Types de base et variables

Dans ce premier TP, nous allons découvrir les objets les plus fondamentaux de Python : les nombres et les chaînes de caractère. Nous allons également voir comment l’on peut assigner des objets à des variables, afin de réaliser des opérations avec ces objets.

Nombres

Types de nombres

Python propose différents objets de type numérique. Dans ce tutoriel, on va s’intéresser aux deux types principalement utilisés :

les entiers (type int pour integer)
les réels (type float pour nombres à virgule flottante)

De manière générale, on utilise la fonction type pour imprimer le type d’un objet Python.

type(3)

int

type(3.14)

float

Les fonctions float et int peuvent être utilisées pour passer d’un type à l’autre.

# Conversion en float
float(3)

3.0

# Conversion en float
type(float(3))

float

# Conversion en int
int(3.79)

Attention à la conversion float -> int, qui tronque la partie décimale.

Les floats peuvent par ailleurs être écrits en notation scientifique :

2e3

2000.0

type(2e3)

float

Opérations arithmétiques de base

# Addition
8 + 9

# Soustraction
5 - 2

# Multiplication
2 * 6

# Division
9 / 4

2.25

# Division par 0
3 / 0

---------------------------------------------------------------------------
ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)
Cell In[12], line 2
      1 # Division par 0
----> 2 3 / 0

ZeroDivisionError: division by zero

La division par 0 produit une erreur. C’était bien sûr prévisible. Mais il n’est pas rare d’avoir de telles erreurs dans le cadre de calculs statistiques, notamment avec NumPy ou Pandas, produisant une erreur similaire qu’il faut alors débugger.

Debugger une erreur

Les erreurs de code sont un passage obligatoire et en réalité nécessaire de l’apprentissage d’un langage: c’est en debuggant les erreurs que notre code produit que l’on apprend à les éviter à l’avenir ! Pour ce faire, il est nécessaire de bien les comprendre en premier lieu.

L’erreur ci-dessus, liée à la division par 0, a produit un Traceback, i.e. un log détaillé précisant à quelle étape des différentes opérations effectuées par Python s’est produite l’erreur, ainsi que le nom de l’erreur (ZeroDivisionError) et un descriptif (“division by zero”). En l’occurence, l’erreur est simple, le message permet donc de comprendre directement le problème. Pour des opérations plus compliquées, les noms et messages peuvent être moins évidents… mais néanmoins utiles pour comprendre la source de l’erreur - en les indiquant dans un moteur de recherche par exemple.

# Division euclidienne : quotient
9 // 4

# Division euclidienne : reste
9 % 4

# Puissance
2 ** 5

# Racine carrée
5 ** 0.5

2.23606797749979

# Ordre des opérations : convention usuelle
2 + 5 * (10 - 4)

Chaînes de charactères

Les chaînes de caractères (ou strings) sont utilisées pour stocker de l’information textuelle. Plus précisément, elles peuvent stocker tout caractère de type Unicode, ce qui inclut les lettres des différentes langues, mais également la ponctuation, les chiffres, les smileys, etc.

Un string se définit en mettant l’information entre apostrophes ou entre guillemets (anglais).

Définition

# Première manière 
'mot'

'mot'

# Deuxième manière
"ça fonctionne aussi"

'ça fonctionne aussi'

# Mais attention au mélange des deux !
'l'apostrophe, quelle catastrophe'

  Cell In[20], line 2
    'l'apostrophe, quelle catastrophe'
                                     ^
SyntaxError: unterminated string literal (detected at line 2)

Erreur de syntaxe : la seconde apostrophe est comprise comme la fin du string, et Python ne sait pas interpréter le reste de la séquence.

Erreurs de syntaxe et exception

Depuis le début du TP, on a vu plusieurs erreurs produites par le code. En pratique, il est important de distinguer deux types d’erreurs :

les erreurs de syntaxe: le code ne respecte pas les règles de syntaxe de Python, comme l’erreur ci-dessus. Le Traceback (message d’erreur) indique avec des flèches pointant vers le haut la ligne et le moment où à commencé le problème
les exceptions: le code est syntaxiquement correct mais produit une erreur lors de son exécution, comme la division par zéro effectuée plus haut.

