Les variables, les types de données, et les entrées / sorties

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Notion de variable

On peut représenter une variable par une boîte qui peut contenir une donnée. Sur cette boîte, on colle une étiquette où on va écrire le nom (ou l’identifiant) de la variable. La donnée que l’on place à l’intérieur de la boîte s’appelle la valeur (ou le contenu) de la variable.

Par exemple, si on tape : total = 45 dans la console Python, on crée une variable de nom total et on y place la valeur 45, qui est un nombre entier.

On peut alors utiliser la variable total dans des calculs : si on tape : total + 10 dans la console Python, on obtient : 55.

De la même façon qu’on peut vider une boîte de son contenu pour y stocker autre chose, on peut modifier la valeur d’une variable : dans la console Python, taper : total = 4. Pour vérifier que le contenu de la variable a changé, on peut taper total suivi de la touche « Entrée » dans la console Python.

On peut aussi stocker le résultat d’un calcul dans une variable : taper x = 5 + 6, puis x pour afficher le résultat. Taper ensuite x = x * 2 puis x. Que remarque-t-on ?

On peut donner n’importe quel nom à une variable à condition de respecter les règles suivantes :

Le nom de la variable ne peut contenir que des lettres majuscules, des lettres minuscules, des chiffres ou le caractère « _ » (appelé « underscore » ou « tiret du 8 »), à l’exception de tout autre symbole.
Le premier caractère du nom de la variable ne peut pas être un chiffre.
Le nom de la variable ne peut pas être un mot–clef réservé du langage Python : ce sont des mots du langage Python ayant une signification spéciale, comme « and », « or », « not », « break », « continue », « def », etc… Ces mots–clefs ne sont pas très nombreux. Une liste plus complète peut être trouvée à l’adresse suivante : https://fr.wikibooks.org/wiki/Programmation_Python/Tableau_des_mots_r%C3%A9serv%C3%A9s

Remarque : le fait de créer une variable et de placer une valeur dedans, en faisant par exemple variable = 12, s’appelle l’opération d’affectation.

Les types de données

Dans les exemples précédents, nous avons utilisé des nombres entiers. Python peut aussi travailler sur d’autres types de données, comme par exemple les nombres à virgule (appelés nombres flottants ou nombres à virgule flottante), ou les chaînes de caractères. Il existe aussi d’autres types de données manipulables par Python mais dont nous ne parlerons pas cette année.

1./ Les nombres entiers (ou int) :

Les nombres entiers correspondent à l’ensemble des entiers relatifs vus en mathématiques. Ce sont donc des nombres entiers pouvant être négatifs, positifs, ou nuls. En Python, les nombres entiers peuvent être aussi grands qu’on veut, il n’y a pas de limite (à part la mémoire disponible).

Les opérations usuelles pouvant s’appliquer sur les nombres entiers sont : +, –, *, /, // et %. // donne le quotient de la division euclidienne, et % donne le reste de la division euclidienne.

Exemple : taper dans la console Python : ab = 18, puis : cd = 5. Taper ensuite les opérations suivantes et noter les résultats sur votre polycopié.

ab + cd
ab – cd
ab * cd
ab / cd
ab // cd
ab % cd

2./ Les nombres flottants (ou float) :

Ce sont les nombres à virgule, positifs ou négatifs. Ils ne peuvent pas être aussi grands qu’on veut et sont forcément compris entre –1,8 × 10³⁰⁸ et +1,8 × 10³⁰⁸ environ, ce qui est très largement suffisant pour la majorité des calculs. Ces nombres ne correspondent pas exactement à l’ensemble des nombres réels en mathématiques, pour des raisons que vous verrez éventuellement en spécialité NSI de première.

Attention, en Python, comme dans tous les autres langages informatiques, on n'utilise pas la virgule mais le point pour séparer la partie entière de la partie décimale. Exemple : 3.141592653589

Les opérations usuelles pouvant s’appliquer sur les nombres flottants sont : +, –, *, /.

Exemple : taper dans la console Python : ab = 8.2 puis : cd = 5.1. Taper ensuite les opérations suivantes et noter les résultats sur votre polycopié.

ab + cd
ab – cd
ab * cd
ab / cd

3./ Les chaînes de caractères (ou str) :

Python peut manipuler des chaînes de caractères. Une chaîne de caractères est un ensemble de lettres, de chiffres ou de symboles divers, pouvant représenter un mot, une phrase ou un texte. Une chaîne de caractères doit être délimitée par des apostrophes « ' » ou par des guillemets « " ».

Exemple : dans la console Python, taper : nom = "ALEXANDER", puis nom suivi de la touche Entrée.

Les opérations « + » et « * » peuvent s’appliquer sur les chaînes de caractères, mais elles ne correspondent bien évidemment pas aux opérations mathématiques vues précédemment.

Dans la console Python, taper : first = "BONJOUR, ", puis second = "LES AMIS ! "

Puis taper les commandes suivantes et notez le résultat sur votre polycopié.

first + second (Cette opération porte le nom de concaténation)
first * 4
3 * second

4./ La fonction type :

On a vu que l’on pouvait créer des variables de trois types différents : int, float et str. Mais comment savoir quel est le type d’une variable en particulier ?

