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Ce cours s’adresse aux débutants qui souhaitent acquérir des bases de programmation en python.

Primary LanguageJupyter Notebook

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Ce cours s’adresse aux débutants qui souhaitent acquérir des bases de programmation en python.

Présentation des outils de programmation

Python est un langage de programmation populaire pour la science des données, le développement web, l'automatisation de tâches et bien d'autres choses. Il existe plusieurs outils qui peuvent vous aider à utiliser Python de manière efficace et productive. Voici quelques exemples d'outils couramment utilisés :

  • Interpréteur Python : c'est l'outil de base pour exécuter du code Python. Vous pouvez l'utiliser en mode interactif en entrant des instructions une par une, ou bien en exécutant un fichier de code en utilisant la commande python mon_fichier.py.

  • IDE (Integrated Development Environment) : ce sont des environnements de développement intégrés qui vous permettent d'écrire, de déboguer et de tester du code Python de manière plus pratique. Exemples d'IDE populaires : PyCharm, IDLE (inclus avec l'installation de Python), Visual Studio Code, Eclipse avec le plugin PyDev.

  • Bibliothèques et modules : Python est livré avec un certain nombre de bibliothèques standard qui vous permettent d'utiliser des fonctionnalités prédéfinies, telles que la gestion des fichiers, la communication réseau, etc. Vous pouvez également utiliser des modules tiers, disponibles sur PyPI (Python Package Index), qui étendent les fonctionnalités de base de Python.

  • Virtualenv : cet outil vous permet de créer des environnements virtuels Python isolés, ce qui est utile pour développer plusieurs projets qui ont des exigences de dépendances différentes. Cela vous permet également de facilement changer de version de Python ou de modules pour chaque projet.

  • Jupyter Notebook : c'est un environnement de développement web interactif qui vous permet d'écrire, d'exécuter et de partager du code Python, ainsi que de documenter votre travail avec du texte et des équations. Il est souvent utilisé dans le domaine de la science des données et de la formation.

Il y a bien d'autres outils disponibles, en fonction des besoins et du domaine d'application.

Les bases rapides en Python

Les variables en Python sont des noms qui peuvent être utilisés pour stocker des valeurs de différents types (nombres, chaînes de caractères, listes, dictionnaires, etc). Voici comment déclarer et utiliser des variables en Python :

# déclaration d'une variable x et affectation de la valeur 10
x = 10
# affichage de la valeur de la variable x
print(x)  # affiche 10
# déclaration d'une variable y et affectation de la valeur "Bonjour"
y = "Bonjour"
# concaténation de la variable y avec la chaîne " tout le monde" et affectation du résultat à la variable z
z = y + " tout le monde"
# affichage de la valeur de la variable z
print(z)  # affiche "Bonjour tout le monde"

Il y a quelques règles à respecter lors de la déclaration de variables en Python :

  • Le nom d'une variable ne peut pas commencer par un chiffre.
  • Le nom d'une variable ne peut pas contenir d'espaces ni de caractères spéciaux, à l'exception de l'underscore (_).
  • Le nom d'une variable ne peut pas être un mot clé réservé (par exemple for, while, def, etc.). En général, il est recommandé de donner des noms de variables significatifs et de respecter les conventions de style de Python, telles que le "camelCase" pour les noms de variables composées (par exemple maVariable) et l'underscore pour les noms de variables séparées par des mots (par exemple mon_nom).

Exécution d’un premier programme

# ce code est un commentaire, il est ignoré par l'interpréteur
# pour écrire un commentaire, utilisez le caractère #
print("Bonjour tout le monde !")  # la fonction print() affiche du texte à l'écran

Pour exécuter ce code, vous pouvez utiliser l'interpréteur Python en mode interactif. Ouvrez votre terminal et tapez python pour lancer l'interpréteur. Vous pouvez alors entrer chaque ligne de code individuellement et appuyer sur entrée pour l'exécuter :

$ python
Python 3.9.0 (default, Jan  5 2023, 14:59:48) 
[Clang 10.0.0 (clang-1000.11.45.5)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> # ce code est un commentaire, il est ignoré par l'interpréteur
>>> # pour écrire un commentaire, utilisez le caractère #
>>> 
>>> print("Bonjour tout le monde !")  # la fonction print() affiche du texte à l'écran
Bonjour tout le monde !
>>>

Vous pouvez également enregistrer ce code dans un fichier, par exemple mon_programme.py, et l'exécuter en utilisant la commande python mon_programme.py. Le résultat sera le même que précédemment :

$ python mon_programme.py
Bonjour tout le monde !

