TP 1: Types de données, variables et instructions élémentaires

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1 L organisation des TPs TP 1: Types de données, variables Les énoncés et les données nécessaires seront accessibles sur l intranet du lycée. Espace maclasse (851,852 ou 853) puis Sujet\Informatique\TP. À chaque TP vous créerez, sur le bureau, un dossier au nom du TP dans lequel vous mettrez les programmes que vous écrirez. A la fin de la séance vous stockerez ce dossier dans votre espace personnel sur maclasse (puis monnom). En cas de problème de connexion au réseau du lycée, vous utiliserez le même type d arborescence sur votre clé USB. A chaque séance vous construirez un fichier texte qui contiendra les messages d erreurs (vous ne pourrez pas les manquer, ils seront fréquents et en rouge dans la console) que vous avez rencontrez ainsi que comment vous avez résolu le problème. A la fin de chaque séance un ou deux d entre vous passera au tableau pour présenter ce travail. Les messages d erreur ainsi que leurs solutions serviront à alimenter un carnet des erreurs qui aura la forme d un fichier texte qui sera stocké dans votre espace personnel. Tout ce travail d organisation pourra être vérifié par les enseignants et évalué. 1 Types de données Les expressions utilisées en Python sont construites à partir de données dont le type existe ou bien nativement, ou bien après avoir chargé le contenu de bibliothèques (par exemple la bibliothèque numpy qui contient les outils classiques servant au numéricien). 1.1 Les nombres : types et opérations élémentaires Types de nombres Dans l interpréteur Idle, tapez successivement : >>> type(34) >>> type(-29) >>> type( ) >>> type( ) >>> type( j) La commande type(expression) renvoie le type de l expression entre parenthèses. Python utilise nativement trois types de nombres : les entiers relatifs dont le type est int (pour integer, entier en anglais), les «nombres à virgule flottante», habituellement appelés flottants, dont le type est float (on remarquera que la virgule est remplacée par un point), les nombres complexes, dont la syntaxe pour a + ib est a + bj, où a et b sont des flottants, dont le type est complex. On constate que le i des complexes s écrit avec la lettre j comme en électricité. >>> type(2.) Il suffit de mettre un point après un nombre entier pour que Python le considère comme un flottant. Les commandes int, float et complex permettent de changer le type d un nombre respectivement en entier, flottant et complexe (il faut néanmoins que cela soit possible). Ces commandes sont pratiques lorsque l on a besoin d un type bien précis. 1 TP 1: Types de données, variables

2 >>> float(42) >>> int( ) >>> int( ) >>> int(-25.12) >>> int( ) >>> complex(3.1) Opérations élémentaires sur nombres Python peut effectuer les opérations courantes sur les nombres, qu ils soient de n importe quel type. Opération mathématique Instruction python addition + soustraction - multiplication * division / puissance ** >>> >>> 1 - (240-35) On peut gérer les priorités des opérations avec des parenthèses. >>> On peut mélanger les types de nombres. Attention, le résultat d une opération faisant intervenir un entier et un flottant est de type float. >>> 2 * 3.14 >>> 4 * 1.25 >>> 3.5 / 7 >>> 2.5 / 1.25 >>> 7 / 2 >>> 2 * 5-3 Python respecte les priorités des opérations. >>> 2.3 ** 100 Python renvoie e+36 pour le nombre >>> j Attention, la lettre "j" doit être collée directement à la partie imaginaire du nombre représenté. >>> * j >>> (1 + 2j) ** 2 >>> j ** 2 >>> 1j ** 2 Le nombre complexe "i" s écrit "1j". "j" tout seul n est pas reconnu par Python. >>> 0.7 ** 2 Ici, il y a une erreur d arrondi due à une approximation dans la représentation binaire du nombre 0, Calcul modulaire Dans l ensemble des entiers, il existe une division appelée la division euclidienne : pour tous entiers a et b, avec b non nul, il existe un unique couple de nombres entiers (q, r) tel que a = bq + r et 0 r < b. L entier q s appelle le quotient de la division euclidienne de a par b et r son reste. Par exemple, la division euclidienne de 7 par 2 donne un quotient de 3 et un reste de 1. En python, la commande a // b retourne le quotient de la division euclidenne de a par b et la commande a % b le reste. >>> 7 // 2 >>> 7 % 2 En fait, les opérations // et % peuvent aussi travailler avec des flottants : si a et b sont deux nombres, b étant non nul, il existe un unique couple (q, r), q étant un entier et r un réel tel que a = bq + r et 0 r < b. Par exemple 1,7 = 3 0,5 + 0,2 ainsi la «division euclidienne» de 1,7 par 0,5 donne un quotient de 3 et un reste de 0,2. On fera attention que bien que le quotient soit mathématiquement un entier, python renvoie cet entier sous la forme d un flottant. >>> 4.3 // 0.5 >>> 4.3 % TP 1: Types de données, variables

