TP variables et types.

Créez un fichier variables.py dans votre dossier NSI/Langages_de_programmation/1_variables_et_types/

Python est un langage à typage dynamique. Cela signifie que lorsqu'une variable est affectée, l'interpréteur trouvera automatiquement son type sans que l'utilisateur soit contraint de le préciser.

Pour connaître le type d'une donnée ou le type de la valeur d'une variable, il suffit d’utiliser la fonction type().

Entrez le code suivant dans votre fichier python :

Le code suivit d'un # est un commentaire qui n'est pas pris en compte par l'interpréteur Python.

Question : rappeler les différent types de variables rencontrés en commentaire dans votre fichier python.

Saisissez le code suivant :

Question : Dans le code ci-dessus, quel sera le type de la variable aire ? Ecrivez votre réponse dans le code. Vérifiez avec python en ajoutant une ligne de code.

Saisissez le code suivant :

 Question : Dans le code ci-dessus, quel sera le type de la variable aire ? Ecrivez votre réponse dans le code. Vérifiez avec python en ajoutant une ligne de code

Le type d'une variable obtenue suite à un calcul peut varier suivant les types des variables utilisées dans le calcul.

Voic un tableau des opération sur les nombres en python.

Testons un peu tout cela 😵

Question :Avant d'entrer le code suivant et d'afficher les résultats, écrivez ce que vous pensez être les valeurs de ces 6 variables avant de vérifer par vous-même !

Conversions

Il existe deux genre de conversion de type, les implicites et les explicites

Les conversions implicites sont celles qui se produisent sans que le programmeur ne le demande, exemple :

Ici nous assistons à une conversion implicite de int (entier) vers float (flottant) lors de l'addition.

Passons à l'autre type de conversion, celle qui est est explicitement demandée par le codeur. Voici une liste des fonctions de conversion :

Il existe plusieurs fonctions qui permettent de forcer le type d'une variable en un autre type :

• int() : permet de modifier une variable en entier.
• float() : permet la transformation en flottant.
• str() : permet de transformer la plupart des variables d'un autre type en chaînes de caractère.

 Question :Compléter le code suivant pour afficher l'age de la personne l'année prochaine avec un affichage du style : 'L'an prochain tu aura x ans."

Compléments sur les print() .

Si vous donnez plusieurs paramètres à un print, ceux-ci seront afficher les uns à la suite des autres séparés par des espaces.

Une autre méthode est de "formater" une chaine de caractère pour l'afficher ensuite avec print. Exemple :

{0} {1} {2} sont substitués par les valeurs des variables passées en arguments de la fonction format.

Affectation et mathématiques.

Attention à bien comprendre une affectation du genre a = a + 1

• Pourquoi a et a + 1 ne peuvent pas être égaux ?
• Que fait l'instruction a = a + 1 ?

TP fonctions.

Créez un fichier fonctions.py dans votre dossier NSI/Langages_de_programmation/2_fonctions/

En python la syntaxe pour déclarer une fonction est la suivante :

• Le mot clé def
• Le nom de la fonction , ici min
• les paramètres entre parenthèses suivi des deux points :
• Suite au deux points, le corps de la fonction est indenté, pour "sortir" du code de la fonction il faudra revenir à l'indentation précédent la fonction.
• Le mot clé return donne la (ou les) valeurs de retour. Une fois appelé, ce mot clé fait sortir de la fonction.

Dans votre fichier fonctions.py saisissez le code de la fonction min.

Appelez la fonction en ajoutant la ligne

La variable test contient le résultat de l'appel de la fonction avec les paramètres nombre1=12 et nombre2=3
Mais rien ne s'affiche, pourquoi ???

Eh bien parce vous n'avez pas demandé d'affichage. Ajoutez la ligne suivante :

Voilà qui est mieux, nous aurions pu aussi utiliser le debugger (voir Tutoriel : Python et Visual Studio Code )
Essayons, ajoutez un point d'arrêt au niveau de la ligne print(test), celle ci ne sera pas évaluée mais dna sle debugger vous verrez la variable test et sa valeur.

Un peu de spécification (on en reparlera...)

Améliorons la fonction avec le type des arguments et du retour, saisissez le code ci-dessous.

Cette syntaxe n'est pas obligatoire mais elle vous aidera à spécifer correctement votre fonction.