Les conditions

La structure conditionnelle ifest une structure de base qu'on retrouve dans de nombreux langages de programmation. Cette condition va nous permettre d'exécuter un code si (et seulement si) une certaine condition est vérifiée. On va en fait passer une expression à cette condition qui va être évaluée par Python.

# flux parent
if condition:
    #bloc d'instructions exécuté si la valeur de condition est True
else:
    #bloc d'instructions exécuté si la valeur de condition est False
#retour au  flux parent

Les opérateurs de comparaison

Les opérateurs de comparaison en Python sont utilisés pour comparer des valeurs et renvoyer un résultat booléen (True ou False). Voici la liste des opérateurs de comparaison disponibles en Python :

  • == : égal à
  • != : différent de
  • < : strictement inférieur à
  • <= : inférieur ou égal à
  • > : strictement supérieur à
  • >= : supérieur ou égal à Voici quelques exemples d'utilisation des opérateurs de comparaison :
x = 10
y = 20

print(x == y)  # False
print(x != y)  # True
print(x < y)   # True
print(x <= y)  # True
print(x > y)   # False
print(x >= y)  # False

s1 = "Bonjour"
s2 = "Bonjour"
s3 = "Salut"

print(s1 == s2)  # True
print(s1 != s3)  # True
print(s1 < s3)   # True
print(s1 <= s3)  # True
print(s1 > s3)   # False
print(s1 >= s3)  # False

Il est important de noter que les opérateurs de comparaison sont différents des opérateurs de calcul (+, -, *, /, etc.). Par exemple, l'expression 10 + 20 ne sera pas évaluée comme une comparaison, mais comme une opération de calcul qui renvoie la valeur 30.

Les boucles

En programmation, les boucles servent à executer une ou plusieurs instructions plusieurs fois. En python il existe deux types de boucles.

La boucle while

La boucle while permet d'executer une ou plusieurs instructions à la suite et s'arrête lorsque sa condition de départ est fausse. Voici un petit schéma pour vous donner un aperçu:

while <condition>:
    <instructions>

Voici un exemple en cas réel, ce programme affiche les nombre allant de 1 à 30 puis s'arrête car la condition jour <= 30 n'est plus vraie après que jour soit égal à 31 :

jour = 1
while jour <= 30:
    print(jour)
    jour = jour + 1

Note : Attention si vous n'actualiser pas la variable jour, ça risque de créer une boucle infinie. Si vous désirez en utiliser une, vous pouvez écrire while True:

La boucle for

La boucle for en Python permet de répéter un bloc de code un nombre de fois déterminé. Voici un exemple de boucle for qui parcourt une séquence de nombres de 0 à 4 et affiche chaque nombre :

for i in range(5):
    print(i)

Le résultat de ce code sera :

0
1
2
3
4

Comment ça marche ?

La boucle for en Python prend chaque valeur de la séquence une par une, et assigne cette valeur à la variable itérative (ici, i). Le bloc de code à l'intérieur de la boucle est alors exécuté pour chaque valeur de la séquence.

Dans l'exemple ci-dessus, nous avons utilisé la fonction range(5), qui retourne une séquence de nombres de 0 à 4. La boucle for parcourt cette séquence, et exécute le bloc de code (ici, l'instruction print(i)) pour chaque valeur de i.

Autres exemples de boucles for Voici quelques autres exemples de boucles for avec différentes séquences :

# Imprime les nombres de 1 à 5
for i in range(1, 6):
    print(i)

# Imprime les nombres pairs de 0 à 10
for i in range(0, 11, 2):
    print(i)

# Imprime les éléments d'une liste
fruits = ['pomme', 'banane', 'mangue']
for fruit in fruits:
    print(fruit)

# Imprime les caractères d'une chaîne de caractères
for caractere in "Bonjour":
    print(caractere)

Il est également possible de mettre une condition if dans une boucle for pour exécuter le bloc de code uniquement si la condition est vraie :

# Imprime les nombres impairs de 0 à 10
for i in range(0, 11):
    if i % 2 == 1:
        print(i)

Il est également possible d'utiliser la fonction break pour sortir d'une boucle for avant la fin de la séquence, et la fonction continue pour passer à l'itération suivante sans exécuter le reste du code de l'itération en cours.

