Table de matière

Introduction
Environnement virtuel
Les bases de linux
Tutorial python
Autograder
Question 1: Addition
Question 2: Acheter un ordre
Question 3: Meilleur magasin

Introduction

L’objectif de ce premier TP est de vous préparer pour les projets principaux du cours. Il s’agit principalement d’un tutorial pour vous guider à installer et préparer un environnement virtuel contenant les bibliothèques indispensable pour l’exécution du code. Ensuite, on présentera, en se basant sur des questions simples, l’excellent outil autograder qui vous sera d’un aide crucial pour vérifier et valider vos réponses dans les futures projets.

Installation Anaconda

Nous allons utiliser le language python pour les deux projets du cours. La gestion des divers bibliothèques est un peu compliqué. Ainsi, il est recommandé d’installer le gestionnaire de paquetage anaconda qui facilite l’installation et la manipulation des modules et environnements python.

Voici le lien pour installer anaconda pour différents systèmes d’exploitation.

Installation anaconda

On peut vérifier l’installation, en lançant la commande qui devra afficher la version installée.

conva -V
conda 3.7.0

Il faut pas aussi oublier de mettre à jour la liste des paquetages:

conda update conda

Environnement virtuel

Aussi, il est fortement recommandé de travailler dans un environnement virtuel pour ne pas casser les dépendances avec le système. Alors, nous allons créer un environnement AI qui utilise python2 ¹.

conda create -n AI python=2.7 anaconda

Une fois que l’installation se termine, on pourra activer cet environnement par:

source activate AI

Une fois que vous terminez la manipulation du code de votre projet. On pourra désactiver cette version de python.

source deactivate

Commandes basiques Linux

Voici quelque commandes Linux qui pourront vous aider dans la manipulation des fichiers de votre projet.

Manipulation de fichier/dossier

Quand vous lancer un terminal, vous serez devant une ligne de commande:

[AI_ensa@cour ~]$

Cette ligne de commande montre le nom d’utilisateur ainsi que le nom de la machine ². Pour créer un répertoire nous utilisons la commande mkdir. Aussi nous nous déplaçons dans le nouveau dossier avec cd.

[AI_ensa@cour ~]$ mkdir folder
[AI_ensa@cour ~]$ cd folder
[AI_ensa@cour ~/folder]

Nous pouvons utiliser les commandes ls pour lister le contenu d’un dossier et la commande touch pour créer( où changer la date de modification) d’un fichier.

[AI_ensa@cour ~/folder]$ ls
[AI_ensa@cour ~/folder]$ touch hello_world
[AI_ensa@cour ~/folder]$ ls
hello_world
[AI_ensa@cour ~/folder]$ cd ..
[AI_ensa@cour ~]$

Nous allons télécharger les contenu de de projet qui dans python_basics.zip. Puis nous allons décompresser son contenu.

[AI_ensa@cour ~/folder]$ wget ai.berkeley.edu/projects/release/tutorial/v1/001/python_basics.zip
[AI_ensa@cour ~/folder]$ unzip python_basics.zip
[AI_ensa@cour ~/folder]$ cd python_basics
[AI_ensa@cour ~/folder]$ ls
foreach.py  helloWorld.py  listcomp2.py
listcomp.py  quickSort.py  shop.py  shopTest.py

Voici aussi quelque commandes qui peuvent vous aider:

cp: copier des fichiers.
rm supprimer des fichiers.
mv déplacer les fichiers.
man afficher le manuel d’aide d’une commande
pwd afficher le nom du dossier courant.
Ctrl-c arrêter le processus en cours.
& ajouter à une commande permet de détacher le processus lancé.
fg reprend un programme exécuté en background.

Tutorial Python

Les deux projets de ce cours utiliserons le langage python. Python est un langage interprété, orienté objet. La section courante servira comme introduction ( ou rappel) des notions de bases de python.

Je vous encourage à suivre le tutoriel en exécutant chaque commande vous même et interpréter le résultat.