3 Le résultat d une opération utilisant des flottants peut ne pas être exact du fait des approximations inhérentes à la représentation binaire des nombres Et pour quelques opérations mathématiques de plus... >>> abs(-3.78) >>> abs(3 + 4j) Pour calculer la valeur absolue d un nombre (ou son module si le nombre est un complexe), on utilise l instruction abs. Pour que Python ait à sa disposition plus de fonctions mathématiques, on peut lui faire charger la bibliothèque math. >>> from math import * La syntaxe générale pour importer des objets (instructions, données) d une bibliothèque est : from bibliothèque import objets Ici, l utilisation du symbole * permet d importer l intégralité de la bibliothèque. Python connait alors deux constantes classiques (sous forme de flottant) : et des fonctions mathématiques usuelles : Constante mathématique e π Expression Python e pi Fonction exp ln log 10 sin cos tan! Instruction Python exp log log10 sin cos tan sqrt floor factorial >>> pi >>> e >>> cos(0) >>> tan(pi/4) >>> sin(pi) >>> log(2) >>> exp(2) >>> sqrt(2) >>> floor(pi) >>> factorial(6) On sera attentif au fait que l interface d écriture est très sommaire, ainsi il n y a pas la possibilité d écrire une barre de fraction, il faut écrire l opération : la fraction sera écrite (1+sqrt(5))/2. De même le 2 caractère 2 (à gauche du clavier) n est pas pris en compte : tester 5 2 sur la console. Bref il faut écrire toutes les opérations! 1.2 Les booléens Les deux valeurs de vérité True et False (attention aux majuscules) sont les deux objets du type booléen, noté bool en Python. Les booléens permettent d indiquer si une assertion est vraie ou fausse. On peut par exemple les utiliser pour comparer des nombres. 3 TP 1: Types de données, variables

4 Comparaison mathématique Instruction python égalité == différent ( )!= inférieur strict < supérieur strict > inférieur ou égal <= supérieur ou égal >= >>> type(true) >>> 2 == 3 Python refuse d utiliser "=" pour comparer deux quantités : il veut "==". >>> 2 = 3 On retiendra que le test d égalité se note "==" et non "=". Le symbole = tout seul en python a une autre signification. Nous la verrons plus tard. >>> 3 > 2 >>> 3 <= 2 >>> (1 + 1)!= 2 >>> sqrt(3) ** 2 == 3 >>> == 5 and 3 * 2 == 5 Python comprend les deux connecteurs logiques "and" et "or". >>> == 5 or 3 * 2 == 5 Si nécessaire, python transforme les booléens en nombres : True vaut 1 et False vaut 0. >>> True + 2 >>> 2 * False 1.3 Chaînes de caractères Une chaîne de caractères est un enchaînement de caractères alphanumériques. Pour utiliser une chaîne de caractères sous Python, on la rentre entre guillemets. >>> "PTSI" Une chaîne de caractères est de type string, noté en python "str". >>> len("ptsi") L instruction "len" en donne le nombre de caractères. >>> type("ptsi") >>> "PTSI" == "PTS I" Deux chaînes de caractères ne sont égales que si elles comportent exactement les mêmes caractères dans le même ordre. >>> "Py" + "thon" Pour concaténer deux chaînes, on utilise "+" >>> "J avais ( ) ans en 1996." Dans une chaîne, les calculs ne sont pas effectués. >>> "J avais "+( )+" ans en 1996" On ne peut pas concaténer une chaîne de caractère et un nombre directement. Il faut passer par la commande "str" qui transforme un nombre en une chaîne de caractères. >>> type(str( )) >>> "J avais "+str( )+" ans en 1996." >>> "Vive GNU/Linux!"[5] Pour accéder à un élément d une chaîne de caractères, on met entre crochets la place de l élément voulu. Ici on demande l élément en place 5 dans la chaîne. >>> "Vive GNU/Linux!"[0] Attention! la numérotation commence à 0. >>> "Vive GNU/Linux!"[0:4] On peut aussi extraire une partie de la chaîne de caractère, c est le slicing (=découpage) >>> "Vive GNU/Linux!"[:4] On remarquera que la première valeur est incluse et la dernière exclue. Si on omet la première valeur >>> "Vive GNU/Linux!"[9:] On part du début et c est pareil pour la dernière! Remarques : On étudiera les chaînes de caractères un peu plus en détail dans un TP ultérieur. Il existe bien-sûr beaucoup d autres types d objets. Nous en étudierons quelques uns dans d autres TP. 4 TP 1: Types de données, variables