Dans la console Python, taper : a = 42, puis x = 4.56 et enfin message = "SALUT ! "

Puis taper les commandes suivantes et noter les résultats sur votre polycopié.

type(a)
type(x)
type(message)

Remarques :

Si on veut créer une variable x de type float mais qui contient un nombre entier, il faut penser à rajouter un point décimal. Taper par exemple : x = 42, puis type(x). Taper ensuite : x = 42.0, puis type(x).
Certaines opérations peuvent changer le type d’une variable. Taper par exemple : a = 7, puis type(a). Taper ensuite : a = a / 2, puis type(a). Le résultat était-il prévisible ?
Les opérations mathématiques peuvent s’appliquer à la fois à des variables de type int et de type float. Taper par exemple : x = 5, puis type(x). Taper ensuite : y = 5.6, puis type(y). Faire enfin : x + y.

Instructions d’entrée–sortie

Nous avons vu jusqu’ici comment nous servir de Python pour faire des calculs et pour mémoriser des nombres dans des variables. En gros nous l’avons utilisé comme une calculatrice avec mémoire. Mais on peut faire beaucoup plus, en réalisant des programmes. Un programme Python (ou script Python) est un ensemble d’instructions qui va réaliser une tâche plus ou moins complexe. Pour qu’un programme soit utile, il faut qu’il puisse recevoir des informations en provenance de l’utilisateur, et qu’il puisse donner les résultats à l’utilisateur. C’est ce que l’on appelle les instructions d’entrée–sortie.

1./ La fonction print :

Dans l’éditeur Python, taper le programme suivant :

a = 2
b = 3
resultat = a + b
print("Le résultat de", a, "plus", b, "est", resultat)

Lancer le script à l’aide de la flèche verte. Qu’affiche l’ordinateur ?

La fonction print() permet d’afficher les différents éléments placés entre les parenthèses. Les différents éléments doivent être séparés par des virgules.

2./ La fonction input :

Dans l’éditeur Python, taper le programme suivant :

nom = input("Entrez votre nom : ")
print("Bonjour", nom)

La fonction input() demande à l’utilisateur de taper une chaîne de caractères qui peut être ensuite stockée dans une variable.

Taper maintenant le programme suivant :

a = input("Tapez un premier nombre : ")
b = input("Tapez un deuxième nombre : ")
resultat = a + b
print("Le résultat de", a, "plus", b, "est", resultat)

Lancer ce programme à l’aide de la flèche verte, et taper les deux nombres de votre choix. Est-ce que le programme fonctionne correctement ? N’y a-t-il pas un problème ? Le souci vient du fait que la fonction input() fournit une chaîne de caractères. Les variables a et b contiennent donc chacune d’elle une chaîne de caractères, et l’opérateur « + » va leur faire subir une opération de concaténation. Nous n’avons donc pas le résultat voulu ! Comment faire pour que l’utilisateur puisse communiquer un nombre au programme ?

Modifier le programme précédent afin d’obtenir :

a = int(input("Tapez un premier nombre : "))
b = int(input("Tapez un deuxième nombre : "))
resultat = a + b
print("Le résultat de", a, "plus", b, "est", resultat)

Lancer ce programme à l’aide de la flèche verte, et taper 4 puis 5. Est-ce que le résultat vous convient ? Relancer le programme et taper 5 et 4.5. Que se passe-t-il ? À votre avis, comment faudrait-il modifier le programme pour qu’il puisse fonctionner avec des nombres flottants ?

Mettons maintenant en pratique ce que nous venons de voir. Pour cela vous allez devoir réaliser les programmes suivants. Pensez à les enregistrer, soit sur votre lecteur réseau, soit sur votre clef USB.

1./ Faire un programme qui vous demande votre prénom et votre nom de famille, puis qui vous salue de la manière de l’exemple suivant :

Quel est votre prénom : Jacques
Quel est votre nom : Cepte
Bonjour Jacques Cepte

2./ Faire un programme qui demande l’âge de l’utilisateur, puis qui indique quel âge l’utilisateur aura dans vingt ans. Exemple :

Quel est votre âge ? 25
Dans vingt ans, vous aurez 45 ans.

3./ Modifier le programme précédent de façon à ce qu’il demande l’âge de l’utilisateur ainsi qu’un nombre d’années, puis qui calcule le décalage. Exemple :

Quel est votre âge ? 52
Entrez un nombre en années : 15
Dans 15 ans, vous aurez 67 ans.

4./ Faire un programme qui demande deux nombres flottants, un dividende et un diviseur, puis qui affiche le résultat de la division. Exemple :

Entrez le dividende : 98765432
Entrez le diviseur : 8
Le résultat de 98765432.0 divisé par 8.0 est 12345679.0

Que se passe-t-il si on entre 0 pour la valeur du diviseur ? Dans le prochain chapitre, nous verrons comment corriger ce défaut.

Pour aller plus loin :

Faire un programme qui demande à l’utilisateur la largeur (en cm), la longueur (en cm) et la hauteur (en cm) d’une boîte rectangulaire, et qui donne le volume de cette boîte en cm³.
Faire un programme qui demande à l’utilisateur de donner le rayon d’une sphère (en cm), et qui calcule la surface de cette sphère (en cm²), ainsi que son volume (en cm³).
Faire un programme qui demande une longueur en mètres, et qui convertit cette valeur en pouces.
Faire un programme qui fait la conversion inverse, des pouces vers les mètres.
Faire un programme qui demande à l’utilisateur sa masse (en kg), sa hauteur (en cm), et qui calcule son IMC (Indice de Masse Corporelle).

Remarque : il vous faudra peut-être faire une recherche Internet pour savoir comment réaliser certains calculs.