C5 Dictionnaires ¶

Introduction¶

On rappelle que pour une liste de Python, les valeurs sont accessibles par l'intermédiaire de leur indice. Par exemple les éléments de la liste prenoms = ['Marie', 'Paul', 'Julie', 'Tom', 'Alice'] sont accessibles via les indices 0, 1, 2, 3, 4 comme illustré ci-dessous :

Elements	'Marie'	'Paul'	'Julie'	'Tom'	'Alice'
Indice	0	1	2	3	4

Un dictionnaire de Python est similaire à une liste mais les éléments appelées valeurs sont reperés par des clés. Un dictionnaire est donc comparable à un tableau associatif de clés et de valeurs, chaque clé (unique) étant associé à une valeur. Prenons un premier exemple, un dictionnaire permettant d'associer des clés (des prenoms) à des valeurs à une adresse mail :

Clés	'Marie'	'Paul'	'Tom'
Valeurs	'marie@toto.com'	'paul@truc.net'	'tom@bidule.org'

Pour créer ce dictionnaire en Python, on utilise la syntaxe suivante :

adresses = {'Marie' : 'marie@toto.com', 'Paul' : 'paul@truc.net', 'Tom' : 'tom@bidule.org'}

c'est-à-dire :

On liste entre accolades { } et séparés par des virgules , les paires clés/valeurs
Les deux éléments d'une même paire sont séparés par le caractère :

Opération de bases sur un dictionnaires¶

Affichage :
Pour afficher la totalité des paires d'un dictionnaire, on utilise l'instruction print
Accès à une valeur :
Pour accéder aux valeurs de ce dictionnaire, on utilise une syntaxe similaire à celle des listes, mais on donne la clé entre crochets ([ et ]) et pas l'indice. Par exemple l'adresse mail de 'Paul' s'obtient avec adresses['Paul'].

Note

Tenter d'accéder à une valeur via une clé inexistante produit une erreur KeyError
Modifier une valeur :
Pour modifier une valeur dans un dictionnaire, on utilise l'affectation =. Par exemple pour modifier l'adresse de Tom : adresses['Tom'] = tom@mel.org
Supprimer une valeur : Pour supprimer une paire d'un dictionnaire on utilise l'instruction del. Par exemple pour supprimer del adresses['Marie'] supprimera la paire 'Marie' : 'marie@toto.com' du dictionnaires adresses

A retenir

Un dictionnaire permet de stocker des données sous la forme d'associations clés/valeurs
Pour créer un dictionnaire, on utilise la syntaxe :
mon_dico = {cle1 : valeur1, cle2 : valeur2, cle3:valeur3, ...}. Un dictionnaire vide s'obtient avec {}.
On accède à une valeur par sa clé avec la syntaxe mon_dico[cle], si la clé n'existe on obtient l'erreur KeyError
On modifie une valeur existante ou créer une nouvelle association clé/valeur avec une affectation de la forme mon_dico[cle] = nouvelle_valeur
On peut supprimer un couple clé/valeur avec del mon_dico[cle]

Exercice 1 : Créer et manipuler un dictionnaire¶

Créer un dictionnaire coefficient permettant d'associer à chaque épreuve finale du bac son coefficient (voir tableau ci-dessous) :
Ecrire une instruction print permettant d'afficher le coefficient du 'Grand oral'.
Quelle instruction permet de modifier le coefficient de la philosophie en 9 ?
Quelle instruction permet de rajouter l'épreuve 'Option' avec un coefficient 2 ?
Quelle instruction permet de supprimer l'épreuve 'Option' crée ci-dessus ?

Test d'appartenance à un dictionnaire¶

On peut tester si une clé existe ou non dans un dictionnaire avec <cle> in <dico> qui renverra true si <cle> est une clé présente dans <dico> et <false> sinon.

Note

On peut aussi utiliser in sur les listes pour y tester la présence d'un élément par exemple 2 in [1, 9, 4] renvoie false. Pour des raisons qui seront détaillées plus loin dans le cours, on limitera volontairement l'utilisation du in aux dictionnaires et on l'évitera sur les listes.

