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Les grands principes du langage

Comme tout langage, python utilise des instructions. Ce sont :

• les affectations, opérations
• les definitions de fonctions
• l’appel de fonctions
• les instructions conditionnelles
• les boucles

Les types de base en python

Créer et affecter une valeur

Def: Une variable est un espace mémoire auquel on donne un nom. Une variable a un type, et stocke une valeur. L’affectation se fait avec le symbole =

Variable et type

Def: Un type définit l’ensemble des valeurs possibles pour les données, les relations entre ces données, et les opérations que l’on peut réaliser.

Pour déterminer le type d’une variable, on utilise la fonciton type:

> x = 5
> type(x)
int

Les types de base sont:

• nombres entiers: int
• nombres à virgule flottante: float
• chaine de caracteres: str
• les variables logiques booléens: bool (True ou False)
• le type rien: None

Les nombres entiers et décimaux

Un entier: C’est un nombre qui n’a pas de point décimal.

Pour les décimaux (les flottants), ceux-ci ont pour rôle d’approcher les nombre réels, mais il est impossible de les représenter EXACTEMENT. Le séparateur est un point plutôt qu’une virgule.

Attention, il est impossible de comparer des flottants entre eux. On préfèrera alors eviter de les utiliser pour des tests logiques d’egalité (==).

a = 0.1
b = 0.2
a + b == 0.3
# False
abs(0.1 + 0.2 - 0.3) < 0.000001
# True

Pour les puissance de 10 (notation scientifique): On peut utiliser la notation scientifique e ou E. Le nombre d’Avogadro s’écrit ainsi:

$$6.02E23$$

Pour transformer le type, on utilise les fonctions int, float, str:

Type booléen

Ce sont les valeurs True`` et ``False. Les expressions logiques, dont l’evaluation vaut True ou False utilisent les opérateurs de comparaison (>, >=, <, <=, ==, !=), plus les suivants : and, or, not, in, not in:

Lorsque l’on affecte une expression à une variable, celle-ci est d’abord evaluée avant que la valeur ne soit affectée:

a = 10
b = 20
c = a < b and b < 100
# c'est d'abord l'expression a < b puis True AND b < 100 qui est evaluée (True)
# puis c stocke True

Les expressions booléennes sont utilisées pour les structures conditionnelle (if ... elif ... else).

Les chaînes de caractères

Definition: C’est une séquence constituée d’un ou plusieurs caractères, entourés de guillemets simples ou doubles.

Remarque: ne pas confondre le nom d’une variable avec la chaine de caractères:print('a') ≠ print(a)…

a = 10
print(a)
# affiche 10
print('a')
# affiche .a

On peut réaliser des concatenations sur les chaines avec les opérateurs +, *.

On peut aussi réaliser les opérations de comparaison >, <, ==, !=sur les chaines. Et aussi le test d’appartenance in, not in. Ces opérations retournent un booléen.

• comparaison d’ordre: A < B vaut True, Ab < A vaut False.
• d’égalité: HA == ha vaut False
• ou in jour vaut True
• ou not in jour vaut False

Boucles

Boucle non bornée

Definition: ** Une boucle non bornée permet de répéter un élément de code un nombre à priori inconnu de fois.

• Pour la boucle non bornée, on définit un variant de boucle au départ, i qui vaut zero. Puis on augmente i d’une unité à chaque itération, jusqu’à ce que sa valeur atteigne 9. Puis la condition i < 10 n’est plus réalisée et le script poursuit après la boucle.

On écrit l’instruction: while <condition>:

Le bloc de code est indenté sous cette première ligne:

while <condition>:
  instruction 1
  instruction 2
instruction suivante # suite du programme

Exemple:

r = 4
while r > 0:
  r = r - 3
print('à la fin du programme, r vaut ' + str(r))

Boucle bornée (non traité)

Definition: ** Une boucle bornée permet de répéter un élément de code un nombre fixe de fois.

