Rappel de ce que vous savez déjà mais avez peut-être oublié

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pandas et numpy sont essentiels pour manipuler les données. Néanmoins, il est nécessaire de ne pas faire l’impasse sur les fondements du langage python. Une bonne compréhension des éléments structurants le langage entraîne une plus grande productivité et liberté.

Voir aussi Essential Cheat Sheets for Machine Learning and Deep Learning Engineers.

Les quelques règles de Python

Python est un peu susceptible et protocolaire, plus formaliste que ne l’est R. Il y a ainsi quelques règles à respecter :

Règle 1: L’indentation est primordiale : un code mal indenté provoque une erreur L’indentation indique à l’interpréteur où se trouvent les séparations entre des blocs d’instructions. Un peu comme des points dans un texte.

Si les lignes ne sont pas bien alignées, l’interpréteur ne sait plus à quel bloc associer la ligne. Par exemple, le corps d’une fonction doit être indenté d’un niveau ; les éléments dans une clause logique (if, else, etc.) également

Règle 2: On commence à compter à 0, comme dans beaucoup de langages (C++, java…). python diffère dans ce domaine de R où on commence à compter à 1. Le premier élément d’une liste est ainsi, en python, le 0-ème.

Règle 3: Comme dans une langue naturelle, les marques de ponctuation sont importantes :

  • Pour une liste : []
  • Pour un dictionnaire : {}
  • Pour un tuple : ()
  • Pour séparer des éléments : ,
  • Pour commenter un bout de code : #
  • Pour aller à la ligne dans un bloc d’instructions : \
  • Les majuscules et minuscules sont importantes
  • Par contre l’usage des ' ou des " est indifférent. Il faut juste avoir les mêmes début et fin.
  • Pour documenter une fonction ou une classe """ mon texte de documentation “”"

Les outputs de Python : l’opération, le print et le return

Quand Python réalise des opérations, il faut lui préciser ce qu’il doit en faire : * est-ce qu’il doit juste faire l’opération, * afficher le résultat de l’opération, * créer un objet avec le résultat de l’opération ?

Contrairement à R, par défaut, python ne renvoie pas le résultat de la dernière opération effectuée.

Remarque : dans l’environnement Notebook, le dernier élement d’une cellule est automatiquement affiché (print), qu’on lui demande ou non de le faire. Ce n’est pas le cas dans un éditeur classique comme Spyder ou PyCharm.

# on calcule : dans le cas d'une opération par exemple une somme
2+3 # Python calcule le résultat mais n'affiche rien dans la sortie

# le print : on affiche

print(2+3) # Python calcule et on lui demande juste de l'afficher
# le résultat est en dessous du code
# le print dans une fonction 

def addition_v1(a,b) : 
    print(a+b)

resultat_print = addition_v1(2,0) 
print(type(resultat_print))

# dans la sortie on a l'affichage du résultat, car la sortie de la fonction est un print 
# en plus on lui demande quel est le type du résultat. Un print ne renvoie aucun type, ce n'est ni un numérique,
# ni une chaine de charactères, le résultat d'un print n'est pas un format utilisable

Le résultat de l’addition est affiché

La fonction addition_v1 effectue un print

Par contre, l’objet créé n’a pas de type, il n’est pas un chiffre, ce n’est qu’un affichage.

Pour créer un objet avec le résultat de la fonction, il faut utiliser return

# le return dans une fonction
def addition_v2(a,b) : 
    return a+b

resultat_return = addition_v2(2,5) # 
print(type(resultat_return))
## là on a bien un résultat qui est du type "entier"

Le résultat de addition_v2 n’est pas affiché comme dans addition_v1

Par contre, la fonction addition_v2 permet d’avoir un objet de type int, un entier donc.

Type de base : variables, listes, dictionnaires …

Python permet de manipuler différents types de base.

On distingue deux types de variables : les immuables (immutables) qui ne peuvent être modifiés et les modifiables (mutables)

Les variables - types immuables

Les variables immuables ne peuvent être modifiées

  • None : ce type est une convention de programmation pour dire que la valeur n’est pas calculée
  • bool : un booléen
  • int : un entier
  • float : un réel
  • str : une chaine de caractères
  • tuple : un vecteur
i = 3         # entier = type numérique (type int)
r = 3.3       # réel   = type numérique (type float)
s = "exemple" # chaîne de caractères = type str 
n = None      # None signifie que la variable existe mais qu'elle ne contient rien
              # elle est souvent utilisée pour signifier qu'il n'y a pas de résultat
a = (1,2)     # tuple

print(i,r,s,n,a)         

Si on essaie de changer le premier élément de la chaine de caractères s on va avoir un peu de mal.

