pythonIntroduction au langage de programmation Python 3

Ce cours a été testé sous Windows et GNU/Linux.
Python 2 . Python 3

Chapitre 1 - Variables, types et opérateurs

Une variable est un espace mémoire dans lequel il est possible de stocker une valeur (une donnée).

Ouvrir IDLE :
Démarrer → Programmes → Python → IDLE (Python GUI)

IDLE Python Shell

0- Noms de variables

Le nom d'une variable s'écrit avec des lettres (non accentuées), des chiffres ou bien l'underscore _
Le nom d'une variable ne doit pas commencer par un chiffre.

En langage Python, l'usage est de ne pas utiliser de lettres majuscules pour nommer les variables (celles-ci sont réservées pour nommer les classes).

Exemple : age, mon_age, temperature1

A éviter : Age, AGE, MonAge, monAge, Temperature1

1- Le type int (integer : nombres entiers)

Pour affecter (on dit aussi assigner) la valeur 17 à la variable nommée age :

>>> age = 17

La fonction print() affiche la valeur de la variable :

>>> print(age)
17

La fonction type() retourne le type de la variable :

>>> print(type(age))
<class 'int'>

int est le type des nombres entiers.

>>> # ceci est un commentaire
>>> age = age + 1	# en plus court : age += 1
>>> print(age)
18
>>> age = age - 3	# en plus court : age -= 3
>>> print(age)
15
>>> age = age*2		# en plus court : age *= 2
>>> print(age)
30
>>> a = 6*3 - 20
>>> print(a)
-2
>>> b = 25
>>> c = a + 2*b
>>> print(b, c)          # ne pas oublier la virgule
25 48

L'opérateur // donne la division entière :

>>> tour = 450//360
>>> print(tour)
1

L'opérateur % donne le reste de la division (opération modulo) :

>>> angle = 450%360
>>> print(angle)
90

L'opérateur ** donne la puissance :

>>> mo = 2**20
>>> print(mo)
1048576
>>> racine2 = 2**0.5
>>> print(racine2)
1.41421356237

2- Le type float (nombres en virgule flottante)

>>> b = 17.0 	# le séparateur décimal est un point (et non une virgule)
>>> print(b)
17.0
>>> print(type(b))
<class 'float'>
>>> c = 14.0/3.0
>>> print(c)
4.66666666667
>>> c = 14.0//3.0	# division entière
>>> print(c)
4.0

Attention : avec des nombres entiers, l'opérateur / fait une division classique et retourne un type float :

>>> c = 14/3
>>> print(c)
4.66666666667

Notation scientifique :

>>> a = -1.784892e4
>>> print(a)
-17848.92

Les fonctions mathématiques

Pour utiliser les fonctions mathématiques, il faut commencer par importer le module math :

>>> import math

La fonction dir() retourne la liste des fonctions et données d'un module :

>>> dir(math)
['__doc__', '__name__', '__package__', 'acos', 'acosh', 'asin', 'asinh', 'atan',
'atan2', 'atanh', 'ceil', 'copysign', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'erf',
'erfc', 'exp', 'expm1', 'fabs', 'factorial', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'fsum',
'gamma', 'hypot', 'isinf', 'isnan', 'ldexp', 'lgamma', 'log', 'log10', 'log1p',
'modf', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh', 'trunc']

Pour appeler une fonction d'un module, la syntaxe est la suivante :
module.fonction(arguments)

Pour accéder à une donnée d'un module :
module.data

>>> print(math.pi)		# donnée pi du module math (nombre pi)
3.14159265359
>>> print(math.sin(math.pi/4.0)) # fonction sin() du module math (sinus)
0.707106781187
>>> print(math.sqrt(2.0)) 	# fonction sqrt() du module math (racine carrée)
1.41421356237
>>> print(math.sqrt(-5.0))
Traceback (most recent call last):
    print math.sqrt(-5.0)
ValueError: math domain error
>>> print(math.exp(-3.0)) 	# fonction exp() du module math (exponentielle)
0.0497870683679
>>> print(math.log(math.e)) 	# fonction log() du module math (logarithme népérien)
1.0

