt, pow, pi, e

print(sqrt(9))   # 3.0
print(pow(2, 3)) # 8.0
print(pi)        # 3.141592653589793
print(e)         # 2.718281828459045

# O en múltiples líneas (más legible)
from datetime import (
  date,
  time,
  datetime,
  timedelta
)

⚠️ Evitar from modulo import *

# ❌ NO RECOMENDADO
from math import *
print(sqrt(16))  # ¿De dónde viene sqrt? No es claro

# ✅ RECOMENDADO
import math
print(math.sqrt(16))  # Claro que viene de math

# O
from math import sqrt
print(sqrt(16))  # Sabemos que importamos sqrt

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📚 9.3 Librerías estándar: math, random, datetime

Resumen de librerías estándar

Librería	Propósito	Funciones principales
math	Funciones matemáticas avanzadas	sqrt(), pow(), ceil(), floor(), sin(), cos(), log()
random	Números aleatorios y selecciones	random(), randint(), choice(), shuffle(), sample()
datetime	Fechas, horas y operaciones temporales	date, time, datetime, timedelta

Ejemplo: Librería math

math

import math

# Raíces y potencias
print(math.sqrt(25))      # 5.0
print(math.pow(2, 3))     # 8.0
print(math.pow(9, 0.5))   # 3.0 (raíz cuadrada)

# Redondeo
print(math.ceil(4.2))     # 5 (redondear arriba)
print(math.floor(4.8))    # 4 (redondear abajo)

# Constantes
print(math.pi)            # 3.141592653589793
print(math.e)             # 2.718281828459045

# Trigonometría (radianes)
print(math.sin(math.pi/2))  # 1.0
print(math.cos(0))          # 1.0

# Logaritmos
print(math.log(10))       # 2.302585092994046 (ln)
print(math.log10(100))    # 2.0 (log base 10)

Ejemplo: Librería random

random

import random

# Número aleatorio entre 0 y 1
print(random.random())    # Ej: 0.7234567

# Entero aleatorio en rango
print(random.randint(1, 10))    # Ej: 7
print(random.randint(1, 100))   # Ej: 42

# Número flotante en rango
print(random.uniform(1.5, 5.5)) # Ej: 3.7821

# Elegir elemento aleatorio de lista
frutas = ["manzana", "pera", "uva", "naranja"]
print(random.choice(frutas))    # Ej: "pera"

# Mezclar lista
numeros = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(numeros)
print(numeros)  # Ej: [3, 1, 5, 2, 4]

# Seleccionar múltiples elementos
print(random.sample(frutas, 2))  # Ej: ['uva', 'manzana']

Ejemplo: Librería datetime

datetime

from datetime import date, time, datetime, timedelta

# Fecha actual
hoy = date.today()
print(hoy)  # 2024-01-15

# Fecha específica
cumpleanos = date(1990, 5, 20)
print(cumpleanos)  # 1990-05-20

# Hora actual
ahora = datetime.now()
print(ahora)  # 2024-01-15 14:30:45.123456

# Componentes de fecha
print(hoy.year)   # 2024
print(hoy.month)  # 1
print(hoy.day)    # 15

# Formatear fecha
print(ahora.strftime("%d/%m/%Y"))      # 15/01/2024
print(ahora.strftime("%H:%M:%S"))      # 14:30:45
print(ahora.strftime("%A, %d %B %Y"))  # Monday, 15 January 2024

# Operaciones con fechas (timedelta)
manana = hoy + timedelta(days=1)
print(manana)  # 2024-01-16

proxima_semana = hoy + timedelta(weeks=1)
print(proxima_semana)  # 2024-01-22

# Diferencia entre fechas
diferencia = hoy - cumpleanos
print(f"Días vividos: {diferencia.days}")

Ejemplo: Uso integrado de las tres librerías

Ejemplo integrado

import math
import random
from datetime import datetime

# Programa que usa las tres librerías
print("=== PROGRAMA INTEGRADO ===\n")

# Usar math
radio = random.uniform(1, 10)
area = math.pi * math.pow(radio, 2)
print(f"Radio aleatorio: {radio:.2f}")
print(f"Área del círculo: {area:.2f}\n")

# Usar random
dado = random.randint(1, 6)
print(f"Lanzamiento de dado: {dado}\n")

# Usar datetime
ahora = datetime.now()
print(f"Fecha y hora: {ahora.strftime('%d/%m/%Y %H:%M:%S')}")

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📦 9.4 Instalación de librerías externas con pip

¿Qué es pip?

pip (Package Installer for Python) es el gestor de paquetes oficial de Python. Permite instalar, actualizar y desinstalar librerías externas desde PyPI (Python Package Index).

