Modules

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Un module (aussi appelé bibliothèque ou library) est un ensemble de fonctions utiles, utilisables dans de nombreux programmes. Python vient avec de nombreux modules, par exemple :

math qui contient les fonctions mathématiques courantes,
random qui permet de générer toutes sortes de nombres aléatoires,
pathlib pour naviguer dans l'arborescence du disque dur,
...

Il existe de nombreux modules, réalisant une foultitude d'opérations. Avant de se mettre à coder quelque chose, commencez toujours par vérifier (google est votre ami) s'il n'existe pas un module tout fait, vous gagnerez du temps. Python en fournit déjà de nombreux via sa bibliothèque standard.

Bibliothèque standard de python

Utiliser un module

Pour utiliser un module, il faut commencer par l'importer avec la commande import. Il existe plusieurs façon de faire, mais toutes fonctionnent sur le même principe : python va lire le module et associer les noms qu'il trouve à un espace de nom. Le mot clé utilisé est import <nom de module> ou une de ses variations.

Nous allons ici calculer le cos de $\pi/2$. Pour cela commençons par utiliser la méthode explicite qui va nous permettre de montrer le fonctionnement interne de l'utilisation des modules.

Importation directe du module

On met le nom complet avant chaque appel :

>>> import math
>>> pi_sur_deux = math.pi / 2
>>> math.cos(pi_sur_deux)
6.123233995736766e-17
>>>

Regardons ligne à ligne comment se comporte l'interpréteur avec les variables :

Import

La première ligne du code précédent crée une variable de nom math et de type module.

>>> import math
>>> type(math)
<class 'module'>
>>>

Un module contient un objet python appelé espace de nommage et qui permet d'associer des noms à des objets. Représentons ceci graphiquement :

espace de nommage 1

L'espace de nommage (la flèche verte) contient tous les noms définis dans le module math (symbolisés par les ...), en particulier les noms pi et cos, eux-même liées à des objets. Explicitons-le :

espace de nommage 2

Pour accéder aux objets d'un espace de nommage, on utilise la notation pointée :

Définition

La notation A.B : se lit ainsi on cherche l'objet de nom B dans l'espace de nommage de l'objet de nom A

À l'issue de la seconde ligne on est dans l'état suivant :

espace de nommage 3

La dernière ligne est alors exécutée de la même manière.

Importation d'une méthode particulière

On peut aussi importer le module, mais ne pas retenir son nom :

>>> from math import cos, pi
>>>

Après la ligne de l'import on est dans la situation suivante :

espace de nommage 4

Le module est importé mais est inaccessible, seules les noms de l'import le sont. Le ramasse-miette supprime ensuite les objets inaccessible, ici le module. Donc Au final on a :

espace de nommage 5

Ce qui nous permet ensuite d'écrire :

>>> cos(pi / 2)
6.123233995736766e-17

Dans cette façon de faire, on associe des noms du module math à l'espace de nom global. Il n'y a aucune manière d'accéder aux autres noms défini dans math avec cette façon de faire.

Importation de toutes les fonctions du modules

Une généralisation du cas précédent permet de tout importer :

>>> from math import *
>>> log(e)
1.0

Cette méthode est déconseillée dans la plupart des cas car on ne sait pas vraiment ce qui a été importé. Ce qui nuit à la lisibilité du code.

Importation de modules sous la forme d'alias

Quelques bibliothèques très utilisées s'importent avec des alias par exemple :

>>> import numpy as np

espace de nommage np

Ou encore :

>>> import matplotlib.pyplot as plt

Notez que dans ce dernier cas, ceci signifie que pyplot était aussi un module !

espace de nommage plt

Cela permet de raccourcir le nom, il suffira de taper plt à la place de matplotlib.pyplot mais cela se fait au détriment de la lisibilité. Il n'est donc pas recommandé du tout de le faire avec d'autres bibliothèque même s'il est tout à fait possible d'écrire ce genre d'horreurs :

import math as m
import random as r

Exercices avec le module random

Un module très utile dans python est le module random

Utilisez le pour répondre aux questions suivantes :

Générez un entier aléatoire entre 10 et 234.

solution

On utilise la fonction randrange du module random :

>>> import random
>>> random.randrange(10, 235)
51

Générez un nombre réel uniformément dans $[0, 1[$

solution

On utilise la fonction random du module random :

>>> import random
>>> random.random()
0.07350177375024702

Choisissez 2 éléments avec remise de la liste ["pomme", "abricot", "orange", "cerise"]

solution

On utilise la fonction choices du module random :

>>> import random
>>> random.choices(["pomme", "abricot", "orange", "cerise"], k=2)
['pomme', 'pomme']

Choisissez 2 éléments sans remise de la liste ["pomme", "abricot", "orange", "cerise"]

solution

On utilise la fonction sample du module random :

>>> import random
>>> random.sample(["pomme", "abricot", "orange", "cerise"], k=2)
['cerise', 'pomme']