Initiation à la programmation (Atelier)

• Intervenant : Guillaume Libersat (dukez)

Durant cet atelier, les participants découvriront le principe de la programmation, les différents types de langages et apprendront à faire leurs premiers programmes.

Les exemples seront réalisés avec le langage python.

Les points suivants seront abordés :

• A quoi sert la programmation ?
• Qu'est ce que la programmation ?
• Compilation ?
• Les familles de langages
• Les types de données
• Les structures de controle
• L'organisation d'un programme
• Les espaces de nommage
• ...

Tout au long de cet atelier, nous accompagnerons les notions par des exemples et nous terminerons par le classique programme de la tortue :-) (en mode graphique).

Notes sur le premier cours

A quoi sert la programmation ?

sert à éviter de faire des choses rébarbatives
pour automatiser des processus difficiles à faire la main
programmation capable de faire choses à la place d'un humain

programme
faire suivre une suite de commandes (instructions) qui vont faire une tâche bien spécifique
une suite d'instructions on l'exprime avec une syntaxe

instruction : une ligne de code

organisation d'un programme sous plusieurs formes possibles
fonction : (comme en math) -> données en entrée/données en sortie
procedure : fonction qui ne renvoie rien

programmation
en général on ouvre un fichier et on écrit dans un fichier le code source

pour python on a un shell intéractif dans lequel on peut taper des commandes qui seront exécutées.

 [démo]
 >>> <- on demande d'entrer quelque chose

Familles de programmes

compilés
on prend le code source, le passe dans une moulinette et le transforme en langage machine (binaire)
beaucoup plus rapide mais à recompiler à chaque fois
un binaire par architecture -> inconvénient

"réservés" aux gens qui savent bien programmer : plus difficile à comprendre

interprétés
un programme (interpréteur) lit le code source et le comprend instruction par instruction et les exécute une par une
pas besoin de recompiler mais à chaque fois besoin de relire, recomprendre et exécuter -> plus lent
mais plus facile à manipuler -> multi-plateforme (pas besoin de compiler pour chaque architecture)

plus facile car l'interpréteur dit où sont les erreurs

Langages

besoin d'un langage formel créé pour remplir des tâches précises

langage
ensemble de commandes pour exprimer quelque chose dans un langage formel
permet manipulation de données (ex : declaration et affectation de variables etc) et structures de contrôle de flot (ex : si, sinon, boucles)

langage objet
plus récent
modélisation du programme par rapport à la réalité
(ex: un écran, on programme suivant l'écran)

python
syntaxe simple et rapide à exécuter
langage interprété

ici c'est python qui va transcrire à la volée et exécuter le programme prévu à la base pour les scientifiques on peut à peu près tout faire (du hello world au jeu 3D) même si le langage est interprété, c'est relativement rapide (ex : bien adapté pr interfaces graphiques) simple niveau syntaxe, le plus clair possible, simple à apprendre en 1-2h de pratique très explicite (pas comme perl hein ! :p) une personne qui ne programme pas est capable de comprendre le code

mi chemin entre Ada et C

C
langage qui commence à dater mais toujours à jour car on peut programmer des choses quon ne peut pas faire dans d'autres langages
(ex: coder directement un driver pour une carte réseau)

Ada
vieu langage créé à la demande des militaires états-uniens
langage compréhensible en le lisant, proche du langage naturel (celui utiliser pour parler)

La programmation concrètement

La notion de variable

boite dans laquelle on met quelque chose
(valeur numérique, chaîne de caractères, bout binaire etc.)

langages typés
les boites sont typées
ex: pour une boite chaîne de caractère on ne peut mettre que des chaines de caractère

python non typé

rappel :
entier : 1 2 3 ...
flottant : décimal 1,2 1.7 ...

identificateur
nom donné à une boite (ex : port est un symbole)
on peut donc mémoriser des choses en mémoire
(ex : on assigne 3 à port, dans port on aura 3)

constante
symbole qui représente une valeur de manière fixée (ex: 2)

[exemple]
>>> 2
2
--> ok 2 est reconnu
 
>>>2+2
4
--> évalué, l'instruction vaut 4

on va enrichir le langage avec des instructions plus compliquées

spécificité des ordinateurs

[exemple]  
>>>5/2
2
--> 5 type entier et 2 type entier.
    donc division entre deux nombres de type entier donne un entier
 
>>>5.0/2.0
2.5
--> float/float donne float
 
donc ATTENTION
 
>>>5.0/2
2.5
>>>5/2.0
2.5
--> quand on mélange entier et float, le float prend le pas

ATTENTION les processeurs ds les machines font des arrondis donc 1.45632 - 1.45632 peut ne pas donner 0