On rappelle que la différence entre une boucle bornée et non bornée est la definition d’un variant de boucle. Celui-ci varie sur une étendue qui est déclarée au depart.

La fonction range(X) établit une liste de valeurs itérables, que prend le variant i qui est déclaré dans la boucle: i vaut successivement {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}, de 0 à X-1.

Les scripts suivants sont équivalents:

for i in range(10):
  pass

i = 0
while i < 10:
  i = i + 1

• Pour la boucle bornée, i est le variant de boucle, qui évolue à chaque itération de 0 à 9.

Erreurs et bugs

Les erreurs de syntaxe

dues au non-respect des règles d’écriture de Python (parenthèses, :, …)

erreur de definition

dues à l’usage d’un nom qui n’a pas encore été défini (variable ou fonction):

>>> a = a + 1
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
NameError: name 'a' is not defined

erreurs de type

print(3 + 'cm') génère l’erreur *unsupported operand type(s) for +: ‘int’ and ‘str’

erreurs d’execution

dues à des instructions que l’ordinateur ne sait pas exécuter, comme un division par zero.

Erreurs de logique

n’occasionnent en général pas de message d’erreur, mais provoquent des problèmes inatendus (boucle infinie, autre…)

Pour prévenir des erreurs logiques, il peut être utile d’utiliser des traces dans son programme pour comprendre la cause de l’erreur. On rajoute généralement des sorties print(variable) pour les variables que l’on veut suivre lors de l’execution.

Les fonctions

Def: Une fonction permet d’encapsuler un bloc d’instructions et de lui donnéer un nom.

On peut ensuite exécuter ce bloc en utilsant ce nom. On dit qu’on appelle cette fonction.

Def: Valeur de retour: Une fonction retourne en général une valeur. Après le mot-clé return:

def hello():
  return 'Hi'

hello()
# 'Hi'

Une fonction peut avoir plusieurs paramètres qui permettent de transmettre des valeurs au bloc d’instructions. A l’interieur de la fonction, ces paramètres sont traités comme des variables, mais locales: Elles n’existent pas à l’exterieur du bloc. (voir plus loin)

Lors de l'appel de la fonction, le nombre d’arguments passés doit correspondre au nombre de paramètres attendus. (sauf si pour les paramètres ayant une valeur par defaut). Il y a alors une affectation: paramètre = argument

def carre(x):
  return x**2

carre(5)
# 25

Portée des variables

Lorsqu’une fonction utilise des variables, celles-ci sont normalement propres à la fonction et ne sont pas accessibles à l’extérieur de celle-ci. On dit qu’il s’agit de variables locales, par opposition aux variables globales, du programme principal.

Exemple: si on définit une variable a avant la définition de la fonction, celle-ci sera différente du a de la fonction somme:

a = 10
def somme(a, b):
    s = a + b
    return s
>>> somme(1,0)
1

Python permet d’affecter à l’intérieur d’une fonction, une variable globale. Pour cela, il faut déclarer la variable comme étant globale au début de la fonction:

a = 10
def somme(b):
    global a
    s = a + b
    return s
>>> somme(0)
10

Modifier une variable globale depuis une fonction s’appelle un effet de bord. C’est considéré comme une mauvaise pratique, mais parfois indispensable.

Modules

Une fonction peut être placée dans un autre fichier. On a alors:

• un fichier principal (le programme main)
• un ou plusieurs fichiers annexes (modules)

**Def:**Un module apporte des fonctions et des variables et permet une extension du langage.

Le programme principal doit alors faire référence aux modules. L’une des manières est la suivante:

import module
from module import *
import module as alias

Exemples:

Comment choisir la bonne méthode?