5 2 Variables 2.1 Affectation Pour que Python retienne une donnée, on stocke celle-ci dans la mémoire de l ordinateur et on attache une étiquette à cet espace mémoire. Le nom utilisé pour l étiquette est un mot constitué de caractères alphanumériques accessibles au clavier, par exemple annee. Pour créer l association entre l espace mémoire contenant une donnée et une étiquette, on utilise le symbole d affectation = qu il ne faut pas confondre avec le test d égalité ==. = 2014 On affecte la valeur "2014" à la variable "annee". Lorsqu une variable est créée, si on évalue une expression contenant la variable, celle-ci est remplacée par la valeur dont elle est une étiquette au moment de l évaluation de l expression. = Ici, la valeur de la variable "annee" ne change pas. = 1996 Une variable affectée peut être réaffectée. = annee "annee2" est un nom quepython ne connaît pas. >>> 2 * annee >>> annee = 2 * annee >>> annee Python est sensible à la casse. + annee Obligation et bonnes pratiques (le non respect de ces règles sera sanctionné lors des contrôles) : Pas d espace dans un nom de variable (obligation) Le nom doit commencer par une lettre (obligation) On se limitera aux caractères non accentués et aux chiffres (bonne pratique) On choisira des noms de variables ayant du sens : annee pour une année (bonne pratique) Pour les noms composés il y a deux pratiques : anneenaissance ou annee_naissance pour une année de naissance (bonne pratique) On peut raccourcir un peu : ppvp pour plus petite valeur possible mais cela doit rester compréhensible. 2.2 Échange de deux variables Pour échanger les valeurs de deux variables, on introduit une nouvelle variable «temporaire» où l on recopie la valeur d une des deux variables. La méthode est à connaître par cœur. >>> x = 3 On veut échanger les valeurs auxquelles sont attachés "x" et "y". >>> y = 5 >>> >>> >>> >>> x On vérifie finalement que les étiquettes "x" et "y" ont bien été échangées. >>> y 3 Aide On peut trouver de l aide de plusieurs façons dans Idle. 5 TP 1: Types de données, variables

