TP 2 - Python

Objectifs du laboratoire

Le TP vise à vous familiariser avec le langage de programmation Python:

  • Définir des variables
  • Se familiariser avec les structures de données
  • Utiliser des structures répétitives et fonctions
  • Créer des classes et des objets

Support de laboratoire

Paquets requis

Pour pouvoir exécuter des programmes en Python 3, il faut installer les paquets nécessaires. Si vous ne les avez pas installés pendant le TP passé, il faudra exécuter la commande suivante dans le terminal:

student@sde:~$ sudo apt-get install python3 python3-pip

Installer des modules

pip3 install module_name

Programmes en Python

Chaque fichier contenant du code source en Python aura l'extension .py et il sera exécuté dans le terminal caractéristique pour python3 avec la commande:

python3 index.py

La plupart des langages de programmation tels que C,C++,Java, utilisent les accolades {} pour définir les blocs de code. Contrairement à cette convention, Python utilise l'indentation pour séparer les différentes séquences.

Un bloc de code (corps d'une fonction, contenu d'une boucle) commence avec la première ligne indentée et se finit lorsqu'on arrive à la première ligne qui ne respecte plus l'indentation. L'indentation doit etre consistente à l'intérieur d'un certain bloc.

Il faut tenir compte aussi du fait que si on a une ligne qui se termine par :, il est absolument nécessaire que la suivante soit indentée.

En général, on préfère un TAB pour l'indentation:

for i in range(1,11):
    print(i)
    if i == 5:
        break

Variables

Contrairement aux autres langages de programmation, en Python il ne faut pas déclarer les variables ou leur type avant de les utiliser. De ce point de vue, Python fait partie de la catégorie des langages de programmation dynamiquement typés, où le type des variables n'est interpété qu'au moment de l'exécution.

Variables numériques

Python supporte 2 types numériques: entiers et réels.

# Syntaxe pour déclarer un numéro entier:
myInt = 7
 
# Syntaxe pour déclarer un numéro réel:
myFloat = 7.0
myFloat = float(7)

Variables pour des chaînes de caractères

myString = 'hello'
myString = "hello"

On peut réaliser l'attribution des valeurs aux plusieurs variables simultanément, mais sans mélanger les valeurs numériques avec les strings:

# Instructions valides
a, b = 1, 2             
suma = a  + b
# Instructions valides
hello = "hello"
world = "world"
message = hello + " " + world
# Cela ne va pas fonctionner
 
one = 1
two = 2
three = 3
hello = "hello"
 
print (one + two + three + hello)

Pour pouvoir afficher le résultat de la concaténation précédente, on peut utiliser la fonction str, qui réalise la conversion des variables numériques dans des variables de type string:

one = 1
two = 2
three = 3
hello = "hello"
 
print ( str(one) + str(two) + str(three) + hello )

Structures de données

Listes

Les listes sont similaires aux arrays ou, plus simplement, aux ensembles. Elles peuvent contenire n'importe quel type de variables et le nombre des éléments n'est pas limité. Les listes peuvent être itérées de manière très simple, comme dans l'exemple suivant:

# Déclaration de la liste
 
mylist = []
 
# Insertion des éléments
 
mylist.append(1)
mylist.append(2)
mylist.append(3)
 
# On affiche chaque élément
 
print( mylist[0] )
print( mylist[1] )
print( mylist[2] )
 
# Output
1
2
3

Comme dans tous les autres langages de programmation, les éléments d'une liste sont indexés en commençant par 0.

Fonctions prédéfinies pour la gestion des listes
Méthodes prédéfinies pour la gestion des listes

Dictionnaires

Un dictionnaire est une structure de données, similaire aux vecteurs ou aux listes, mais fonctionne avec des valeurs et des clés au lieu des indices. Chaque valeur stockée dans un dictionnaire peut être accessible à l'aide d'une clé, représentée par n'importe quel type d'objet (une chaîne, un nombre, une liste, etc.), au lieu d'utiliser un index pour l'adresser.

Par exemple, les dictionnaires peuvent être utiles pour implémenter des bases de données. Supposons que nous ayons une base de données d'étudiants et que nous devons retenir la spécialisation pour laquelle chacun d'entre eux a opté.