ATTENTION la division par 0 n'est pas permise -> il faut donc penser à gérer le cas
les langages plantent à cause de ca : quand c'est du C, ca plante direct
En python, on a un avertissement car l'interpréteur vérifie à notre place

>>>5/0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

[exemple de manipulation de variables]
>>>a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
NameError: name 'a' is not defined
--> ne connait pas le symbole a

>>>a=2
>>>a
2
--> symbole connu et mémorisé à 2

>>> 10/a
5
--> a symbole valant 2 donc on a 5

[exercice]
enoncé : faire en sorte que b/a donne 2
>>>a=2
>>>b=4
>>>b/a
2

pourquoi a/b donne 0
--> parce que c'est une division de nombres entiers donc le résultat est aussi une valeur entiere donc 0

Les chaînes de caractères

Chaînes de caractères ou string
entourée entre guillemets doubles ou simples

[exemple]
>>>"bonjour"
'bonjour'

[exercice]
énoncé : assigner "hello" ds la variable bonjour et afficher bonjour]
>>>bonjour="hello"
>>>bonjour
'hello'

>>>a
2
>>>a="porte"
>>>a
'porte'
--> les boites peuvent contenir n'importe quoi
    le type de données contenu dans la variable a peut donc changer

Les opérateurs

[exercice]
énoncé : 
  mettre a à 10
         b à 3 
         c à a+b
>>>a=10
>>>b=3
>>>c=a+b
>>>c
13

[exercice]
énoncé : 
  mettre a à "bonjour" et b à votre prénom
  mettre "bonjour le_prénom" dans c

concaténer
prendre une chaîne ch1 et venir accoler une autre chaîne ch2 à ch1
en python, l'opérateur de concaténation est +

[exemple]
>>> a="bonjour"
>>> b="john"
>>> c=a+b
>>> c
'bonjourjohn'

>>>a="bonjour "
>>>c
'bonjourjohn'

si on modifie a entre tps, c ne sera pas réévalué

>>>c=a+b
>>>c
'bonjour john'

[exercice]
énoncé :
  mettre "bonjour le_prenom" sans mettre d'espace dans a
  d'abord commencer par une variable intermédiaire
>>>d=" "
>>>c=a+d+b
>>>c
'bonjour john'

énoncé : ensuite passer que par a et b sans les modifier (valeur immédiate)
>>> a="bonjour"
>>> c=a+" "+b
>>> c
'bonjour john'

--> on a aussi le droit de mettre une constante littérale (ex : une chaîne de caracère) sans l'assigner à une variable
    l'interpréteur ne fait que remplacer le symbole de la variable par la valeur

on peut donc mélanger variables et constantes
on a pu concaténer les variables car elle étaient de même type

[exercice]
énoncé : on veut afficher "nous sommes le11"
>>>a="nous sommes le"
>>>b=11
>>>a+b
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects

--> impossible parce qu'ils ne sont pas du même type

cast : le fait de passer d'un type à l'autre
en général en python, on entoure la variable qu'on veut changer par le type que l'on veut

>>>float(2)
2.0

[exercice] 
énoncé : transformer le type de b qui est entier en type chaîne de caractères

>>>str(b)
'11'
>>>a+" "+str(b)
'nous sommes le 11'

énoncé : transformer b qui est de type entier en chaîne de caractères
>>>b=str(b)
>>a+" "+b
'nous sommes le 11'

[exercice]
énoncé :
  déclarer 3 variables : jour, moi et annee
  mettre respectivemen les valeurs numériques : 11, 03 et 2006
  afficher 11/03/2006
  (on pourra mettre "/" dans une variable ou en valeur immédiate)

>>>jour=11
>>>moi=03
>>>annee=2006
>>> str(jour)+"/"+str(moi)+"/"+str(annee)
'11/3/2006'

OU

>>>slash="/"
>>> str(jour)+slash+str(moi)+slash+str(annee)
'11/3/2006'

[exercice sur le cast]
énoncé :
  mettre 42 en chaîne de caractère dans a
  convertir a en valeur numérique

>>>a="42"
>>>a
'42'
>>>a/2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: unsupported operand type(s) for /: 'str' and 'int'
>>>a=int(a)
>>>a
42
>>>a/2
21

[exercice]
énoncé :
  convertir "42" en entier qu'on reconvertit en chaîne de caractères
  en une seule instruction !
>>>str(int("42"))
'42' 

la fonction type : type(variable ou valeur)
permet d'obtenir le type de la variable ou de la valeur

