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<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1">
<title>Informatique 4   intro numpy, matplotlib</title>
<meta name="cours-n" content="4">

<meta name="author" content="Rémi Emonet">
<meta name="venue" content="L2SPICHI">
<meta name="date" content="2017">
<meta name="affiliation" content="Université Jean Monnet − Laboratoire Hubert Curien">
<style type="text/css">
.strik{text-decoration: line-through;}
</style>

<!--
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<script src="extensions/slides-dev.js"></script>
-->
<script src="extensions/deck-packed.js"></script>
<script src="extensions/slides.js"></script>
<script>go(function() {
});</script>
</head>

<body>

<div class="deck-container">

<div class="deck-loading-splash" style="background: black; color: chartreuse;"><span class="vcenter" style="font-size: 30px; font-family: Arial; ">Please wait, while our marmots are preparing the hot chocolate…</span></div>

<section class="smart">

# @chunk: chunks/title.md

# @chunk: chunks/objectives.md

## Informatique <span>{var-cours-n}</span> : Plan {#plan overview}
- Technique de la Fonction Principale (illustrée) {principale}
- Démarche d'écriture d'algorithme (illustrée) {algo}
- Logistique : rappel et mise à jour {tp}
- Paramètres de programmes (et bonnes pratiques) {params}
- « Liste en compréhension » {comprehension}
- Bibliothèque Numpy : premier contact {numpyintro}
- Bibliothèque Matplotlib : premier contact {matplotlibintro}





<!- ######################################## ->
# @copy:#plan: %+class:inred: .principale

## Technique de la fonction « principale » {libyli}
- But : n'avoir aucune variable globale
- pas de risque de partager des variables sans le savoir
- moins de risque d'erreur
- programme plus sûr
- Technique {libyli}
- définir une fonction « principale »
- (dont le nom est au choix mais est souvent `principale` ou `main`)
- se limiter dans son fichier python à
- des définitions de fonctions
- un appel à la fonction « principale »
```python
def puissance(a, b):
print("notons que a vaut", a)
return a**b

def principale():
v = puissance(2*21, 4)
v2 = puissance(v, 2)
print(v, v2)

principale()
{slide}
```

# Illustration // def a func that uses a global, sale, add princ, err

## Portée et Visibilité des Variables {libyli}
```python
a = 1
b = 2
c = 3
def fun(b, d): # b cache le b global
print(a) # lecture seulement -> lit le a global
c = 10 # affectation -> nouvelle, qui cache le c global
print(c) # 10
e = 3.14 # variable locale

fun(1, 1) # 1 10
print(c) # 3
{}
```
- Variable globale
- définie (affectées) dans la partie principale du programme <br/> (sans indentation, ou dans un if, for, while)
- visible de partout dans le programme
- Variable locale
- définie dans une fonction (ou en paramètre d'une fonction)
- visible uniquement dans la fonction, changée à chaque appel
- cache possiblement une variable globale du même nom
- Ne pas utiliser trop de variables globales !

<!--
# @chunk: chunks/q/py-func-2.md
# @chunk: chunks/q/py-func-1.md
-->



<!-- ######################################## -->
# @copy:#plan: %+class:inred: .algo

## Étapes pour l'Écriture d'un Programme {libyli}
- Objectif pour vous : le programme (ou la fonction) {first}
- le programme n'est qu'une traduction de l'algorithme
- dans un langage que l'ordinateur comprend
- &rArr; sous objectif : écrire l'algorithme
- @anim: -.first | %attr:.first:height:0 +
- Conception d'un algorithme {libyli}
- décrire la tâche (sur papier)
- entrées reçues
- sortie voulue
- lister un/des exemples (sur papier)
- valeurs d'entrées, valeur de sortie attendue
- avoir des exemples variés : du plus simple au plus compliqué
- pour chaque exemple (sur papier)
- décrire les actions successives permettant d'arriver à la sortie attendue
- actions : lecture de valeurs, affectations (écriture)
- actions : opérateurs simples
- généraliser, rendre plus générique
- utiliser des variables/symboles
- faire apparaître des répétitions (boucles) et conditions
- exécuter à la main l'algorithme pour vérifier que ça fonctionne
- écrire le programme et le valider (par des tests)

## Exemple (inverse) : lecture et réécriture
```python
n = ...

f = creer(500, 500)
for i in range(20, 200, 4):
rectangle(f, i*4, 0, i*4+4, i*2)

attendre_fermeture(f)
```

## Exemple : écriture et généralisation
- Étant donné un entier $n$, écrire un programme qui affiche
- $n=1$ <img src="media/disques/disques-1.png"/>
- $n=2$ <img src="media/disques/disques-2.png"/>
- $n=3$ <img src="media/disques/disques-3.png"/>
- $n=5$ <img src="media/disques/disques-5.png"/>
- $n=9$ <img src="media/disques/disques-9.png"/>


