Introduction à Python

Alexandre Gramfort : alexandre.gramfort@telecom-paristech.fr
Slim Essid : slim.essid@telecom-paristech.fr

adapté du travail de J.R. Johansson (robert@riken.jp) http://dml.riken.jp/~rob/

Installation

Linux

Sous Ubuntu Linux:

$ sudo apt-get install python ipython ipython-notebook

$ sudo apt-get install python-numpy python-scipy python-matplotlib python-sympy

$ sudo apt-get install spyder

MacOS X

Windows

Remarque

Anaconda CE est aussi disponible sous Linux

En salle de TP à Télécom ParisTech

Tapez dans un terminal:

$ export PATH=/cal/softs/anaconda/anaconda-latest/bin/:$PATH

Lancer un programme Python

  • Un fichier python termine par ".py":

      mon_programme.py

  • Toutes les lignes d'un fichier Python sont excécutées sauf les lignes qui commencent par # qui sont des commentaires.

  • Pour lancer le programme depuis une ligne de commande ou un terminal:

      $ python mon_programme.py

  • Sous UNIX (Linux / Mac OS) il est courant d'ajouter le chemin vers l'interpréteur python sur la première ligne du fichier:

      #!/usr/bin/env python

Cela permet de lancer un progamme directement:

    $ mon_programme.py

Exemple:

In [1]:
ls scripts/hello-world.py

scripts/hello-world.py*
In [2]:
cat scripts/hello-world.py

#!/usr/bin/env python

print("Hello world!")
In [3]:
!./scripts/hello-world.py

Hello world!

Commencer une ligne par ! dans ipython permet de lancer une commande UNIX.

L'interpréteur Python (mode intéractif)

L'interpréteur Python se lance avec la commande python. Pour sortir taper exit() ou Ctrl+D

IPython

IPython est un shell interactif beaucoup plus avancé.

Il permet notamment de:

  • mémoriser les commandes lancées précédemment avec les flèches (haut et bas).
  • auto-complétion avec Tab.
  • édition de code inline
  • accès simple à la doc
  • debug

Spyder

Spyder est un IDE similaire à MATLAB.

Les advantages de Spyder:

  • Bon éditeur (couleurs, intégré avec le debugger).
  • Explorateur de variables, intégration de IPython
  • Documentation intégrée.

IPython notebook

IPython notebook comme Mathematica ou Maple dans une page web.

Pour lancer ipython-notebook:

$ ipython notebook

depuis un dossier où seront stockés les notebooks (fichiers *.ipynb)

Les nombres

In [4]:
2 + 2 + 1 # commentaire
Out[4]:
5
In [5]:
a = 4
print a
print type(a)

4
<type 'int'>

Les noms de variable peuvent contenir a-z, A-Z, 0-9 et quelques caractères spéciaux tels que _ mais commencent toujours par une lettre.

Par convention les noms de variables sont en minuscule.

Quelques noms de variable ne sont pas autorisés car déjà utilisés par le langage:

and, as, assert, break, class, continue, def, del, elif, else, except, 
exec, finally, for, from, global, if, import, in, is, lambda, not, or,
pass, print, raise, return, try, while, with, yield
In [6]:
int a = 1;  # in C

  File "<ipython-input-6-232418b2343a>", line 1
    int a = 1;  # in C
        ^
SyntaxError: invalid syntax
In [7]:
c = 2.1  # nombre flottant
print type(c)

<type 'float'>
In [8]:
a = 1.5 + 1j  # nombre complexe
print a.real
print a.imag
print 1j
print a
print a + 1j
print 1j * 1j
print type(a)

1.5
1.0
1j
(1.5+1j)
(1.5+2j)
(-1+0j)
<type 'complex'>
In [9]:
type(1j * 1j)
Out[9]:
complex
In [10]:
3 < 4  # bool
Out[10]:
True
In [11]:
1 < 3 < 5
Out[11]:
True
In [12]:
3 < 2
Out[12]:
False
In [13]:
test = (3 > 4)
print test

False
In [14]:
type(test)
Out[14]:
bool
In [15]:
print 7 * 3.  # int x float -> float
print type(7 * 3.)

21.0
<type 'float'>
In [16]:
2 ** 10  # exposant. attention pas ^
Out[16]:
1024
In [17]:
8 % 3  # reste de la division (modulo)
Out[17]:
2

Attention !