Par exemple si on voulait mettre une majuscule à “exemple”, on aurait envie d’écrire que le premier élément de la chaine s est “E” majuscule

Mais Python ne va pas nous laisser faire, il nous dit que les objets “chaine de caractère” ne peuvent être modifiés

s[0] = "E"  # déclenche une exception

Tout ce qu’on peut faire avec une variable immuable, c’est la réaffecter à une autre valeur : elle ne peut pas être modifiée.

Pour s’en convaincre, utilisons la fonction id() qui donne un identifiant à chaque objet.

print(s)
id(s)
s = "autre_mot"
id(s)

On voit bien que s a changé d’identifiant : il peut avoir le même nom, ce n’est plus le même objet

Les variables - types modifiable : listes et dictionnaires

Heureusement, il existe des variables modifiables comme les listes et les dictionnaires.

Les listes - elles s’écrivent entre [ ]

Les listes sont des élements très utiles, notamment quand vous souhaitez faire des boucles

Pour faire appel aux élements d’une liste, on donne leur position dans la liste : le 1er est le 0, le 2ème est le 1 …

ma_liste = [1,2,3,4]


print("La longueur de ma liste est de", len(ma_liste))

print("Le premier élément de ma liste est :", ma_liste[0])

print("Le dernier élément de ma liste est :", ma_liste[3])
print("Le dernier élément de ma liste est :", ma_liste[-1])

Les dictionnaires - ils s’écrivent entre

Un dictionnaire associe à une clé un autre élément, appelé une valeur : un chiffre, un nom, une liste, un autre dictionnaire etc.

  • Format d’un dictionnaire : {Clé : valeur}

Dictionnaire avec des valeurs int

On peut par exemple associer à un nom, un nombre

mon_dictionnaire_notes = { 'Nicolas' : 18 , 'Pimprenelle' : 15} 
# un dictionnaire qui à chaque nom associe un nombre
# à Nicolas, on associe 18

print(mon_dictionnaire_notes) 

Dictionnaire avec des valeurs qui sont des listes

Pour chaque clé d’un dictionnaire, il ne faut pas forcément garder la même forme de valeur

Dans l’exemple, la valeur de la clé “Nicolas” est une liste, alors que celle de “Philou” est une liste de liste

mon_dictionnaire_loisirs =  \
{ 'Nicolas' : ['Rugby','Pastis','Belote'] , 
  'Pimprenelle' : ['Gin Rami','Tisane','Tara Jarmon','Barcelone','Mickey Mouse'],
  'Philou' : [['Maths','Jeux'],['Guillaume','Jeanne','Thimothée','Adrien']]}

Pour accéder à un élément du dictionnaire, on fait appel à la clé et non plus à la position, comme c’était le cas dans les listes

print(mon_dictionnaire_loisirs['Nicolas']) # on affiche une liste
print(mon_dictionnaire_loisirs['Philou']) # on affiche une liste de listes

Si on ne veut avoir que la première liste des loisirs de Philou, on demande le premier élément de la liste

print(mon_dictionnaire_loisirs['Philou'][0]) # on affiche alors juste la première liste

On peut aussi avoir des valeurs qui sont des int et des listes

mon_dictionnaire_patchwork_good = \
{ 'Nicolas' : ['Rugby','Pastis','Belote'] ,
  'Pimprenelle' : 18 }

A retenir

  • L’indentation du code est importante (4 espaces et pas une tabulation)
  • Une liste est entre [] et on peut appeler les positions par leur place
  • Un dictionnaire, clé x valeur, s’écrit entre {} et on appelle un élément en fonction de la clé

Questions pratiques :

  • Quelle est la position de 7 dans la liste suivante
liste_nombres = [1,2,7,5,3]
  • Combien de clés a ce dictionnaire ?
 dictionnaire_evangile = {"Marc" : "Lion", "Matthieu" : ["Ange","Homme ailé"] , 
                          "Jean" : "Aigle" , "Luc" : "Taureau"}
  • Que faut-il écrire pour obtenir “Ange” en résultat à partir du dictionnaire_evangile ?
dictionnaire_evangile["Matthieu"][0]
'Ange'

Objets : méthodes et attributs

Maintenant qu’on a vu quels objets existent en Python, nous allons voir comment nous en servir.

Un petit détour pour bien comprendre : Un objet, c’est quoi ?

Un objet a deux choses : des attributs et des méthodes

  • Les attributs décrivent sa structure interne : sa taille, sa forme (dont on ne va pas parler ici)
  • Les méthodes sont des “actions” qui s’appliqueront à l’objet

Premiers exemples de méthode

Avec les éléments définis dans la partie 1 (les listes, les dictionnaires) on peut faire appel à des méthodes qui sont directement liées à ces objets.

Les méthodes, c’est un peu les actions de Python.