Exercice 2 : Dictionnaire des nombres d'occurrences¶

Ecrire une fonction dico_occurrence qui prend en entrée une chaîne de caractères s et renvoie un dictionnaire dont les clés sont les caractères présents dans s et les valeurs leurs nombres d'occurrences. Par exemple, dico_occurrence("Bonjour") doit renvoyer le dictionnaire {'B' : 1, 'o':2, 'n':1, 'j':1, 'u':1, 'r':1} car tous les caractères apparaissent une fois sauf o qui apparaît deux fois.

Indices

Créer un dictionnaire vide
Parcourir la chaine s caractère par caractère
Si le caractère est déjà présent dans le dictionnaire incrémenter son nombre d'occurrence, sinon l'ajouter au dictionnaire avec une occurrence de 1.

Parcourir un dictionnaire¶

On peut parcourir un dicionnaire par clés ou par valeurs et la syntaxe est similaire à celle déjà rencontrée sur les autres itérables (chaines de caractères, tuples, listes) : on utilise une boucle for <cle> in <dico>. Par exemple, dans la boucle for c in {"A":6, "T":12, "C":9, "G":14} la variable c prendra les valeurs "A", "T", "C" et "G".

Exercice 3 : Valeur d'un mot au Scrable¶

Au jeu du Scrabble, chaque lettre a une valeur comme indiqué sur l'image ci-dessous :

valeurs des lettres

Le but de l'exercice est d'écrire une fonction score qui prend un argument un mot et renvoie la somme des valeurs des lettres de ce mot. Par exemple valeur("GIRAFE") doit renvoyer 10 en effet : et donc la valeur est \(2+1+1+1+4+1 = 10\)

Compléter une première version de score qui parcours les lettres du mots et ajoute la valeur suivant la lettre rencontrée.

def score(mot):
    total = 0
    for lettre in ....:
        if lettre == 'A' or lettre=='E' or lettre=='I' ..... :
            total += 1
        if lettre == 'D' or lettre == 'G' or .......:
            totel += 2
        ...
        ...
    return ...

Les dictionnaires à la rescousse
1. Créer un dictionnaire valeur dont les clés sont les lettres de l'alphabet et qui associe à chaque lettre sa valeur.
2. Utiliser ce dictionnaire afin d'écrire une version bien plus courte et lisible de la fonction score.

Dictionnaires et mutabilité¶

Les dictionnaires sont des structures de données mutables de Python, on retrouve donc les deux conséquences déjà observées sur les listes, à savoir :

lorsqu'on on crée un dictionnaire avec l'opérateur = à partir d'un dictionnaire existant, toute modification de l'un entraine une modification de l'autre :

###(Dés-)Active le code après la ligne # Tests (insensible à la casse)
(Ctrl+I)
Entrer ou sortir du mode "deux colonnes"
(Alt+: ; Ctrl pour inverser les colonnes)
Entrer ou sortir du mode "plein écran"
(Esc)
Tronquer ou non le feedback dans les terminaux (sortie standard & stacktrace / relancer le code pour appliquer)
Si activé, le texte copié dans le terminal est joint sur une seule ligne avant d'être copié dans le presse-papier

Pour crée une "vraie" copie d'un dictionnaire dico, on peut utiliser dico.copy(). Par exemple, ci-dessus, on écrira ligne 2 dico2 = dico1.copy(). Les modifications apportées à la copie ne se répèteront pas sur l'original (et inversement)
lorsqu'on passe un dictionnaire à une fonction, tout modification effectuée dans la fonction modifie effectivement le dictionnaire

###(Dés-)Active le code après la ligne # Tests (insensible à la casse)
(Ctrl+I)
Entrer ou sortir du mode "deux colonnes"
(Alt+: ; Ctrl pour inverser les colonnes)
Entrer ou sortir du mode "plein écran"
(Esc)
Tronquer ou non le feedback dans les terminaux (sortie standard & stacktrace / relancer le code pour appliquer)
Si activé, le texte copié dans le terminal est joint sur une seule ligne avant d'être copié dans le presse-papier

D'autre part, les clés d'un dictionnaires doivent nécessairement être non mutables, donc les listes par exemple ne peuvent pas être clés d'un dictionnaire, une tentative en ce sens, déclenche un TypeError.