3- Le type str (string : chaîne de caractères)

>>> nom = 'Dupont' 	# entre apostrophes
>>> print(nom)
Dupont
>>> print(type(nom))
<class 'str'>
>>> prenom = "Pierre" 	# on peut aussi utiliser les guillemets
>>> print(prenom)
Pierre
>>> print(nom, prenom) 	# ne pas oublier la virgule
Dupont Pierre

La concaténation désigne la mise bout à bout de plusieurs chaînes de caractères.
La concaténation utilise l'opérateur +

>>> chaine = nom + prenom	# concaténation de deux chaînes de caractères
>>> print(chaine)
DupontPierre
>>> chaine = prenom + nom	# concaténation de deux chaînes de caractères
>>> print(chaine)
PierreDupont
>>> chaine = prenom + ' ' + nom
>>> print(chaine)
Pierre Dupont
>>> chaine = chaine + ' 18 ans'	# en plus court : chaine += ' 18 ans'
>>> print(chaine)
Pierre Dupont 18 ans

La fonction len() retourne la longueur (length) de la chaîne de caractères :

>>> print(len(chaine))
20

Indexage et slicing :

>>> print(chaine[0]) 	# premier caractère (indice 0)
P
>>> print(chaine[1])	# deuxième caractère (indice 1)
i
>>> print(chaine[1:4])	# slicing
ier
>>> print(chaine[2:])	# slicing
erre Dupont 18 ans
>>> print(chaine[-1])	# dernier caractère (indice -1)
s
>>> print(chaine[-6:])	# slicing
18 ans

En résumé :

 +---+---+---+---+---+---+
 | M | u | r | i | e | l |
 +---+---+---+---+---+---+
 0   1   2   3   4   5   6
-6  -5  -4  -3  -2  -1

>>> chaine = 'Aujourd'hui'
SyntaxError: invalid syntax
>>> chaine  = 'Aujourd\'hui'		# séquence d'échappement \'
>>> print(chaine)
Aujourd'hui
>>> chaine  = "Aujourd'hui"
>>> print(chaine)
Aujourd'hui

La séquence d'échappement \n représente un saut ligne :

>>> chaine = 'Première ligne\nDeuxième ligne'
>>> print(chaine)
Première ligne
Deuxième ligne

Plus simplement, on peut utiliser les triples guillemets (ou les triples apostrophes) pour encadrer une chaîne définie sur plusieurs lignes :

>>> chaine = """Première ligne
Deuxième ligne"""
>>> print(chaine)
Première ligne
Deuxième ligne

On ne peut pas mélanger les serviettes et les torchons (ici type str et type int) :

>>> chaine = '17.45'
>>> print(type(chaine))
<class 'str'>
>>> chaine = chaine + 2
TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

La fonction float() permet de convertir un type str en type float

>>> nombre = float(chaine)
>>> print(nombre)
17.45
>>> print(type(nombre))
<class 'float'>
>>> nombre = nombre + 2		# en plus court : nombre += 2
>>> print(nombre)
19.45

La fonction input() lance une invite de commande (en anglais : prompt) pour saisir une chaîne de caractères.

>>> # saisir une chaîne de caractères et valider avec la touche Enter
>>> chaine = input("Entrer un nombre : ")
Entrer un nombre : 14.56
>>> print(chaine)
14.56
>>> print(type(chaine))
<class 'str'>
>>> nombre = float(chaine)	# conversion de type
>>> print(nombre**2)
211.9936

4- Le type list (liste)

Une liste est une structure de données.
Le premier élément d'une liste possède l'indice (l'index) 0.
Dans une liste, on peut avoir des éléments de plusieurs types.

