Paython

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1.1 C’est quoi Python ?

Le langage de programmation Python a été créé en 1989 par Guido van Rossum, aux Pays-Bas. Le nom Python vient d’un

hommage à la série télévisée Monty Python’s Flying Circus dont G. van Rossum est fan.
La première version publique de ce

langage a été publiée en 1991.

La dernière version de Python est la version 3. Plus précisément, la version 3.7 a été publiée en juin 2018. La version 2

de Python est désormais obsolète et cessera d’être maintenue après le 1er janvier 2020. Dans la mesure du possible évitez de

l’utiliser.

La Python Software Foundation 1

est l’association qui organise le développement de Python et anime la communauté de

développeurs et d’utilisateurs.

Ce langage de programmation présente de nombreuses caractéristiques intéressantes :

— Il est multiplateforme. C’est-à-dire qu’il fonctionne sur de nombreux systèmes d’exploitation : Windows, Mac OS X,

Linux, Android, iOS, depuis les mini-ordinateurs Raspberry Pi jusqu’aux supercalculateurs.

— Il est gratuit. Vous pouvez l’installer sur autant d’ordinateurs que vous voulez (même sur votre téléphone !).

— C’est un langage de haut niveau. Il demande relativement peu de connaissance sur le fonctionnement d’un ordinateur

pour être utilisé.

— C’est un langage interprété. Un script Python n’a pas besoin d’être compilé pour être exécuté, contrairement à des

langages comme le C ou le C++.

— Il est orienté objet. C’est-à-dire qu’il est possible de concevoir en Python des entités qui miment celles du monde réel

(une cellule, une protéine, un atome, etc.) avec un certain nombre de règles de fonctionnement et d’interactions.

— Il est relativement simple à prendre en main 2

.

— Enfin, il est très utilisé en bioinformatique et plus généralement en analyse de données.

Toutes ces caractéristiques font que Python est désormais enseigné dans de nombreuses formations, depuis l’enseignement

secondaire jusqu’à l’enseignement supérieur

1.5 Premier contact avec Python

Python est un langage interprété, c’est-à-dire que chaque ligne de code est lue puis interprétée afin d’être exécutée par

l’ordinateur. Pour vous en rendre compte, ouvrez un shell puis lancez la commande :

python

La commande précédente va lancer l’interpréteur Python. Vous devriez obtenir quelque chose de ce style pour Windows :

1 PS C :\ Users \ pierre > python

2 Python 3.7.1 ( default , Dec 10 2018 , 22:54:23) [ MSC v .1915 64 bit ( AMD64 )] [...]

3 Type " help " , " copyright " , " credits " or " license " for more information .

4 >>>

pour Mac OS X :

1 iMac -de - pierre : Downloads$ python

2 Python 3.7.1 ( default , Dec 14 2018 , 19:28:38)

3 [ Clang 4.0.1 ( tags / RELEASE_401 / final )] :: Anaconda , Inc . on darwin

4 Type " help " , " copyright " , " credits " or " license " for more information .

5 >>>

ou pour Linux :

1 pierre@jeera :~ $ python

2 Python 3.7.1 ( default , Dec 14 2018 , 19:28:38)

3 [ GCC 7.3.0] :: Anaconda , Inc . on linux

4 Type " help " , " copyright " , " credits " or " license " for more information .

5 >>>

Les blocs

— PS C:\Users\pierre> pour Windows,

— iMac-de-pierre:Downloads$ pour Mac OS X,

— pierre@jeera:~$ pour Linux.

représentent l’invite de commande de votre shell. Par la suite, cette invite de commande sera représentée simplement par

le caractère $, que vous soyez sous Windows, Mac OS X ou Linux.

Le triple chevron >>> est l’invite de commande (prompt en anglais) de l’interpréteur Python. Ici, Python attend une

commande que vous devez saisir au clavier. Tapez par exemple l’instruction :

print("Hello world!")

puis validez cette commande en appuyant sur la touche Entrée.

Python a exécuté la commande directement et a affiché le texte Hello world!. Il attend ensuite votre prochaine instruc-

tion en affichant l’invite de l’interpréteur Python (>>>). En résumé, voici ce qui a dû apparaître sur votre écran :

1 >>> print (" Hello world !")

2 Hello world !

3 >>>

Vous pouvez refaire un nouvel essai en vous servant cette fois de l’interpréteur comme d’une calculatrice :

1 >>> 1+1

2 2

3 >>> 6*3

4 18

À ce stade, vous pouvez entrer une autre commande ou bien quitter l’interpréteur Python, soit en tapant la commande

exit() puis en validant en appuyant sur la touche Entrée, soit en pressant simultanément les touches Ctrl et D sous Linux et

Mac OS X ou Ctrl et Z puis Entrée sous Windows.

L’interpréteur Python est donc un système interactif dans lequel vous pouvez entrer des commandes, que Python exécutera

sous vos yeux (au moment où vous validerez la commande en appuyant sur la touche Entrée).