>>> a="42"
>>> type(a)
<type 'str'>
>>> type(int(a))
<type 'int'>

Les structures de contrôle

mots-clef permettant de prendre un embranchement ou pas selon une condition
permet de savoir quelle direction prendre quand on se pose une question

ex : si la porte est ouverte alors on rentre, sinon on l'ouvre

mot clef if si l'expression est vraie alors on prend un embranchement

en informatique, quelque chose de vrai est quelque chose qui ne vaut pas 0

syntaxe (python) :

  if expr:
     instr1
  instr2

si l'expression expr est vraie, on execute le bloc d'instructions instr1 puis instr2. Sinon on execute directement instr2.
Pour résumer, si expr est vraie alors on execute instr1 sinon non. Et dans tous les cas on execute instr2.

une evaluation doit donner oui ou non, l'ordinateur ne peut faire autrement.
exemple:
est-ce que 1 est supérieur à 2
est-ce que 1 est égal à 2

[exemple]
>>> 2>3
False

ATTENTION comme l'assignation est exprimée avec le signe égal (=) pour faire la comparaison d'égalité il faut doubler le égal donc ==

>>> 2=2
SyntaxError: can't assign to literal
>>> 2==2
True

[exemple de même avec des variables]
>>> a=2
>>> b=1
>>> a<b
False
>>> b<a
True
>>> b==a
False

quand on demande un if, le shell intéractif python se transforme en ...
cela indique qu'on attend le bloc d'instructions du if

en python, une ligne se finissant par : indique que l'on rentre dans un bloc. Les lignes faisant partie de ce bloc doivent etre indentées (faire une tabulation pour chaque ligne de ce bloc).

python est sensible à l'indentation (les tabulations)

[démo]
>>> if 2>3:
...     a=2
...
>>>

>>> a=0
>>> a
0
>>> if 5<10:
...     a=5
...
>>> a
5

else : sinon en anglais

syntaxe (python) :

  if expr:
       isntr1
  else:
       instr2
  instr3

[exercice]
énoncé : 
  dans le cas où 2 est supérieur à 3 alors a=2
  sinon a=3

>>> a=0
>>> if 2>3:
...     a=2
... else:
...     a=3
...
>>> a
3

Les fichiers

ouvrir un fichier exo.py

le fichier est vide
execution : python le_fichier

[exemple]
$ python exo.py
$

print x : affiche x

[exercice]
énoncé :
 a=2
 b=10
 dans le cas ou b moins a est supérieur à a, afficher "oui"
 sinon afficher "non"

contenu du fichier :
a=2
b=10

if  (b-a) > 1:
   print "oui"
else:
   print "non"

exécution :
$ python exo.py
oui
$

commentaires : # les commentaires

[exercice]
 si a est supérieur à 5 alors
   si b est supérieur à 3 alors 
     afficher "1"
   sinon 
     afficher "2"
 sinon
   afficher "3"

 Puis trouver les différentes valeurs de a et b pour afficher chaque message

contenu du fichier :
a=6
b=4

if a>5:
    if b>3:
        print "1" # a=6 et b=4
    else:
        print "2" # a=6 et b=2
else:
    print "3" # a=4

exécution :
avec a=6 et b=4
$ python exo.py
1 

avec a=6 et b=2
$ python exo.py
2

avec a=4
$ python exo.py
3 

on peut imbriquer autant de if qu'on veut, il faut juste faire les bonnes indentations

bloc d'instructions
plusieurs instructions à la suite
un bloc est défini en fonction de la tabulation

[exemple]
if a > 5:
  print a                  |
  print "est supérieur à"  | ==> bloc d'instructions
  print 5                  |
  

boucle
le fait d'exécuter un bloc d'instructions plusieurs fois à la suite tant qu'une condition n'est pas remplie
(ex : vérifier la température jusqu'à ce que la température soit de 20°)

2 opérateurs :

• while : tant que en anglais, tant qu'une expr est pas remplie
• for : une boucle faisant varier un indice d'une valeur à une autre

syntaxe (python) :

  while expr:
     instr

tant que expr est vrai, on execute le bloc instr et dès que c'est plus vrai on passe à la suite

ATTENTION le piège est de rester coincé dans la boucle

[exercice]
énoncé :
  a=1
  tant que a est inférieur à 10, on va afficher a et incrimenter a de 1 

incrémenter : ajouter 1 à a c'est-à-dire a=a+1

contenu du fichier :
a=1

while a<10:
    print a
    a=a+1 

--> il faut bien penser à incrémenter a de 1 car sinon la condition ne sera jamais vraie et on restera coincé dans la boucle

exécution :
$ python exo.py
1
2
3
4
5
6
7
8
9
$

[exercice]
énoncé :
  faire un prog qui calcule le nombre de fois qu'un nombre peut etre divisé
  par 2 de manière successive
  (moins de 10 lignes de code)
 - à faire -