Une méthode pour les listes

Pour ajouter un item dans une liste : on va utiliser la méthode .append()

ma_liste = ["Nicolas","Michel","Bernard"]

ma_liste.append("Philippe")

print(ma_liste)
['Nicolas', 'Michel', 'Bernard', 'Philippe']

Une méthode pour les dictionnaires

Pour connaitre l’ensemble des clés d’un dictionnaire, on appelle la méthode .keys()

mon_dictionnaire = {"Marc" : "Lion", "Matthieu" : ["Ange","Homme ailé"] , 
                          "Jean" : "Aigle" , "Luc" : "Taureau"}

print(mon_dictionnaire.keys())
dict_keys(['Marc', 'Matthieu', 'Jean', 'Luc'])

Connaitre les méthodes d’un objet

Pour savoir quelles sont les méthodes d’un objet vous pouvez :

  • taper help(mon_objet) ou mon_objet? dans la console iPython
  • taper mon_objet. + touche tabulation dans la console iPython ou dans le notebook . iPython permet la complétion, c’est-à-dire que vous pouvez faire appaître la liste

Les opérations et méthodes classiques des listes

Créer une liste

Pour créer un objet de la classe list, il suffit de le déclarer. Ici on affecte à x une liste

x = [4, 5] # création d’une liste composée de deux entiers
x = ["un", 1, "deux", 2] # création d’une liste composée de 2 chaînes de caractères
# et de deux entiers, l’ordre d’écriture est important
x = [3] # création d’une liste d’un élément, sans la virgule,
x = [ ] # crée une liste vide
x = list () # crée une liste vide

Un premier test sur les listes

Si on veut tester la présence d’un élément dans une liste, on l’écrit de la manière suivante :

# Exemple 

x = "Marcel"

l = ["Marcel","Edith","Maurice","Jean"]

print(x in l)

#vrai si x est un des éléments de l

Pour concaténer deux listes :

On utilise le symbole +

t = ["Antoine","David"]
print(l + t) #concaténation de l et t

Pour trouver certains éléments d’une liste

Pour chercher des élements dans une liste, on utilise la position dans la liste.

l[1] # donne l'élément qui est en 2ème position de la liste
l[1:3] # donne les éléments de la 2ème position de la liste à la 4ème exclue

Quelques fonctions des listes

longueur = len(l) # nombre d’éléments de l

minimum = min(l) # plus petit élément de l, ici par ordre alphabétique

maximum = max(l) # plus grand élément de l, ici par ordre alphabétique

print(longueur,minimum,maximum)
del l[0 : 2] # supprime les éléments entre la position 0 et 2 exclue
print(l)

Les méthodes des listes

On les trouve dans l’aide de la liste. On distingue les méthodes et les méthodes spéciales : visuellement, les méthodes spéciales sont celles qui précédées et suivis de deux caractères de soulignement, les autres sont des méthodes classiques.

help(l)

A retenir et questions

A retenir :

  • Chaque objet Python a des attributs et des méthodes
  • Vous pouvez créer des classes avec des attributs et des méthodes
  • Les méthodes des listes et des dictionnaires qui sont les plus utilisées :
    • list.count()
    • list.sort()
    • list.append()
    • dict.keys()
    • dict.items()
    • dict.values()

Questions pratiques :

  • Définir la liste allant de 1 à 10, puis effectuez les actions suivantes :

     – triez et affichez la liste 
     – ajoutez l’élément 11 à la liste et affichez la liste 
     – renversez et affichez la liste 
     – affichez l’élément d’indice 7 
     – enlevez l’élément 9 et affichez la liste 
     – affichez la sous-liste du 2e au 3e éléments inclus ;
     – affichez la sous-liste du début au 2e élément inclus ;
     – affichez la sous-liste du 3e élément à la fin de la liste ;
    
  • Construire le dictionnaire des 6 premiers mois de l’année avec comme valeurs le nombre de jours respectif.

      - Renvoyer la liste des mois 
      - Renvoyer la liste des jours
      - Ajoutez la clé du mois de Juillet
    

Passer des listes, dictionnaires à pandas

Supposons que la variable ‘data’ est une liste qui contient nos données.

Une observation correspond à un dictionnaire qui contient le nom, le type, l’ambiance et la note d’un restaurant.

Il est aisé de transformer cette liste en dataframe grâce à la fonction ‘DataFrame’.

import pandas 

data = [{"nom": "Little Pub", "type" : "Bar", "ambiance": 9, "note": 7},
     {"nom": "Le Corse", "type" : "Sandwicherie", "ambiance": 2, "note": 8},
     {"nom": "Café Caumartin", "type" : "Bar", "ambiance": 1}]

df = pandas.DataFrame(data)

print(data)
df
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