Déclarer un dictionnaire

specialisation = {}
 
specialisation["Ana"] = "Informatique"
specialisation["Radu"] = "Electronique"

Ou bien

specialisation = {
   "Ana": "Informatique",
   "Radu": "Electronique"
}

Parcourir les éléments d'un dictionnaire

for nom, spec in specialisation.iteritems():
   print ("Le nom de l'optionel ou {} a été répartisé est: {}".format(nom, spec))

Eliminer des valeurs d'un dictionnaire

del optionalRepartizare["Ana"]
 
# ou
 
optionalRepartizare.pop("Ana")

Propriétés des clés dans un dictionnaire

Dans un dictionnaire, on n'a pas de restrictions pour les valeurs, mais les clés doivent etre uniques. Au cas ou on ne respecte pas cette propriété et on a 2 entrées ayant la meme clé, seulement le dernier enregistrement va rester valide. Par exemple, pout la suivante séquence de code:

age = {
    "Ana" : 14,     
    "Ioana" : 13,     
    "Ana" : 16,     
    "Ioana" : 22,     
    "Ana" : 11
}
 
print ("Ana a  {} années et Ioana a {} années.".format(age["Ana"], age["Ioana"]))

on va afficher le message suivant: “Ana a 11 années et Ioana a 22 années.”

Fonctions utiles pour les dictionnaires
Méthodes utiles pour les dictionnaires

La structure de décision "if"

# Décision simple
 
a = 33
b = 200
if b > a:
  print("b is greater than a")
# Utiliser elif pour ajouter une condition supplémentaire
 
a = 33
b = 33
if b > a:
  print("b is greater than a")
elif a == b:
  print("a and b are equal")
# Le mot clé else prend tout ce qui n'a pas été inclus avant
 
a = 200
b = 33
if b > a:
  print("b is greater than a")
elif a == b:
  print("a and b are equal")
else:
  print("a is greater than b")
# Else sans elif
 
a = 200
b = 33
if b > a:
  print("b is greater than a")
else:
  print("b is not greater than a")

Les structures répétitives

La boucle "for"

Contrairement aux autres langages, qui ont la forme standard for(…) { code } pour la boucle for, Python élimine les parantheses qui marquent l'itération d'une liste et utilise les : pour indiquer le début du bloc de code qui sera exécuté a l'intérieur de la boucle, comme dans l'exemple suivant:

listaDeNume = ["Ana", "Maria", "Ioana", "Irina", "Andreea", "Cristina"]
 
for nume in listaDeNume:
    print (nume)

En Python, l'indice du pas ou l'on se trouve a chaque moment lorsqu'on parcourt une séquence n'est pas visible. Cependant, il y a une méthode pour compter les pas: la fonction enumerate:

cours= [ "Analyse", "SdE", "ALF"]
 
 
for index, hobby in enumerate(cours):
    print (index, hobby)
 
# Output:
0 Analyse
1 SdE
2 ALF

Une autre fonctionnalité est l'utilitaire zip, qui permet de parcourir 2 listes simultanément:

lista1 = [ 3, 9, 17, 15, 19]
lista2 = [ 2, 4, 30, 24, 3]
 
for a, b in zip( lista1, lista2 ):
    if a > b:
        print (a)
    else:
        print (b)
 
# Output:
 
3
9
30
24
19

Une autre particularité du langage Python est le fait qu'on peut appliquer la condition “else” aussi pour la boucle “for”. Dans ce cas, la branche “else” sera executée après la boucle “for”, si et seulement si à l'intérieur de “for” on n'a pas une déclaration de type “break”. Par exemple:

listeAnimaux = [ "loup", "lapin", "lion", "ours" ]
 
for i in listeAnimaux:
   print (i)
   if i == "lapin"
     print ("Le lapin n'est pas sauvage")
     break
else:
   print ("Tous les animaux!")
 
# Output
loup
lapin
Le lapin n est pas sauvage
 
#Si on execute la sequence suivante:
for i in listeAnimaux:
   print (i)
   if i == "lapin"
     print ("Le lapin n'est pas sauvage")
else:
   print ("Tous les animaux!")
 