In [18]:
3 / 2  # int x int -> int
Out[18]:
1
In [19]:
3 / 2.  # OK
Out[19]:
1.5
In [20]:
3 // 2
Out[20]:
1
In [21]:
a = 2
3 / float(a)  # OK
Out[21]:
1.5

MAIS:

In [22]:
cos(2)

---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-22-43abd96808db> in <module>()
----> 1 cos(2)

NameError: name 'cos' is not defined

La bibliothèque standard et ses modules

  • Les fonctions Python sont organisées par modules
  • Bibliothèque standard Python (Python Standard Library) : collection de modules donnant accès à des fonctionnalités de bases : appels au système d'exploitation, gestion des fichiers, gestion des chaînes de caractères, interface réseau, etc.

Références

Utilisation des modules

  • Un module doit être importé avant de pouvoir être utilisé, exemple :
In [23]:
import math
  • Le module math peut maintenant être utilisé dans la suite du programme :
In [24]:
import math

x = math.cos(2 * math.pi)

print x

1.0

Ou bien en important que les fonctions dont on a besoin:

In [25]:
from math import cos, pi

x = cos(2 * pi)

print x

1.0
In [26]:
from math import *
tanh(1)
Out[26]:
0.7615941559557649
In [27]:
import math as m
print m.cos(1.)

0.540302305868

Connaitre le contenu d'un module

  • Une fois un module importé on peut lister les symboles disponibles avec la fonction dir:
In [28]:
import math

print dir(math)

['__doc__', '__file__', '__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 accéder à l'aide : help
In [29]:
help(math.log)

Help on built-in function log in module math:

log(...)
    log(x[, base])
    
    Return the logarithm of x to the given base.
    If the base not specified, returns the natural logarithm (base e) of x.
  • Dans Spyder ou IPython, on peut faire:
In [30]:
math.log?
In [31]:
math.log(10)
Out[31]:
2.302585092994046
In [32]:
math.log(10, 2)
Out[32]:
3.3219280948873626
In [33]:
math.ceil(2.5)
Out[33]:
3.0
  • help peut être aussi utilisée sur des modules :
In [34]:
help(math)

Help on module math:

NAME
    math

FILE
    /Users/alex/anaconda/lib/python2.7/lib-dynload/math.so

MODULE DOCS
    http://docs.python.org/library/math

DESCRIPTION
    This module is always available.  It provides access to the
    mathematical functions defined by the C standard.

FUNCTIONS
    acos(...)
        acos(x)
        
        Return the arc cosine (measured in radians) of x.
    
    acosh(...)
        acosh(x)
        
        Return the inverse hyperbolic cosine of x.
    
    asin(...)
        asin(x)
        
        Return the arc sine (measured in radians) of x.
    
    asinh(...)
        asinh(x)
        
        Return the inverse hyperbolic sine of x.
    
    atan(...)
        atan(x)
        
        Return the arc tangent (measured in radians) of x.
    
    atan2(...)
        atan2(y, x)
        
        Return the arc tangent (measured in radians) of y/x.
        Unlike atan(y/x), the signs of both x and y are considered.
    
    atanh(...)
        atanh(x)
        
        Return the inverse hyperbolic tangent of x.
    
    ceil(...)
        ceil(x)
        
        Return the ceiling of x as a float.
        This is the smallest integral value >= x.
    
    copysign(...)
        copysign(x, y)
        
        Return x with the sign of y.
    
    cos(...)
        cos(x)
        
        Return the cosine of x (measured in radians).
    
    cosh(...)
        cosh(x)
        
        Return the hyperbolic cosine of x.
    
    degrees(...)
        degrees(x)
        
        Convert angle x from radians to degrees.
    
    erf(...)
        erf(x)
        
        Error function at x.
    
    erfc(...)
        erfc(x)
        
        Complementary error function at x.
    
    exp(...)
        exp(x)
        
        Return e raised to the power of x.
    
    expm1(...)
        expm1(x)
        
        Return exp(x)-1.
        This function avoids the loss of precision involved in the direct evaluation of exp(x)-1 for small x.
    
    fabs(...)
        fabs(x)
        
        Return the absolute value of the float x.
    
    factorial(...)
        factorial(x) -> Integral
        
        Find x!. Raise a ValueError if x is negative or non-integral.
    
    floor(...)
        floor(x)
        
