Programmation impérative en Python

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Programmation impérative en Python

Cours 1. Les entiers et les blocs

Olivier Baldellon à partir des notes, de Pierre Lezowski, Etienne Lozes et Jean-Paul Roy

Courriel :pré[email protected]

Page professionnelle :http://deptinfo.unice.fr/~obaldellon/

Université de Nice Sophia Antipolis (Université Côte d’Azur), Département d’Informatique

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Sommaire

f Partie i. À propos f Partie ii. Introduction f Partie iii. Entiers f Partie iv. Variables f Partie v. Affichages

f Partie vi. Conditions f Partie vii. Fonctions

f Partie viii. Table des matières

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Que faire pendant deux heures ?

Partie i. À propos

Écrireà la mainparticipe à la mémorisation Ï Prendre le plan du cours.

Ï Prendre des notes pourchaquetransparent.

Ï Se poser la question « Que faut-il retenir ? » Le cerveau n’est pas multitâche !

Ï Je ne veux ni ordinateur ni smartphone.

Ï Prendre des notes sur ordinateur n’est pas efficace (comparé à la main).

Ï Un smartphone sur la table (écran éteint !) perturbe la concentration.

Ï Un écran allumé perturbe ceux qui sont derrière vous.

Ï Sauf problème d’addiction, rangez votre téléphone dans votre sac.

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Communication

Partie i. À propos

Si vous souhaitez me contacter Ï La réponse est-elle sur moodle ?

Ï surhttp://deptinfo.unice.fr/~obaldellon? Ï Puis-je attendre la fin d’un cours en amphi ?

Écrire à l’enseignant

Ï Sur mon [email protected](pas sur moodle) Ï avec votre adresse é[email protected] Ï Objet : clair et précis

Ï Rappel du nom du cours, de votre groupe Ï Rappel de votre nom (signature suffisante)

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Exemple

Partie i. À propos

Objet : TP Python annulé à cause des grèves ? Bonjour Monsieur,

Je suis étudiant du groupe A2 du cours de Python. Le TP du mercredi 29 juillet à 10h est-il annulé à cause des grèves ?

Cordialement, Nicolas Bourbaki

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Organisation

Partie i. À propos

CM, TD & TP

Ï 9 séances de cours magistral (Amphithéâtre M ).

Ï 9 séances de 2h de TD Ï 9 séances de 2h de TP Évaluation

Ï un partiel (dans la semaine du 16 mars, date à confirmer) Ï un examen terminal à la fin du semestre

Ï des quizz en TP sur Moodle En plus de vos notes manuscrites

Ï vous trouverez sur Moodle et sur mon site web : Ï Transparents des cours magistraux.

Ï Sujet et corrigé de TP/TD.

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Quelques références pour ce cours

Partie i. À propos

ÏLa documentation officielle Python :http://docs.python.org/py3k

ÏLivre gratuit en ligne ÏPolycopié IUT Orsay

ÏDe très nombreuses autres références en ligne ou à la BU

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Sommaire

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Qu’est-ce que la programmation ?

Partie ii. Introduction

Algorithmique

Ï Comment résoudre un problème ?

Ï Branche des mathématiques (feuilles blanches et crayon) Ï Ce problème peut ensuite être résolu par :

Ï Un humain :chercher un mot dans le dictionnaire, poser une addition Ï Une machine :modifier une image, décider de votre orientation (parcoursup)

Programmation

Ï Donner des consignes (par exemple un algorithme) à une machine Ï On utilise une language artificiel (C,Python, OCaml, Java, etc) Ï Tout ce que fait un ordinateur est décrit sous forme de texte.

Ï Les fichiers contenant ces textes s’appellele code source

Ï Exemples de tâche : lire une vidéo, faire un calcul, modifier une image

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Python 3

Partie ii. Introduction

C’est un cours de programmation avec Pythonversion 3.

Ï Créé par le Néerlandais Guido van Rossum en1989.

Ï Langage de haut niveau:

Ï bas niveau : proche du fonctionnement de la machine Ï haut niveau : proche du raisonnement humain

Ï Langage multi-paradigmes:impératif, fonctionnel, orienté objets.

Ï Nombreuses bibliothèques.

Ï Libre: code source disponible et modifiable, gratuit.

Ï AttentionPython 2 est unautre langage. Très proche, certes.

