Informatique TP1 : Découverte de Python CPP 1A

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1 Informatique TP1 : Découverte de Python CPP 1A Romain Casati, Wafa Johal, Frederic Devernay, Matthieu Moy Avril - juin Découverte de l IDE : IDLE IDLE est un environnement de développement (Integrated Development Environment) pour Python, fourni avec toutes les versions de python (Eric Idle est un des membres fondateurs des Monty Python). L utilisation d IDLE est très simple, et l interface comporte ces fenêtres : Un éditeur de texte, dans lequel vous pouvez entrer votre programme (avec colorisation et indentation automatique), l enregistrer et l exécuter ; Un shell permettant de visualiser l exécution du programme, et de lancer le débogueur ; Éventuellement une fenêtre de débogage ; Éventuellement une fenêtre graphique (si on utilise le module turtle ), ce qui fait donc quatre fenêtres. Quelques présentations sur IDLE sont disponibles sur le site du cours : ~moy/cours/infocpp-1a/. 1.1 L interprète Python Au lancement d IDLE, seule la fenêtre Shell apparaît. Vous pouvez taper des commandes interactives. Exercice 1 (Evaluation de quelques expressions) Évaluez les expressions suivantes dans l interprète : * 4 (2 + 3) * 4 2 ** 3 2 ** 4 10 / 3 10 // 3 10 % 3 Que font les opérateurs ** et %? Quelle est la différence entre / et //? Exercice 2 (Utilisation de variables) Évaluez maintenant les expressions suivantes (dans cet ordre) : x = 42 y = x + 1 x y 1.2 Écriture d un programme avec l éditeur de texte, exécution La première action à faire après le lancement d IDLE est d ouvrir un éditeur, soit avec un fichier vide (File/New File), soit en ouvrant un fichier python (extension.py ) existant (File/Open...). Il y a également la possibilité d ouvrir un fichier.py directement avec IDLE depuis l explorateur (Windows) ou le Finder (OS X). Remarquez que les menus changent selon que la fenêtre de l éditeur ou du shell sont sélectionnés : Format et Run sont disponibles seulement dans l éditeur, et Shell et Debug ne sont disponibles que dans le shell. 1

2 Exercice 3 (Premier programme) Entrez dans l éditeur le programme suivant (vu dans le premier cours) : a = 0 b = 1 while b < 10: print b c = a + b a = b b = c Pour l exécuter, tapez la touche F5 (en haut du clavier). IDLE vous proposera d enregistrer le fichier, faites-le et donnez-lui un nom explicite, par exemple fibonacci.py. A l exécution, IDLE vous signale une erreur de syntaxe, et place le curseur à l endroit où se situe l erreur. Corrigez l erreur et exécutez le programme. Observez le résultat dans la fenêtre Shell. 1.3 Déboguage avec IDLE Pour activer le débogueur, placez le curseur dans la fenêtre shell, puis sélectionnez le menu Debug/Debugger. La fenêtre du débogueur apparaît. Ensuite, commencez l exécution avec la touche F5. La fenêtre du débogueur affiche alors la première ligne du programme. La barre de boutons du haut contient les actions : Go pour continuer l exécution sans déboguer Step pour exécuter l instruction suivante. Si l instruction courante est un appel de fonction, le débogueur entre dans la fonction Over pour exécuter jusqu à la ligne suivante du programme Out pour exécuter jusqu à sortir de la fonction courante (très utile si on est entré par erreur dans une fonction) Le panneau du milieu affiche ce qu on appelle la pile d appel (on détaillera plus tard de quoi il s agit), mais dans le cas d un programme simple il y a seulement deux lignes : Une ligne bdb.run() qu on peut ignorer La ligne du programme à laquelle on est, et qui sera exécutée lors du prochain Step ou Over Dans le panneau du bas, on voit la liste des variables locales. Certaines ont des noms bizarres (comme builtins ), mais tout en bas on voit apparaître les variables a, b et c, au fur et à mesure de leur définition, ainsi que leurs valeurs. Exercice 4 (Déboguage) Exécutez pas à pas le programme avec Over, jusqu à sa fin, et observez les changements des valeurs a, b, c. 2 Rappels et compléments sur les bases de Python 2.1 Affichage : print Exercice 5 (Entrées sorties avec print et input) Ouvrez l éditeur de texte d IDLE, et entrez le programme suivant : print (" Bonjour, quelle est ton ann ée de naissance?") annee = int ( input ()) print ("Tu as", annee, " ans.") Exécutez ce programme. Essayez avec une vraie année de naissance. Essayez avec autre chose qu un nombre entier. Que se passe-t-il? Exercice 6 (Importance de print) Essayez d entrer les expressions ou instructions suivantes dans l interprète interactif : "Bonjour" print("bonjour") print(2 + 2) Essayez maintenant d entrer ces 4 lignes dans un programme, dans la fenêtre de l éditeur de texte. Exécutez ce programme. Que voyez-vous? Pourquoi? 2