Pourquoi alors est-il important de distinguer ces deux types d’erreur ? Car là où une syntaxe incorrecte génère nécessairement une SyntaxError et arrête l’exécution du code, une exception peut être gérée dans le code. Par exemple, dans le cadre d’un code où l’on réaliserait de multiples divisions avec des paramètres multiples, on pourrait vouloir faire en sorte qu’une division par zéro ne renvoie pas une erreur qui interrompe l’exécution du code, mais une valeur arbitraire (infini, valeur manquante…).

Pour éviter l’erreur de syntaxe, il faut varier les caractères en cas de besoin :

"l'apostrophe, aucun problème"

"l'apostrophe, aucun problème"

Même chose en sens inverse :

'les guillemets, "aucun problème"'

'les guillemets, "aucun problème"'

La fonction `print`

Le travail avec les strings est l’occasion de découvrir la très pratique et très utilisée fonction print. Elle affiche simplement l’argument qu’on lui passe entre parenthèses et un retour à la ligne par défaut.

# Affichage de la chaîne "moi"
"moi"

'moi'

# Affichage de la chaîne "moi" avec print
print("moi")

moi

On a vu jusqu’à maintenant que l’on pouvait simplement exécuter une cellule pour afficher le contenu d’un string. Mais est-ce cela marche avec plusieurs strings ?

# Qui va être affiché ?
"moi"
"non moi"

'non moi'

On voit là un comportement caractéristique des notebooks Jupyter : seule la dernière valeur renvoyée dans une cellule est affichée. La fonction print permet de s’affranchir de cette limite.

# Et cette fois ?
print("moi")
print("moi aussi")

moi
moi aussi

Longueur d’une chaîne

La fonction len permet de compter le nombre de caractères d’un string, tous caractères inclus (lettres, chiffres, espaces, ponctuation…).

len("J'ai 19 charactères")

Le type “caractère” n’existe pas en Python : un caractère seul est défini comme un string de taille 1.

print(type("a"))
print(len("a"))

<class 'str'>
1

Indexation

En Python, un string est une séquence, c’est à dire une suite de caractères dans un ordre spécifique. Par conséquent, chaque caractère d’un string est indexé (Python connaît sa position), et l’on peut utiliser cet index pour extraire des caractères particuliers, des sous-chaînes de caractères, etc.

En Python, on utilise les crochets [] pour appeler l’index d’une séquence. Plus précisément, l’index fonctionne sur le modèle suivant : x[a:b:c] renvoie un sub-string du string x où a est la position du caractère de départ, b la position du caractère d’arrivée plus 1, et c le pas de l’indexation. Tout cela sera plus clair avec les exemples suivants.

Note importante : l’indexation commence à 0 en Python.

"une séquence que l'on va indexer"

"une séquence que l'on va indexer"

# Premier élémént
"une séquence que l'on va indexer"[0]

'u'

# Deuxième élémént
"une séquence que l'on va indexer"[1]

'n'

# Dernier élémént
"une séquence que l'on va indexer"[-1]

'r'

# Extraire tout à partir d'un certain caractère
"une séquence que l'on va indexer"[4:]

"séquence que l'on va indexer"

# Extraire tout jusqu'à un certain caractère
"une séquence que l'on va indexer"[:12]

'une séquence'

# Extraire un sub-string
"une séquence que l'on va indexer"[4:12]

'séquence'

# Extraire tous les 2 caractères, à partir de la 4 ème position
"une séquence que l'on va indexer"[4::2]

"sqec u 'nv nee"

# Inverser une séquence
"une séquence que l'on va indexer"[::-1]

"rexedni av no'l euq ecneuqés enu"

A retenir : c’est bien parce qu’un string est considéré comme une séquence par Python que l’on peut l’indexer. Par exemple, indexer un nombre n’a pas de sens, et renvoie donc une erreur.