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Sommaire

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Session interactive

Partie iii. Entiers

Python a uneconsole(ou shell, ou toplevel) avec laquelle on peut interagir. On peut lui soumettre un calcul comme à une calculatrice.

>>> 1+1 2>>> 123//10 12>>> 2**10 1024

shell

ÏUne opération mal utilisée peut provoquer uneerreur.

>>> 5//0 # Bouh, la vilaine division par zéro Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero shell

ÏLe code après # est uncommentaire, non pris en compte par Python.

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Opérations sur les entiers

Partie iii. Entiers

Opérations de base sur les entiers : Ï Les opérations classiques :+ - *

Ï Le quotient et le reste de la division euclidienne//et% Ï La division décimale/

Ï a**bcalcule la puissancea^b

En mathématique, il y a deux opérations de divisions : Ï La division décimale, 11÷2=5,5

Ï Ladivision euclidienne(//et%), 11 divisé par 2 donne 5 reste 1

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Division euclidienne et modulos

Partie iii. Entiers

On définit la division euclidienne deaparbavecaetbentier etb₆₌0: Ï a//best lequotienteta%best lereste(a = quotient_×b + reste) Ï a == (a//b) * b + (a%b)

Ï 123=(123//10)*10 + (123%10) = 12*10 + 3

Application du modulo : à connaître par cœur ! Ï a%bse litamodulob

Ï aest un multiple debsi et seulement sia%b=0.

Ï en particulier,nestpairsi et seulement sin%2=0

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Heures et minutes

Partie iii. Entiers

Problème 1

Il est 15h43, combien de minutes se sont-elles écoulées depuis minuit ?

>>> 15 * 60 + 43 943

shell

15 heures et 43 minutes : 943 minutes Problème 2

Sachant que 1024 minutes se sont écoulées depuis minuit, le cours de programmation impérative est-il terminé ?

>>> 1024//60 17>>> 1024%60 4

shell

1024 minutes = 17 heures et 4 minutes

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Opérations et priorités

Partie iii. Entiers

ÏOrdre de priorité des opérateurs.

moins prioritaire plus prioritaire très prioritaire

+ - * // % / **

ÏEn cas de doute, on peut utiliser des parenthèses inutiles.

>>> 5 - 8 + 4 * 2 ** 3 # Attention à la priorité ! 29>>> (5 - 8) + (4 * (2 ** 3))

29

shell

ÏRemarque : associativité à gauche pour les opérations de même priorité.

>>> 1-2+5 4>>> (1-2)+5 4>>> 1-(2+5) -6

shell

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Taille des entiers

Partie iii. Entiers

ÏLa taille des entiers n’est limitée que par la mémoire de la machine.

>>> 874121921611478384371591419 ** 10

260447454985660585245180084757921014509252146181223003 455270044550605023694309556482234857745408080127776885 578607664767325495386096105286268494775055260671252317 663749619931275002342815836733596266389781703659821356 427940431697254607426485624871372306773584664397463801 shell

ÏOn dit (abusivement) que le calcul entier a uneprécision infinieou que le calcul entier estexact.

ÏCette propriété est intéressante pour les problèmes decryptologieoù on manipule de grands nombres entiers.

ÏNe marche pas avec les nombres avec virgule (flottant)

>>> 87412192161147838437159141.9 ** 10 2.6044745498566053e+259

shell ÏCe qui signifie2, 6×10²⁵⁹

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Sommaire

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Affectation

Partie iv. Variables

Ï Unevariableest une boîte qui contient une valeur.

>>> a = 2 # lire : a prend la valeur 2

>>> p = 10 # p prend la valeur 10

>>> c = a ** p # c prend pour valeur celle de a^p

>>> c 1024

shell

Ï Ce symbole=n’estpas l’égalité mathématique. C’est l’instruction d’affectation. Il faut écrire lenom de la variable affectée à gauche.

>>> 1+2 = a

File "<stdin>", line 1 SyntaxError: can't assign to operator

shell >>> a=1+2

>>> a 3

shell

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Instructions et expressions

Partie iv. Variables Ï Il ne faut pas confondre lesinstructionset lesexpressions. Une

instruction estexécutée. Une expression estcalculée.

Exemple :avaut2etbvaut3.

>>> a*b # expression (retourne un résultat) 6>>> c=a+b # Instruction (modifie c sans résultat)

>>> c # expression (avec résultat) 5

shell

Ï Une variable peutchanger de valeur.