        Return the floor of x as a float.
        This is the largest integral value <= x.
    
    fmod(...)
        fmod(x, y)
        
        Return fmod(x, y), according to platform C.  x % y may differ.
    
    frexp(...)
        frexp(x)
        
        Return the mantissa and exponent of x, as pair (m, e).
        m is a float and e is an int, such that x = m * 2.**e.
        If x is 0, m and e are both 0.  Else 0.5 <= abs(m) < 1.0.
    
    fsum(...)
        fsum(iterable)
        
        Return an accurate floating point sum of values in the iterable.
        Assumes IEEE-754 floating point arithmetic.
    
    gamma(...)
        gamma(x)
        
        Gamma function at x.
    
    hypot(...)
        hypot(x, y)
        
        Return the Euclidean distance, sqrt(x*x + y*y).
    
    isinf(...)
        isinf(x) -> bool
        
        Check if float x is infinite (positive or negative).
    
    isnan(...)
        isnan(x) -> bool
        
        Check if float x is not a number (NaN).
    
    ldexp(...)
        ldexp(x, i)
        
        Return x * (2**i).
    
    lgamma(...)
        lgamma(x)
        
        Natural logarithm of absolute value of Gamma function at x.
    
    log(...)
        log(x[, base])
        
        Return the logarithm of x to the given base.
        If the base not specified, returns the natural logarithm (base e) of x.
    
    log10(...)
        log10(x)
        
        Return the base 10 logarithm of x.
    
    log1p(...)
        log1p(x)
        
        Return the natural logarithm of 1+x (base e).
        The result is computed in a way which is accurate for x near zero.
    
    modf(...)
        modf(x)
        
        Return the fractional and integer parts of x.  Both results carry the sign
        of x and are floats.
    
    pow(...)
        pow(x, y)
        
        Return x**y (x to the power of y).
    
    radians(...)
        radians(x)
        
        Convert angle x from degrees to radians.
    
    sin(...)
        sin(x)
        
        Return the sine of x (measured in radians).
    
    sinh(...)
        sinh(x)
        
        Return the hyperbolic sine of x.
    
    sqrt(...)
        sqrt(x)
        
        Return the square root of x.
    
    tan(...)
        tan(x)
        
        Return the tangent of x (measured in radians).
    
    tanh(...)
        tanh(x)
        
        Return the hyperbolic tangent of x.
    
    trunc(...)
        trunc(x:Real) -> Integral
        
        Truncates x to the nearest Integral toward 0. Uses the __trunc__ magic method.

DATA
    e = 2.718281828459045
    pi = 3.141592653589793

EXERCICE : Ecrire un code qui calcule la première puissance de 2 supérieure à un nombre n

In [35]:
import math as m
# à compléter

Fractions

In [36]:
import fractions
a = fractions.Fraction(2, 3)
b = fractions.Fraction(1, 2)
print(a + b)

7/6
  • On peut utiliser isinstance pour tester les types des variables :
In [37]:
print type(a)
print isinstance(a, fractions.Fraction)

<class 'fractions.Fraction'>
True
In [38]:
a = fractions.Fraction(1, 1)
print(a)
print(type(a))

1
<class 'fractions.Fraction'>

Type casting (conversion de type)

In [39]:
x = 1.5
print x, type(x)

1.5 <type 'float'>
In [40]:
x = int(x)
print x, type(x)

1 <type 'int'>
In [41]:
z = complex(x)
print z, type(z)

(1+0j) <type 'complex'>
In [42]:
x = float(z)
print x, type(x)

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-42-b47ba47d3a3d> in <module>()
----> 1 x = float(z)
      2 print x, type(x)

TypeError: can't convert complex to float

Operateurs et comparaisons

In [43]:
1 + 2, 1 - 2, 1 * 2, 1 / 2  # + - / * sur des entiers
Out[43]:
(3, -1, 2, 0)
In [44]:
1.0 + 2.0, 1.0 - 2.0, 1.0 * 2.0, 1.0 / 2.0  # + - / * sur des flottants
Out[44]:
(3.0, -1.0, 2.0, 0.5)
In [45]:
# Division entière
3.0 // 2.0
Out[45]:
1.0
In [46]:
# Attention ** et pas ^
2 ** 2
Out[46]:
4
  • Opérations booléennes en anglais and, not, or.
In [47]:
True and False
Out[47]:
False
In [48]:
not False
Out[48]:
True
In [49]:
True or False
Out[49]:
True
  • Comparisons >, <, >= (plus grand ou égal), <= (inférieur ou égal), == equalité, is identique.
In [50]:
2 > 1, 2 < 1
Out[50]:
(True, False)
In [51]:
2 > 2, 2 < 2
Out[51]:
(False, False)
In [52]:
2 >= 2, 2 <= 2
Out[52]:
(True, True)
In [53]:
2 != 3
Out[53]:
True
In [54]:
not 2 == 3
Out[54]:
True
In [55]:
int(True)
Out[55]:
1
In [56]:
int(False)
Out[56]:
0
In [57]:
1 == True
Out[57]:
True