# Output
loup
lapin
Le lapin n est pas sauvage
lion
ours
Tous les animaux!

La boucle "while"

#Afficher les chiffres de 0 a 9
 
count = 0
 
while count < 10:
    print (count)
    count = count + 1

Comme pour la boucle “for” on a aussi la possiblité d'appliquer la condition “else” a la boucle “while”. La différence est que le bloc “else” sera exécuté chaque fois que la condition de la structure répétitive sera évaluée comme fausse:

print ("Dévinez de numéro de l'intervalle [ 1, 10 ]")
 
monNr = 7
votreNr = 0
 
while votreNr!= monNr:
    votreNr = int( input("Choisissez. ") )
else:
    print ("Félicitations!")

Déclarations "break" et "continue"

L'instruction “break” est utilisée pour sortir d'une structure répétitive, en étant une alternative pour la condition de sortie. Par exemple, on peut afficher les numéros de 0 a 9 de la facon suivante:

count = 0
 
while True:
    print (count)
    count = count + 1
    if count > 10:
        break

La déclaration “continue” est utilisée pour ignorer un bloc d'instructions. Par exemple, on peut l'utiliser pour afficher les nombres pairs de 0 a 20:

number = 0
 
while number < 21:
    if number % 2 == 1
        continue
    print (number)

Fonctions

Déclaration

def myFunction():
   print ("Welcome")
 
# ou
 
def simpleSum( a, b ):
   return a + b

Appel

myFunction()
 
# ou
 
first = 1
second = 1
sum = simpleSum( first, second )
print (sum)
 
print (simpleSum( first, second ))

Classes et Objets

On appelle objet une encapsulation de variables et fonctions dans une seule entité, tandis qu'une classe représente un modèle pour la création des objets. Donc, in objet prend ses données d'une classe.

# Classe simple
 
class MaClasse:
   variable = "Bonjour"
 
   def maFonction(self):
      print ("Bonjour de l'autre part!")
 
 
# Association classe objet
monObjet = MaClasse()
 
 
# Afficher le contenu de la variable de MaClasse
print (monObjet.variable)
 
# Appeler la fonction maFonction, qui va afficher sur l'écran le message "Bonjour de  l'autre part!"
monObjet.maFonction()

En Python self représente l'instance d'une classe, en étant identique a this de Java. En utilisant le mot-clé self, on peut accéder aux attributs et aux méthodes définis dans la classe.

Le nombre d'objets qu'on peut créer a partir d'une classe n'est pas limité, tous les objets en héritant touts les particularités de la classe (variables et fonctions). Cependant, chaque objet contient des copies indépendantes des variables définies a l'interieur de la classe. Donc, si on crée un nouvel objet de la classe mere, on peut modifier son contenu sans affecter la definition initiale de la classe:

class MaClasse:
   variable = "Bonjour"
 
   def maFonction(self):
      print ("Bonjour de l'autre part!")
 
monObjet1 = MaClasse()
monObjet2 = MaClasse()
 
monObjet2.variable = "au revoir"
 
print (monObjet1.variable)
print (monObjet2.variable)
 
#Output
bonjour
au revoir

Fonctions mathématiques

Pour pouvoir utiliser des fonctions qui exécutent des opérations mathématiques en Python, il faut importer et utiliser le module math.

import math

Chaque fonction de la bibliotheque math sera appelée de la façon suivante:

math.functionName( params )

Quelques fonctions élémentaires de ce type sont: floor, ceil, pow, sqrt.

Il y a aussi des fonctions prédéfinies qui ne doivent pas être importées d'un module auxiliaire. Elles sont appelées comme il suit:

functionName( params )

Quelques exemple de cette catégires sont: abs, round, sum.

Une liste complète des fonctions mathématiques de Python peut être trouvée ici.

Lecture du clavier

Comme l'entrée des données peut provenir du clavier en nombreuses situations, Python 3 fournit la fonction input(). Cette fonction peut recevoir aussi un parametre supplémentaire, qui sera le string affiché dans la ligne de commande au moment de la lecture des données nécessaires:

name = input("Quel est votre nom? ")
print("Bienvenue, " + name + "!")
# Output dans la ligne de commande
Quel est votre nom? "Ana"
Bienvenue, Ana!

