Introduction à Python

La console python

Une console Python (shell en Anglais) permet de saisir et d’exécuter des instructions les unes après les autres, en gardant en mémoire les variables, les imports, …

Il en existe de plusieurs sortes :

  • Python (command line) : une simple console, sans coloration syntaxique.

Exemple sous Windows : python-exe

python_command_line

  • IDLE (Python GUI) : un environnement de développement très simple, comprenant une console.

python_idle

python_online

  • Les consoles dans des IDE plus évolués (Spyder, PyZo, …)

 

Les chevrons >>> représentent l’invite (prompt) = on peut saisir des commandes :

>>> 1+1
2

Il est possible de saisir plusieurs instructions en une seule ligne, à condition de les séparer par un point-virgule ; :

>>> 2+1 ; 3*4
3
12

Python comme calculatrice

Depuis une console, on peut se servir de Python comme d’une calculatrice :

>>> 3 + 9*2 - (45/2)
-1.5

>>> 5/3
1.6666666666666667

>>> 34//5 ; 34%5 # quotient et reste de la division euclidienne de 34 par 5
6
4

>>> 2**10 # pour l’exponentiation (et non 2^10)
1024

>>> 1 + 3 * 5 # la multiplication est prioritaire par rapport à l’addition
16

>>> 3 * 5 ** 2 # la puissance est prioritaire par rapport à la multiplication
75

>>> 1 + 2j - 5 + 4j ; (1j)**2 # les complexes sont codés sous la forme a+bj
(-4+6j)
(-1+0j)

Remarques :

  • le symbole « dièse » #  permet de placer des commentaires dans les lignes de commandes ; tout ce qui se situe à droite d’un symbole #  (jusqu’au changement de ligne) est ignoré par l’interpréteur.

Les commentaires sont souvent indispensables pour améliorer la lisibilité d’un code.

  • il est interdit de mettre des espaces devant les instructions, sous peine de recevoir l’erreur : IndentationError: unexpected indent

 

Types de nombre

Il existe deux principaux  types de nombre dans Python :

  • Le type int  désigne une valeur entière (en anglais : integer),
  • alors que le type float  désigne une valeur réelle (float  est un raccourci de floating point number : nombre à virgule flottante).

Fonctions mathématiques

Certaines fonctions mathématiques sont intégrées au noyau de Python, les build-in functions :

>>> abs(-9)   # valeur absolue
9
>>> pow(3,2)  # équivalent à 3**2
9

Mais d’autres fonctions (\(x\rightarrow\sqrt{x}\) , \(x\rightarrow\sin{x}\), …) sont disponibles dans la bibliothèque standard de Python : pour pouvoir les utiliser il faut les importer depuis le module math  de la bibliothèque standard avec une instruction import (voir les différentes méthodes d’import d’un module)

>>> import math

Pour obtenir la racine carrée d’un nombre, on utilise la fonction sqrt()  (square root) du module math  de la manière suivante :

>>> math.sqrt(5)
2.23606797749979

Exercice :

  • En utilisant l’instruction help(math) , calculer :
    • \(\ln⁡{5}\)   (logarithme naturel)
    • \(3.2^5\)
    • \(\log{256}\)   (logarithme décimal)
    • \(\sin⁡{\pi}\)
    • \(|-3,5|\)
    • \(100!\)   (fonction factorielle)
    • \(e^{i\pi}\)    (fonction exponentielle)
    • \(1+\frac{1}{10^{16}}\)

 

Interactions avec l’utilisateur

Affichage

On affiche des résultats avec la fonction print() , en séparant les arguments par des virgules :

>>> a = 3
>>> print(2*a, a**3, a-5)
6 27 -2

>>> print("La valeur de a est :", a)
La valeur de a est : 3

>>> b = 10
>>> print("La somme des deux variables est :", a+b)
La somme des deux variables est : 13

On peut préciser deux arguments particuliers :

  • end  pour définir ce qui va s’afficher à la fin de la chaîne :
>>> print(a, end =':') ; print(a)
3:3
  • et sep  pour définir le séparateur entre les différents éléments de la chaîne :
>>> print(2*a, a**3, a-5, sep = '---')
6---27----2