Conteneurs: Chaînes de caractères, listes et dictionnaires

Chaines de caractères (Strings)

In [58]:
s = 'Hello world!'
# ou avec " "
s = "Hello world!"
print s
print type(s)

Hello world!
<type 'str'>

Attention: les indices commencent à 0!

On peut extraire une sous-chaine avec la syntaxe [start:stop], qui extrait les caractères entre start et stop (exclu) :

In [59]:
s[0]  # premier élément
Out[59]:
'H'
In [60]:
s[-1]  # dernier élément
Out[60]:
'!'
In [61]:
s[1:5]
Out[61]:
'ello'
In [62]:
start, stop = 1, 5
print s[start:stop]
print len(s[start:stop])

ello
4
In [63]:
print stop - start

4
In [64]:
print start
print stop

1
5

Attention car :

In [65]:
len("é")
Out[65]:
2

Mais:

In [66]:
len(u"é")  # chaine de caractères unicode
Out[66]:
1

On peut omettre start ou stop. Dans ce cas les valeurs par défaut sont respectivement 0 et la fin de la chaine.

In [67]:
s[:5]  # 5 premières valeurs
Out[67]:
'Hello'
In [68]:
s[6:]  # de l'entrée d'indice 6 à la fin
Out[68]:
'world!'
In [69]:
print(len(s[6:]))
print(len(s) - 6)

6
6
In [70]:
s[-6:]  # les 6 derniers
Out[70]:
'world!'

Il est aussi possible de définir le step (pas d'avancement) avec la syntaxe [start:stop:step] (la valeur par défaut de step est 1):

In [71]:
s[1::2]
Out[71]:
'el ol!'
In [72]:
s[0::2]
Out[72]:
'Hlowrd'

Cette technique est appelée slicing. Pour en savoir plus: http://docs.python.org/release/2.7.3/library/functions.html?highlight=slice#slice et http://docs.python.org/2/library/string.html

EXERCICE : A partir des lettres de l'alphabet, générer par une operation de slicing la chaîne de charactère cfilorux

In [73]:
import string
alphabet = string.ascii_lowercase

Mise en forme de chaînes de caractères

In [74]:
print "str1", "str2", "str3"  # print ajoute des espaces entre les chaînes

str1 str2 str3
In [75]:
print "str1", 1.0, False, -1j  # print convertit toutes les variables en chaînes

str1 1.0 False -1j
In [76]:
print "str1" + "str2" + "str3" # pour concatener +

str1str2str3
In [77]:
print "str1" * 3

str1str1str1
In [78]:
a = 1.0000000002
print "val = %e" % a       # comme en C (cf. printf)
print "val = %1.15f" % a       # comme en C (cf. printf)
print "val = % 3d" % 10       # comme en C (cf. printf)
print "val = %s" % a       # comme en C (cf. printf)
print str(a)
print "val = " + str(a)

val = 1.000000e+00
val = 1.000000000200000
val =  10
val = 1.0000000002
1.0000000002
val = 1.0000000002
In [79]:
# Plus avancé
s = "val1 = %.2f, val2 = %d" % (3.1415, 1.5)
print s

val1 = 3.14, val2 = 1
In [81]:
s = "Le nombre %s est égal à %s"
print(s % ("pi", math.pi))
print(s % ("e", math.exp(1.)))

Le nombre pi est égal à 3.14159265359
Le nombre e est égal à 2.71828182846

Listes

Les listes sont très similaires aux chaînes de caractères sauf que les éléments peuvent être de n'importe quel type.

La syntaxe pour créer des listes est [...]:

In [82]:
l = [1, 2, 3, 4]
print type(l)
print l

<type 'list'>
[1, 2, 3, 4]

Exemples de slicing:

In [83]:
print l[1:3]
print l[::2]

[2, 3]
[1, 3]

Attention: On commence à indexer à 0!