3 2.2 Les commentaires Un commentaire est une portion du programme qui est ignorée par Python. Les commentaires sont là pour aider la relecture du programme par un être humain. En Python, un commentaire commence par le caractère # et va jusqu à la fin de la ligne. Exercice 7 (Commentaires) Modifiez le programme précédent pour en faire, par exemple : # Cette ligne n affiche rien : " Bonjour " print (" Bonjour ") # Encore un commentaire print (2 + 2) # Commentaire # sur plusieurs # lignes. Vérifiez en exécutant le programme que son comportement n a pas changé. 2.3 Les erreurs Les programmeurs sont des êtres humains comme les autres, et ils ont droit à l erreur! Plusieurs types d erreurs peuvent se produire : Les erreurs de syntaxe, qui correspondent à des programmes qui ne sont pas grammaticalement corrects. Dans ces cas, Python refuse de commencer l exécution du programme (il ne comprend pas ce qu on lui demande). Les erreurs à l exécution peuvent arriver après le début de l exécution du programme (Python comprend ce qu on lui demande, mais il y a un problème lors de l exécution du programme). Exercice 8 (Erreur de syntaxe) Essayez d entrer le programme suivant (dans l interprète interactif ou dans l éditeur de texte) : print ("Dé but du programme ") x = 2 + print (" Fin du programme ") Essayez d exécuter le programme. Que se passe-t-il? Exercice 9 Modifiez le programme ci-dessus comme ceci : print ("Dé but du programme ") x = 1 / 0 print (" Fin du programme ") Essayez d exécuter le programme. Que se passe-t-il? En Python, les vérifications d existence et de types des variables sont faites à l exécution. Les erreurs suivantes sont donc des erreurs à l exécution : x = Bonjour + 42 # Can t convert int object to str implicitly x = y + z # name y is not ined (D autres langages comme C ou Java font ces deux vérifications au même moment que les vérification de syntaxe) 2.4 Définition et utilisations de fonctions Une portion de code utilisée à plusieurs endroits du programme peut être écrite une fois dans une fonction, puis utilisée à plusieurs endroits en appelant la fonction. Par exemple : annoncer_train (d, h): print (" Le train à destination de", d, " partira a", h) annoncer_train (" Grenoble ", "9h") annoncer_train (" Paris ", "10 h15 ") Comme en mathématique, une fonction peut renvoyer une valeur. Par exemple, la fonction qui calcule la longueur de l hypoténuse d un triangle rectangle en fonction de la longueur des deux autres côtés peut s écrire : 3