>>> a=2

>>> b=a # Le résultat de a est donnée à b

>>> a=a+1 # Le résultat de a+1 est donnée à a

>>> b 2>>> a 3

shell

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Échange de deux variables

On souhaite échanger les valeurs de deux variables :a↔b. Par exemple si

«avaut5» et «bvaut4», on souhaite avoir : «avaut4» et «bvaut5».

Méthode intuitive etFAUSSE !

>>> a=2 ; b=3 # a:2 et b:3

>>> a=b # a:3 et b:3

>>> b=a # a:3 et b:3 Cela ne marche pas !

shell

Il faut une variable temporaire pour ne pas perdre la valeur initiale dea.

>>> a=2 ; b=3 # a:2 et b:3

>>> temp=a # a:2 et b:3 et temp:2

>>> a=b # a:3 et b:3 et temp:2

>>> b=temp # a:3 et b:2 et temp:3

shell

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Booléans (Vrai et Faux) et comparaisons

Ï Le signe=correspond à l’affectation.

Ï Le signe==correspond à l’égalité mathématique.

>>> a=2 # instruction

>>> a==4 # expression False

>>> a==2 # expression True>>> True == False False

shell

Les valeursTrueetFalse s’appelle desbooléens (George Boole, Royaume Unie, 1815-1864) Il existe d’autres opérateurs de comparaison :<,>,<=,<=et!=.

>>> a<2 False

>>> a>=2 # a _≥ 2 True>>> a!=2 # a ₆₌ 2 False

shell >>> a>0

True>>> a+1<=4*a # a+1 _≤ 4a True>>> (a+1>3)==False # F = F True

shell

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Sommaire

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Écrire et exécuter un script

Partie v. Affichages ÏTaper des fonctions ou plusieurs blocs de code dans la console est peu pratique. EN TP, vous allez utiliser l’éditeur intégré à IDLE, puis vous éxécuterer votre code dans la console.

ÏDans l’éditeur IDLE, il fautenregistrervotre programme dans un nouveau fichier.

ÏUne fois le code prêt à tester, utiliser la commandeRun Module.

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La commande d’affichage : print

Partie v. Affichages

ÏLa fonctionprint(...)permet d’afficher une suite d’expressions.

>>> a = 2

>>> print('Le carré de', a, 'vaut', a*a, "et 5.") Le carré de 2 vaut 4 et 5.

shell

ÏL’instructionprint(...)ne produit aucun résultat.

>>> print(5) == None 5True

shell

La commande précédente affiche 5, puis fait le test d’égalité.

ÏNoneest une valeur spéciale, qui signifie « rien ».

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Les chaînes de caractères

Partie v. Affichages

Ï'bonjour !'est une chaîne de caractères.

ÏOn peut sauvegarder une chaîne de caractères dans une variable.

>>> a = 'bonjour !'

>>> a 'bonjour !'

>>> print('a contient :', a) a contient : bonjour !

shell

La fonctioninput(message)affiche message puis demande à l’utilisateur d’entrer une chaîne de caractères.

prénom = input('Quel est votre prénom ? ')

print('J’ai rencontré',prénom,'et il est gentil') script

Quel est votre prénom ? Je m’appelle Olivier

J’ai rencontré Je m’appelle Olivier et il est gentil shell

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Sommaire

(28)

Conditions : commande if

Partie vi. Conditions

ÏL’instruction conditionnelleifpermet de prendre une décision.

>>> a = -2

>>> if a > 0:

... print(a, 'est positif.') ... else:

... print(a, 'est négatif.') -2 est négatif.

shell

ÏDans le shell, l’instruction est terminée par une ligne vide.

ÏL’indentation doit être respectée !(touche tabulation)

>>> a = -2

>>> if a > 0:

... print(a, 'est positif.') File "<stdin>", line 2

print(a, 'est positif.')

IndentationError:^ expected an indented block

shell

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Conditions : Mot-clef elif

ÏOn peut faire unifdans un autreif.

>>> a = 0

>>> if a > 0:

... print('positif') ... else:

... if a < 0:

... print('négatif') # deux tabulations ! ... else:

... print('zéro') zéro

shell

Ïelse+ifpeut se simplifier enelif

>>> if a > 0:

... print('positif') ... elif a < 0:

... print('négatif') ... else:

... print('zéro') zéro

shell

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Conditions : synthèse

Ïon peut utiliser leif, seul. Ïon peut utiliser leifet leelse.

