Capítulo 6: Bucles e iteraciones

Los bucles, o estructuras iterativas, son uno de los conceptos más poderosos de la programación. Permiten ejecutar un bloque de código múltiples veces, automatizando tareas repetitivas que serían tediosas o imposibles de escribir manualmente. Su papel es fundamental para procesar colecciones de datos, implementar algoritmos y crear programas dinámicos y eficientes.

En Python disponemos de dos tipos principales de bucles: while y for, cada uno optimizado para diferentes tipos de situaciones. Además, Python proporciona sentencias de control (break, continue, pass) y características avanzadas como la cláusula else que hacen de la iteración una herramienta extremadamente poderosa y flexible.

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6.1. ¿Cuándo necesitamos repetir código?

Los bucles son esenciales en situaciones como:

• Procesamiento de datos: Analizar cada elemento de una lista de ventas

• Validación de entrada: Seguir pidiendo datos hasta que sean válidos

• Algoritmos matemáticos: Calcular factoriales, series, aproximaciones

• Interfaces de usuario: Mostrar menús hasta que el usuario elija salir

• Automatización: Realizar la misma operación sobre múltiples archivos

Sin bucles, tendríamos que escribir código repetitivo y limitado:

#Sin bucles: código repetitivo y limitado
print("Número 1")
print("Número 2")
print("Número 3")
print("Número 4")
print("Número 5")

#Con bucles: código limpio y flexible
for i in range(1, 6): print(f"Número {i}")

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6.2. Bucle while: Repetición condicional

El bucle while ejecuta un bloque de código mientras una condición especificada sea True. Es la herramienta ideal cuando no se conoce de antemano el número exacto de iteraciones que se deben realizar.

La estructura es simple, pero requiere una atención crucial: la condición de control debe modificarse dentro del bucle para que, eventualmente, se vuelva False. De lo contrario, se creará un bucle infinito que bloqueará el programa.

Sintaxis básica

while condicion:
    # Código que se repite
    instrucciones()
    # IMPORTANTE: modificar la condición para evitar bucle infinito

Ejemplo básico

contador = 1
while contador <= 5:
    print(f"Iteración número {contador}")
    contador += 1 # CRUCIAL: modificar la variable de control

Un caso de uso principal del bucle while es la validación de la entrada del usuario, donde se le solicita un dato repetidamente hasta que introduce uno válido.

def pedir_edad():
    """Pide la edad hasta obtener un valor válido."""
    while True:
        try:
            edad = int(input("¿Cuál es tu edad? "))
            if 0 <= edad <= 120:
                return edad
            else:
                print("La edad debe estar entre 0 y 120 años")
        except ValueError:
            print("Por favor, introduce un número válido")

edad_usuario = pedir_edad()
print(f"Tu edad es: {edad_usuario}")

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6.3. Bucle for: Iteración sobre secuencias

El bucle for está diseñado para iterar sobre los elementos de una secuencia (como una lista, tupla, cadena de texto, o un range). Es la opción preferida cuando se conoce el número de iteraciones o cuando se desea procesar cada elemento de una colección.

• Iterar con range(): Para ejecutar un bloque un número específico de veces.

• Iterar sobre una lista: Se puede acceder directamente a cada elemento. Para obtener tanto el índice como el valor, se utiliza la función enumerate().

• Iterar sobre una cadena: Procesa la cadena carácter por carácter.

• Iterar sobre un diccionario: Por defecto, itera sobre las claves. Para iterar sobre valores o pares clave-valor, se usan los métodos .values() y .items().

Sintaxis básica

for elemento in secuencia:
    # Código que se ejecuta para cada elemento
    procesar(elemento)

For con range()

# Números del 0 al 4
for i in range(5):
    print(i)

# Números del 1 al 5
for i in range(1, 6):
    print(i)

# Números del 2 al 10, de 2 en 2
for i in range(2, 11, 2):
    print(i)  # 2, 4, 6, 8, 10

For con listas

# Iterar directamente sobre elementos
frutas = ["manzana", "banana", "naranja", "kiwi"]
for fruta in frutas:
    print(f"Me gusta la {fruta}")

# Obtener índice y elemento con enumerate()
for indice, fruta in enumerate(frutas):
    print(f"{indice + 1}. {fruta}")

# Iterar solo sobre índices
for i in range(len(frutas)):
    print(f"La fruta en posición {i} es {frutas[i]}")

For con strings

palabra = "Python"
for letra in palabra:
    print(f"Letra: {letra}")

# Contar vocales
vocales = "aeiou"
palabra = "programación"
contador_vocales = 0

for letra in palabra:
    if letra.lower() in vocales:
        contador_vocales += 1

print(f"'{palabra}' tiene {contador_vocales} vocales")

For con diccionarios

estudiante = {
    "nombre": "Ana",
    "edad": 22,
    "carrera": "Informática",
    "promedio": 8.5
}

# Iterar sobre claves
for clave in estudiante:
    print(f"{clave}: {estudiante[clave]}")

# Iterar sobre valores
for valor in estudiante.values():
    print(valor)

# Iterar sobre claves y valores
for clave, valor in estudiante.items():
    print(f"{clave.upper():<10} {valor}")

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6.4. Sentencias de control de bucles

Python ofrece sentencias para controlar el flujo de ejecución dentro de un bucle:

• break: Termina el bucle de forma inmediata y prematura. El programa continúa con la primera instrucción después del bucle.