2[3]

<>:1: SyntaxWarning: 'int' object is not subscriptable; perhaps you missed a comma?
<>:1: SyntaxWarning: 'int' object is not subscriptable; perhaps you missed a comma?
/tmp/ipykernel_2640/769348720.py:1: SyntaxWarning: 'int' object is not subscriptable; perhaps you missed a comma?
  2[3]
/tmp/ipykernel_2640/769348720.py:1: SyntaxWarning: 'int' object is not subscriptable; perhaps you missed a comma?
  2[3]
/tmp/ipykernel_2640/769348720.py:1: SyntaxWarning: 'int' object is not subscriptable; perhaps you missed a comma?
  2[3]

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
Cell In[38], line 1
----> 1 2[3]

TypeError: 'int' object is not subscriptable

Quelques propriétés utiles

# Concaténation de strings
"mon adresse est : " + "10 rue des Peupliers"

'mon adresse est : 10 rue des Peupliers'

# Répétition
"echo - " * 5

'echo - echo - echo - echo - echo - '

Quelques méthodes utiles

Les différents objets Python ont généralement des méthodes dites built-in (standard), qui permettent d’effectuer des opérations de base à partir de l’objet.

Nous verrons dans un prochain chapitre en quoi consistent précisément les méthodes en Python. Pour le moment, on peut retenir que les méthodes s’utilisent selon le format objet.methode(parametres) où les paramètres sont optionnels.

# Mettre en majuscules
"sequence 850".upper()

'SEQUENCE 850'

# Mettre en minuscules
"sequence 850".lower()

'sequence 850'

# Séparer les mots selon les espaces
"une séquence    à séparer".split()

['une', 'séquence', 'à', 'séparer']

# Séparer les mots selon un caractère arbitraire
"pratique pour faire des sous-séquences".split("-")

['pratique pour faire des sous', 'séquences']

# Utiliser les strings comme templates
"mon adresse est : {}".format("10 rue des Peupliers")

'mon adresse est : 10 rue des Peupliers'

Pour aller plus loin avec les strings

Tout ceci n’est qu’un aperçu des innombrables opérations possibles sur les strings. La documentation officielle liste l’ensemble des méthodes built-in disponibles. Les exercices du chapitre et les mini-projets de fin de partie seront l’occasion de découvrir d’autres utilisations.

Variables

Jusqu’ici, nous avons dû définir à chaque fois notre objet avant de pouvoir lui appliquer une transformation. Comment faire si l’on veut réutiliser un objet et lui appliquer plusieurs transformations ? Ou faire des opérations à partir de différents objets ?

Pour cela, on va assigner les objets à des variables.

Assignation et opérations

L’assignation se fait suivant le format : nom_de_la_variable = objet. Cela permet ensuite de réaliser des opérations à partir de ces variables.

x = 5
x

type(x)

int

x + 5

y = x + 2*x
y

Contrairement à d’autres langages de programmation, Python est dit dynamiquement typé : il est possible de réassigner une variable à un objet de type différent. Cela facilite la lecture et le développement, mais peut parfois générer des problèmes difficiles à débugger… Il faut donc toujours bien faire attention que le type de la variable est bien celui que l’on s’imagine manipuler.

x = 3
x = "blabla"
type(x)

str

Il y a naturellement certaines contraintes sur les opérations selon les types des objets.

x = "test"
y = 3
x + y

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
Cell In[51], line 3
      1 x = "test"
      2 y = 3
----> 3 x + y

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

Il est par contre possible d’harmoniser les types en amont :

x = "test"
y = 3
z = str(y)
x + z

'test3'

Incrémentation

Il est fréquent d’utiliser une variable comme un compteur, en l’incrémentant à chaque fois qu’un évènement donné apparaît par exemple.

a = 0
print(a)
a = a +1
print(a)

0
1

Cette pratique est tellement fréquente qu’il existe des opérateurs spéciaux pour les opérations arithmétiques courantes.

a = 0
a += 1
a

b = 5
b *= 3
b

Exercices

Questions de compréhension

Quels sont les différents types de base de Python vus dans ce tutoriel ?
Comment convertir un entier en réel et inversement ?
Comment définit-on une chaîne de caractères en Python ?
Qu’est ce qu’un Traceback ?
Quelle est la différence entre une erreur de syntaxe et une exception ?
A quoi sert la fonction print ?
Comment afficher plusieurs valeurs dans une cellule de notebook Jupyter ?
A quoi sert la fonction len ?
Qu’est-ce qu’une méthode built-in et comment la reconnaître ?
A quoi servent les variables ?
Pourquoi dit-on que Python est “dynamiquement typé” ?

