Introduction à la programmation d’expériences

Emmanuel Coquery

http://emmanuel.coquery.pages.univ-lyon1.fr/enseignement/ue11/

Objectifs

  • Apprendre les notions de base de la programmation
  • Les mettre en pratique à travers 2 langages
    • Python (langage générique)
    • OpenSesame (logiciel d’expérimentation)

Démo opensesame

Organisation

Séances

Cours - TD (sur feuille) - TPs (sur machine)

Évaluation

  • contrôles sur papier et sur machine
  • un projet
  • une épreuve finale

Programmation

Exprimer un traitement dans un langage

Souvent: un calcul

En pratique: on a en plus des interactions avec l’environnement

Langages (en informatique)

Syntaxe: comment on (d)écrit les traitements

Sémantique: signification de ce qui est écrit

Quelques catégories de langages

  • Documents: HTML, XML, JSON, RDF … CSV
  • Shells: Cmd MS-DOS, PowerShell, Zsh, …
  • Requêtes: SQL, SPARQL, JSONPath, …
  • Programmation: Python, C, C++, Java, Javascript, OCaml, Go, Rust, …

Exemple: HTML

<html>
  <head>
    <title>Bonjour</title>
  </head>
  <body>
    <h1>Une belle page</h1>
    <p>Avec un paragraphe</p>
  </body>
</html>

Exemple: JSON

{
  "enseignant": {
    "nom": "Coquery",
    "prenom": "Emmanuel"
  },
  "cours": {
    "titre": "Introduction à la programmation",
    "code": "STR1034M"
  }
}

Exemple: CSV

Nom,Prenom,Num,Note1,Note2
Spears,Alice,123456789,12.0,9.0
Booker,Bob,234567890,5.0,16.5
Barr,Sigourney,345678901,12.0,18.0

Exemple: Commandes DOS

C:\Users\ecoquery>dir
 Le volume dans le lecteur C n’a pas de nom.
 Le numéro de série du volume est 2039-E686

 Répertoire de C:\Users\ecoquery

10/11/2022  08:27    <DIR>          .conda
10/11/2022  08:24                25 .condarc
10/11/2022  08:23    <DIR>          .continuum

...

               1 fichier(s)               25 octets
              15 Rép(s)  240 001 818 624 octets libres

C:\Users\ecoquery>cd Music

C:\Users\ecoquery\Music>

Exemple: Zsh

☸ docker-desktop in ~
❯ ls
Applications      Parallels
Applications (Parallels)  Pictures
Desktop        Public

...

☸ docker-desktop in ~
❯ cd Music

☸ docker-desktop in ~/Music
❯

Exemple: SQL

SELECT nomEns, prenomEns
FROM cours
WHERE formation = 'M1-Sante'
ORDER BY nomEns

Exemple: Python

import csv

def valeurOk(v):
    return v >= 0.0 and v <= 1.0

with open('monfichier.csv') as f:
    for row in csv.reader(f):
        if not valeurOk(float(row[2])):
            print("Valeur erronnée:", row[2])

Exemple: Go

func valeurOk(v float64) bool {
  return 0.0 <= v && v <= 1.0
}

func main() {
  f, err := os.Open("monfichier.csv")
  if err != nil {
    fmt.Errorf("erreur de lecture")
  }
  r := csv.NewReader(f)
  for {
    record, err := r.Read()
    if err == io.EOF {
      break
    }
    val, _ := strconv.ParseFloat(record[2], 64)
    if !valeurOk(val) {
      fmt.Printf("Valeur erronée: %f", val)
    }
  }
}

Python

Langage de programmation

  • interprété
  • typage dynamique
  • style plutôt impératif
  • écosystème riche pour la gestion et l’analyse des données

Environnement de travail

On travaillera sur

https://jupyter.univ-lyon1.fr/

Expressions

  • calcul
    • valeurs
    • opérateurs
    • fonctions
  • simples: expressions arithmétiques
  • complexes: utilisation de fonctions et de valeurs complexes

Types

  • “Classification” des valeurs
  • Pour commencer:
    • int (nombres sans virgule, “entiers”)
      1, 2358, etc
    • float (nombres à virgule ≠ réels)
      0.2, 56.32, 12.3E10, etc
    • str (texte, chaînes de caractères, string)
      "Bonjour", "Emmanuel", etc
    • bool (booléens, i.e. vrai ou faux)
      True, False

Quelques opérateurs prédéfinis

$int\times int\rightarrow int$

  • +, -, *,
  • // (division entière)
  • ** (puissance)

