généralités

Licence CC BY-NC-ND, Thierry Parmentelat & Arnaud Legout

généralités#

Python3 : des fondamentaux à l’utilisation du langage

version de référence: python-3.10

pourquoi Python ?#

  • conçu pour être lisible, syntaxe simple

    • pas de délimitations begin end ; {}

    • uniquement des indentations

    • la lisibilité fait partir de l’ADN du langage

  • typage dynamique

    • pas de perte de temps à l’écriture des programmes

  • portable

    • Windows, Linux, Mac OS, etc.

pourquoi Python ? : lisible#

# le sucre syntaxique est réduit au minimum
# c'est un partis-pris de conception
# le code est lisible par construction

def factorielle(n):
    if n <= 1:
        return 1
    else:
        return n * factorielle(n-1)

factorielle(0)

1

factorielle(8)

40320

trop long ?

bien sûr on peut aussi écrire de façon plus concise si on préfère, comme par ex.

def factorielle(n):
    return 1 if n <= 1 else n * factorielle(n-1)

pourquoi Python ? : puissant (batteries included)#

  • types disponibles très puissants et flexibles

    • entiers non bornés, nombres complexes

    • listes, strings Unicode

    • tables de hash: dictionnaires et ensembles

    • langage orienté objet: définir ses propres types

  • énorme base de librairies

    • et s’interface facilement avec C et C++

    • et donc du code efficace

  • gestion de la mémoire automatique

    • GC

pourquoi Python ? : pas de compilation#

  • langage interprété

  • script direct en ligne de commande

  • REPL: usage interactif (ipython / notebook)

  • pré-compilation en byte-code des programmes (.pyc)

    • totalement transparent

    • mais pas non plus optimisé comme du code machine..

pourquoi python ? : ouvert et gratuit#

notamment toutes les discussions sont en ligne et hébergées sur un site discourse ici
https://discuss.python.org/
notamment, si vous êtes intéressé aux évolutions du langage:
https://discuss.python.org/c/ideas/6

la Python Software Foundation (PSF)#

possède les droits sur Python et assure son développement

philosophie python#

# le zen de Python est capturé dans un module idoine

import this

The Zen of Python, by Tim Peters

Beautiful is better than ugly.
Explicit is better than implicit.
Simple is better than complex.
Complex is better than complicated.
Flat is better than nested.
Sparse is better than dense.
Readability counts.
Special cases aren't special enough to break the rules.
Although practicality beats purity.
Errors should never pass silently.
Unless explicitly silenced.
In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess.
There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch.
Now is better than never.
Although never is often better than *right* now.
If the implementation is hard to explain, it's a bad idea.
If the implementation is easy to explain, it may be a good idea.
Namespaces are one honking great idea -- let's do more of those!

quand utiliser python ?#

  • scripts (mais pas uniquement ça!)

  • programmation système

  • Internet

  • base de données

  • prototypage rapide

  • calcul scientifique avec numpy

  • exploration dans les données avec pandas et scikit-learn

  • backend web avec Django / Flask

  • …

quand ne pas utiliser Python ?#

  • Python est plutôt gourmand en mémoire

    • tout est objet ➔ surcoût partout

    • exemples sur une machine 64 bits

objet

octets

natif C

petit entier

28 octets

8 octets

chaine ‘a’

50 octets

1 octet

chaine ‘é’

74 octets

2 octets

  • Python plutôt bon en termes de vitesse

    • fonctions de base implémentées en C optimisé

    • PyPy très rapide par rapport à CPython

    • pensez à utiliser numpy

comment prendre la décision d’utiliser Python ?#

  • balancer vitesse de développement avec performance

  • Python gagne presque toujours

comment tester la performance ?#

%%timeit

# on construit la liste des premiers carrés
[x**2 for x in range(10000)]

614 μs ± 1.53 μs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1,000 loops each)

attention

cette construction avec les % n’est pas standard Python, c’est une magic de IPython
on ne peut l’utiliser que dans ipython ou dans les notebooks

comment tester la place mémoire ?#

# retourne le nombre d'octets
# utilisés pour stoker un objet

import sys
sys.getsizeof([10])

64

sys.getsizeof([10, 20])

72

sys.getsizeof([10, 20, 30])

88

quelle version de python ?#

  • version 3.x

    • conseil: ne pas utiliser un trait spécifique à la toute dernière version pour du code à large diffusion

    • minimum recommandé 3.8

  • version 2.7

    • surtout ne pas utiliser !