In [84]:
l[0]
Out[84]:
1
In [85]:
l[-1:0:-1]
Out[85]:
[4, 3, 2]

On peut mélanger les types:

In [86]:
l = [1, 'a', 1.0, 1-1j]
print l

[1, 'a', 1.0, (1-1j)]

On peut faire des listes de listes (par exemple pour décrire un arbre...)

In [87]:
list_of_list = [1, [2, [3, [4, [5]]]]]
list_of_list
Out[87]:
[1, [2, [3, [4, [5]]]]]
In [88]:
arbre = [1, [2, 3]]
print arbre

[1, [2, 3]]

La fonction range pour générer une liste d'entiers:

In [89]:
start, stop, step = 10, 30, 2
print(range(start, stop, step))
print(range(10, 30, 2))
print(list(range(10, 30, 2)))

[10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28]
[10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28]
[10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28]

Intération de n-1 à 0

In [90]:
n = 10
print(range(n-1, -1, -1))

[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]
In [91]:
type(range(-10, 10))
Out[91]:
list
In [92]:
# convertir une chaine de caractère en liste
s = "zabcda"
l2 = list(s)
print(l2)

['z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'a']
In [93]:
# tri
l3 = list(l2)
l2.sort()
print(l2)
print(l3)
print(l2[::-1])  # avec copie

['a', 'a', 'b', 'c', 'd', 'z']
['z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'a']
['z', 'd', 'c', 'b', 'a', 'a']

Attention l2.sort() ne renvoie rien c'est-à-dire None

In [94]:
out = l2.sort()
print(out)

None

Pour renvoyer une nouvelle liste triée:

In [95]:
l2 = list(s)
print(l2)
out = sorted(l2)
print(out)

['z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'a']
['a', 'a', 'b', 'c', 'd', 'z']

Ajout, insertion, modifier, et enlever des éléments d'une liste:

In [96]:
# création d'une liste vide
l = []  # ou l = list()

# ajout d'éléments avec `append`
m = l.append("A")
l.append("d")
l.append("d")

print(m)
print(l)

None
['A', 'd', 'd']

Concatenation de listes avec +

In [97]:
l
Out[97]:
['A', 'd', 'd']
In [98]:
l.index('A')
Out[98]:
0
In [99]:
lll = [1, 2, 3]
mmm = [4, 5, 6]
print(lll + mmm)  # attention différent de lll.append(mmm)

[1, 2, 3, 4, 5, 6]
In [100]:
print(lll * 2)

[1, 2, 3, 1, 2, 3]

On peut modifier une liste par assignation:

In [101]:
l[1] = "p"
l[2] = "p"
print(l)

['A', 'p', 'p']
In [102]:
l[1:3] = ["d", "d"]
print(l)

['A', 'd', 'd']

Insertion à un index donné avec insert

In [103]:
l.insert(0, "i")
l.insert(1, "n")
l.insert(2, "s")
l.insert(3, "e")
l.insert(4, "r")
l.insert(5, "t")

print(l)

['i', 'n', 's', 'e', 'r', 't', 'A', 'd', 'd']

Suppression d'un élément avec 'remove'

In [104]:
l.remove("A")
print(l)

['i', 'n', 's', 'e', 'r', 't', 'd', 'd']
In [105]:
ll = [1, 2, 3, 2]
print(ll)
ll.remove(2)
print(ll)

[1, 2, 3, 2]
[1, 3, 2]
In [106]:
print(2 in ll)
print(ll.index(2))

True
2

Suppression d'un élément à une position donnée avec del:

In [107]:
del l[7]
del l[6]
print(l)

['i', 'n', 's', 'e', 'r', 't']

help(list) pour en savoir plus.

Tuples

  • Les tuples (n-uplets) ressemblent aux listes mais ils sont immuables : ils ne peuvent pas être modifiés une fois créés.

