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El Libro De Python

Switch en Python

El switch es una herramienta que nos permite ejecutar diferentes secciones de código dependiendo de una condición. Su funcionalidad es similar a usar varios if, pero por desgracia Python no tiene un switch propiamente dicho. Sin embargo, hay formas de simular su comportamiento que te explicamos a continuación.

Introducción al switch

Ya sabemos que el uso del if junto con else y elif nos permite ejecutar un código determinado dependiendo de una condicion, como podemos ver en el siguiente código.

if condicion == 1:
    print("Haz a")
elif condicion == 2:
    print("Haz b")
elif condicion == 3:
    print("Haz c")
else:
    print("Haz d")

La misma funcionalidad se podría escribir de la siguiente manera haciendo uso del switch. Como puedes ver su uso tal vez resulte algo más limpio, y de hecho en determinadas ocasiones es más rápido.

// Ojo, esto no es Python
switch(condicion) {
  case 1:
    // haz a
    break;
  case 2:
    // haz b
    break;
  case 3:
    // haz c
    break;
  default:
    // haz x
}

Pero tenemos un pequeño problema. En Python no existe el switch, por lo que si intentas ejecutar el código anterior, tendrás un error.

Uno tal vez podría decir: bueno, que más da, uso if/elif/else y ya esta. La verdad que en la mayoría de los casos, sería indiferente usar if o switch, pero si analizamos el comportamiento que existe por debajo, funcionan de manera distinta. A pesar de que en Python no existe, te damos un truco que puede en cierto modo emular su funcionamiento.

Diferencia if y switch

Una de las principales diferencias, es que usando if con elif, no todos los bloques tienen el mismo tiempo de acceso. Todas las condiciones van siendo evaluadas hasta que se cumple y se sale. Imaginemos que tenemos 100 condiciones.

if condicion == 1:
    print("1")
elif condicion == 2:
    print("2")

# ... hasta 100
elif condicion == 100:
    print("3")

else:
    print("x")

El tiempo de ejecución será distinto si la condicion es 1 o es 70 por ejemplo:

  • Si es 1: Se evalúa el primer if, y como se cumple la condición se ejecuta y se sale.
  • Si es 70: Se va evaluando cada condición, hasta llegar al 70. Es decir, tienen que evaluarse 70 condiciones.

Sin embargo, en el switch todos los elementos tienen el mismo tiempo de acceso. Esto se debe a que por debajo esta normalmente implementado con lookup tables.

Si trabajamos con un gran número de condiciones, el uso del switch sobre el if podría notarse.

Dado que en Python no tenemos esta herramienta, te explicamos un truco para simularlo. No obstante, si realmente te preocupan estas micro optimizaciones, tal vez no deberías usar Python.

Emulando switch en Python

Una forma de tener una especie de switch en Python es haciendo uso de un diccionario. Por lo tanto podríamos convertir el siguiente código.

def opera1(operador, a, b):
    if operador == 'suma':
        return a + b
    elif operador == 'resta':
        return a - b
    elif operador == 'multiplica':
        return a * b
    elif operador == 'divide':
        return a / b
    else:
        return None

En el siguiente:

def opera2(operador, a, b):
    return {
        'suma': lambda: a + b,
        'resta': lambda: a - b,
        'multiplica': lambda: a * b,
        'divide': lambda: a / b
    }.get(operador, lambda: None)

Es importante notar que opera2 necesita de () para realizar la llamada a la función, ya que lo que se devuelve en realidad es una función lambda.

opera1('suma', 5, 9)
# Salida: 14

opera2('suma', 5, 9)()
# Salida: 14

Tiempo Ejecución switch vs if

Como hemos indicado anteriormente, usar switch en vez de if puede ser más rápido. Aunque Python no nos ofrece un switch propiamente dicho, lo podemos implementar con diccionarios. A continuación veremos varios experimentos donde analizaremos el tiempo de ejecución de dos opciones distintas.