Afficher la solution

1/ Les types de base en Python vus dans ce tutoriel sont les types numériques, notamment les entiers (int) et les réels (nombres à virgule flottante, float), et les chaînes de caractères (str), qui stockent de l’information textuelle.
2/ Pour convertir un entier en réel, on utilise la fonction float(). Pour convertir un réel en entier, on utilise la fonction int().
3/ Une chaîne de caractères est définie en mettant l’information entre apostrophes (’) ou entre guillemets (“).
4/ Un Traceback est un rapport d’erreur qui montre la séquence d’opérations qui ont conduit à une exception. Il aide à identifier l’origine de l’erreur dans le code.
5/ Une erreur de syntaxe survient lorsque le code Python ne respecte pas les règles de syntaxe du langage, rendant le script non exécutable. Une exception est une erreur détectée pendant l’exécution, même si le code a une syntaxe correcte. Les exceptions peuvent être gérées dans le code, alors que les erreurs de syntaxe produisent conduisent nécessairement à l’arrêt de l’exécution du code.
6/ La fonction print affiche le contenu de l’argument qu’on lui passe entre parenthèses sur la console Python ou dans une cellule de notebook Jupyter.
7/ Par défaut, l’exécution d’une cellule Jupyter affiche la dernière valeur renvoyée par le code exécuté dans cette cellule. Si deux lignes de code renvoient quelque chose, seul le dernier sera donc affiché. Pour pouvoir afficher plusieurs éléments dans une même cellule, on utilise la fonction print pour chaque opération dont on souhaite afficher le résultat.
8/ La fonction len renvoie le nombre d’éléments d’un objet. Par exemple, le nombre de caractères dans une chaîne de caractères. Cette fonction n’a de sens que pour les objets de type séquence.
9/ Une méthode built-in est une fonction intégrée à un type d’objet en Python qui permet d’effectuer des opérations spécifiques sur cet objet. On la reconnaît car elle est appelée directement sur l’objet avec la syntaxe objet.methode().
10/ Les variables servent à stocker des valeurs ou des objets pour pouvoir les réutiliser et les manipuler plus facilement dans le code. Elles permettent égalemetn de donner un nom aux données pour les rendre plus lisibles et faciliter leur manipulation.
11/ Python est dit dynamiquement typé parce que le type des variables est déterminé au moment de l’exécution et peut changer au cours de l’exécution. Ainsi, une variable initialement définie comme chaîne de caractère peut tout à fait devenir une variable numérique au cours de l’exécution du code, ce qui est impossible dans les langages de programmation basés sur un typage statique.

Affichage de types de base

Afficher le type de x lorsque :

x = 3
x = “test”
x = 3.5

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

x = 3
print(type(x))

x = "test"
print(type(x))

x = 3.5
print(type(x))

Longueurs de chaînes

Calculer la somme des longueurs des trois chaînes de caractères suivantes :

“une première chaîne”
“et une deuxième”
“jamais deux sans trois”

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

a = "une première chaîne"
b = "et une deuxième"
c = "jamais deux sans trois"

len(a) + len(b) + len(c)

Formattage des codes postaux

Quel est le type adapté pour définir un code postal ?

Essayer de définir les codes postaux suivants au format int et au format string :

92120
02350

Que concluez-vous ?

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

cp1_int = 92120
cp1_str = "92120"

print(cp1_int, cp1_str) # Pas de problème

cp2_int = 02350

Erreur : Python n’accepte pas de définir un entier qui commence par un 0. Il faut donc définir les codes postaux comme des strings.

Comptage de lettres

Compter le nombre de fois où la lettre e est présente dans la chaîne suivante : “Je fais un comptage des e.”

Indice : on peut utiliser la méthode built-in count.

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

a = "Je fais un comptage des e."
a.count('e')

Détection de lettres

Repérer la première position où la lettre e est présente dans la chaîne suivante : “Je fais un comptage des e.”

Indice : on peut utiliser la méthode built-in find.

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

a = "Je fais un comptage des e."
a.find('e')

Suppression d’espaces dans une chaîne

Supprimer les espaces superflus au début et à la fin de la chaîne suivante :

Indice : on peut utiliser la méthode built-in strip.