  • On les crée avec la syntaxe (..., ..., ...) ou simplement ..., ...:

In [108]:
point = (10, 20)
print(point, type(point))

((10, 20), <type 'tuple'>)
In [109]:
point[0]
Out[109]:
10
In [110]:
p2 = list(point)
p2[1] = 5
print(point, p2)

((10, 20), [10, 5])

Un tuple peut être dépilé par assignation à une liste de variables séparées par des virgules :

In [111]:
x, y = point

print("x =", x)
print("y =", y)

('x =', 10)
('y =', 20)

On ne peut pas faire :

In [112]:
point[0] = 20

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-112-ac1c641a5dca> in <module>()
----> 1 point[0] = 20

TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

Dictionnaires

Ils servent à stocker des données de la forme clé-valeur.

La syntaxe pour les dictionnaires est {key1 : value1, ...}:

In [113]:
params = {"parameter1" : 1.0,
          "parameter2" : 2.0,
          "parameter3" : 3.0}

# ou bien

params = dict(parameter1=1.0, parameter2=2.0, parameter3=3.0)

print(type(params))
print(params)

<type 'dict'>
{'parameter1': 1.0, 'parameter3': 3.0, 'parameter2': 2.0}
In [114]:
d = {0: 'aqdf', 1:"qsdf"}
In [115]:
d[0]
Out[115]:
'aqdf'
In [116]:
notes = {"dupont": 15, "durant":8}
print(notes["dupont"])
notes["dupont"] = 20
del notes["dupont"]
print(notes)
print("dupont" in notes)

15
{'durant': 8}
False
In [117]:
print("parameter1 =", params["parameter1"])
print("parameter2 =", params["parameter2"])
print("parameter3 =", params["parameter3"])

('parameter1 =', 1.0)
('parameter2 =', 2.0)
('parameter3 =', 3.0)
In [118]:
params["parameter1"] = "A"
params["parameter2"] = "B"

# ajout d'une entrée
params["parameter4"] = "D"

print("parameter1 =", params["parameter1"])
print("parameter2 =", params["parameter2"])
print("parameter3 =", params["parameter3"])
print("parameter4 =", params["parameter4"])

('parameter1 =', 'A')
('parameter2 =', 'B')
('parameter3 =', 3.0)
('parameter4 =', 'D')

Suppression d'une clé:

In [119]:
del params["parameter4"]
print(params)

{'parameter1': 'A', 'parameter3': 3.0, 'parameter2': 'B'}

Test de présence d'une clé

In [120]:
"parameter1" in params
Out[120]:
True
In [121]:
"parameter6" in params
Out[121]:
False
In [122]:
params["parameter6"]

---------------------------------------------------------------------------
KeyError                                  Traceback (most recent call last)
<ipython-input-122-9d26f4da51fe> in <module>()
----> 1 params["parameter6"]

KeyError: 'parameter6'

Conditions, branchements et boucles

Branchements: if, elif, else

In [123]:
a = 3
b = 2

if a < b:
    print "a est strictement inférieur à b"
elif a > b:
    print "b est strictement inférieur à a"
else:
    print "b est égal à a"

b est strictement inférieur à a
In [124]:
statement1 = a < b
statement2 = a > b

if statement1 is True:
    print "a est strictement inférieur à b"
elif statement2 is True:
    print "b est strictement inférieur à a"
else:
    print "b est égal à a"

b est strictement inférieur à a
In [125]:
statement1 = False
statement2 = False

if statement1:
    print("statement1 is True")
elif statement2:
    print("statement2 is True")
else:
    print("statement1 and statement2 are False")

statement1 and statement2 are False

En Python l'indentation est obligatoire car elle influence l'exécution du code

Examples:

In [126]:
statement1 = True
statement2 = True

if statement1:
    if statement2:
        print("both statement1 and statement2 are True")

both statement1 and statement2 are True
In [127]:
print (2 == 2) == 1
print 2 == 2 == 1

True
False
In [128]:
# Mauvaise indentation!
if statement1:
    if statement2:
    print("both statement1 and statement2 are True")

  File "<ipython-input-128-0516d1e4e779>", line 4
    print "both statement1 and statement2 are True"
        ^
IndentationError: expected an indented block
In [129]:
statement1 = True 

if statement1:
    print("printed if statement1 is True")
    
    print("still inside the if block")

printed if statement1 is True
still inside the if block
In [130]:
statement1 = False 

if statement1:
    print("printed if statement1 is True")
    
print("still inside the if block")

still inside the if block

Boucles

Boucles for:

In [131]:
for x in [1, 2, 3]:
    print(x)

1
2
3

La boucle for itère sur les éléments de la list fournie. Par exemple:

In [132]:
for x in range(4): # par défault range commence à 0
    print(x)

0
1
2
3

Attention range(4) n'inclut pas 4 !

