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Submitted on 3 Dec 2019
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Informatique 1 (cours pour CPUGE, première année)
Roberto M. Amadio
To cite this version:
Roberto M. Amadio. Informatique 1 (cours pour CPUGE, première année). DEUG. France. 2019.
hal-02390438
Roberto M. Amadio Universit´ e Paris-Diderot
3 d´ecembre 2019
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pr´eparatoires aux ´ecoles d’ing´enieurs de l’Universit´e Paris Diderot est fortement inspir´e par le programme d’informatique (2013) destin´e aux ´el`eves de premi`ere ann´ee de toutes les voies scientifiques des CPGE [MES13]. Les diff´erences essentielles sont : (i) un moindre volume horaire (24 heures de cours et 24 heures de travaux pratiques), (ii) une concentration au premier semestre (ce qui impose une synchronisation avec le cours de math´ematiques) et (iii) le fait que l’initiation aux bases de donn´ees est remplac´ee par une (br`eve) initiation `a la manipulation de donn´ees organis´ees comme dans une feuille de calcul.1 Ainsi, les trois th´ematiques qui sont abord´ees sont :
— algorithmique et programmation (enpython),
— nombres flottants et calcul num´erique (avec utilisation des biblioth`equesnumpy,scipy et matplotlibde python) et
— manipulation de tables de donn´ees (avec utilisation de la biblioth`equepandas).
Chaque th`eme pourrait faire l’objet de un, voir plusieurs, cours ! Il s’agira donc essentiel- lement d’uneinitiation `a ces th`emes dans laquelle on cherche `a :
— fixer quelques notions fondamentales,
— sensibiliser `a des questions qu’on n’a pas le temps de traiter de fa¸con satisfaisante et
— pratiquer les notions introduites dans le cadre de l’environnement de programmation python.
La notion detype de donn´eesest le fil conducteur du cours. En g´en´eral, un type de donn´ees correspond `a un ensemble de donn´ees qui ont des propri´et´es communes et qui peuvent ˆetre manipul´ees `a l’aide de certains op´erateurs.2
On commence avec des types de donn´ees primitifs ou pr´ed´efinis tels que le type des entiers avec les op´erations arithm´etiques, le type des bool´eens avec les op´erations logiques de conjonction, disjonction et n´egation, le type desflottantsqui permet d’approcher avec un ordinateur le calcul sur les nombres r´eels, le type deschaˆınes de caract`eresavec des op´erations telles que la concat´enation. On continue avec des types de donn´ees qui sont obtenus par application d’un constructeur de type `a des types de donn´ees d´ej`a d´efinis. Dans le cadre de python, on consid`ere notamment la construction de vecteurs (type tuple) et de tableaux dynamiques (typelist). On ´evoque ensuite le typearrayqui est une sp´ecialisation des tableaux dynamiques (typelist) qui vise le calcul matriciel et on termine avec d’autres sp´ecialisations du type des tableaux dynamiques (typelist) connues comme Series et DataFrame qui visent le traitement de tables de donn´ees (un peu comme on le ferait dans une feuille de calcul).
1. Ce remplacement a une motivation ´eminemment pratique li´ee `a l’organisation de l’ann´ee acad´emique.
2. On peut dire que programmer consiste `a choisir un certain nombre de types de donn´ees propos´es par le langage et si n´ecessaire `a enrichir la palette des op´erations disponibles.
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4 Pr´eface
Il est fortement recommand´e d’´etudier en parall`ele avec le cours au moins un des docu- ments suivants :
— le livre [Wac13][chapitres 1–9],
— les notes de cours [Sva19][parties I–II],
— les notes de cours [FP19][chapitres 1–12].
Et voici des r´ef´erences pour un approfondissement :
— le livre [CLRS09] est une r´ef´erence standard sur l’algorithmique,
— en d´epit de la prolif´eration de livres sur la programmation en python, l’introduction [vR19] r´edig´ee par le concepteur du langage est probablement la meilleure r´ef´erence (aussi pr´ecise et `a jour que possible),
— sur les nombres flottants et les erreurs d’arrondi, une lecture incontournable est [Gol91],
— parmi les bonnes introductions `a l’analyse num´erique (niveau licence et en fran¸cais), on peut citer [Dem06] et [Her19],
— le document [VGVdB19] est une description assez syst´ematique des biblioth`eques python pour le calcul scientifique dont celles utilis´ees dans le cours (numpy, scipy, matplotlibetpandas). La biblioth`equepandasest aussi d´ecrite en d´etail par son concep- teur dans [McK17].
Ce qui suit est une trace assez d´etaill´ee du cours.