# Tapez votre réponse dans cette cellule
a = "    Un string très mal formatté.         "

Afficher la solution

a = "    Un string très mal formatté.         "
a.strip()

Echappement de caractères

Le caractère \ permet d’échapper (neutraliser) un caractère spécial au sein d’une chaîne de caractères. Trouvez comment ce caractère permet de résoudre le problème lié à l’utilisation de guillemets (ou d’apostrophes) dans une chaîne définie par des guillemets (apostrophe).

Indice : des exemples d’utilisation sont disponibles dans la documentation officielle.

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

"juste un \"petit\" test"

Un premier algorithme

Réaliser la suite d’opérations suivantes à l’aide des opérateurs d’incrémentation, et imprimer la valeur finale :

initialiser une variable à 1
lui soustraire 5
la multiplier par 4
lui ajouter 22

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

a = 1
a -= 5
a *= 4
a += 22
print(a)

Composition de chaînes de caractères

Considérons les deux séquences suivantes :

“nous sommes en”
“2024”

Trouvez à partir du tutoriel deux manières différentes de les utiliser pour composer la séquence “nous sommes en 2024”.

Indice : l’une des deux méthodes implique de modifier (légèrement) une des deux séquences.

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

a1 = "nous sommes en"
a2 = "nous sommes en {}"
b = "2024"

print(a1 + " " + b)
print(a2.format(b))

Les `f-strings`

Les f-strings sont une forme de strings un peu particulière mais très pratique, qui ont été ajoutés dans la version 3.6 de Python. Pour comprendre leur intérêt, repartons de la solution de l’exercice précédent, qui illustrait deux manières de composer la chaîne “nous sommes en 2024”.

a1 = "nous sommes en"
a2 = "nous sommes en {}"
b = "2024"

print(a1 + " " + b)
print(a2.format(b))

nous sommes en 2024
nous sommes en 2024

Ces deux méthodes fonctionnent mais présentent des limites. Réfléchissez à ce qui se passerait dans les cas suivants, et n’hésitez pas à faire des tests pour vous en convaincre :

si l’on souhaite injecter via la méthode format() une variable qui n’est pas un string (ex : si “2024” était un entier et non un string) ?
si l’on souhaite concaténer plusieurs strings ensemble ?
si l’on souhaite concaténer plusieurs strings ensemble et qu’en plus on souhaite injecter les valeurs d’autres variables dans chaque partie ?

En vous inspirant de la documentation officielle, utilisez les f-strings pour résoudre ces différents problèmes.

# Tapez votre réponse dans cette cellule

Afficher la solution

Premier problème : composition de strings avec des valeurs numériques.

a1 = "nous sommes en"
b = 2024

# print(a1 + " " + b)  # Erreur
print(a1 + " " + str(b))

La concaténation directe renvoie une erreur -> il faut au préalable convertir la valeur numérique en string.

Deuxième problème : juxtaposition de multiples chaînes de caractères.

a = "nous sommes en"
b = "2024"
c = "et je m'appelle"
d = "Miranda"

print(a + " " + b + " " + c + " " + d)

La syntaxe devient vite illisible, car il faut ajouter les séparateurs (espace) manuellement entre chaque partie.

Troisième problème : composition de chaînes de caractères avec injection de variables.

a = "nous sommes en {}"
b = "2024"
c = "et je m'appelle {}"
d = "Miranda"

print(a.format(b) + " " + c.format(d))

La syntaxe reste peu lisibile, car il faut injecter les valeurs dans chaque chaîne.

Solution : avec les f-strings.

annee = 2024
prenom = "Miranda"

print(f"nous sommes en {annee} et je m'appelle {prenom}")

Beaucoup plus lisible !

Types de base et variables

Nombres

Types de nombres

Opérations arithmétiques de base

Chaînes de charactères

Définition

La fonction print

Longueur d’une chaîne

Indexation

Quelques propriétés utiles

Quelques méthodes utiles

Pour aller plus loin avec les strings

Variables

Assignation et opérations

Incrémentation

Exercices

Questions de compréhension

Affichage de types de base

Longueurs de chaînes

Formattage des codes postaux

Comptage de lettres

Détection de lettres

Suppression d’espaces dans une chaîne

Echappement de caractères

Un premier algorithme

Composition de chaînes de caractères

Les f-strings

La fonction `print`

Les `f-strings`