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pdf Cours de Python

Table des matières Table des matières

Avant-propos 6
Quelques mots sur l’origine de ce cours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Le livre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1 Introduction 8
1.1 C’est quoi Python ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2 Conseils pour installer et configurer Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Notations utilisées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 Introduction au shell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 Premier contact avec Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.6 Premier programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.7 Commentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.8 Notion de bloc d’instructions et d’indentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.9 Autres ressources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2 Variables 13
2.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Les types de variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 Nommage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Écriture scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.5 Opérations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.6 La fonction type() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.7 Conversion de types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.8 Note sur la division de deux nombres entiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.9 Note sur le vocabulaire et la syntaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.10 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3 Affichage 19
3.1 La fonction print() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2 Écriture formatée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3 Écriture scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4 Ancienne méthode de formatage des chaînes de caractères . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.5 Note sur le vocabulaire et la syntaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.6 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4 Listes 24
4.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.2 Utilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.3 Opération sur les listes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4 Indiçage négatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.5 Tranches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.6 Fonction len() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.7 Les fonctions range() et list() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.8 Listes de listes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.9 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5 Boucles et comparaisons 29
5.1 Boucles for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.2 Comparaisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.3 Boucles while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.4 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6 Tests 38
6.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.2 Tests à plusieurs cas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.3 Importance de l’indentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.4 Tests multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.5 Instructions break et continue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.6 Tests de valeur sur des floats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.7 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
7 Fichiers 46
7.1 Lecture dans un fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
7.2 Écriture dans un fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7.3 Ouvrir deux fichiers avec l’instruction with . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.4 Note sur les retours à la ligne sous Unix et sous Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.5 Importance des conversions de types avec les fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
7.6 Du respect des formats de données et de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
7.7 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
8 Modules 53
8.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
8.2 Importation de modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
8.3 Obtenir de l’aide sur les modules importés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
8.4 Quelques modules courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
8.5 Module sys : passage d’arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
8.6 Module os : interaction avec le système d’exploitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
8.7 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
9 Fonctions 61
9.1 Principe et généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
9.2 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
9.3 Passage d’arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.4 Renvoi de résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.5 Arguments positionnels et arguments par mot-clé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9.6 Variables locales et variables globales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
9.7 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
10 Plus sur les chaînes de caractères 72
10.1 Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
10.2 Chaînes de caractères et listes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
10.3 Caractères spéciaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
10.4 Méthodes associées aux chaînes de caractères . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
10.5 Extraction de valeurs numériques d’une chaîne de caractères . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
10.6 Conversion d’une liste de chaînes de caractères en une chaîne de caractères . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
10.7 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
11 Plus sur les listes 81
11.1 Méthodes associées aux listes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
11.2 Construction d’une liste par itération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
11.3 Test d’appartenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
11.4 Copie de listes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
11.5 Liste de compréhension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
11.6 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
12 Plus sur les fonctions 88
12.1 Appel d’une fonction dans une fonction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
12.2 Fonctions récursives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
12.3 Portée des variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
12.4 Portée des listes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
12.5 Règle LGI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
12.6 Recommandations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
12.7 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
13 Dictionnaires, tuples et sets 95
13.1 Dictionnaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
13.2 Tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
13.3 Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
13.4 Dictionnaires et sets de compréhension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
13.5 Module collections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
13.6 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
14 Création de modules 105
14.1 Pourquoi créer ses propres modules ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
14.2 Création d’un module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
14.3 Utilisation de son propre module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
14.4 Les docstrings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
14.5 Visibilité des fonctions dans un module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
14.6 Module ou script ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
14.7 Exercice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
15 Bonnes pratiques en programmation Python 109
15.1 De la bonne syntaxe avec la PEP 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
15.2 Les docstrings et la PEP 257 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
15.3 Outils de contrôle qualité du code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
15.4 Organisation du code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
15.5 Conseils sur la conception d’un script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
15.6 Pour terminer : la PEP 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
16 Expressions régulières et parsing 120
16.1 Définition et syntaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
16.2 Quelques ressources en ligne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
16.3 Le module re . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
16.4 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
17 Quelques modules d’intérêt en bioinformatique 127
17.1 Module NumPy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
17.2 Module Biopython . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
17.3 Module matplotlib . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
17.4 Module pandas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
17.5 Un exemple plus complet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
17.6 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
18 Jupyter et ses notebooks 160
18.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
18.2 Lancement de Jupyter et création d’un notebook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
18.3 Le format Markdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
18.4 Des graphiques dans les notebooks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
18.5 Les magic commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
18.6 JupyterLab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
19 Avoir la classe avec les objets 172
19.1 Construction d’une classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
19.2 Espace de noms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
19.3 Polymorphisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
19.4 Héritage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
19.5 Accès et modifications des attributs depuis l’extérieur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
19.6 Bonnes pratiques pour construire et manipuler ses classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
19.7 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
20 Fenêtres graphiques et Tkinter 203
20.1 Utilité d’une GUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
20.2 Quelques concepts liés à la programmation graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
20.3 Notion de fonction callback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
20.4 Prise en main du module Tkinter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
20.5 Construire une application Tkinter avec une classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
20.6 Le widget canvas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
20.7 Pour aller plus loin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
20.8 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
21 Remarques complémentaires 221
21.1 Différences Python 2 et Python 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
21.2 Gestion des exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
21.3 Shebang et /usr/bin/env python3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
21.4 Passage d’arguments avec *args et **kwargs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
21.5 Un peu de transformée de Fourier avec NumPy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
21.6 Sauvegardez votre historique de commandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
22 Mini-projets 229
22.1 Description des projets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
22.2 Accompagnement pas à pas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
22.3 Scripts de correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
A Quelques formats de données rencontrés en biologie 246
A.1 FASTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
A.2 GenBank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
A.3 PDB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
A.4 Format XML, CSV et TSV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
B Installation de Python 260
B.1 Que recommande-t-on pour l’installation de Python ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
B.2 Installation de Python avec Miniconda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
B.3 Utilisation de conda pour installer des modules complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
B.4 Choisir un bon éditeur de texte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
B.5 Comment se mettre dans le bon répertoire dans le shell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
B.6 Python web et mobile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278