6 Tout d abord, lorsqu on tape le nom d une fonction, à l ouverture de la parenthèse qui suit le nom de la fonction, un rappel sur la syntaxe et le type de résultat renvoyé apparaît dans un encadré. >>> abs( abs(number) > number On peut également utiliser la fonction help() pour obtenir de l aide. >>> help(abs) On peut voir que l aide proposée est plus détaillée : une explication sur ce que fait la fonction vient en complément. Il est aussi possible de taper help() (sans argument). On quitte alors la console pour aller dans l utilitaire d aide intéractive. Les trois chevrons ont laissé leur place à help> Il suffit alors de taper le nom d une fonction pour obtenir l aide qui y fait référence. Pour quitter cet environnement d aide, lisez ce qui était apparu à l écran juste après avoir tapé help(). help> abs help> len help> Complétez la troisième ligne par la commande qui permet de sortir de cet environnement d aide. Notez qu une fois sorti de l environnement d aide, on retrouve l invitation de commande, incarnée par la présence des trois chevrons. Une dernière façon d obtenir de l aide dans Idle est d utiliser l aide en ligne. Cette aide peut être obtenue comme dans la plupart des logiciels en tapant sur la touche F1 ou en allant dans le menu Help de la barre d outils. Cherchez dans l index l aide de la fonction len. 4 Quelques exercices pour terminer Exercice 1 : 1. Écrire la commande qui affiche le résultat du calcul suivant : (1 + 2) 2 + (1 2) 2 3) 2 (résultat théorique 2. Écrire les commandes qui affichent les résultats des calculs suivants : cos(pi), cos(pi/2) commenter les résultats 3. Stocker le nombre 5 dans la variable x puis écrire la commande qui calcule 2x 2 3x+1 (résultat théorique 36). Exercice 2 : Dans cet exercice, on n utilisera aucune bibliothèque. 1. Écrire une commande qui renvoie la parité d un nombre entier : 0 si le nombre est pair et 1 si le nombre est impair. 2. Écrire une commande qui teste si un nombre entier est pair : True si le nombre est pair et False si le nombre est impair. 3. Écrire une commande qui renvoie la partie fractionnaire d un nombre flottant. La tester dans Idle avec 2.1, et 3.1. (Les résultats théoriques attendus sont 0.1, et 0.9) 4. Écrire une commande qui teste si la partie fractionnaire d un nombre flottant est inférieure ou égale à 0.5. Cette commande écrira True ou False. Exercice 3 : Chercher dans l aide ce que fait la fonction divmod et la tester sur des exemples en essayant à chaque fois de prévoir le résultat retourné. On pourra regarder dans les différentes aides et comparer leur contenu. 6 TP 1: Types de données, variables

7 Exercice 4 : On considère a et b deux variables contenant des nombres sous la forme d une chaîne de caractères. Ecrire une commande qui stocke dans la variable c, la chaîne de caractère contenant la somme des valeurs contenues dans a et dans b. Par exemple si a contient "4" et b contient "7", alors c contiendra "11". Exercice 5 : 1. Affecter à mary la chaîne de caractères "Supercalifragilisticexpialidocious" 2. Quelle est la longueur de ce mot? 3. Créer une nouvelle chaîne de caractères affectée à mot avec les caractères de mary en position 22, 17, 0, 8. Afficher ce que contient mot. Exercice 6 : 1. Stocker la phrase La vieille veut me voir dans la variable phrase puis : (a) Écrire la commande permettant d afficher la lettre t (b) Écrire la commande permettant d afficher le mot vieille (c) En utilisant la variable phrase, écrire la commande permettant de stocker l expression vive moi dans la variable selfie 2. Stocker le mot étudiant dans la variable eleve puis écrire la commande enlevant le i de étudiant, elle utilisera la variable eleve et affichera étudant Exercice 7 : Sans taper quoique ce soit, dites ce qu il se passe lorsque l on rentre dans l interpréteur les lignes suivantes. Vérifier! >>> x = 10 >>> y = x >>> x = 15 >>> y Exercice 8 : Même exercice avec >>> x = 10 >>> y = 15 >>> z = x + y >>> x = y >>> y = z >>> x + y + z Exercice 9 : Affecter aux variables x, y, z, t les valeurs respectives 1, 2, 3 et 4. Échanger les valeurs de x, y, z et t de sorte que x et y aient l ancienne valeur de t, z ait l ancienne valeur de x t ait l ancienne valeur de z. Vérifier! Exercice 10 : 1. Écrire une suite de commande qui interverti deux variables numériques x et y sans utiliser d autre variable. 2. Reprendre la question 3 de l exercice 2 sans utiliser l opération //. Vérifier! 7 TP 1: Types de données, variables

8 Références [1] C. Ackermann, L. Agénor, M. Bricard et F. Gillet, TP 1. Lycée Loritz. 8 TP 1: Types de données, variables