$\Rightarrow$ faire 2/3 calculs d’int dans l’interpéteur Python

Quelques opérateurs prédéfinis

$float\times float\rightarrow float$

+, -, *, /, **

$\Rightarrow$ faire 2/3 calculs de float dans l’interpéteur Python

Quelques opérateurs prédéfinis

$str\times str\rightarrow str$

  • +
  • “opérateurs” postfixés: .upper(), .lower()

$\Rightarrow$ essayer de prédire l’effet de ces opérateurs sur des str, puis vérifier dans l’interpréteur

Quelques opérateurs prédéfinis

$bool\times bool\rightarrow bool$

x y x and y x or y not x
True True True True False
True False False True False
False True False True True
False False False False True

Expressions booléennes

Prédire puis vérifier le résultats des expressions suivantes:

  • True or (True and False)
  • (False and False) or not (True and False)
  • False and not False
  • True and not True

Mélanges de types

En utilisant l’interpréteur, deviner le type résultat des opérateur suivants en fonction du type de leurs arguments

  • + et * avec $int\times float$
  • / avec $int\times int$
  • + avec $int\times str$
  • * avec $int\times str$

Comparaisons

Opérateurs de comparaison

==, <, >, <=, >=

  • pour le str: ordre alphabétique basé sur l’ordre des caractères en UTF-8
    • regarder ce qui se passe dans l’interpréteur avec des accents et/ou des majuscules
  • regarder < entre booléens, essayer de le recoder avec les autres opérateurs

Conversion de type

Convertir vers un type:

int(...), float(...), str(...), bool(...)

Typer chaque sous-expression, évaluer à la main, puis vérifier le résultat de

int(3*"3") // 111 == 3

Fonctions additionnelles: module math

  • commande
    import math
  • donne accès à math.sin(...), math.floor(...), math.pi

Bibliothèque standard Python

https://docs.python.org/3.9/library/index.html

Instructions

Instruction = action à réaliser

Modifications de l’environnement

Environnement ?

  • physique
  • système
  • mémoire du programme

Variables

  • Emplacement ($\approx$ case) mémoire
  • Contient une valeur
    • on peut placer une valeur dans une variable
    • on peut aller chercher la valeur d’une variable

Brique de base de la programmation

Affectation

Range une valeur dans une variable

Syntaxe

ma_variable = une expression

Exemple

sous_total = 5 + 3 * 12

Récupérer la valeur d’une variable

On utilise simplement le nom de la variable dans une expression

Exemple

total = sous_total + 7

Afficher

print(...)

  • instruction qui affiche son argument
  • c’est en fait une fonction au sens informatique

Exemple

print("Le carré de 3 est " + str(3**2))
  • Remarque: en mode interactif, l’interpréteur exécute les instructions normalement. Si on tape une expression, l’interpréteur exécute en fait un print de cette expression

Script ou programme Python

  • fichier contenant une suite d’instructions
  • le nom du fichier fini par .py
    (attention dans l’explorateur de fichiers)
  • syntaxe, pour le moment:
    • faire attention à commencer les instructions en début de ligne
    • les instruction sont écrites sur une seule ligne

Commentaires

  • texte qui n’est pas interprété
  • utile pour documenter le programme
  • syntaxe: tout ce qui suit le caractère #

exemple

# un commentaire seul sur une ligne
print("Salut") # cette instruction affiche Salut

Un premier programme

import math
a = 1
b = -12
c = 35
delta = b ** 2 - 4 * a * c
# il faudrait tester delta ...
x1 = (-b + math.sqrt(delta)) / (2 * a)
x2 = (-b - math.sqrt(delta)) / (2 * a)
poly = str(a)+" x^2 + "+str(b)+" x + "+str(c)
print("Les solutions de "+poly+" sont "+str(x1)+" et "+str(x2))

Affectations, suite

  • une variable est créée à sa première affectation

    • lire une variable inexistante provoque une erreur:

      print(toto+2) # si toto n'a jamais été affecté

  • changer la valeur d’une variable: refaire une affectation dessus

    • il est possible d’utiliser la valeur (ancienne) d’une variable dans le calcul de la (nouvelle) valeur qui lui est affectée

Exemple d’affectation successives

script boulangerie.py

prix_bombon = 0.10
prix_croissant = 1.0
prix_pain = 1.2
total = prix_bombon * 8
total = total + prix_croissant * 5
total = total + prix_pain * 2
print("Je dois "+str(total)+" euros")
  • Exécuter ce script, puis une version modifiée qui affiche la valeur de total après les deux premières affectations.

Point d’étape

  • expressions
  • types
  • instructions (affectation, print)
  • script