• continue: Salta el resto del código de la iteración actual y pasa directamente a la siguiente iteración.

• pass: Es una instrucción nula. No hace nada y se utiliza como un marcador de posición (placeholder) donde sintácticamente se requiere una instrucción, pero no se quiere ejecutar ningún código.

Ejemplo de uso de break

# Buscar un elemento específico
numeros = [1, 3, 7, 12, 18, 25, 30]
objetivo = 18

for i, numero in enumerate(numeros):
    print(f"Revisando posición {i}: {numero}")
    if numero == objetivo:
        print(f"¡Encontrado! {objetivo} está en la posición {i}")
        break
else:
    print(f"No se encontró {objetivo}")

Ejemplo de uso de continue

# Procesar solo números pares
numeros = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

print("Números pares y sus cuadrados:")
for numero in numeros:
    if numero % 2 != 0:  # Si es impar
        continue  # Saltar al siguiente número
    
    cuadrado = numero ** 2
    print(f"{numero}² = {cuadrado}")

Ejemplo de uso de pass

# Placeholder durante desarrollo
for i in range(5):
    if i < 3:
        pass  # TODO: Implementar lógica aquí
    else:
        print(f"Procesando: {i}")

# Manejo temporal de excepciones
def funcion_en_desarrollo():
    try:
        resultado = operacion_compleja()
        return resultado
    except:
        pass  # Por ahora, ignorar errores

Cláusula else en bucles

Una característica particular de Python es la cláusula else en los bucles. El bloque de código else se ejecuta solo si el bucle finaliza de forma natural, es decir, sin haber sido interrumpido por una sentencia break. Es ideal para código que debe ejecutarse cuando una búsqueda no tiene éxito.

def buscar_numero(lista, objetivo):
    """Busca un número en una lista e informa si no lo encuentra."""
    for numero in lista:
        if numero == objetivo:
            print(f"Encontrado: {objetivo}")
            break
    else:
        # Se ejecuta solo si el bucle for termina sin un break
        print(f"No se encontró: {objetivo}")

numeros = [1, 3, 5, 7, 9]
buscar_numero(numeros, 5) # Salida: Encontrado: 5
buscar_numero(numeros, 6) # Salida: No se encontró: 6

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6.5. Bucles anidados

Un bucle anidado es un bucle dentro de otro. Son útiles para trabajar con estructuras de datos bidimensionales, como matrices (listas de listas), o para generar patrones como las tablas de multiplicar. Es importante usarlos con precaución, ya que su complejidad computacional puede crecer rápidamente y afectar al rendimiento.

# Tabla de multiplicar completa
print("TABLAS DE MULTIPLICAR (1-5)")
print("="*50)

for tabla in range(1, 6):
    print(f"\nTabla del {tabla}:")
    for multiplicador in range(1, 11):
        resultado = tabla * multiplicador
        print(f"  {tabla} × {multiplicador:2d} = {resultado:2d}")

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6.6. Técnicas avanzadas con bucles

Comprensión de listas (List Comprehensions)

La comprensión de listas (list comprehensions) es una sintaxis elegante y "pythónica" para crear listas de forma concisa y eficiente a partir de un iterable.

Sintaxis básica

[expresion for item in iterable if condicion]

Ejemplo de uso

# Forma tradicional
cuadrados = []
for x in range(10):
    cuadrados.append(x ** 2)

# List comprehension (más pythónica)
cuadrados = [x ** 2 for x in range(10)]
print(cuadrados)  # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

# Con condición
pares = [x for x in range(20) if x % 2 == 0]
print(pares)  # [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]

# Procesamiento de strings
palabras = ["python", "java", "javascript", "go"]
palabras_largas = [palabra.upper() for palabra in palabras if len(palabra) > 4]
print(palabras_largas)  # ['PYTHON', 'JAVASCRIPT']

Función enumerate()

Permite recorrer una secuencia (lista, tupla, cadena, etc.) obteniendo a la vez el índice y el valor de cada elemento. Es una alternativa más limpia y legible que usar un contador manual.

Sintaxis:

for indice, elemento in enumerate(iterable, inicio=0):
    ...

• iterable: la secuencia a recorrer.

• inicio: (opcional) valor inicial del índice (por defecto 0).

Ejemplo:

nombres = ["Ana", "Luis", "María"]
for i, nombre in enumerate(nombres, start=1):
    print(f"{i}. {nombre}")

Salida:

1. Ana
2. Luis
3. María

Ventaja: evita crear variables como contador = 0 y mantenerlas manualmente.