Ïon peut utiliser leif, un ou plusieurselifet leelse.

bloblo # exécuté dans tous les cas bloblo

if test 1:

blabla # exécuté si le test 1 est vrai blabla

elif test 2:

bleble # exécuté si le test 1 est faux bleble # et le test 2 est vrai

elif test 3:

blublu # exécuté si les tests 1 et 2 sont faux blublu # et le test 3 est vrai

else:

blibli # exécuté si les trois tests sont faux blibli

blybly # exécuté dans tous les cas blybly

script

ÏIl n’y a jamais de test avec leelse!

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Tests et calculs booléans

Il y a trois opérateurs booléans : négation, « et logique », « ou logique » ÏLa négation s’écritnot

Ïp and qest vrai_⇔petq sont tous les deux vrais.

Ïp or qest faux_⇔petq sont tous les deux faux.

p q p and q p or q

True True True True

True False False True

False True False True

False False False False

>>> not True False

>>> (3>1) or (6>2) # True or True

True>>> True and not (1+1==2) # True and False False

shell

Attention : le « ou logique » n’a pas le même sens qu’en français : Mange ta soupe ou tu t’en prendras une !

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Évaluation paresseuse

ÏLors d’un calcul booléean, les deux termes ne sont pas forcèment calculé.

On parle d’évaluation paresseuse.

>>> x==3

Traceback (most recent call last):

NameError: name 'x' is not defined

>>> (1>0) or (x==3) True

shell

Ï(x==3)n’est pas évalué car «True or …» est toujours vrai.

ÏEn pratique, on peut faire la même chose en mathématique.

0×

∫ 7π+3 log(2)

3e^4x^π p13·cos(18)

∑∞ n=0

1 n²dx=?

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Sommaire

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Les fonctions prédéfinies en Python

Partie vii. Fonctions

ÏPython définit aussi les fonctionsmax,min,abs, etc.

>>> min(abs(-3),10) 3

shell

ÏLes modules (fractions,math, etc) sont des « collections de fonctions ».

ÏImporter un module permet d’utiliser les fonctions du module

>>> import math # Documentation : help('math')

>>> math.gcd(10,12) 2>>> math.sqrt(2) 1.4142135623730951

shell

ÏDocumenté :https://docs.python.org/fr/3/library/math.html ÏPour utiliser une fonction sans nom de module on l’importe directement.

>>> from math import sqrt

>>> sqrt(25) 5.0

shell

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Définir sa propre fonction

ÏPour définir la fonctionf:n7→2n+1.

>>> def f(n):

... return 2*n+1 # Attention : indentation

>>> f(3) 7

shell

ÏLe contenu de la fonction doit être indenté (tabulation) Ïle mot-clefreturndéfinie le résultat de la fonction.

>>> f(2.5) # n n'est pas forcément entier

6.0>>> f(2+2j) # j correspond au i des mathématiques (5+4j)

>>> f('Deux') # le type doit être cohérent Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in f

TypeError: can only concatenate str (not "int") to str shell

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Type des variables

Chaque variable a un type. Parmi les différents types possibles on trouve : Ï int(entier) : 2 ; 5 ; -3

Ï float(décimaux) : 2.0 ; -5.3 ; .3 Ï .3et0.3sont identiques

Ï Le séparateur décimal est un point et non une virgule ! Ï str(chaîne de caractère) :'Coucou';'++12à23' Ï bool(booléean) :1>3ouTrue

Ï Nonetype(instructions) :None;print('x=',3) Pour connaître le type, on peut utiliser la fonctiontype

>>> type(2)

>>> type(print('Vive le prof !')) Vive le prof !

shell

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Un exemple : la fonction « valeur absolue »

def absolue(n):

−→ if n>=0:

−→ −→ return n # 2 indentations

−→ else:

−→ −→ return -n

script

ÏLes indentations (touche tab) sontindispensables ! ÏLes indentations duifet dudefs’ajoutent.

ÏLe programme s’arrête lorsqu’il rencontre un return.

# Doublons les notes def dn(x):

if 2*x>20:

return 20 a=2*x

return a

script

>>> dn(4) 8>>> dn(14) 20

shell

ÏLa dernière ligne ne sera pas exécutée si on est passé dans leif.

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Différence entre print et return

def f(n):

return 2*n+1

script def g(n):

print(2*n+1)

script

>>> g(3) 7

>>> 1 + f(3) # f(3) est un nombre qui vaut 7 8

>>> 1 + g(3) # g(3) n'est pas un nombre 7

Traceback (most recent call last):

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'NoneType'

shell

Ï On peut faire plusieursprintdans une fonction.