4 import math hypotenuse (x, y): return math. sqrt ( x ** 2 + y ** 2) L instruction return a deux effets : Elle arrête l exécution de la fonction Elle renvoie la valeur à l instruction qui a appelé la fonction (par exemple : resultat = hypotenuse(x, y)). Exercice 10 (Utilisation d une fonction) Écrivez un programme qui définit la fonction hypotenuse cidessus et qui l utilise pour calculer , et vérifiez que le résultat est correct. Exercice 11 (Fonction sans return) Essayez de modifier la définition de la fonction en supprimant le mot clé return : hypotenuse (x, y): math. sqrt (x ** 2 + y ** 2) Exécutez à nouveau votre programme. Que se passe-t-il? 3 Quelques programmes Exercice 12 (Puissance) Nous avons vu en cours comment écrire une multiplication en utilisant des additions successives. En vous inspirant de cet algorithme, écrivez une fonction puissance(x, n) qui calcule la valeur x n par multiplications successives 1. Testez cette fonction en affichant son résultat avec print. Exercice 13 (Test de précondition) Votre fonction puissance ne marche probablement pas sur les nombres négatifs. Vérifiez le comportement avec puissance(2, -1). Corriger votre programme pour lever une erreur explicitement si la fonction puissance est appelée avec un deuxième argument (n) négatif 2. On peut lever une erreur avec la construction raise ValueError( n doit être positif ). 4 Programmes multi-fichiers Quand on écrit des fonctions qui sont destinées à être utilisées dans plusieurs programmes, ou lorsqu on veut séparer les parties d un programme (par exemple la partie qui fait le calcul, la partie qui fait l affichage, et la partie qui faite le test), on peut séparer le programme en plusieurs fichiers.py : les modules qui ne contiennent que des fonctions, et les programmes qui utilisent les modules. Supposons qu on aie mis la fonction hypotenuse ci-dessus dans un fichier mesmaths.py, ont peut alors écrire un programme nommé par exemple mesmaths-tests.py (dans le même répertoire) contenant : import mesmaths print (" mesmaths. hypotenuse (3,4)= ",mesmaths. hypotenuse (3,4)) On exécute le fichier avec F5 dans IDLE (attention, il faut sauvegarder tous les fichiers du programme et sélectionner la fenêtre contenant mesmaths-tests.py). mesmaths.hypotenuse fait référence à la fonction hypotenuse du module mesmaths (comme pour math.sqrt). À noter qu on peut également écrire la documentation de chaque fonction en mettant une chaîne de caractères au début de la fonction : hypotenuse (x, y): """ Retourne l hypotenuse d un triangle rectangle de côtés x et y """ return math. sqrt ( x ** 2 + y ** 2) La documentation d une fonction f peut être affichée avec help(f) (essayez avec math.sqrt). Pensez toujours à utiliser des noms de fonctions explicites et à les documenter. Exercice 14 (Multi-fichiers) Que se passe-t-il si on met des instructions qui ne sont pas des définitions de fonctions dans le module (par exemple un print)? Définissez dans mesmaths-tests.py une autre fonction nommée aussi hypotenuse renvoyant un résultat faux. Vérifiez que mesmaths.hypothenuse fait toujours référence à la version écrite dans mesmaths.py. Complétez mesmaths.py en y ajoutant les fonctions (documentées) multiplication et puissance, et écrivez les tests correspondants. 1. On pourrait bien sûr utiliser l opérateur **, mais ce n est pas le but de l exercice 2. Pour être rigoureux, il aurait également fallu vérifier que n est un entier avec par exemple isinstance(n, int), mais cette construction dépasse le cadre du cours! 4

5 5 Solution des exercices Exercice 1 : ** est l opérateur «puissance» (x ** y calcule x y ), et % est l opérateur «modulo» (ou reste de la division entière). L opérateur / est la division flottante, alors que // est la division entière (le résultat est un nombre entier). Exercice 5 : si on entre autre chose qu un entier, la conversion int(...) échoue avec le message «invalid literal for int() with base 10 :...». Exercice 6 : entrer une expression dans l interprète évalue l expression et affiche son résultat. Dans un vrai programme, le fait de faire un calcul n implique pas d afficher son résultat (imaginez si les logiciels que vous utilisez vous affichaient tous les résultats de tous les calculs qu ils font!). Depuis un programme, il faut donc demander explicitement, avec l instruction print, si on veut faire un affichage. A noter qu évaluer "Bonjour" dans l interprète affiche Bonjour, avec les guillemets (pour que l utilisateur puisse voir qu il s agit de «la chaîne de caractère Bonjour ), alors que l instruction print n affiche pas les guillemets : l utilisateur final du programme n a pas besoin de savoir comment sont représentées les chaînes en Python! Exercice 8 : il n y a aucun affichage, l erreur de syntaxe arrive avant le premier print. Exercice 9 : cette fois, on voit bien le premier affichage Début du programme, mais la division par zéro entraîne un arrêt du programme : on voit un message d erreur (qui doit indiquer la ligne 2 de notre programme), et la ligne print("fin du programme") n est jamais exécutée. Exercice 11 : la fonction ne renvoie plus rien 3, le programme ne marche plus. Une fonction sans return est utilisable comme une instruction, mais pas comme une expression. Exercicie 14 : le code en dehors des fonctions est exécuté lors de l importation du module. hypotenuse et math.hypotenuse sont bien deux fonctions distinctes. 6 Et maintenant Si le temps le permet, commencez le TP1 en libre service (noté). 3. Techniquement, elle renvoie la valeur None mais on ne peut rien faire avec. 5