Invoquer l’interpréteur Python

Le langage python peut être exécuté selon deux modes. Le premier comme un interpréteur simple, ou depuis la ligne de commande pour exécuter un script. Dans un premier temps, nous allons utiliser le premier mode pour une interaction simple avec le langage.

(AI) ➜  ~ python
Python 2.7.15 |Anaconda, Inc.| (default, May  1 2018, 23:32:55) 
[GCC 7.2.0] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

Operateurs

python peut être utilisé pour évaluer des expressions arithmétiques. Par exemple on peut évaluer la somme de deux entiers, le résultat sera affiché après le prompt.

>>> 1+23
24
>>> 4*3
12
>>> 2**4
16
>>> 72%5
2

Python offre aussi des types booléens pour la manipulation des expressions logiques.

>>> 1 == 32
False
>>> not (1==0)
True
>>> (2==2) and (4==1)
False
>>> (2==2) or (4==1)
True

Comme le langage Java, python offre une classe pour le traitement des chaines de caractères.

>>> A = 'artificial'  #declarer une chaine
>>> A.upper()          # mettre tout en majuscule
'ARTIFICIAL'
>>> B = 'intelligence   '   #remarquer les espace additionnels
'intelligence '
>>> B = B.strip()           # éliminer les espaces
'inteliigence'
>>> C = A+" " +B            #concaténation de chaines
'ARTIFICIAL intelligence'

pour une liste détaillée des méthodes, je renvoie à la documentation officielle de la classe string

Une autre méthode simple pour investir les fonctions d’une classe et la fonction dir.

Utiliser cette méthode sur une chaine de caractères pour lister l’ensemble des méthodes offertes par cette classe.

Structures de données

Python est équipée par plusieurs structures de données utiles qui sont similaire à ceux offerts par le module Collections de Java.

Listes

Une liste est une collection de données mutable hétérogènes. Elle est définir par l’opérateur [ ].

>>> fruits = ['apple', 'orange', 'pear','banana']
>>> fruits
['apple', 'orange', 'pear','banana']
>>> fruits[0]           # premier élément
'apple'
>>> fruits[:2]         # les deux premiers éléments
['apple', 'orange']
>>> fruits[-2:]         # les deux derniers éléments
>>> fruits.append('kiwi')      #ajouter un element
>>> fruits
['apple', 'orange', 'pear','banana','kiwi']
>>> fruits = fruits + [1,2]
['apple', 'orange', 'pear', 'banana', 'kiwi', 1, 2]
>>> a = fruits.pop()        # extraire le dernier élément
2
>>> fruits[-1]= 'grapefruit'
['apple', 'orange', 'pear', 'banana', 'kiwi','grapefruit']

On peut parcourir les liste d’une liste par une boucle for:

for x in fruits:
	print x

Les éléments d’une liste peuvent être de n’importe quel type. Par exemple, on pourra définir une liste de fonctions et les appliquer à un nombre.

>>> from math import sin,cos,tan
>>> functions = [sin,cos,tan]      #liste de fonction
>>> x= 3.4 
>>>for f in functions:
		print f(x)
-0.255541102027
-0.966798192579
0.264316900867

On pourra aussi définir une liste de liste:

>>> lstofLists = [['a','b','c'],[1,2,3], ['un','deux','trois']
>>> lstofLists[0][-1]

Exercice: Créer une liste A qui contient les lettres de l’alphabet. Créer ensuite une liste B qui contient les caractères numériques. Calculer une liste Fusion qui combine chaque caractère de A et un chiffre de B.

Tuples

Les tuples offre une structure de données de collections qui sont immutable (i.e. On peut pas changer leur contenu). Les tuples sont crées par l’opérateur ( )

>>> pair = (3,4)
>>> pair[0]
3
>>> x,y = pair
>>> x
3
>>> y
4
>>> pair[1] =6       #erreur les tuples sont immutable
TypeError

Sets

Un set (ensemble) est une structure de données pour réprésenter une liste non ordonnée sans des répétitions.