Empecemos con un problema a resolver. Imaginemos que queremos convertir números de decimal a binario. Aunque esta no es la forma correcta de hacerlo, usaremos este ejemplo con fines didácticos. Empecemos por definir las dos formas de hacerlo.

La primera forma es usando if y elif.

def usa_if(decimal):
    if decimal == '0':
        return "000"
    elif decimal == '1':
        return "001"
    elif decimal == '2':
        return "010"
    elif decimal == '3':
        return "011"
    elif decimal == '4':
        return "100"
    elif decimal == '5':
        return "101"
    elif decimal == '6':
        return "110"
    elif decimal == '7':
        return "111"
    else:
        return "NA"

La segunda forma es usando diccionarios simulando un switch.

tabla_switch = {
        '0': '000',
        '1': '001',
        '2': '010',
        '3': '011',
        '4': '100',
        '5': '101',
        '6': '110',
        '7': '111',
    }
def usa_switch(decimal):
    return tabla_switch.get(decimal, "NA")

Ambas funciones usa_if y usa_switch realizan lo mismo, pero están implementadas de manera distinta. A continuación mediremos el tiempo de ejecución de ambas para saber cuál es más rápida. Vamos a crear primero un decorador que nos permita medir el tiempo que una función tarda en ejecutarse.

import time
def mide_tiempo(funcion):
    def funcion_medida(*args, **kwargs):
        inicio = time.time()
        c = funcion(*args, **kwargs)
        print(f"Entrada: {args[1]}. Tiempo: {time.time() - inicio}")
        return c
    return funcion_medida

Y ahora vamos a crear una función que llame miles de veces a otra. Esto es debido a que necesitamos realizar varias llamadas a la función para obtener un resultado fiable. Dado que si midiéramos una sola ejecución de un if, a penas tardaríamos unos microsegundos.

@mide_tiempo
def repite_funcion(funcion, entrada):
    return [funcion(entrada) for i in range(10000000)]

Ahora que ya tenemos todo lo que necesitamos para el experimento, vamos a llamar a nuestra funciones con diferentes parámetros. Estos son los resultados:

for i in range(8):
    repite_funcion(usa_if, str(i))

for i in range(8):
    repite_funcion(usa_switch, str(i))

# Usando if:
# Entrada: 0. Tiempo: 2.167248249053955
# Entrada: 1. Tiempo: 2.4989960193634033
# Entrada: 2. Tiempo: 2.898904800415039
# Entrada: 3. Tiempo: 3.0172407627105713
# Entrada: 4. Tiempo: 3.7285051345825195
# Entrada: 5. Tiempo: 3.828972101211548
# Entrada: 6. Tiempo: 4.256570100784302
# Entrada: 7. Tiempo: 4.421134948730469

# Usando switch:
# Entrada: 0. Tiempo: 2.640446186065674
# Entrada: 1. Tiempo: 2.765054941177368
# Entrada: 2. Tiempo: 2.6275320053100586
# Entrada: 3. Tiempo: 2.561228036880493
# Entrada: 4. Tiempo: 2.5796279907226562
# Entrada: 5. Tiempo: 2.5939972400665283
# Entrada: 6. Tiempo: 2.5642037391662598
# Entrada: 7. Tiempo: 2.54691219329834

Por lo tanto, podemos concluir lo siguiente:

  • Usando if el tiempo de ejecución no es siempre el mismo, ya que dependiendo del valor (0-7) tendrán que evaluarse hasta 8 condiciones.
  • Usando switch obtenemos un tiempo ligeramente mayor para el "0", pero el tiempo de ejecución apenas varía cuando cambiamos la entrada.

Visto esto, no se puede concluir que una forma sea mejor que otra, todo dependerá del problema que necesites resolver, pero la próxima vez que te enfrentes a un problema similar, ya tendrás las herramientas para tomar una decisión razonada al respecto.