• Il est recommandé de ne charger que les fonctions utiles du module, avec: from module import fonction1, fonction2
• Si on importe le module entier, on préfera import module pour utiliser la fonction avec la notation pointée module.fonction.
• Pour executer l’un des modules depuis le shell python, on peut écrire:

>>> from programme import *

Exemple: supposons que le programme suivant soit dans le fichier test.py

# contenu du fichier test.py
a = 10
def somme(b):
    s = a + 10
    return s

On execute le programme dans le shell:

>>> from test import *
>>> a
10
>>> somme(0)
20

Exercices

Exercices

Questions à reponses courtes

a. Quels sont les 2 types numeriques en Python ?

b. True et False: Quel est leur type?

c. Comment fait-on l’affectation multiple de la valeur 3 à la variable a et 55 à la variable b?

d. Former la chaine “Ring the Bell” à partir de a = "Ring", b = "the"et c = "Bell".

e. Que donne l’expression: 26 // 4 ?

f. Que donne l’expression: 26 % 4 ?

g. Que donne l’expression: ``“4” + “4”` ?

h. Que donne l’expression: str("4") + 4 ?

i. Que donne l’expression `“Sup” * 3 ?

j. Traduire en Python le calcul: $(1,2.10^{-3})**2$

k. Quelle erreur est renvoyée par: "4" + 4?

l. L’instruction suivante: a = a + 1 génère une erreur de type NameError. Pourquoi?

Calcul avec des propositions

a. Que donne l’expresion suivante: 10 > 9 and 3 < 4?

b. Que donne l’expresion suivante: 10 > 9 and 5 < 4?

c. Que donne l’expresion suivante: 10 > 9 or 3 < 4?

d. Que donne l’expresion suivante: True or False?

e. Que donne l’expresion suivante: True and not False?

Variables et opérations

script 1

age = 0
annee = 2001
age = age + 17
annee = annee + age

a. Que vaut année à la fin du script?

b. Que vaut age à la fin du script?

script 2

age = input('Quel est ton age?')
nom = nput('Quel est ton nom?')
message = "ton nom est " + nom + ", et tu as  " + age + " ans"

a. L’utilisateur du programme repond 21 puis Francois. Qu’est ce qui est affiché à l’écran?

On ajoute la ligne suivante au programme:

annee_de_naissance = 2023 - age

b. Cela génère une erreur de type. Pourquoi? Comment corriger ce problème?

Instruction conditionnelle

1. Ecrire l’instruction conditionnelle qui affiche la phrase “il va faire très froid / froid / bon / chaud / très chaud” selon la valeur de la variable t (la température). Vous choisirez les seuils entre chaque niveau de température.
2. Ecrire une fonction meteo qui retourne “froid / froid / bon / chaud / très chaud” selon le paramètre t. Et écrire le programme qui appelle la fonction pour afficher “il va faire …”.

Boucle non bornée

Multiplication

Compléter le script suivant qui réalise la multiplication de a par b, en n’utilisant que l’opérateur +:

a = 3
b = 8
produit = 0
while  b > ...   : 
    produit = produit + a
    b = b - ...

Division

Ecrire un script qui réalise la division de a par b, en n’utilisant que l’opérateur -.

Autres exercices

addition de chaines de caractères

Dans le Bourgeois Gentilhomme, Molière (acte 2 scene 4): le Maitre de Philosophie dit:

On les peut mettre premièrement comme vous avez dit : « Belle Marquise, vos beaux yeux me font mourir d’amour ». Ou bien : « D’amour mourir me font, belle Marquise, vos beaux yeux ». Ou bien : « Vos yeux beaux d’amour me font, belle Marquise, mourir ». Ou bien : « Mourir vos beaux yeux, belle Marquise, d’amour me font ». Ou bien : « Me font vos yeux beaux mourir, belle Marquise, d’amour ».

a. Définir plusieurs variables contenant les morceaux de la phrase “Belle Marquise, …”, de telle sorte que l’on puisse afficher avec la fonction print et l’opérateur + des chaines de caractères, les différentes variantes énoncées. (On ignore la distinction entre majuscule et minuscule).

b. Ecrire l’opération sur ces variables qui donne chacune des phrases.

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