<!-- TP -->
# @copy:#plan: %+class:inred: .tp

## Rendu Classique (à partir du TP2) {libyli}
- Typiquement 2 rendus
- premier rendu en fin de séance
- second rendu libre, avant le <strong>*lundi{strik}*mardi</strong> suivant 5h00 (matin)
- Comment rendre
- créez un fichier .zip
- aller sur claroline connect
- aller dans ressource « Rendu TP... »
- envoyez votre fichier zip
- (ne pas supprimer l'ancien s'il y en a déjà un)
- Que rendre ?
- fichier zip avec le code python, le compte rendu, etc (voir énoncé de TP)
- bien penser à vos noms (les 2 pour un binôme) dans le compte rendu
- NB: si le « rendu TP... » n'existe pas encore, me le dire


## « TD » de Lundi {libyli}
- Inscription ?
- Écrire « **TP** » devant votre nom (sur la feuille d'émargement)

# Autre Logistique

## Rappel . À venir {libyli}
- Intervenant de TP
- changement selon les semaines
- faire des retours en cas de problème de transition cours⇔TP
- Contrôle 1
- Semaine du 9 au 13 octobre
- Contenu parmi
- bases de Python (variables, boucles, listes, conversion)
- fonctions en Python (définition, appel)
- démarche d'écriture d'algorithme


## Plateformes {libyli}
- Claroline Connect
- lien vers les autres « sites du cours »
- si vous n'avez pas accès au cours ⇒
- vous inscrire (administrativement)
- m'envoyer un e-mail
- Plateforme d'exercice
- Objectif : vous permettre de pratiquer les bases
- Principe
- site web avec des exercices
- exercices générés automatiquement
- explications à chaque fois
- Incitation
- vous aide à réussir (TP et exam)
- points de participation, si
- participation régulière (chaque semaine)
- participation suffisante (~ min 20 questions)
- identifiant de la forme : `etu-ab12345z`
- mot de passe à 6 chiffres : voir « Résultat » sur claroline







<!-- ######################################## -->
# @copy:#plan: %+class:inred: .params

## Paramètres d'un Programme {libyli}
- But : l'utilisateur donne des paramètres au programme
- `python3 monprog.py poum tchak 5` {libyli}
- importation du « module » `sys`
- `sys.argv[0]` contient le nom du fichier .py
- `sys.argv[1]` contient le premier paramètre
- `sys.argv[2]` contient le second paramètre
- ...
- `len(sys.argv)` &rArr; nombre d'éléments dans `sys.argv`
- chaque paramètre est une chaîne de caractères
```python
import sys

print("Le fichier python :", sys.argv[0])
# => Le fichier python monprog.py
print(len(sys.argv))
# vaut 4 ici (le nom du fichier + 3 paramètres)

texte = sys.argv[1] + "-" + sys.argv[2] + " "
nb = int(sys.argv[3]) # conversion vers un entier
print(nb * texte)
{slide}
```

## Bonnes Pratiques {libyli}
- Toujours {libyli}
- bien nommer les variables
- tester vos fonctions avec différentes entrées
- tester vos programmes avec différentes entrées
- ajouter des variables intermédiaires
- éviter les expressions trop longues
- éviter de répéter des expressions récurrentes
- lire les messages d'erreur
- Dans un programme {libyli}
- mettre les `import` au départ
- ne pas abuser de `from .... import *` (l'étoile)
- mettre les définitions de fonctions ensuite
- mettre le corps du programme à la fin
- Dans une fonction {libyli}
- bien nommer la fonction
- bien nommer les paramètres
- ne pas oublier le `return` (si besoin)
- éviter d'accéder à des variables globales






<!-- ######################################## -->
# @copy:#plan: %+class:inred: .comprehension

## « Liste en compréhension » {libyli}
- Cas d'utilisation
- on veut parcourir une liste
- calculer une valeur pour chaque élément
- et remplir une nouvelle liste
- Version « classique » {anim-continue}
```python
premiers = [2, 3, 5, 7, 11]
carres = []
for n in premiers:
carres.append(n*n)
{slide}
```
- Compréhension de liste {anim-continue}
```python
premiers = [2, 3, 5, 7, 11, 13]
carres = [n*n for n in premiers]
{slide}
```
- Compréhension de liste avec condition {anim-continue}
```python
def premier(n):
...
return ... # True ssi le nombre est premier

carres = [n*n for n in range(15) if premier(n)]
{slide}
```