>>>formes = ['cercle','carre', 'triangle', 'cercle'] #liste contenant des répetition.
>>>Ensemble = set(formes)   # créer un ensemble de cette liste
 {'carre', 'cercle', 'triangle'}
>>> Ensemble.add('Polygone')
>>>Ensemble
{'carre', 'cercle', 'polygon', 'triangle'}
>>> Ensemble.add(cercle)  # dexiste déja donc rien ne change
{'carre', 'cercle', 'polygon', 'triangle'}
>>> 'cercle' in Ensemble   #test d'appartenance
True

On peut appliquer les opérations mathématique ensemblistes (Unition, Intersection, Soustraction)

>>>Ensemble = set(['cercle','carre', 'triangle', 'cercle'])
>>>favoris  = set(['cercle','triangle'])
>>>Ensemble-favoris   #A - B (elements dans A et non dans B)
{'carre'}
>>>Ensemble & favoris  #intesection 
{'cercle','triangle'}
>>> Ensemble | favoris # Union
{'cercle','triangle','carre'}

Faites attention, les éléments d’un ensemble ne sont par ordonés. (.i.e. Il faut pas assumer qu’il vont apparaitre dans le même ordre.

Dictionnaires

Un dictionnaire ou hash-map est une structure de données qui permet un accès rapide à une collection indexé par un ensemble de clés. La clé doit être un objet immutable pour permettre une identification unique des valeurs.

>>>Scientists = {'knuth': 42.0, 'turing': 56.0, 'nash': 92.0}
>>>Scientists['knuth']   #accéder une valeur par sa clé
42.0
>>> Scientists['turing'] = 87       #changer la valeur
>>> del Scientists['turing']        #détruire l'entrée
>>> Scientists.keys()           #afficher les clés
['knuth', 'nash']
>>> Scientists.values()       #afficher les valeurs
[42.0, 92.0]

>>> Scientists.items()       # list of tuple [(key,val),....]

Exercice: Supposons qu’on veut envoyer un message par un code simple où chaque lettre est codée par un entier qui représente sa position (i.e A=1, B=2,….)

Créer un dictionnaire pour codes cettres

Afficher le code du message ‘artificialintelligence’

Maintenant que vous avez accumulé les notions de bases de la syntaxe python. On peut écrire des programmes simples pour démontrer les capacités du langage

Changer le contenu du fichier foreach.py dans votre projet:

# This is what a comment looks like 
fruits = ['apples','oranges','pears','bananas']
for fruit in fruits:
    print fruit + ' for sale'

fruitPrices = {'apples': 2.00, 'oranges': 1.50, 'pears': 1.75}
for fruit, price in fruitPrices.items():
    if price < 2.00:
        print '%s cost %f a pound' % (fruit, price)
    else:
        print fruit + ' are too expensive!'

Pour exécuter alors ce fichier, lancer la commande suivante:

python foreach.py

Investiguer le contenu du fichier listcomp.py qui démontre la puissance des lists comprehension

nums = [1,2,3,4,5,6]
oddNums = [x for x in nums if x % 2 == 1]
print oddNums
oddNumsPlusOne = [x+1 for x in nums if x % 2 ==1]
print oddNumsPlusOne

Executer ce script, puis générer une liste comprhension qui garde que les chaines ayant une longeur supérieure ou égale à 5. Les chaines sauvegardées doivent être en lettre miniscules. la solution est dans listcomp2.py

Fonctions

Similaire à tous les langages de programmation, python vous permet de définir vos propres fonctions.

fruitPrices = {'apples':2.00, 'oranges': 1.50, 'pears': 1.75}

def buyFruit(fruit, numPounds):
    if fruit not in fruitPrices:
        print "Sorry we don't have %s" % (fruit)
    else:
        cost = fruitPrices[fruit] * numPounds
        print "That'll be %f please" % (cost)

# Main Function
if __name__ == '__main__':        
    buyFruit('apples',2.4)
    buyFruit('coconuts',2) 

Classique (exercice avancé ***) Ecire la fonction quicksort avec une comprehension. Vous trouverez la solution dans quickSort.py

