# -*- coding: utf-8 -*-
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Created on Thu Apr 16 16:08:00 2020

@author: Facundo Pugliese

Esto tiene como objetivo ser un micro-tutorial, pero más llegando al final
encontraran un repositorio de funciones utiles que pueden copy-pastear 
para sus propios usos.
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# %% Creo las variables a y b y me divierto operando
a = 2
b = 5
# Los caracteres entre comillas dobles o simples se toman como literales (strings)
print("Sumo a+b:", a+b)
print("Resto a-b:", a-b)
print("Multiplico a*b:", a*b)
print("Divido b/a:", b/a)
print("División entera b//a:", b//a)
print("Resto de división b%a:", b%a)
print("Comparo a>b:", a>b)
print("Comparo a==b:", a==b)
print("Comparo a<=b:", a<=b)

# %%  Quiero un codigo que me escriba todos los numeros hasta el 8 (sin incluir)
num = 1
while num < 8:
  print(num)
  num = num + 1

# Ahora quiero que me diga si son pares o no
# El if solo ejecuta su cuerpo si su condicion es True, sino ejecuta el cuerpo de else
# (no es necesario que haya else, en cuyo casi no hace nada si la condicion es False)
num = 1
while num < 8:
  if num % 2 == 0:
    print(num, "par")
  else:
    print(num, "impar")
  num = num + 1
  
# %% Listas y for
# Una lista es una colección de elementos donde yo puedo poner lo que quiera
mi_lista = [3.14, -8, "F3", True, [1,23]]
print("Mi lista es ", mi_lista, "y tiene longitud", len(mi_lista))
# Con for yo puedo recorrer todos los elementos de una lista (o array) y aplicar un cuerpo
for elemento in mi_lista:
  print(elemento)
# Una lista muy util en genera es range, que me permite crear una lista de enteros equiespaciados
for i in range(1, 8, 1): # Range genera todos los numeros entre 0 y 8 (sin incluir) saltando de a 1
  print(i)
# Sirve para solo los elementos pares, por ejemplo
for i in range(0, len(mi_lista), 2): # Range genera todos los numeros entre 0 y 8 (sin incluir) saltando de a 1
  print(mi_lista[i]) # Accedo al i-esimo elemento de mi_lista

# Como construir listas usando ciclos (while o for)
# Por ejemplo, quiero una lista con todos los cubos entre 1**3 y 8**3 (sin incluir)
mis_cubos = []
i = 1
while i < 8:
  mis_cubos.append(i**3)
  i = i + 1
print(mis_cubos)

# %%  Defino una función que eleve al cuadrado
def al_cuadrado(x):
  x_cuadrado = x**2
  return x_cuadrado

x1 = 3
x1_2 = al_cuadrado(x1) # Se reemplaza por lo que esta junto al "return"
print("x1_2 =", x1_2)

print("al_cuadrado(3)=", al_cuadrado(3))
print("al_cuadrado(a)=", al_cuadrado(a))

# %%  Arranco con NumPy
# Si no le digo a Python que lo quiero usar, no puedo acceder a sus funciones,
# pero lo rebauticé np porque es más corto
import numpy as np 

# Creo arrays, uso el prefijo np. para que sepa que son funciones de numpy
A = np.array([-1, 2, 3.14])
B = np.zeros(3) # Crea un vector de 3 ceros
print("A =", A)
print("B =", B)
print("Producto elemento a elemento A*B =", A*B)
print("Suma elemento a elemento A+B =", A+B)
# Me aburro! Pongamosle algún valor no nulo a B...
B[0] = 3 # Seteo el primer elemento (se cuenta desde 0!)
print("Potencia elemento a elemento A**B =", A**B)
print("Le aplico al_cuadrado a B", al_cuadrado(B))

# %% Puedo crear arrays equiespaciados automáticamente
Xs = np.linspace(0, 1, 6) # Crea un equiespaciado entre 0 y 1 (inclusive) de 6 elementos
print("Xs =", Xs)
Ys = np.arange(0, 1, 0.2) # Crea un equiespaciado entre 0 y 1 (sin incluir) sumando 0.2
print("Ys =", Ys)
# Pero no los pudo sumar porque tienen distinta longitud!
print("¿len(Xs) = len(Ys)?", len(Xs), "=", len(Ys), len(Xs) == len(Ys))
# Siempre puedo sumar, multiplicar, dividir, restar con constantes
print("Xs-1 = ", Xs-1)
print("Xs*10 = ", Xs*10)
print("1/Xs = ", 1/Xs)
print("NumPy (casi) que hasta maneja el infinito: Aparece si dividimos por 0!")