In [133]:
for x in range(-3,3):
    print(x)

-3
-2
-1
0
1
2
In [134]:
for word in ["calcul", "scientifique", "en", "python"]:
    print(word)

calcul
scientifique
en
python
In [135]:
for c in "calcul":
    print(c)

c
a
l
c
u
l

Pour itérer sur un dictionnaire::

In [136]:
for key, value in params.items():
    print(key, " = ", value)

('parameter1', ' = ', 'A')
('parameter3', ' = ', 3.0)
('parameter2', ' = ', 'B')
In [137]:
for key in params:
    print(key)

parameter1
parameter3
parameter2

Parfois il est utile d'accéder à la valeur et à l'index de l'élément. Il faut alors utiliser enumerate:

In [138]:
for idx, x in enumerate(range(-3,3)):
    print(idx, x)

(0, -3)
(1, -2)
(2, -1)
(3, 0)
(4, 1)
(5, 2)

EXERCICE : Compter le nombre d'occurences de chaque charactère dans la chaîne de caractères "HelLo WorLd!!" On renverra un dictionaire qui à la lettre associe son nombre d'occurences.

In [139]:
s = "HelLo WorLd!!"

EXERCICE : Message codé par inversion de lettres

Ecrire un code de codage et de décodage

In [140]:
code = {'e':'a', 'l':'m', 'o':'e'}
s = 'Hello world!'
# s_code = 'Hamme wermd!'

Compréhension de liste: création de liste avec for:

In [141]:
ll = [x ** 2 for x in range(0,5)]

print(ll)

# est la version courte de :
ll = list()
for x in range(0, 5):
    ll.append(x ** 2)

print(ll)

# pour les gens qui font du caml
print(map(lambda x: x ** 2, range(5)))

[0, 1, 4, 9, 16]
[0, 1, 4, 9, 16]
[0, 1, 4, 9, 16]

Boucles while:

In [142]:
i = 0

while i < 5:
    print(i)
    i = i + 1
   
print("OK")

0
1
2
3
4
OK

EXERCICE :

Calculer une approximation de $\pi$ par la formule de Wallis

Fonctions

Une fonction en Python est définie avec le mot clé def, suivi par le nom de la fonction, la signature entre parenthèses (), et un :.

Exemples:

In [143]:
def func0():
    print("test")
In [144]:
func0()

test

Ajout d'une documentation (docstring):

In [145]:
def func1(s):
    """
    Affichage d'une chaine et de sa longueur
    """
    print(s, "est de longueur", len(s))
In [146]:
help(func1)

Help on function func1 in module __main__:

func1(s)
    Affichage d'une chaine et de sa longueur
In [147]:
print(func1("test"))
print(func1([1, 2, 3]))

('test', 'est de longueur', 4)
None
([1, 2, 3], 'est de longueur', 3)
None

Retourner une valeur avec return:

In [148]:
def square(x):
    """
    Returne le carré de x.
    """
    return x ** 2
In [149]:
print(square(4))

16

Retourner plusieurs valeurs:

In [150]:
def powers(x):
    """
    Retourne les premières puissances de x.
    """
    return x ** 2, x ** 3, x ** 4
In [151]:
print(powers(3))
x2, x3, x4 = powers(3)
print(x2, x3)
print(type(powers(3)))
out = powers(3)
print(len(out))
print(out[1])

(9, 27, 81)
(9, 27)
<type 'tuple'>
3
27
In [152]:
t = (3,)
print(t, type(t))

((3,), <type 'tuple'>)
In [153]:
x2, x3, x4 = powers(3)
print(x3)

27

Arguments par défault

Il est possible de fournir des valeurs par défault aux paramètres:

In [154]:
def myfunc(x, p=2, debug=False):
    if debug:
        print("evalue myfunc avec x =", x, "et l'exposant p =", p)
    return x**p

Le paramètre debug peut être omis:

In [155]:
myfunc(5)
Out[155]:
25
In [156]:
myfunc(5, 3)
Out[156]:
125
In [157]:
myfunc(5, debug=True)

('evalue myfunc avec x =', 5, "et l'exposant p =", 2)
Out[157]:
25

On peut expliciter les noms de variables et alors l'ordre n'importe plus:

In [158]:
myfunc(p=3, debug=True, x=7)