# Illustration : $\pi$
- {comment}
- pi en générant une grille de nombres au hasards
- et en mappant vers une liste de distances
- et en mappant vers une liste de booléen (éventuellement `booleen_vers_int`)
- puis en sommant (sum())



<!-- ######################################## -->
# @copy:#plan: %+class:inred: .numpyintro

## Numpy {libyli}
- Motivation
- `les_carrés`, `les_logs`, ...
- `liste_zeros2d`, `grille`, ...
- simplifié grâce aux « listes en compréhension » &rArr; peut mieux faire
- \+ performances (vitesse de calcul)
- Bibliothèque Numpy (module `numpy`)
- structure de données pour des tableaux à 1, 2, n dimensions
- simplification des calculs
- fonctions utilitaire pour les opérations classiques
- bases de nombreuses autres bibliothèques
## Numpy, ex. : création de tableaux de 0 {libyli}
- Exemple
```python
import numpy
a = numpy.zeros(6) # "vecteur" avec 6 zéros
print(a)

b = numpy.zeros([5, 10]) # tableau de 5 lignes et 10 colonnes
print(b)
{slide}
```
- Version typique (`np` et utilisation de « tuple » (n-uplet))
```python
import numpy as np
a = np.zeros(6)
print(a)

b = np.zeros((5, 10))
print(b)
{slide}
```
- NB: `(5, 10)` est un **n-uplet (ou *tuple*)** qui se comporte comme la liste `[5, 10]` mais n'est pas modifiable (erreur si on essaie de changer une valeur)

## Numpy : quelques fonctions de création {libyli}
- `numpy.zeros(n)`
- `numpy.zeros(shape)` (*shape* ⇔ forme ⇔ dimensions du tableau)
- `np.eye(n)`
- `np.eye(n1, n2)`
- `np.arange(n)`
- `np.arange(a, b)`
- `np.arange(a, b, s)`
- `np.random.random(n)`
- `np.random.random(shape)`
- `np.random.uniform(a, b, shape)`
- `np.random.normal(moyenne, ecart_type, shape)`
- ...

## Numpy : opérations {libyli}
- La plupart des opération (`+`, `-`, `*`, ...) sont effectuée élément par élément
- entre deux tableaux numpy `a + b`
- entre un tableaux et un nombre `a + 10` (ajoute 10 à chaque élément de `a`)
- La plupart des fonctions de `math` ont un équivalent dans numpy
- ex : `np.log(a)`
- Numpy propose des fonction d'agrégation
- ex : `np.sum(a)`, `np.mean(a)`, `np.media(a)`, etc.
```python
import numpy as np

a = np.random.uniform(0.5, 1, (7, 4))
b = np.random.uniform(10, 20, (7, 4))

print(a+b)
print(a+10)
print(a**b)

print(np.sum(a))
print(np.sum(a, axis=0))
{slide}
```

# Illustration : $\pi$

<!-- ######################################## -->
# @copy:#plan: %+class:inred: .matplotlibintro
## Matplotlib {libyli}
- Motivation
- tracer des graphes (courbes, nuages de points, histogrammes, etc)
- gérer automatiquement l'affichage des axes, titres, graduations, etc.
- permettre éventuellement l'interaction l'utilisateur (zoom, etc.)
- permettre éventuellement de sauver des fichiers (jpg, pdf, etc.)
- Bibliothèque Matplotlib (module `matplotlib`)
- généralement `from matplotlib import pyplot as plt`
- tracé de différents types de graphes
- gestion des sous graphes
- <a href="http://matplotlib.org/" target="_blank">http://matplotlib.org/</a>
- <a href="http://matplotlib.org/gallery.html" target="_blank">http://matplotlib.org/gallery.html</a>

## Matplotlib : exemple
```python
from matplotlib import pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 9, 10]
y = [ e**3 for e in x ]
z = [ (10+e)**2 for e in x ]

plt.plot(x, y, label="courbe 1")
plt.plot(x, z, label="courbe 2")
plt.legend()

plt.savefig('courbes.pdf')
plt.show()
```

# Illustration : affichage des pas
- {comment}
- np.genfromtxt(..., separator=',')
- cf prep/steps

# OK {no-print}
<!--
## Points Clés {key deck-status-fake-end}
-->

</section>

<!-- deck.status snippet -->
<p class="deck-status deck-progress-10"> <span class="deck-status-current"></span> / <span class="deck-status-total"></span><span class="var-author">will be replaced by the author</span><span class="var-title">will be replaced by the title</span></p>

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<a class="ujm" data-progress-size=": spe.top(15, 525); height: 65*designRatio; left: slide.left; width: 130*designRatio" target="_blank"></a>

</div>
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