Comandos principales

Comando	Descripción
pip install nombre	Instalar librería
pip uninstall nombre	Desinstalar librería
pip install --upgrade nombre	Actualizar librería
pip list	Listar librerías instaladas
pip show nombre	Ver información de librería
pip freeze > requirements.txt	Exportar dependencias

Librerías externas populares

Librería	Propósito
requests	Realizar peticiones HTTP
pandas	Análisis de datos
numpy	Cálculos numéricos
matplotlib	Gráficos y visualización
flask	Framework web ligero
django	Framework web completo

Entornos virtuales

• Propósito: Aislar dependencias por proyecto
• Crear: python -m venv nombre_entorno
• Activar (Windows): nombre_entorno\Scripts\activate
• Activar (Linux/Mac): source nombre_entorno/bin/activate

Ejemplo: Instalar librería

Instalar con pip

# En la terminal/consola (NO en Python)

# Instalar una librería
pip install requests

# Instalar versión específica
pip install requests==2.28.0

# Instalar múltiples librerías
pip install requests pandas numpy

# Instalar desde requirements.txt
pip install -r requirements.txt

Ejemplo: Comandos útiles de pip

Comandos pip

# Ver librerías instaladas
pip list

# Ver información de una librería
pip show requests

# Actualizar librería
pip install --upgrade requests

# Desinstalar librería
pip uninstall requests

# Crear archivo de dependencias
pip freeze > requirements.txt

# Ver versión de pip
pip --version

Ejemplo: Usar librería requests

Usar requests

# Primero instalar: pip install requests
import requests

# Hacer petición GET
respuesta = requests.get('https://api.github.com')

# Ver código de estado
print(f"Estado: {respuesta.status_code}")  # 200

# Ver contenido JSON
datos = respuesta.json()
print(f"Tipo: {type(datos)}")

# Ejemplo práctico: obtener datos de API
url = 'https://jsonplaceholder.typicode.com/users/1'
respuesta = requests.get(url)

if respuesta.status_code == 200:
  usuario = respuesta.json()
  print(f"Nombre: {usuario['name']}")
  print(f"Email: {usuario['email']}")
else:
  print("Error en la petición")

Ejemplo: Crear requirements.txt

requirements.txt

# Archivo: requirements.txt
# Lista de dependencias del proyecto

requests==2.31.0
pandas==2.0.3
numpy==1.24.3
matplotlib==3.7.2

# Para instalar todas:
# pip install -r requirements.txt

Ejemplo: Entorno virtual básico

Entorno virtual

# Crear entorno virtual (en terminal)
python -m venv mi_entorno

# Activar entorno (Windows)
mi_entorno\Scripts\activate

# Activar entorno (Linux/Mac)
source mi_entorno/bin/activate

# Instalar librerías en el entorno
pip install requests pandas

# Desactivar entorno
deactivate

💡 Buenas prácticas con pip

1. Usa entornos virtuales para cada proyecto
2. Crea requirements.txt para documentar dependencias
3. Especifica versiones para evitar incompatibilidades
4. Actualiza pip regularmente: pip install --upgrade pip
5. Verifica instalación con pip show nombre_libreria

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🛠️ 9.5 Uso práctico de módulos con ejemplos cotidianos

Aplicaciones prácticas

Los módulos y librerías permiten resolver problemas reales de manera eficiente sin reinventar la rueda.

Casos de uso comunes

Caso de uso	Módulo/Librería	Aplicación
Cálculos matemáticos	math	Operaciones complejas, trigonometría
Generación aleatoria	random	Juegos, simulaciones, muestreo
Manejo de fechas	datetime	Registros, cálculos temporales
Peticiones web	requests	Consumir APIs, web scraping
Análisis de datos	pandas	Procesar información, reportes

Ejemplo 1: Calculadora científica

Calculadora científica

import math

def calculadora_cientifica():
  print("=== CALCULADORA CIENTÍFICA ===\n")

  numero = float(input("Ingresa un número: "))

  print(f"\nResultados para {numero}:")
  print(f"Raíz cuadrada: {math.sqrt(numero):.2f}")
  print(f"Cuadrado: {math.pow(numero, 2):.2f}")
  print(f"Cubo: {math.pow(numero, 3):.2f}")
  print(f"Logaritmo natural: {math.log(numero):.2f}")
  print(f"Seno: {math.sin(numero):.2f}")
  print(f"Coseno: {math.cos(numero):.2f}")

calculadora_cientifica()

Ejemplo 2: Juego de dados

Juego de dados

import random

def juego_dados():
  print("=== JUEGO DE DADOS ===\n")

  jugador1 = input("Nombre jugador 1: ")
  jugador2 = input("Nombre jugador 2: ")

  print(f"\n{jugador1} lanza el dado...")
  dado1 = random.randint(1, 6)
  print(f"Resultado: {dado1}")

  print(f"\n{jugador2} lanza el dado...")
  dado2 = random.randint(1, 6)
  print(f"Resultado: {dado2}")

  print("\n" + "="*30)
  if dado1 > dado2:
      print(f"¡{jugador1} gana!")
  elif dado2 > dado1:
      print(f"¡{jugador2} gana!")
  else:
      print("¡Empate!")