    • en fin de vie - supporté jusque 1er janvier 2020

    • de moins en moins problématique (mais attention sur MacOS)

documentation#

personnellement, pour un accès rapide à la documentation, je fais très facilement une recherche google genre

python module datetime

le plus simple: chercher sur google

que l’on peut consulter aussi comme ceci https://www.google.com/search?q=python+module+datetime

fourni avec Python#

des cours#

et aussi#

comment lancer python ?#

depuis un terminal …#

  • taper python dans le terminal

    • interpréteur en ligne de commande

  • en option, ipython en remplacement

    • nécessite une installation supplémentaire

    • pip install ipython

pour installer des librairies depuis le web (pypi.org)

dans le terminal toujours:

  • pip install mylibrary est la façon standard d’installer une librairie externe

  • python -m pip install mylibrary est équivalent, et parfois plus approprié, notamment en cas d’installation biscornue

_images/python-ipython-in-terminal.png

… ou dans un environnement graphique#

  • Jupyter notebooks

    • pip install jupyterlab

    • jupyter lab

  • IDE de votre choix (vs-code, PyCharm, SublimeText,
    atom, eclipse, … bcp de variantes)

dans tous les cas,
faites un premier test:

100 * 100

10000

important

il faut savoir interrompre/redémarrer son interpréteur !
par exemple dans jupyter lab voyez le menu Kernel

comment avoir de l’aide#

dir()#

  • dir(objet)

    • retourne les attributs d’un objet

    • utile notamment sur un module

import math
dir(math)

['__doc__',
 '__file__',
 '__loader__',
 '__name__',
 '__package__',
 '__spec__',
 'acos',
 'acosh',
 'asin',
 'asinh',
 'atan',
 'atan2',
 'atanh',
 'cbrt',
 'ceil',
 'comb',
 'copysign',
 'cos',
 'cosh',
 'degrees',
 'dist',
 'e',
 'erf',
 'erfc',
 'exp',
 'exp2',
 'expm1',
 'fabs',
 'factorial',
 'floor',
 'fmod',
 'frexp',
 'fsum',
 'gamma',
 'gcd',
 'hypot',
 'inf',
 'isclose',
 'isfinite',
 'isinf',
 'isnan',
 'isqrt',
 'lcm',
 'ldexp',
 'lgamma',
 'log',
 'log10',
 'log1p',
 'log2',
 'modf',
 'nan',
 'nextafter',
 'perm',
 'pi',
 'pow',
 'prod',
 'radians',
 'remainder',
 'sin',
 'sinh',
 'sqrt',
 'sumprod',
 'tan',
 'tanh',
 'tau',
 'trunc',
 'ulp']

help()#

  • help(objet)

    • retourne une aide en ligne sur l’objet

    • utile sur fonctions, méthodes, classes, modules

    • fonctionne dans tous les environnements

# sur tout un module
help(math)

Help on module math:

NAME
    math

MODULE REFERENCE
    https://docs.python.org/3.12/library/math.html

    The following documentation is automatically generated from the Python
    source files.  It may be incomplete, incorrect or include features that
    are considered implementation detail and may vary between Python
    implementations.  When in doubt, consult the module reference at the
    location listed above.

DESCRIPTION
    This module provides access to the mathematical functions
    defined by the C standard.

FUNCTIONS
    acos(x, /)
        Return the arc cosine (measured in radians) of x.

        The result is between 0 and pi.

    acosh(x, /)
        Return the inverse hyperbolic cosine of x.

    asin(x, /)
        Return the arc sine (measured in radians) of x.

        The result is between -pi/2 and pi/2.

    asinh(x, /)
        Return the inverse hyperbolic sine of x.

    atan(x, /)
        Return the arc tangent (measured in radians) of x.

        The result is between -pi/2 and pi/2.

    atan2(y, x, /)
        Return the arc tangent (measured in radians) of y/x.

        Unlike atan(y/x), the signs of both x and y are considered.

    atanh(x, /)
        Return the inverse hyperbolic tangent of x.

    cbrt(x, /)
        Return the cube root of x.

    ceil(x, /)
        Return the ceiling of x as an Integral.