>>> infoperso = ['Pierre', 'Dupont', 17, 1.75, 72.5]
>>> # la liste infoperso contient 5 éléments de types str, str, int, float et float
>>> print(type(infoperso))
<class 'list'>
>>> print(infoperso)
['Pierre', 'Dupont', 17, 1.75, 72.5]
>>> print('Prénom : ', infoperso[0]) 		# premier élément (indice 0)
Prénom :  Pierre
>>> print('Age : ', infoperso[2]) 		# le troisième élément a l'indice 2
Age :  17
>>> print('Taille : ', infoperso[3]) 		# le quatrième élément a l'indice 3
Taille :  1.75

La fonction range() crée une liste d'entiers régulièrement espacés :

>>> maliste = range(10)
>>> print(list(maliste))
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> print(type(maliste))
<class 'range'>
>>> maliste = range(1,10,2)	# range(début,fin non comprise,intervalle)
>>> print(list(maliste))
[1, 3, 5, 7, 9]
>>> print(maliste[2])		# le troisième élément a l'indice 2
5

On peut créer une liste de listes, qui s'apparente à un tableau à 2 dimensions (ligne, colonne) :

 0  1  2
10 11 12
20 21 22

>>> maliste = [[0, 1, 2], [10, 11, 12], [20, 21, 22]]
>>> print(maliste[0])
[0, 1, 2]
>>> print(maliste[0][0])
0
>>> print(maliste[2][1])		# élément à la troisième ligne et deuxième colonne
21
>>> maliste[2][1] = 69		# nouvelle affectation
>>> print(maliste)
[[0, 1, 2], [10, 11, 12], [20, 69, 22]]

5- Le type bool (booléen)

Deux valeurs sont possibles : True et False

>>> choix = True
>>> print(type(choix))
<class 'bool'>

Les opérateurs de comparaison :

Opérateur Signification Remarques
< strictement inférieur
<= inférieur ou égal
> strictement supérieur
>= supérieur ou égal
== égal Attention : deux signes ==
!= différent 

>>> b = 10
>>> print(b > 8)
True
>>> print(b == 5)
False
>>> print(b != 10)
False
>>> print(0 <= b <= 20)
True

Les opérateurs logiques : and, or, not

>>> note = 13.0
>>> mention_ab = note >= 12.0 and note < 14.0 # ou bien : mention_ab = 12.0 <= note < 14.0
>>> print(mention_ab)
True
>>> print(not mention_ab)
False
>>> print(note == 20.0 or note == 0.0)
False

L'opérateur in s'utilise avec des chaînes (type str) ou des listes (type list) :

>>> chaine = 'Bonsoir'
>>> # la sous-chaîne 'soir' fait-elle partie de la chaîne 'Bonsoir' ?
>>> resultat = 'soir' in chaine
>>> print(resultat)
True
>>> print('b' in chaine)
False
>>> maliste = [4, 8, 15]
>>> # le nombre entier 9 est-il dans la liste ?
>>> print(9 in maliste)
False
>>> print(8 in maliste)
True
>>> print(14 not in maliste)
True

6- Le type dict (dictionnaire)

Un dictionnaire stocke des données sous la forme clé ⇒ valeur
Une clé est unique et n'est pas nécessairement un entier (comme c'est le cas de l'indice d'une liste).

>>> moyennes = {'math': 12.5, 'anglais': 15.8}	# entre accolades
>>> print(type(moyennes))
<class 'dict'>
>>> print(moyennes['anglais'])		# entre crochets
15.8
>>> moyennes['anglais'] = 14.3		# nouvelle affectation
>>> print(moyennes)
{'anglais': 14.3, 'math': 12.5}
>>> moyennes['sport'] = 11.0		# nouvelle entrée
>>> print(moyennes)
{'sport': 11.0, 'anglais': 14.3, 'math': 12.5}

7- Autres types

Nous avons vu les types les plus courants.
Il en existe bien d'autres :

8- Programmation Orientée Objet (POO)

Python est un langage de programmation orienté objet (comme les langages C++, Java, PHP, Ruby...).
Une variable est en fait un objet d'une certaine classe.

Par exemple, la variable amis est un objet de la classe list.
On dit aussi que la variable amis est une instance de la classe list.
L'instanciation (action d'instancier) est la création d'un objet à partir d'une classe (syntaxe : NouvelObjet = NomdelaClasse(arguments)) :

>>> # instanciation de l'objet amis de la classe list
>>> amis = ['Nicolas', 'Julie']	# ou bien : amis = list(['Nicolas', 'Julie'])
>>> print(type(amis))
<class 'list'>

Une classe possède des fonctions que l'on appelle méthodes et des données que l'on appelle attributs.