Función zip()

Permite combinar dos o más secuencias en una sola, agrupando los elementos que ocupan la misma posición. El resultado es un iterador de tuplas.

Sintaxis:

for elem1, elem2, ... in zip(iterable1, iterable2, ...):
    ...

Ejemplo:

nombres = ["Ana", "Luis", "María"]
edades = [23, 31, 19]

for nombre, edad in zip(nombres, edades):
    print(f"{nombre} tiene {edad} años.")

Salida:

Ana tiene 23 años.
Luis tiene 31 años.
María tiene 19 años.

💡 Notas:

• zip() se detiene cuando una de las listas termina.

• Puedes convertir el resultado en lista:

  list(zip(nombres, edades))
  # [('Ana', 23), ('Luis', 31), ('María', 19)]

Combinando enumerate() y zip()

Puedes usar enumerate() y zip() juntos para recorrer varias secuencias con índices:

for i, (nombre, edad) in enumerate(zip(nombres, edades), start=1):
    print(f"{i}. {nombre} ({edad} años)")

Salida:

1. Ana (23 años)
2. Luis (31 años)
3. María (19 años)

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6.7. Caso práctico: Simulador de cajero automático

Este ejemplo completo integra bucles while, condicionales if-elif-else, manejo de entrada y formateo de salida para simular un cajero automático simple.

def cajero_automatico():
    """Simula un cajero automático simple."""
    saldo = 1000.0
    historial = []
    
    while True:
        print(f"\nCAJERO AUTOMÁTICO")
        print(f"Saldo actual: {saldo:.2f}€")
        print("="*30)
        print("1. Consultar saldo")
        print("2. Retirar dinero")
        print("3. Depositar dinero")
        print("4. Ver historial")
        print("5. Salir")
        print("-"*30)
        opcion = input("Selecciona una opción: ").strip()
        
        if opcion == "1":
            print(f"Tu saldo es: {saldo:.2f}€")
        elif opcion == "2":
            try:
                cantidad = float(input("Cantidad a retirar: "))
                if 0 < cantidad <= saldo:
                    saldo -= cantidad
                    historial.append(f"Retiro: -{cantidad:.2f}€")
                    print(f"Has retirado {cantidad:.2f}€")
                else:
                    print("Cantidad inválida o saldo insuficiente")
            except ValueError:
                print("Cantidad inválida")
        elif opcion == "3":
            try:
                cantidad = float(input("Cantidad a depositar: "))
                if cantidad > 0:
                    saldo += cantidad
                    historial.append(f"Depósito: +{cantidad:.2f}€")
                    print(f"Has depositado {cantidad:.2f}€")
                else:
                    print("La cantidad debe ser positiva")
            except ValueError:
                print("Cantidad inválida")
        elif opcion == "4":
            if historial:
                print("HISTORIAL DE TRANSACCIONES:")
                for transaccion in historial:
                    print(f" • {transaccion}")
            else:
                print("No hay transacciones")
        elif opcion == "5":
            print("¡Gracias por usar nuestro cajero!")
            break
        else:
            print("Opción no válida")

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Resumen del Capítulo

Los bucles son herramientas fundamentales que permiten automatizar tareas repetitivas y procesar colecciones de datos de manera eficiente. Has aprendido a usar while para repeticiones condicionales, for para iterar sobre secuencias, y las sentencias de control que proporcionan flexibilidad avanzada en el manejo del flujo de iteración.

💡 Conceptos Clave:

• while: Repetición mientras una condición sea verdadera

• for: Iteración sobre secuencias (listas, strings, ranges, etc.)

• break: Termina el bucle inmediatamente

• continue: Salta a la siguiente iteración

• pass: Instrucción vacía (placeholder)

• else en bucles: Se ejecuta si el bucle termina normalmente

• enumerate(): Obtiene índice y elemento simultáneamente

• zip(): Itera múltiples secuencias en paralelo

🤔 Preguntas de Reflexión:

1. ¿Cuándo es preferible usar while en lugar de for?

2. ¿Qué problemas puede causar el uso incorrecto de break y continue?

3. ¿En qué situaciones es útil la cláusula else de los bucles?

4. ¿Cómo puedes evitar bucles infinitos en código de producción?

🔧 Ejercicio Práctico:

Crea un programa que:

1. Implemente un sistema de gestión de tareas con menú interactivo

2. Use while para el bucle principal y validación de entrada

3. Use for para mostrar listas de tareas y estadísticas

4. Implemente búsqueda con break y filtrado con continue

5. Use bucles anidados para organizar tareas por categorías

Ahora que sabemos cómo repetir acciones, podemos explorar la "caja de herramientas" que Python nos ofrece de serie: un conjunto de funciones integradas que facilitan y potencian el trabajo con bucles, iterables y otros tipos de datos.

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