Ï On peut faire seulement unreturn: c’est le résultat de la fonction.

Ï On peut en faire plusieurs mais un seul sera exécuté.

Ï Sansreturn, , la valeur de retour vautNone.

(39)

Autre exemple de fonctions

x y

ÏUne fonction définie par morceaux.

def f(x):

if x < -1:

return 1 elif x <= 1:

return -x else:

return -1

script

⇔

def f(x):

if x < -1:

return 1 else :

if x <= 1:

return -x else:

return -1

script

ÏAttention à bien indenter les blocs et sous-blocs

(40)

Encore un exemple de fonctions

On cherche à savoir si deux entiers n’ont que 1 comme diviseurs communs def premiers_entre_eux(p,q):

if gcd(p,q)==1:

return True else:

return False

script

def premiers_entre_eux(p,q):

if gcd(p,q)==1:

return True # Le programme se termine là return False # ou là

script

def premiers_entre_eux(p,q):

return gcd(p,q)==1

script

Mêmes résultats mais codés de façon plus ou moins élégante Ïélégance ; c’est-à-direefficacitéetlisibilité

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Aléatoire : générer des entiers au hasard

ÏOn peut importer la fonctionrandintdu modulerandom:

from random import randint ^script

Ïpoura_≤b,randint(a,b)renvoie un entier aléatoire (pseudo-aléatoire) de l’intervalle[a,b]

Ïexemple :2*randint(0,10)renvoie un nombrepairaléatoire de[0, 20]

ÏUn fonctionjet35()qui tire 3 ou 5 au hasard :

def jet35():

if randint(0,1)==0:

return 3 else:

return 5

script

>>> jet35() 5

>>> jet35() 3

>>> jet35() 5

>>> # Parenthèses obligatoires !

>>> jet35

shell

(42)

Pile ou face

Ïon prend comme convention pile↔0 et face↔1 from random import randint

pronostic = input('Pile ou face, humain ?') lancer = randint(0,1)

if pronostic == 'pile' and lancer==0:

print('Gagné !')

elif pronostic == 'face' and lancer==1:

print('Gagné !') else:

print('Perdu…')

script

ÏCe code fonctionne mais est peu élégant ÏDeux foisprint('Gagné !') ÏTests laborieux

ÏOn peut faire mieux !

(43)

Pile ou face, le retour !

Mettons les valeurs ’pile’ ou ’face’ directement dans la variablelancer from random import randint

pronostic = input('Pile ou face, humain ?') if randint(0,1) == 0:

lancer = 'pile' else:

lancer = 'face' if pronostic == lancer:

print('Perdu…')

script

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Pile ou face, solution ultime

Mettons les valeurs ’pile’ ou ’face’ directement dans la variablelancer from random import randint

# Fonction auxiliaire pour rendre le code plus lisible def pile_ou_face():

if randint(0,1) == 0:

return 'pile' else:

return 'face'

pronostic = input('Pile ou face, humain ?') lancer = pile_ou_face()

if pronostic == lancer:

print('Perdu…')

script

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Merci pour votre attention Questions

?

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Cours 1 — Les entiers et les blocs

f Partie i. À propos Que faire pendant deux heures ? Communication Exemple Organisation

Quelques références pour ce cours f Partie ii. Introduction

Qu’est-ce que la programmation ? Python 3

f Partie iii. Entiers Session interactive Opérations sur les entiers Division euclidienne et modulos Heures et minutes Opérations et priorités

Taille des entiers f Partie iv. Variables

Affectation Instructions et expressions Échange de deux variables Booléans (Vrai et Faux) et comparaisons f Partie v. Affichages

Écrire et exécuter un script La commande d’affichage :print Les chaînes de caractères f Partie vi. Conditions

Conditions : commandeif Conditions : Mot-clefelif Conditions : synthèse Tests et calculs booléans

Évaluation paresseuse

f Partie vii. Fonctions Les fonctions prédéfinies en Python Définir sa propre fonction Type des variables

Un exemple : la fonction « valeur absolue » Différence entreprintetreturn Autre exemple de fonctions Encore un exemple de fonctions Aléatoire : générer des entiers au hasard Pile ou face

Pile ou face, le retour ! Pile ou face, solution ultime