Programmation Orienté Objet

La majorité des questions des projet va vous demander de changer le contenu d’un fonction ou méthodes d’un objet. Ainsi, dans cette section, nous présonterons une introduction simple à la programmation orienté object par python.

class Rectangle:
  def __init__(self,width):
    """
    Constructeur par une longueur
    """
    self.width = width

  def get_width(self):
    """
    Renvoir la longueur du rectangle
    """
    return self.width
  
  def  get_surface(self):
    return self.width**2

  def __str__(self):
    return "Carre [width=%d]" %self.width

Cette classe définit un Rectangle avec un constcuteur, deux getters et une méthode pour convertir en string.

Utiliser les objets:

>>> A =Rectangle(4)
>>> A.get_width
4
>>> A.get_surface()
16
>>> print A
Carre [width=4]

Autograder

Les deux projet de ce cours contient un outil appelé autograder qui permet la notation automatique de votre solution. Ainsi vous pouvez essayer plusieurs solutions et l’autograder va vous renvoier un feed-back de votre solution. Les commentaires de ce dernier, vous seront d’une grande utilisté pour détecter vos erreurs ou de de confirmer la exactitude de vos réponses.

Dans section, on va se familiariser avec cet outil et lister les méthodes pour intéragir avec ce dernier.

Vous devez télécharcher le contenu du projet tutorial

Ainsi dans votre project, executé la commande:

python autograder.py
Question q1
===========

*** FAIL: test_cases/q1/addition1.test
*** 	add(a,b) must return the sum of a and b
*** 	student result: "0"
*** 	correct result: "2"
*** FAIL: test_cases/q1/addition2.test
*** 	add(a,b) must return the sum of a and b
*** 	student result: "0"
*** 	correct result: "5"
*** FAIL: test_cases/q1/addition3.test
*** 	add(a,b) must return the sum of a and b
*** 	student result: "0"
*** 	correct result: "7.9"
*** Tests failed.

### Question q1: 0/1 ###

On peut voir l’autograder evalue votre solution sur différent cas et vous renvoie votre note indiquant si vous avez passé le test ou non.

Question 1 : Addition

Ouvrez le fichier addition.py et examiner la définition de la méthode add

"""
Run python autograder.py
"""

def add(a, b):
    "Renvoie la somme de a et b"
    "*** Votre code ***"
    return 0

Changer le contenu de la fonction pour calculer la bonne solution. Une fois terminé, exécuter la commande pour vérifier votre solution:

python autograder.py -q q1

Vous devez vous assurer que vous avez passé la solution

Question 2: Acheter des Fruits

Implémenter la fonction buyLotsOfFruit(orderList) dans le fichier buyLotsOfFruit.py. Cette fonction prend comme argument une liste de couples (fruit, pound) et renvoie le prix de cette liste.

S’il y as un fruit dans la liste qui ne figure pas dans la liste de fruits offerts par le magasin, la fonction doit afficher un message d’erreur et renvoie la valeur None.

Il ne faut, dans aucun cas, changer la variable fruitPrices.

Pour vérifier votre réponse, exécuter le code suivant.

python autograder.py -q q2 --mute

Question 3: acheter avec meilleur prix

Remplir la fonction shopSmart(orders, shops) dans le fichier shopSmart.py. Cette fonction prend, comme argument, une liste orders comme fruits à acheter avec leur poids. Elle prend aussi une liste de magasins shops où on peut acheter ces fruits. Cette fonction doit renvoie le magasin avec le coût minimal de notre ordre.

Vérifier votre réponse avec

python autograder.py -q q3  --mute

Félicitions, vous avez terminé avec succès ce premier TP. Vous êtes maintenant prêt, pour entrer dans le fabuleux monde de PACMAN. —-

La version récente de python est 3.x, mais nous nous contentons de python 2.7 pour des raisons de compatibilités. ↩
Votre ligne de commande peut être différent, comme il est possible de la personnaliser. ↩