Il existe de nombreux autres langages interprétés comme Perl 8 ou R9

. Le gros avantage de ce type de langage est qu’on

peut immédiatement tester une commande à l’aide de l’interpréteur, ce qui est très utile pour débugger (c’est-à-dire trouver et

corriger les éventuelles erreurs d’un programme). Gardez bien en mémoire cette propriété de Python qui pourra parfois vous

faire gagner un temps précieux !

1.6 Premier programme

Bien sûr, l’interpréteur présente vite des limites dès lors que l’on veut exécuter une suite d’instructions plus complexe.

Comme tout langage informatique, on peut enregistrer ces instructions dans un fichier, que l’on appelle communément un

script (ou programme) Python.

Pour reprendre l’exemple précédent, ouvrez un éditeur de texte (pour choisir et configurer un éditeur de texte, reportez-

vous si nécessaire à la rubrique Installation de Python en ligne 10) et entrez le code suivant :

print("Hello world!")

Ensuite, enregistrez votre fichier sous le nom test.py, puis quittez l’éditeur de texte.

Remarque

L’extension de fichier standard des scripts Python est .py.

Pour exécuter votre script, ouvrez un shell et entrez la commande :

python test.py

Vous devriez obtenir un résultat similaire à ceci :

1 $ python test . py

2 Hello world !

Si c’est bien le cas, bravo ! Vous avez exécuté votre premier programme Python.

1.7 Commentaires

Dans un script, tout ce qui suit le caractère # est ignoré par Python jusqu’à la fin de la ligne et est considéré comme un

commentaire.

Les commentaires doivent expliquer votre code dans un langage humain. L’utilisation des commentaires est rediscutée

dans le chapitre 15 Bonnes pratiques en programmation Python.

Voici un exemple :

1 # Votre premier commentaire en Python .

2 print (' Hello world !')

3

4 # D' autres commandes plus utiles pourraient suivre .

Remarque

On appelle souvent à tort le caractère # « dièse ». On devrait plutôt parler de « croisillon 11 ».

1.8 Notion de bloc d’instructions et d’indentation

En programmation, il est courant de répéter un certain nombre de choses (avec les boucles, voir le chapitre 5 Boucles et

comparaisons) ou d’exécuter plusieurs instructions si une condition est vraie (avec les tests, voir le chapitre 6 Tests).

Par exemple, imaginons que nous souhaitions afficher chacune des bases d’une séquence d’ADN, les compter puis afficher

le nombre total de bases à la fin. Nous pourrions utiliser l’algorithme présenté en pseudo-code dans la figure 1.1.

Pour chaque base de la séquence ATCCGACTG, nous souhaitons effectuer deux actions : d’abord afficher la base puis

compter une base de plus. Pour indiquer cela, on décalera vers la droite ces deux instructions par rapport à la ligne précédente

(pour chaque base [...]). Ce décalage est appelé indentation, et l’ensemble des lignes indentées constitue un bloc

d’instructions.

Une fois qu’on aura réalisé ces deux actions sur chaque base, on pourra passer à la suite, c’est-à-dire afficher la taille de

la séquence. Pour bien préciser que cet affichage se fait à la fin, donc une fois l’affichage puis le comptage de chaque base

terminés, la ligne correspondante n’est pas indentée (c’est-à-dire qu’elle n’est pas décalée vers la droite).

Variables

2.1 Définition

Une variable est une zone de la mémoire de l’ordinateur dans laquelle une valeur est stockée. Aux yeux du programmeur,

cette variable est définie par un nom, alors que pour l’ordinateur, il s’agit en fait d’une adresse, c’est-à-dire d’une zone

particulière de la mémoire.

En Python, la déclaration d’une variable et son initialisation (c’est-à-dire la première valeur que l’on va stocker dedans)

se font en même temps. Pour vous en convaincre, testez les instructions suivantes après avoir lancé l’interpréteur :

1 >>> x = 2

2 >>> x

3 2

Ligne 1. Dans cet exemple, nous avons déclaré, puis initialisé la variable x avec la valeur 2. Notez bien qu’en réalité, il

s’est passé plusieurs choses :

— Python a « deviné » que la variable était un entier. On dit que Python est un langage au typage dynamique.

— Python a alloué (réservé) l’espace en mémoire pour y accueillir un entier. Chaque type de variable prend plus ou moins

d’espace en mémoire. Python a aussi fait en sorte qu’on puisse retrouver la variable sous le nom x.

— Enfin, Python a assigné la valeur 2 à la variable x.

Dans d’autres langages (en C par exemple), il faut coder ces différentes étapes une par une. Python étant un langage dit de

haut niveau, la simple instruction x = 2 a suffi à réaliser les 3 étapes en une fois !

Lignes 2 et 3. L’interpréteur nous a permis de connaître le contenu de la variable juste en tapant son nom. Retenez ceci

car c’est une spécificité de l’interpréteur Python, très pratique pour chasser (debugger) les erreurs dans un programme. Par

contre, la ligne d’un script Python qui contient seulement le nom d’une variable (sans aucune autre indication) n’affichera pas

la valeur de la variable à l’écran lors de l’exécution (pour autant, cette instruction reste valide et ne générera pas d’erreur).