Testez votre fonction avec des flottants.

Docstring

Ajoutez le "docstring" comme dans l'exemple ci-dessous, celui-ci est encadré par des triples "quotes" :

Le docstring est un fonctionnalité de Python qui permet de rédiger une documentation intégrée à la fonction.
L'intérêt, c'est que les docstrings sont récupérables  dynamiquement via l'attribut __doc__, ou grâce à la fonction primitive help( ). Ça permet notamment de faire de la documentation autogénérée.
Dans VSCode , si vous tapez CTRL + espace à la suite du nom de la fonction vous avez accès directement à votre documentation !

Les tests : super important !

Lorsque l'on créer une fonction, il faut avoir en tête un jeu d'exemple de paramètres et de résultats associés. En informatique, on peu tester très simplement si la fonction retourne les bonnes valeurs pour notre jeu de tests.

MAIS ATTENTION : SI LA FONCTION RÉUSSI LE JEU DE TEST, CELA NE PERMET PAS D'AFFIRMER QUE LA FONCTION EST CORRECTE !!! Mais nous avons sûrement éviter les grosses erreurs 😀

Voici comment faire des tests. Toujours avec la fonction min, nous aimerions que min(3,5) soit 3 | que min(-2,-5) soit -5 | que min(2.61,-2.61) soit -2.61 | et enfin que min(5,5) soit 5.
Voici comment faire, nous allons utiliser des tests unitaires avec la fonction assert() , d'autres méthode utilisant une classe seront vu plus tard.
Saisissez le code suivant à la suite de la définition de la fonction :

Exécutez le code, rien ne se passe : TANT MIEUX ! Cela veut dire que votre test s'est bien passé. Essayez en donnant un test qui doit échouer :

Si vous exécutez ce code, vous obtiendrez un message d'erreur : 

 Ce qui signifie que votre test à échoué. Vous pouvez en saisir autant que vous le souhaitez, ne vous en privez pas, et pensez aux cas un peu extrêmes (valeur nulle, liste vide ...).

Saisissez les 3 "assert" correspondant à  | min(-2,-5) doit valoir-5 | min(2.61,-2.61) doit valoir-2.61 |  min(5,5) doit valoir 5 |

Si vous n'avez pas d'erreur, c'est bon, plus tard nous utiliserons la libraire unittest qui nous fournira un vrai retour sur les tests effectués.

EXERCICE 1 :

Faire une fonction nommée cube qui :

• prend comme argument nombre : un float
• retourne le cube (puissance 3) de l'argument nombre

Écrire un docstring et 4 tests

EXERCICE 2 :

Faire une fonction nommée volume_pave qui :

• prend comme argument 3 flottants (longueur, largeur, hauteur)
• retourne le volume du pavé droit dont les dimensions sont en arguments

Écrire un docstring et 4 tests

Remarque : il se peut que vous ayez quelques surprise avec les calculs de flottants ...

EXERCICE 3 :

Améliorer la fonction précédente pour afficher "Attention valeur négative" si l'un des paramètres est négatif.

EXERCICE 4 :

Faire une fonction nommée concat qui :

• prend comme argument 2 chaînes de caractères (chaine1, chaine2)
• retourne la concaténation des 2 chaînes en arguments

Écrire un docstring et 4 tests

Compléments

Il est possible de :

• Créer une fonction sans argument, par exemple
  def salutation():
      return 'Bonjour !"
• Donner un paramètre par défaut, celui-ci sera une paramètre effectif si l'utilisateur ne donne pas ce paramètre  :
  def salutation(civilite= 'madame'):
      return 'Bonjour " + civilite
  
  salutation() retourne "Bonjour madame"
  salutation('monsieur') retourne "Bonjour monsieur"

Pour les plus rapides , passez au TP : fonction bonus

TP fonctions bonus

Quelques exercices supplémentaires sur les fonctions pour ceux déjà à l'aise avec les boucles et les tests.

Pensez , même si cela n'est pas demander à documenter vos fonctions et à les tester avec des assert.

EXERCICE 1 :

Un gardien de phare va aux toilettes cinq fois par jour or les WC sont au rez-de-chaussée...

Écrire une procédure (donc sans retour)hauteurparcourue qui reçoit deux paramètres : le nombre de marches du phare et la hauteur de chaque marche (en cm), et qui affiche :

"Pour x marches de y cm,il parcourt z.zz m par semaine."