        This is the smallest integer >= x.

    comb(n, k, /)
        Number of ways to choose k items from n items without repetition and without order.

        Evaluates to n! / (k! * (n - k)!) when k <= n and evaluates
        to zero when k > n.

        Also called the binomial coefficient because it is equivalent
        to the coefficient of k-th term in polynomial expansion of the
        expression (1 + x)**n.

        Raises TypeError if either of the arguments are not integers.
        Raises ValueError if either of the arguments are negative.

    copysign(x, y, /)
        Return a float with the magnitude (absolute value) of x but the sign of y.

        On platforms that support signed zeros, copysign(1.0, -0.0)
        returns -1.0.

    cos(x, /)
        Return the cosine of x (measured in radians).

    cosh(x, /)
        Return the hyperbolic cosine of x.

    degrees(x, /)
        Convert angle x from radians to degrees.

    dist(p, q, /)
        Return the Euclidean distance between two points p and q.

        The points should be specified as sequences (or iterables) of
        coordinates.  Both inputs must have the same dimension.

        Roughly equivalent to:
            sqrt(sum((px - qx) ** 2.0 for px, qx in zip(p, q)))

    erf(x, /)
        Error function at x.

    erfc(x, /)
        Complementary error function at x.

    exp(x, /)
        Return e raised to the power of x.

    exp2(x, /)
        Return 2 raised to the power of x.

    expm1(x, /)
        Return exp(x)-1.

        This function avoids the loss of precision involved in the direct evaluation of exp(x)-1 for small x.

    fabs(x, /)
        Return the absolute value of the float x.

    factorial(n, /)
        Find n!.

        Raise a ValueError if x is negative or non-integral.

    floor(x, /)
        Return the floor of x as an Integral.

        This is the largest integer <= x.

    fmod(x, y, /)
        Return fmod(x, y), according to platform C.

        x % y may differ.

    frexp(x, /)
        Return the mantissa and exponent of x, as pair (m, e).

        m is a float and e is an int, such that x = m * 2.**e.
        If x is 0, m and e are both 0.  Else 0.5 <= abs(m) < 1.0.

    fsum(seq, /)
        Return an accurate floating-point sum of values in the iterable seq.

        Assumes IEEE-754 floating-point arithmetic.

    gamma(x, /)
        Gamma function at x.

    gcd(*integers)
        Greatest Common Divisor.

    hypot(...)
        hypot(*coordinates) -> value

        Multidimensional Euclidean distance from the origin to a point.

        Roughly equivalent to:
            sqrt(sum(x**2 for x in coordinates))

        For a two dimensional point (x, y), gives the hypotenuse
        using the Pythagorean theorem:  sqrt(x*x + y*y).

        For example, the hypotenuse of a 3/4/5 right triangle is:

            >>> hypot(3.0, 4.0)
            5.0

    isclose(a, b, *, rel_tol=1e-09, abs_tol=0.0)
        Determine whether two floating-point numbers are close in value.

          rel_tol
            maximum difference for being considered "close", relative to the
            magnitude of the input values
          abs_tol
            maximum difference for being considered "close", regardless of the
            magnitude of the input values

        Return True if a is close in value to b, and False otherwise.

        For the values to be considered close, the difference between them
        must be smaller than at least one of the tolerances.

        -inf, inf and NaN behave similarly to the IEEE 754 Standard.  That
        is, NaN is not close to anything, even itself.  inf and -inf are
        only close to themselves.

    isfinite(x, /)
        Return True if x is neither an infinity nor a NaN, and False otherwise.

    isinf(x, /)
        Return True if x is a positive or negative infinity, and False otherwise.

    isnan(x, /)
        Return True if x is a NaN (not a number), and False otherwise.

    isqrt(n, /)
        Return the integer part of the square root of the input.

    lcm(*integers)
        Least Common Multiple.

    ldexp(x, i, /)
        Return x * (2**i).

        This is essentially the inverse of frexp().

    lgamma(x, /)
        Natural logarithm of absolute value of Gamma function at x.

    log(...)
        log(x, [base=math.e])
        Return the logarithm of x to the given base.