Le caractère de retour à la ligne est "\n"  :

>>> print("Il est grand temps de retourner\nà la ligne")
Il est grand temps de retourner
à la ligne

Exercice :

  • Faire afficher (respecter les espaces) :
Les premières puissances de 2 sont :
2 ; 4 ; 8 ; 16 ; 32 ; 64 ; 128

Saisie

Pour inviter l’utilisateur à saisir des données, on utilise la fonction input()  :

>>> x = input("Donner un entier : ")
Donner un entier : 17

>>> x
'17'

Remarque :

  • x  est une chaîne de caractère. L’instruction eval()  permet alors de récupérer la valeur de x  :
>>> eval(x)
17

 

Exercice :

Faire :

>>> a = input() ; b = input()
  • Écrire une instruction pour réaliser l’opération \(a+b\).

 

Variables

Affectation (ou assignation)

Il est possible de mémoriser une valeur dans une variable avec le symbole d’affectation qui se note = sous Python.

>>> a = 2 ; a + 3 ; a - 4
5
-2
  1. L’instruction a = 2  crée une nouvelle variable appelée a  et mémorise dans cette variable la valeur 2, on dit que la « variable a  est initialisée à la valeur 2.
  2. Les instructions a + 3  et a - 4  sont évaluée en remplaçant a  par sa valeur.
>>> a = 8 ; b = a + 1 ; b ; a = a + 4 ; a
9
12
  1. L’instruction a = 8  ne crée pas de nouvelle variable car cette variable a  est déjà créée, par contre elle modifie la valeur mémorisée.
  2. L’instruction b = a + 1  commence par évaluer l’expression à droite du symbole =  (a + 1  qui s’évalue en 9) ; puis elle mémorise cette nouvelle valeur dans la variable de gauche, ici b .
  3. L’instruction a = a + 4  fonctionne de façon similaire : elle commence par évaluer ce qu’il y a à droite du symbole =  (a+4  qui s’évalue en 12), puis elle mémorise cette valeur dans la variable de gauche, c’est à dire a . Ainsi, l’instruction a = a + 4  augmente de 4 la valeur mémorisée par a .

Remarque :

  • l’instruction =  n’a pas grand chose à voir avec le symbole mathématique d’égalité. En particulier elle n’est pas symétrique : il doit y avoir à gauche un symbole où l’on peut mémoriser un résultat.

Par exemple les instructions a = 2  ou a = a + 1  sont correctes, mais 2 = a  ou a + 1 = a  n’ont aucun sens pour Python.

Pour éviter la confusion, Python propose des raccourcis qui ont l’avantage d’éviter la confusion avec la manipulation d’équations en algèbre :

>>> x += 1 # remplace x par x+1

>>> x -= 3 # remplace x par x-3

>>> x **=2 # remplace x par x^2
>>> x *= 3 # remplace x par x*3

>>> x /= 2 # remplace x par x/2

Exercice :

  • Répondre aux questions suivantes sans utiliser la console :
    • Que vaut z  après la suite d’instructions : z = 1 ; z + 3 ; t = 2 ; z += 2 ; z = t + z/2
    • Par quoi faut-il remplacer le ?  pour que la suite d’instructions suivante affiche 1.5  ? m = 5 ; n = 3*m ; m += ? ; n / m

 

Affectations multiples

Autre raccourci intéressant : on peut assigner un même objet à plusieurs variables simultanément ; ces deux variables renvoient alors au même objet (on dit parfois que ce sont deux alias du même objet).

>>> x = y = 7
>>> id(x), id(y) # id(x) donne l’identifiant de x
(4343385712,  4343385712)

Remarque :

  • la fonction id(objet)  renvoie l’identifiant de l’objet objet  : ce numéro est unique et invariant pendant toute la durée de vie de l’objet.

Ici le fait que x  et y  aient le même identifiant signale qu’ils pointent vers le même emplacement mémoire : un même objet peut donc avoir plusieurs noms.