# Cherche un nombre pair dans la séquence et sort de la boucle dès qu'il est trouvé
for i in range(0, 11):
    if i % 2 == 0:
        print("Trouvé :", i)
        break

# Ne traite pas les nombres pairs
for i in range(0, 11):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)

Les principaux types de données

Voici les principaux types de données en Python :

  1. Nombres entiers (int) : ce sont des nombres entiers positifs ou négatifs, sans décimale. Par exemple : 0, -5, 100.
  2. Nombres à virgule flottante (float) : ce sont des nombres décimaux, positifs ou négatifs. Par exemple : 3.14, -0.01.
  3. Booléens (bool) : ils peuvent prendre deux valeurs : True ou False. Ils sont souvent utilisés dans les conditions if pour tester si une condition est vraie ou fausse.
  4. Chaines de caractères (str) : ce sont des séquences de caractères encadrées par des guillemets. Elles peuvent être simples ('hello') ou doubles ("hello"). Par exemple : "Bonjour", 'Voiture'.
  5. Listes (list) : ce sont des séquences ordonnées d'éléments qui peuvent être de n'importe quel type. Les éléments sont encadrés par des crochets et séparés par des virgules. Par exemple : [1, 2, 3, 4], ['pomme', 'banane', 'mangue'].
  6. Tuples (tuple) : ce sont des séquences ordonnées d'éléments qui peuvent être de n'importe quel type, similaires aux listes. Cependant, contrairement aux listes, les tuples sont immuables, c'est-à-dire que vous ne pouvez pas ajouter, supprimer ou modifier leurs éléments une fois qu'ils ont été créés. Les éléments sont encadrés par des parenthèses et séparés par des virgules. Par exemple : (1, 2, 3, 4), ('pomme', 'banane', 'mangue').
  7. Ensembles (set) : ce sont des collections non ordonnées d'éléments uniques, qui peuvent être de n'importe quel type. Les éléments sont encadrés par des accolades et séparés par des virgules. Par exemple : {1, 2, 3, 4}, {'pomme', 'banane', 'mangue'}.
  8. Dictionnaires (dict) : ce sont des collections non ordonnées de paires clé-valeur, où la clé est unique. Les éléments sont encadrés par des accolades et chaque paire clé-valeur est séparée par une virgule. La clé et la valeur sont séparées par un deux-points. Par exemple : {'prenom': 'John', 'nom': 'Doe'}, {1: 'un', 2: 'deux'}.

Les fonctions en Python

En Python, une fonction est une portion de code qui accomplit une tâche précise et qui peut être réutilisée plusieurs fois dans un programme.

Pour définir une fonction en Python, on utilise le mot clé def :

def nom_de_la_fonction(parametres):
    # Code de la fonction
    return resultat

Cet exemple de fonction calcule le carré d'un nombre :

def carre(x):
    resultat = x ** 2
    return resultat

print(carre(5))  # Affiche 25
print(carre(2))  # Affiche 4

les fonctions anonymes en python

Les fonctions anonymes, également appelées fonctions lambda en Python, sont des fonctions sans nom qui sont définies sans utiliser le mot-clé def. Elles sont généralement utilisées pour créer de petites fonctions simples et faciles à lire.

Le code suivant permet de définir une fonction lambda en Python :

lambda arguments: expression

Par exemple, voici comment définir une fonction lambda qui prend un argument x et retourne son carré :

f = lambda x: x**2
print(f(5))  # affiche 25

Les fonctions lambda peuvent également être utilisées avec plusieurs arguments :

f = lambda x, y: x + y
print(f(1, 2))  # affiche 3

Il est également possible de mettre une fonction lambda dans une liste ou un dictionnaire, ou de la passer en tant qu'argument à une autre fonction.

Le code suivant montre comment utiliser une fonction lambda dans le tri d'une liste :

# Tri de la liste "words" en fonction de la longueur des mots
words = ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
words.sort(key=lambda x: len(x))
print(words)  # affiche ['date', 'apple', 'banana', 'cherry']