('evalue myfunc avec x =', 7, "et l'exposant p =", 3)
Out[158]:
343

Exercice: implémenter quicksort

La page wikipedia décrivant l’algorithme de tri quicksort donne le pseudo-code suivant:

function quicksort('array')
   if length('array') <= 1
        return 'array'
   select and remove a pivot value 'pivot' from 'array'
   create empty lists 'less' and 'greater'
   for each 'x' in 'array'
       if 'x' <= 'pivot' then append 'x' to 'less'
       else append 'x' to 'greater'
   return concatenate(quicksort('less'), 'pivot', quicksort('greater'))

Transformer ce pseudo-code en code valide Python.

Des indices:

  • la longueur d’une liste est donnée par len(l)
  • deux listes peuvent être concaténées avec l1 + l2
  • l.pop() retire le dernier élément d’une liste

Attention: une liste est mutable...

Il vous suffit de compléter cette ébauche:

In [159]:
def quicksort(ll):
    # ...
    return 

quicksort([-2, 3, 5, 1, 3])

Classes

  • Les classes sont les éléments centraux de la programmation orientée objet

  • Classe: structure qui sert à représenter un objet et l'ensemble des opérations qui peuvent êtres effectuées sur ce dernier.

Dans Python une classe contient des attributs (variables) et des méthodes (fonctions). Elle est définie de manière analogue aux fonctions mais en utilisant le mot clé class. La définition d'une classe contient généralement un certain nombre de méthodes de classe (des fonctions dans la classe).

  • Le premier argument d'un méthode doit être self: argument obligatoire. Cet objet self est une auto-référence.
  • Certains noms de méthodes ont un sens particulier, par exemple :

Exemple

In [160]:
class Point(object):
    """
    Classe pour représenter un point dans le plan.
    """
    def __init__(self, x, y):
        """
        Creation d'un nouveau point en position x, y.
        """
        self.x = x
        self.y = y
        
    def translate(self, dx, dy):
        """
        Translate le point de dx and dy.
        """
        self.x += dx
        self.y += dy
        
    def __str__(self):
        return "Point: [%f, %f]" % (self.x, self.y)

Pour créer une nouvelle instance de la classe:

In [161]:
p1 = Point(x=0, y=0) # appel à __init__
print(p1.x)
print(p1.y)
print("%s" % p1)         # appel à la méthode __str__

0
0
Point: [0.000000, 0.000000]
In [162]:
p1.translate(dx=1, dy=1)
print(p1)
print(type(p1))

Point: [1.000000, 1.000000]
<class '__main__.Point'>

Pour invoquer une méthode de la classe sur une instance p de celle-ci:

In [163]:
p2 = Point(1, 1)

p1.translate(0.25, 1.5)

print(p1)
print(p2)

Point: [1.250000, 2.500000]
Point: [1.000000, 1.000000]

Remarques

  • L'appel d'une méthode de classe peut modifier l'état d'une instance particulière
  • Cela n'affecte ni les autres instances ni les variables globales

Exceptions

  • Dans Python les erreurs sont gérées à travers des "Exceptions"
  • Une erreur provoque une Exception qui interrompt l'exécution normale du programme
  • L'exécution peut éventuellement reprendre à l'intérieur d'un bloc de code try - except

  • Une utilisation typique: arrêter l'exécution d'une fonction en cas d'erreur:

      def my_function(arguments):

  if not verify(arguments):
      raise Expection("Invalid arguments")

  # et on continue

On utilise try et expect pour maîtriser les erreurs:

try:
    # normal code goes here
except:
    # code for error handling goes here
    # this code is not executed unless the code
    # above generated an error

Par exemple:

In [164]:
try:
    print("test_var")
    # genere une erreur: la variable test n'est pas définie
    print(test_var)
except:
    print("Caught an expection")

test_var
Caught an expection

Pour obtenir de l'information sur l'erreur: accéder à l'instance de la classe Exception concernée:

except Exception as e:
In [165]:
try:
    print("test")
    # generate an error: the variable test is not defined
    print test
except Exception as e:
    print("Caught an expection:", e)

test
False

Manipuler les fichiers sur le disque

In [166]:
import os
print(os.path.join('~', 'work', 'src'))
print(os.path.expanduser(os.path.join('~', 'work', 'src')))

~/work/src
/Users/alex/work/src

Quelques liens