Sachez par ailleurs que l’opérateur d’affectation = s’utilise dans un certain sens. Par exemple, l’instruction x = 2 signifie

qu’on attribue la valeur située à droite de l’opérateur = (ici, 2) à la variable située à gauche (ici, x). D’autres langages de

programmation comme R utilisent les symboles <- pour rendre l’affectation d’une variable plus explicite, par exemple x <-

2.

Enfin, dans l’instruction x = y - 3, l’opération y - 3 est d’abord évaluée et ensuite le résultat de cette opération est

affecté à la variable x

2.3 Nommage

Le nom des variables en Python peut être constitué de lettres minuscules (a à z), de lettres majuscules (A à Z), de nombres

(0 à 9) ou du caractère souligné (_). Vous ne pouvez pas utiliser d’espace dans un nom de variable.

Par ailleurs, un nom de variable ne doit pas débuter par un chiffre et il n’est pas recommandé de le faire débuter par le

caractère _ (sauf cas très particuliers).

De plus, il faut absolument éviter d’utiliser un mot « réservé » par Python comme nom de variable (par exemple : print,

range, for, from, etc.).

Enfin, Python est sensible à la casse, ce qui signifie que les variables TesT, test ou TEST sont différentes.

2.4 Opérations

2.4.1 Opérations sur les types numériques

Les quatre opérations arithmétiques de base se font de manière simple sur les types numériques (nombres entiers et floats) :

1 >>> x = 45

2 >>> x + 2

3 47

4 >>> x - 2

5 43

6 >>> x * 3

7 135

8 >>> y = 2.5

9 >>> x - y

10 42.5

11 >>> (x * 10) + y

12 452.5

Remarquez toutefois que si vous mélangez les types entiers et floats, le résultat est renvoyé comme un float (car ce type

est plus général). Par ailleurs, l’utilisation de parenthèses permet de gérer les priorités.

L’opérateur / effectue une division. Contrairement aux opérateurs +, - et *, celui-ci renvoie systématiquement un float :

1 >>> 3 / 4

2 0.75

3 >>> 2.5 / 2

4 1.25

L’opérateur puissance utilise les symboles ** :>>> 2**3

2 8

3 >>> 2**4

4 16

Pour obtenir le quotient et le reste d’une division entière (voir ici 2 pour un petit rappel sur la division entière), on utilise

respectivement les symboles // et modulo % :

1 >>> 5 // 4

2 1

3 >>> 5 % 4

4 1

5 >>> 8 // 4

6 2

7 >>> 8 % 4

8 0

Les symboles +, -, *, /, **, // et % sont appelés opérateurs, car ils réalisent des opérations sur les variables.

Enfin, il existe des opérateurs « combinés » qui effectue une opération et une affectation en une seule étape :

1 >>> i = 0

2 >>> i = i + 1

3 >>> i

4 1

5 >>> i += 1

6 >>> i

7 2

8 >>> i += 2

9 >>> i

10 4

L’opérateur += effectue une addition puis affecte le résultat à la même variable. Cette opération s’appelle une « incrémen-

tation ».

Les opérateurs -=, *= et /= se comportent de manière similaire pour la soustraction, la multiplication et la division.

2.4.2 Opérations sur les chaînes de caractères

Pour les chaînes de caractères, deux opérations sont possibles, l’addition et la multiplication :

1 >>> chaine = " Salut "

2 >>> chaine

3 'Salut '

4 >>> chaine + " Python "

5 'Salut Python '

6 >>> chaine * 3

7 'SalutSalutSalut '

L’opérateur d’addition + concatène (assemble) deux chaînes de caractères.

L’opérateur de multiplication * entre un nombre entier et une chaîne de caractères duplique (répète) plusieurs fois une

chaîne de caractères.

Attention

Vous observez que les opérateurs + et * se comportent différemment s’il s’agit d’entiers ou de chaînes de caractères : 2

+ 2 est une addition alors que "2" + "2" est une concaténation. On appelle ce comportement redéfinition des opérateurs.

Nous serons amenés à revoir cette notion dans le chapitre 19 Avoir la classe avec les objets.

2.4.3 Opérations illicites

Attention à ne pas faire d’opération illicite car vous obtiendriez un message d’erreur :

1 >>> " toto " * 1.3

2 Traceback ( most recent call last ):

3 File " < stdin >" , line 1 , in < module >

4 TypeError : can 't multiply sequence by non - int of type 'float '

5 >>> " toto " + 2

6 Traceback ( most recent call last ):

7 File " < stdin >" , line 1 , in < module >

8 TypeError : can only concatenate str ( not " int ") to str

Notez que Python vous donne des informations dans son message d’erreur. Dans le second exemple, il indique que vous

devez utiliser une variable de type str c’est-à-dire une chaîne de caractères et pas un int, c’est-à-dire un entier.