# %% Matrices y como jugar con muchos indices
M = np.zeros((3, 4)) # Crea una matriz nula de 3x4
print("Matriz nula\n", M)
# Le pongo un valor en las esquinas
M[0, 0] = 8
M[0, 3] = 8
M[2, 0] = 8
M[2, 3] = 8
print("Queda \n", M)
# Le pongo un único valor a toda la 2da fila
M[1, :] = -3
print("Queda \n", M)
# Lleno los 0's de la primera fila con -8
M[0, 1:-1] = -10
print("Queda \n", M)
# Le pido a M la 2da fila y su 3era columna
print("Segunda fila:", M[1, :])
print("Tercera columna:", M[:, 2])


# %% Incluyo matplotlib para poder graficar
import matplotlib.pyplot as plt
def mi_funcion_rara(x):
  y = x*np.cos(x)*np.exp(-x/25)
  return y
  
Xs = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000) # Quiero un espaciado bien fino
Ys = mi_funcion_rara(Xs) # Calculo el array para poder graficar la funcion
plt.figure() # Abro una figura vacía
plt.plot(Xs, Ys) # Grafico!
plt.show() # Le pido que me muestre

# %% Para los manijas: funciones muy utiles de NumPy
idx_min = np.argmin(Ys) # Devuelve el indice donde esta el menor valor de Ys
print("El minimo está en Xs[idx_min]=", Xs[idx_min])
print("Y vale Ys[idx_min]=", Ys[idx_min])
# Pueden usar max en lugar de min de forma analoga
# Más complicada, np.where les dice los índices en los que se cumple una dada condición
idx_ceros = np.where(Ys < 0) # Busco donde la funcion es negativa
print("La funcion es negativa en los indices", idx_ceros)
print("Osea, en x ", Xs[idx_ceros])

# Cómo integrar: np.trapz
# Para un array Ys=F(Xs), uso
integral = np.trapz(Xs, Ys)
# Si quiero integrar una funcion Zs = F(Xs, Ys) solo en una variable, tengo
# que usar np.trapz para cada Xs.
def mi_funcion_2D(x, y):
  z = x*np.cos(y*x) 
  return z
xs = np.linspace(0, 1, 100)
ys = np.linspace(-np.pi, np.pi, 100)
integral_en_ys = np.zeros(len(xs)) # Tengo una integral para cada xs
for i in range(0, len(xs), 1):
  Zs_a_x_constante = mi_funcion_2D(Xs[i]*Ys)
  integral_en_ys[i] = np.trapz(Ys, Zs_a_x_constante)
# Y ahora, si quisiera, podría integrar en x también aplicando trapz a integral_en_ys
# Lenta y tediosa, pero es una forma de realizar integrales múltiples usando np.trapz

# %% Para los TOC: Como tener un plot ATR
# El tercer argumento de plt.plot me permite ajustar el tipo y color de linea
# y el tipo de símbolo que marque los puntos 
Xs = np.linspace(-np.pi, np.pi, 40)
Ys = mi_funcion_rara(Xs)
plt.figure()
plt.plot(Xs, Ys, "ro-") # Circulos rojos unidos por lineas rojas
# Usando linewidth y markersize puedo modificar el grosor de las lineas 
# y el tamaño de los markers, respectivamente
plt.figure()
plt.plot(Xs, Ys, "ro-", linewidth=3, markersize=4) # Circulos rojos unidos por lineas rojas
# Usando xlabel y ylabel puedo ponerle nombres a los ejes 
plt.xlabel("Tiempo [hs]")
plt.ylabel("Interés en Python [??]")
# Si quiero graficar 2 curvas en la misma figura, simplemente concateno los plots.
# Definiendo su label puedo luego hacer una leyenda que los distinga
plt.figure()
plt.plot(Xs, Ys, "ro-", label="Interes")
plt.plot(Xs, 1-Ys, "b^--", label="Cansancio")
plt.legend() # Creo la leyenda, sino los label no aparecen
# Tambien puedo ponerle un titulo al grafico y una grilla
plt.title("Mi día")
plt.grid()
# Finalmente, uno puede modificar los rangos en x e y de la grilla usando
plt.xlim(-np.pi, np.pi)
plt.ylim(-3, 5)