Arguments dans la ligne de commande

Le module sys de Python fournit l'accès aux arguments de la ligne de commande à travers sys.argv de la façon suivante:

  1. sys.argv: la liste des arguments indiqués par l'utilisateur
  2. len(sys.argv): le numéro des arguments
import sys
 
print ( 'Numéro d arguments: ', len(sys.argv) )
print ( 'Liste des arguments: ', str(sys.argv) )

Exemple d'exécution du programme

python3 test.py arg1 arg2 arg3
# Output
 
Numéro d arguments: 4
Liste des arguments: ['test.py', 'arg1', 'arg2', 'arg3']

Exceptions en Python

En Python, on a 2 types d'erreurs: erreurs de syntaxe et exceptions.

Les erreurs de syntaxe, connues aussi sur le nom d'erreurs d'analyse (parsing error) sont les plus communes:

>>> while True print('Hello world')
  File "<stdin>", line 1
    while True print('Hello world')
                   ^
SyntaxError: invalid syntax

Les exceptions sont détectées au moment de l'exécution:

>>> 10 * (1/0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ZeroDivisionError: division by zero

Gestion des exceptions

Pour gérer les exceptions en Python, on utilise le bloc try - except, comme dans l'exemple suivant:

while True:
    try:
        x = int(input("Please enter a number: "))
        break
    except ValueError:
        print("Oops!  That was no valid number.  Try again...")

Exercices

  1. Créez 3 variables de types différents, comme il suit: (0.5p)
    1. une variable “int”, qui va recevoir la valeur 20
    2. une variable “float”, ayant la valeur 10
    3. une variable “string”, qui va retenir la chaîne “python”
  2. En utilisant la fonction type, déterminez le types des variables suivantes: (0.5p)
    1. var1 = 2
    2. var2 = 5.6
    3. var3 = “Python”
  3. Ecrivez un programme qui recoit comme parametres de la ligne de commande 4 nombres (a,b,c,d) et affiche sur l'écran le résultat de l'opération a+b*c+d. (0.5p)
  4. En utilisant le programme précédent, considérez aussi un cas où l'utilisateur tape une entrée non-numérique et affichez une erreur sur l'écran lorsqu'on essaie de sommer des nombres avec des chaînes. (1p)
  5. Créez une liste avec les noms des filles ou des garçons de votre groupe. Les noms peuvent ne pas etre distincts. Résolvez les demandes suivantes: (2p)
    1. Triez la liste des noms (0.3p)
    2. En utilisant une liste auxiliare, déterminez le numéro d'occurrences de chaque nom (0.6p)
    3. Déterminez le nom qui a le numéro d'occurences maximal dans la liste initiale (0.4p)
    4. Déterminez le nom qui a le numéro d'occurences minimal dans la liste initiale (0.4p)
    5. Inversez l'ordre des éléments dans la liste initiale (0.3p)
  6. A l'aide d'un dictionnaire, créez une base de données pour retenir quelques noms et numéros de téléphone de vos camarades. Lisez des noms du clavier et affichez le téléphone de chaque personne, ou une erreur accompagnée par le message “Je ne connais pas cette personne!” si le nom n'est pas inclus dans le dictionnaire. Exécutez l'opération précédente jusqu'au moment ou vous tapez le mot “stop” au clavier. (2p)
  7. Ecrivez un programme qui va afficher sur l'écran tous les nombres pairs divisibles par 7 qui sont dans l'intervalle [0,3463]. Utilisez la fonction xrange. (1p)
  8. Modifiez le code de l'exercice précédent de manière qu'au moment d'apparition du premier multiple de 123, l'algorithme s'arrête. (1p)
  9. Créez une classe nommée “Employé” qui contienne les variables: “nom”, “prénom”, “age”, “téléphone”, “responsabilités” (liste), et une fonction appellée “motto”, qui va afficher le motto d'un employé. Créez 3 objets associés à la classe Employé et affichez leurs données. (1.5p)
  10. Bonus: Ecrivez on programme qui implémente le jeu Cows and Bulls. Le jeu peut etre abandonné lorsqu'on tape le mot “exit”. A la fin, on va afficher le nombre total d'essais. (1p)
sde/laboratoare/02.txt · Last modified: 2020/02/23 23:01 by diana.ghindaoanu
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