 

Exercice :

  • Effectuer les affectations suivantes :
>>> a = 128 ; b = a * 2 ; a = 0 ; b

L’instruction b = a * 2  n’affecte pas à b  le double de la valeur de a  quelle que soit la valeur de a  au long de la session Python. En fait l’objet nommé b  a juste mémorisé la valeur du double de a  et n’a plus aucune relation avec l’objet nommé a  ; pour s’en convaincre on peut demander à Python de donner l’identifiant de chaque objet :

  • Afficher les identifiants de a  et b  et vérifier qu’ils sont différents.
  • Effectuer à présent la suite des affectations suivantes :
>>> a = [1, 2, 3, 4] ; b = a ; a[1] = 0 ; a ; b
  • Afficher les identifiants de a  et b  et conclure.

L’ordre d’exécution des instructions est fondamental ; les deux séquences suivantes qui contiennent exactement les mêmes instructions, mais dans un ordre différent :

>>> a = 3
>>> b = a - 3
>>> a = a + 1
>>> b
0
 
>>> a = 3
>>> a = a + 1
>>> b = a - 3
>>> b
1

Affectations parallèles

On peut aussi effectuer des affectations parallèles à l’aide d’un seul opérateur =  :

>>> x, y = 128, -128
>>> x + y
0
>>> a, b, c = 1, 2, 3
>>> a, b, c
(1,2,3)

Exercice :

  • Prédire le résultat des deux suites d’instructions suivantes :
>>> x = 19
>>> x += 2
>>> y = x*2
>>> x, y
 
>>> x = 19
>>> x, y = x + 2, x*2
>>> x, y
  • Vérifier avec la console Python

Exercice :

L’objectif est d’échanger les contenus de deux variables x  et y  :

  • 1ère méthode : proposer une méthode qui utilise une variable auxiliaire tmp
  • 2ème méthode : on exécute la séquence d’instructions suivantes :
>>> x = x + y ; y = x - y ; x = x - y

Quels sont les contenus des variables x  et y  en fin de séquence ?

  • 3ème méthode (la meilleure !) : utiliser une affectation parallèle.

 

Exercice :

  • Affecter à x , y  et z  les valeurs respectives suivantes : 3, 1000000 et 3.14156.
  • À l’aide print()  et de x , y , z  uniquement, afficher successivement :
310000003.14156
3
1000000
3.14156
x = 3; y = 1000000; z = 3.14156

 

Suppression d’une variable

Pour supprimer une variable a  on utilise :

>>> del a

 

 

Booléens

En l’honneur du logicien George Boole (1815–1864) les deux valeurs logiques Vrai et Faux s’appellent des booléens. Pour Python, le type bool  (booléen) constitue un type de valeurs, au même titre que int  ou float  : les deux valeurs possibles pour le type bool  sont True  et False .

Il est possible de manipuler des booléens avec les opérations logiques and , or  et not :

>>> True or True
True
>>> True and False
False
>>> not False
True

Un test est une instruction dont la valeur de retour est un booléen. Voici les comparaisons usuelles entre réels :

>>> 3 < 4 # inférieur strict
True

>>> 3 <= 4 # inférieur ou égal
True

>>> 4 > 4 # supérieur strict
False

>>> 4 >= 4 # supérieur ou égal
True

>>> 3 == 4 # test d’égalité
False

>>> 3 != 4 # différent
True

>>> 3 < 4 < 5 # 3 < 4 et 4 < 5
True

Remarque :

  • le test d’égalité se note == : à ne pas confondre avec l’instruction d’affectation qui se note = .

 

Il est aussi possible de mémoriser un booléen dans une variable.

>>> a = 3 < 2
>>> a
False
>>> a and True
False
>>> a or True
True

Exercices :

  • Testez avec la console si \(\sqrt{3}^2=3\). Interprétation ?

Il est possible d’utiliser ces opérateurs pour faire des comparaisons entre des valeurs de type autre que int  ou float . Par exemple, il existe un type str  qui permet de coder des chaîne de caractère (str = string en anglais). Dans ce cas on compare suivant l’ordre lexicographique (l’ordre des mots du dictionnaire) :

>>> "girafe" < "hippopotame"
True

>>> "lutin" > "ogre"
False

Quiz

Quiz d’auto-évaluation

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