        If the base is not specified, returns the natural logarithm (base e) of x.

    log10(x, /)
        Return the base 10 logarithm of x.

    log1p(x, /)
        Return the natural logarithm of 1+x (base e).

        The result is computed in a way which is accurate for x near zero.

    log2(x, /)
        Return the base 2 logarithm of x.

    modf(x, /)
        Return the fractional and integer parts of x.

        Both results carry the sign of x and are floats.

    nextafter(x, y, /, *, steps=None)
        Return the floating-point value the given number of steps after x towards y.

        If steps is not specified or is None, it defaults to 1.

        Raises a TypeError, if x or y is not a double, or if steps is not an integer.
        Raises ValueError if steps is negative.

    perm(n, k=None, /)
        Number of ways to choose k items from n items without repetition and with order.

        Evaluates to n! / (n - k)! when k <= n and evaluates
        to zero when k > n.

        If k is not specified or is None, then k defaults to n
        and the function returns n!.

        Raises TypeError if either of the arguments are not integers.
        Raises ValueError if either of the arguments are negative.

    pow(x, y, /)
        Return x**y (x to the power of y).

    prod(iterable, /, *, start=1)
        Calculate the product of all the elements in the input iterable.

        The default start value for the product is 1.

        When the iterable is empty, return the start value.  This function is
        intended specifically for use with numeric values and may reject
        non-numeric types.

    radians(x, /)
        Convert angle x from degrees to radians.

    remainder(x, y, /)
        Difference between x and the closest integer multiple of y.

        Return x - n*y where n*y is the closest integer multiple of y.
        In the case where x is exactly halfway between two multiples of
        y, the nearest even value of n is used. The result is always exact.

    sin(x, /)
        Return the sine of x (measured in radians).

    sinh(x, /)
        Return the hyperbolic sine of x.

    sqrt(x, /)
        Return the square root of x.

    sumprod(p, q, /)
        Return the sum of products of values from two iterables p and q.

        Roughly equivalent to:

            sum(itertools.starmap(operator.mul, zip(p, q, strict=True)))

        For float and mixed int/float inputs, the intermediate products
        and sums are computed with extended precision.

    tan(x, /)
        Return the tangent of x (measured in radians).

    tanh(x, /)
        Return the hyperbolic tangent of x.

    trunc(x, /)
        Truncates the Real x to the nearest Integral toward 0.

        Uses the __trunc__ magic method.

    ulp(x, /)
        Return the value of the least significant bit of the float x.

DATA
    e = 2.718281828459045
    inf = inf
    nan = nan
    pi = 3.141592653589793
    tau = 6.283185307179586

FILE
    /home/docs/.asdf/installs/python/3.12.10/lib/python3.12/lib-dynload/math.cpython-312-x86_64-linux-gnu.so

# ou juste une fonction
help(math.factorial)

Help on built-in function factorial in module math:

factorial(n, /)
    Find n!.

    Raise a ValueError if x is negative or non-integral.

complétion#

apprenez à utiliser <TAB> pour la complétion!!
cela fait ggner un temps fou !
et d’ailleurs pas que dans jupyter, c’est pervasif: dans le shell/terminal, dans vs-code, etc…

# tapez le début
# math.fac
# puis à ce stade taper <TAB>
# ce qui va vous aider à finir la phrase avec un mot connu

si votre début de phrase est trop flou, vous aurez à choisir dans une liste de possibles
dans ce cas, utilisez le clavier pour sélectionner la bonne

# tapez ceci
# math.
# et là si vous tapez <TAB> on va vous afficher les possibilités
# c'est à dire en gros le contenu de dir(math) comme on l'a vu plus haut
# mais c'est interactif

aide avec symbol?#

  • pour obtenir de l’aide dans une fenêtre dédiée avec ?

  • le symbole doit être connu de python

ne marche que avec ipython et les notebooks

comme pour les % qu’on a vus un peu plus haut, cette notation avec le ? ne fonctionne pas dans le python “de base”
il faut être soit dans IPython, soit dans un notebook

math?

math.factorial?

aide avec symbol??#

avec un double ?? on peut avoir accès au code source

# bien sûr il faut avoir **évalué** l'import
from argparse import ArgumentParser

# avant de pouvoir instrospecter l'objet ArgumentParser
ArgumentParser??
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