On n’oubliera pas :

• qu’une semaine comporte 7 jours
• qu’une fois en bas, le gardien doit remonter ;
• que le résultat est à exprimer en m

EXERCICE 2 :

Écrire le script qui affiche en fonction d’une valeur saisie l’un des messages suivants :

—”Ce nombre est pair”

—”Ce nombre est impair, mais est multiple de 3”

—”Ce nombre n’est ni pair ni multiple de 3”

EXERCICE 3 :

Programme une fonction appelée affiche_une_table(n) qui dépend d’un paramètre n et qui affiche la table de multiplication par l’entier n.

Par exemple, la commande affiche_une_table(5)doit afficher : 1×5=5, 2×5=10. .

EXERCICE 4 :

Écrire une fonction qui prend trois nombres en paramètre et qui renvoie le plus petit d'entre eux.

EXERCICE 5 :

Écrire une fonction qui retourne une chaîne de caractère.

Par exemple : retourne("abcdef") = "fedcba"   et   retourne("radar") = "radar"

EXERCICE 6 :

En utilisant la fonction précédente, créer une fonction qui retourne True si une chaîne de caractère est un palindrome et qui retrourne False sinon.

TP boucle for.

Créez un fichier conditions.py dans votre dossier NSI/Langages_de_programmation/3_conditionnelle/

Pouvoir exécuter un bloc d’instructions plutôt qu’un autre suivant une condition fait parti des éléments fondamentaux des langages de programmation.

Suivant la condition, le script exécuteras les instructions ABD ou les instructions ACD. Voyons comment faire avec le langage Python.

La syntaxe en python est la suivante :

Le mot clé if suivit de : et d'un retour à la ligne. Les instructions qui s'éxecutent si la condition est vraie sont indentée.
Le mot clé else suivit de : correspond à sinon. La fin de l'indentation pour l'instructionD signifie que celle-ci s'éxecutera après la boucle si/sinon.

Mise en pratique :

Notre objectif est de créer un petit jeu dans lequel un joueur doit chercher un nombre. On commence par définir un nombre appelé nombre_mystere

Nous allons utiliser les fonctions vues dans le chapitre précédent.

• La fonction s'appelle cherche_nombre
• Un seul paramètre de type int
• Pas de retour, (c'est ce que l'on appelle une procédure).
• Si le nombre fourni en paramètre est égal au nombre mystère alors on affiche 'Bravo, vous avez trouvé !'

Saisissez le code suivant :

Testez-le en appelant la fonction

puis

Le dernier appel n'est pas très satisfaisant car il n'y a pas de retour vis à vis de notre proposition. Améliorons cela avec un else .

Cette fois, l'appel cherche_nombre(21) fournit un retour, c'est plus satisfaisant.

Mais nous pouvons encore l'améliorer en donnant une indication sur le nombre_mystere à chaque tentative. Mais avant un peu de théorie :

Les opérateurs

Une expression booléenne (True or False) peut contenir les opérateurs de comparaison suivants :

Amélioration de notre jeu.

A chaque, essai, indiquons si la tentative est strictement supérieure ou inférieure au nombre mystère. Utilisons le mot clé elif contraction de else et de if.

Testez cette fonction avec différents appels pour vérifier que cela fonctionne comme attendu.

A retenir :

• Les conditions permettent d'exécuter certaines instructions dans certains cas, d'autres instructions dans un autre cas.

• Les conditions sont marquées par les mot-clés if(« si »),elif (« sinon si »)  et else(« sinon »).

• Les mot-clés if e telif doivent être suivis d'un test

• Les booléens sont des données soit vraies (True) soit fausses (False).

Exercice 1

Ecrire une fonction nommée parite qui :

• prend comme argument un nombre entier (nombre)
• retourne un str : 'pair' si le nombre est pair et 'impair sinon

Écrire un docstring et 3 tests

Exercice 2

Ecrire une fonction nommée triangle_rectangle qui :

• prend comme argument trois nombres (les 3 longueurs d'un triangle)
• retourne un booléen : True si le triangle est rectangle

Écrire un docstring et 3 tests

BONUS Exercice 3

Ecrire une fonction nommée bissextile qui :

• prend comme argument un nombre entier (nombre)
• retourne un booléen suivant si l'année est bissextile ou non

Écrire un docstring et 3 tests

Une année est dite bissextile si c'est un multiple de 4, sauf si c'est un multiple de 100. Toutefois, elle est considérée comme bissextile si c'est un multiple de 400. Je développe :

• Si une année n'est pas multiple de 4, on s'arrête là, elle n'est pas bissextile.