juego_dados()

Ejemplo 3: Calculadora de edad

Calculadora de edad

from datetime import date

def calcular_edad():
  print("=== CALCULADORA DE EDAD ===\n")

  # Solicitar fecha de nacimiento
  anio = int(input("Año de nacimiento: "))
  mes = int(input("Mes de nacimiento (1-12): "))
  dia = int(input("Día de nacimiento: "))

  # Crear fecha de nacimiento
  nacimiento = date(anio, mes, dia)
  hoy = date.today()

  # Calcular edad
  edad = hoy.year - nacimiento.year

  # Ajustar si aún no ha cumplido años este año
  if (hoy.month, hoy.day) < (nacimiento.month, nacimiento.day):
      edad -= 1

  # Calcular días vividos
  dias_vividos = (hoy - nacimiento).days

  print(f"\nTienes {edad} años")
  print(f"Has vivido {dias_vividos:,} días")
  print(f"Próximo cumpleaños: {nacimiento.replace(year=hoy.year + 1)}")

calcular_edad()

Ejemplo 4: Generador de contraseñas

Generador de contraseñas

import random
import string

def generar_contrasena(longitud=12):
  """Genera una contraseña aleatoria segura."""

  # Caracteres disponibles
  letras = string.ascii_letters  # a-z, A-Z
  digitos = string.digits        # 0-9
  simbolos = "!@#$%^&*"

  todos = letras + digitos + simbolos

  # Generar contraseña
  contrasena = ''.join(random.choice(todos) for _ in range(longitud))

  return contrasena

# Usar el generador
print("=== GENERADOR DE CONTRASEÑAS ===\n")

cantidad = int(input("¿Cuántas contraseñas generar? "))
longitud = int(input("Longitud de cada contraseña: "))

print(f"\nContraseñas generadas:")
for i in range(cantidad):
  print(f"{i+1}. {generar_contrasena(longitud)}")

Ejemplo 5: Sistema de registro con timestamp

Sistema de registro

from datetime import datetime
import random

def sistema_registro():
  """Sistema de registro de eventos con timestamp."""

  eventos = []

  print("=== SISTEMA DE REGISTRO ===")
  print("Comandos: registrar, listar, salir\n")

  while True:
      comando = input("Comando: ").lower()

      if comando == "registrar":
          evento = input("Describe el evento: ")
          timestamp = datetime.now()

          registro = {
              'id': random.randint(1000, 9999),
              'evento': evento,
              'fecha': timestamp.strftime("%d/%m/%Y"),
              'hora': timestamp.strftime("%H:%M:%S")
          }

          eventos.append(registro)
          print(f"✅ Evento registrado con ID: {registro['id']}\n")

      elif comando == "listar":
          if not eventos:
              print("No hay eventos registrados\n")
          else:
              print("\n" + "="*50)
              for e in eventos:
                  print(f"ID: {e['id']}")
                  print(f"Evento: {e['evento']}")
                  print(f"Fecha: {e['fecha']} - Hora: {e['hora']}")
                  print("-"*50)
              print()

      elif comando == "salir":
          print("Saliendo del sistema...")
          break

      else:
          print("Comando no reconocido\n")

sistema_registro()

Ejemplo 6: Simulador de lanzamiento de moneda

Simulador de moneda

import random

def simular_lanzamientos(cantidad):
  """Simula múltiples lanzamientos de moneda."""

  caras = 0
  cruces = 0

  print(f"Simulando {cantidad} lanzamientos...\n")

  for i in range(cantidad):
      resultado = random.choice(['Cara', 'Cruz'])

      if resultado == 'Cara':
          caras += 1
      else:
          cruces += 1

      # Mostrar primeros 10 lanzamientos
      if i < 10:
          print(f"Lanzamiento {i+1}: {resultado}")

  if cantidad > 10:
      print("...")

  # Estadísticas
  print(f"\n{'='*30}")
  print("RESULTADOS:")
  print(f"{'='*30}")
  print(f"Caras: {caras} ({caras/cantidad*100:.1f}%)")
  print(f"Cruces: {cruces} ({cruces/cantidad*100:.1f}%)")

# Ejecutar simulación
cantidad = int(input("¿Cuántos lanzamientos? "))
simular_lanzamientos(cantidad)

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🎯 Resumen de la lección

📚 Lo que aprendiste

En esta lección sobre módulos y librerías básicas has aprendido:

✅ Módulos y librerías: Diferencias, propósito y tipos (estándar, externas, propias)
✅ import: Diferentes formas de importar (completo, específico, con alias)
✅ Librerías estándar: math (matemáticas), random (aleatorio), datetime (fechas)
✅ pip: Instalación de librerías externas, comandos útiles, requirements.txt
✅ Ejemplos prácticos: Calculadoras, juegos, generadores, sistemas de registro

Próximo paso: En la siguiente lección aprenderás sobre manejo de archivos en Python.