La méthode append() de la classe list ajoute un nouvel élément en fin de liste :

>>> # instanciation d'une liste vide
>>> amis = []			# ou bien : amis = list()
>>> amis.append('Nicolas')	# synthase générale : objet.méthode(arguments)
>>> print(amis)
['Nicolas']
>>> amis.append('Julie')	# ou bien : amis = amis + ['Julie']
>>> print(amis)
['Nicolas', 'Julie']
>>> amis.append('Pauline')
>>> print(amis)
['Nicolas', 'Julie', 'Pauline']
>>> amis.sort()			# la méthode sort() trie les éléments
>>> print(amis)
['Julie', 'Nicolas', 'Pauline']
>>> amis.reverse()		# la méthode reverse() inverse la liste des éléments
>>> print(amis)
['Pauline', 'Nicolas', 'Julie']

La méthode lower() de la classe str retourne la chaîne de caractères en casse minuscule :

>>> # la variable chaine est une instance de la classe str
>>> chaine = "BONJOUR"		# ou bien : chaine = str("BONJOUR")
>>> chaine2 = chaine.lower()	# on applique la méthode lower() à l'objet chaine
>>> print(chaine2)
bonjour
>>> print(chaine)
BONJOUR

La méthode pop() de la classe dict supprime une clé :

>>> # instanciation de l'objet moyennes de la classe dict
>>> moyennes = {'sport': 11.0, 'anglais': 14.3, 'math': 12.5}
>>> # ou : moyennes = dict({'sport': 11.0, 'anglais': 14.3, 'math': 12.5})
>>> moyennes.pop('anglais')
14.3
>>> print(moyennes)
{'sport': 11.0, 'math': 12.5}
>>> print(moyennes.keys()) 	# la méthode keys() retourne la liste des clés
dict_keys(['sport', 'math'])
>>> print(moyennes.values()) 	# la méthode values() retourne la liste des valeurs
dict_values([11.0, 12.5])

Exercices

Exercice 1.1 ☆ Afficher la taille en octets et en bits d'un fichier de 536 ko.
On donne : 1 ko (1 kilooctet) = 210 octets !!!
1 octet = 1 byte = 8 bits

Exercice 1.2 ★ Le numéro de sécurité sociale est constitué de 13 chiffres auquel s'ajoute la clé de contrôle (2 chiffres).
Exemple : 1 89 11 26 108 268 91
La clé de contrôle est calculée par la formule : 97 - (numéro de sécurité sociale modulo 97)
Retrouver la clé de contrôle de votre numéro de sécurité sociale.
Quel est l'intérêt de la clé de contrôle ?

Exercice 1.3 ★ Afficher la valeur numérique de √(4,63 - 15/16)
Comparer avec votre calculette.

Exercice 1.4 ★ A partir des deux variables prenom et nom, afficher les initiales (par exemple LM pour Léa Martin).

Exercice 1.5 ★☆ L'identifiant d'accès au réseau du lycée est construit de la manière suivante : initiale du prénom puis les 8 premiers caractères du nom (le tout en minuscule).
Exemple : Alexandre Lecouturier → alecoutur
A partir des deux variables prenom et nom, construire l'identifiant.

Exercice 1.6 ★★ On donne un extrait des logins d'accès au réseau du lycée :

alecoutur  Huz4
lmartin    monty
fsincere   gnugpl

1) Créer une variable de type dict qui contient les couples identifiant - mot de passe ci-dessus.
2) La saisie du login fournit deux variables identifiant et motdepasse : une pour l'identifiant et l'autre pour le mot de passe.
Construire une variable booléenne qui donne True en cas d'identification correcte, et False dans le cas contraire :
lmartin monty → True
alecoutur fqsdf → False
martin monty → False (ce cas est plus compliqué à traiter)

QCM

QCM sur les types int, float et str