• Si elle est multiple de 4, on regarde si elle est multiple de 100.

  • Si c'est le cas, on regarde si elle est multiple de 400.

    • Si c'est le cas, l'année est bissextile.

    • Sinon, elle n'est pas bissextile.

  • Sinon, elle est bissextile.

TP boucle bornée (for).

Créez un fichier boucle_for.py dans votre dossier NSI/Langages_de_programmation/4_boucle_bornee/

Dans un algorithme, il peut être nécessaire de répéter plusieurs fois la même (ou presque la même) série d’instructions.
Lorsque l’on connaît le nombre de répétitions à l’avance, on peut utiliser une boucle bornée ou boucle for.

Les tables de multiplication

L'instruction for parcourt toutes les valeurs d'un itérable (litéralement un objet qui peut être parcouru par une boucle for)
Commençons avec range qui sera très utilisé dans les boucles for.

Comme vous pouvez le constater, dans le corps de la boucle la variable i prend les valeurs de 0 à 10 (compris) .

Modifiez le range comme ce qui suit :

Dans ce cas, les valeurs sont prises de 2 à 41 compris. Voir la documentation officielle pour plus d'info

Essayez : range(0, 30, 5) 

Modifions notre fonction pour obtenir le comportement attendu;

 A chaque tour de boucle, le calcul nombre*i est effectué. L'affichage est obtenu avec la fonction format qui remplace {0}, {1} et {2} par les valeurs des variables i, nombre et resultat.

Petit exercice, modifiez la fonction pour avoir la table jusqu'au nombre 20 au lieu de 10.

Le parcours de séquence

La boucle for est aussi capable de parcourir une chaine de caractère ou un tableau, c'est très pratique. Par exemple le code suivant peut être simplifié :

Dans cette version ci-dessus, longueur_texte est un variable qui contient le nombre de caractère du texte (espaces compris cette longueur est de 16). Ensuite texte[i] affiche le caractère de rang i dans le texte (le premier caractère étant de rang 0).

Il est possible de simplifier drastiquement la boucle. Voici la version simplifiée :

Ci-dessus, caractere est une varaible qui va prendre pour valeur chaque lettre dans le texte.

De la même façon, il est aisé de parcourir unn tableau :

Application : la fonction qui compte.

On souhaite écrire une fonction nommée compte qui :

• prend comme argument une chaine de caractrère (str) et une lettre (str)
• retourne un entier : le nombre de fois ou la lettre apparait dans la chaine de caractère

Par exemple compte('queen','e') renvoie 2.

Ajoutez quelques tests à la fonction ci-dessus.

A retenir :

• Une boucle sert à répéter une portion de code.

• range(start,stop)  représente une séquence de nombres et est couramment utilisé pour itérer un certain nombre de fois dans les boucles

• On peut parcourir une séquence grâce à la syntaxe for element in sequence:.

Exercice 1

Écrire une boucle qui affiche tous les nombres entiers impairs compris entre 0 et 100.

Exercice 2

Créer une boucle qui affiche la somme de tous les nombres entiers de 0 à 1000.

Exercice 3

Créer une boucle qui multiplie chaque nombre d'un talbeau par 5.

Exemple si le tableau est [2,3,9] Affichera 10 puis 15 puis 45

BONUS Exercice 4

Ecrire une fonction enleve_e qui :

• prend en paramètre une chaine de caractère
• retourne une chaine de caractère
• la chaine obenue en retour est la chaine entrée en paramètre dans laquelle les lettres 'e' ont été supprimées

Par exemple enleve_e('test') retourne 'tst'

Ecire un docstring et quelques tests.

TP boucle non bornée (while).

Créez un fichier boucle_while.py dans votre dossier NSI/Langages_de_programmation/4_boucle_non_bornee/

Principe de la boucle while

Lorsque l’on veut répéter une suite d’instructions sans savoir combien de tours de boucle il faut effectuer alors il faudra utiliser une boucle non bornée.
C’est la boucle while (tant que en Français !).
Syntaxe python :

Mais, que se passe-t-il dans cette boucle ?

1. l’expression (le prédicat) est évaluée
2. Si elle est vraie (True), alors les instruction du corps de la boucle (ici instruction1) sont exécutées, on retourne à l’étape 1.
3. Si elle est fausse (False), alors on ’sort’ de la boucle et on poursuit l’exécution des instructions qui suivent la boucle (ici instruction2) 

 Voici un exemple dans lequel ont cherche le premier terme pour lequel la somme des carrés dépasse 1000

 Tant que la somme ne dépasse pas 1000 , on ajoute le carré du nombre i puis on augment i de 1 unité.

Exemple avec la suite de Syracuse

On appelle suite de Syracuse une suite d'entiers naturels définie de la manière suivante : on part d'un nombre entier naturel plus grand que zéro ; s’il est pair, on le divise par 2 ; s’il est impair, on le multiplie par 3 et on ajoute 1. En répétant l’opération, on obtient une suite d'entiers positifs dont chacun ne dépend que de son prédécesseur. On arrête lorsque le terme obtenu vaut 1. Ainsi pour $n \geq 0$

$$ u_{n+1} = \begin{cases} \frac{u_n}{2} & \text{si }u_n\text{est pair} \\ 3u_{n}+1 & \text{sinon}\end{cases} $$

Voici, ci dessous le code d'une fonction permettant d'afficher la suite de syracuse pour un premier terme donné :

Le tableau réponse se nomme liste. Il est initialisé avec le premier terme. Ensuite, sauf si u=1, nous entrons dans la boucle while.
A chaque tour de boucle, la condition $u \neq 1$ est testée, si elle est vraie, alors on teste si u est pair ou impair, et on effectue les opérations correspondantes. liste.append(u) signifie que l'on ajoute u au tableau liste. On sort de la boucle lorsque $u=1$ et le retour s'effectue alors.

Testez cette fonction pour différentes valeurs. La conjecure de syracuse n'est pas démontrée à ce jour...

A retenir :

• Une boucle sert à répéter une portion de code en fonction d'une condition.

• On peut créer une boucle grâce au mot-clé while suivi d'une condition.

Exercice 1 :

Écrire un script qui donne le premier terme pour lequel la somme des cubes est strictement supérieure à 10000.

C'est à dire que l'on cherche $n$ tel que $1^3 + 2^3 + 3^3 + 4^3 + ... + n^3 > 10000$

Exercice 2

Vous souhaitez vous préparer à courir une distance de $x$ km et vous démarrez votre entraînement en courant $y$ km (avec $y<x$).

On imagine qu'après chaque entraînement vous courez une distance supérieure de 10 %

Par exemple il faudra 8 semaines pour atteindre les 10 km en commençant à 5km  ($ 5 \times 1.1^8 \approx 10.72$)

Écrire une fonction qui :

• Se nomme entrainement
• A deux paramètres formels x et y qui sont des flottants
• Retourne un entier n qui représente le nombre d'entraînements à faire avant de parcourir la distance souhaitée (x)

Ajoutez la documentation et des tests en utilisant assert

Exercice 3 :

Le code Python ci-dessous permet d'afficher la face supérieure du dé lors de dix lancers successifs d'un dé à 6 faces.
On commence par importer la fonction randint du module random.
Cette fonction prend deux paramètres : par exemple randint(1, 6) retourne un entier aléatoire compris entre 1 et 6, les bornes sont incluses.

Écrire une fonction premier6() qui retourne le rang du premier 6 obtenu lorsqu'on lance successivement le dé.

BONUS Exercice 4

Écrire un programme qui fait deviner une valeur à un utilisateur, le programme demande une valeur tant que l'utilisateur n'a pas trouvé la bonne valeur.

La valeur à deviner peut être choisie aléatoirement.

Des indications peuvent être données à la personne qui cherche à deviner.

Vérifiez vos connaissances et compétences en programmation

Ci-dessous une feuille d'exercices et la correction sous forme de fichiers Python.

Conseils d'utilisation :

• Cherchez les exercices sur papier avant de coder
• Pensez à vos tests avant de réaliser vos fonctions
• Testez vos fonctions !!!
• Une fois les exercices faits, comparez avec la correction proposée. Attention, il peut y avoir plusieurs solutions !

Feuille d'exercice sur les bases en Python

Correction