Exercices de synthèse¶

Exercice 4 : Moyennes des élèves¶

Voici un dictionnaire contenant les notes obtenus par des élèves :

notes = {
            "Albert"    : [7, 11, 15, 8, 9],
            "Alice"     : [14, 11, 6, 15],
            "Bob"       : [9, 9, 13, 14, 9],
            "Louise"    : [11, 13, 12, 14, 14],
            "Michelle"  : [2, 5, 4, 9],
            "Luc"       : [18, 14, 18, 11]
        }

Ecrire une fonction moyenne qui prend en argument une liste non vide d'entiers et renvoie la moyenne des éléments de cette liste.
Créer un dictionnaire possédant les mêmes clés (les prénoms) et contenant la moyenne de chaque élève.

Exercice 5 : Codage et décodage¶

Le dictionnaire suivant représente un code, les clés sont les lettres de l'alphabet (en majuscule) et les valeurs sont les lettres par lesquelles les remplacer pour effectuer le codage :

code = {'A': 'Y', 'B': 'S', 'C': 'B', 'D': 'I', 'E': 'T', 
        'F': 'Q', 'G': 'N', 'H': 'U', 'I': 'X', 'J': 'F',
        'K': 'C', 'L': 'W', 'M': 'K', 'N': 'H', 'O': 'E',
        'P': 'G', 'Q': 'O', 'R': 'P', 'S': 'L', 'T': 'M',
        'U': 'A', 'V': 'J', 'W': 'Z', 'X': 'V', 'Y': 'R',
        'Z': 'D'}

Par exemple le codage du mot FACILE est : QYBXWT (en effet la clé F est associée à la valeur Q, la clé A à la valeur Y, ...)

Ecrire une fonction qui prend en entrée une chaine de caractère et renvoie son codage. Si des caractères autres que des lettres majuscules sont présentes dans la chaine (ponctuation, espace, ...) ils sont laissées intactes. Tester votre fonction en déterminant le codage de la phrase C'EST VRAIMENT SUPER DE FAIRE DU PYTHON !. Tester votre réponse dans le formulaire suivant :
Créer un dictionnaire decode qui "inverse" le dictionnaire code c'est-à-dire que la valeur associée à Y est A, celle associée à B est S, ...
Ecrire une fonction qui prend en entrée une chaine de caractère et renvoie son décodage. Tester votre fonction en décodant le message suivant : LAGTP ! JEAL YJTD PTALLX W'TVTPBXBT.

Exercice 6 : A la recherche du mot caché¶

Vous pouvez télécharger ci-dessous un fichier mot_cache.txt :
mot_cache.txt

ce fichier contient de nombreux caractères : tous ceux de code ascii compris entre 33 (!) et 126 (~). Tous ces caractères apparaissent au moins à 50 reprises (et jusqu'à 100 fois) à l'exception de quelques uns qui apparaissent rarement (moins d'une dizaine de fois).
Retrouver les caractères qui apparaissent rarement, ranger les dans l'ordre de leur nombre d'apparition pour obtenir le mot caché. Vous pouvez vérifier votre résultat ci-dessous :

Aide

Revoir si nécessaire comment ouvrir un fichier en Python et en lire le contenu.
On pourra construire un dictionnaire dont les clés sont les caractères et les valeurs leur nombre d'apparition.

Exercice 7 : S'entrainer sur CodEx¶

Quelques exercices CodEx pour s'entrainer sur les dictionnaire :

Problèmes¶

Exercice 8 : Algorithme de Luhn¶

L'algorithme de Luhn, du nom de son inventeur Hans Peter Luhn est célèbre car il est notamment utilisée pour vérifier qu'un numéro de carte de crédit est valide. Pour valider un numéro donné on calcule à partir de ses chiffres une valeur appelée somme de contrôle, si cette valeur est divisible par 10 alors le numéro est valide.

Le but de l'exercice est de mettre en oeuvre cet algorithme puis de le tester.

On commence par écrire une fonction annexe qui sera utile dans le calcul de la somme de contrôle. Ecrire une fonction de mult2 qui prend en entrée un entier naturel \(c\) tel que \(0\leqslant c \leqslant 9\) et renvoie \(2c\) lorsque \(0\leqslant 2c \leqslant 9\) et la somme des deux chiffres de \(2c\) sinon. On vérifiera les préconditions à l'aide d'instructions assert.

Le calcul de la somme de contrôle consiste à faire la somme des chiffres du numéro à tester en utilisant au préalable la fonction mult2 sur les chiffres dont le rang est pair (c'est à dire en partant de la fin du nombre, le 2e chiffre, le 4e, ...). Par exemples :
- pour 267 on doit faire 2 + mult2(6) + 7 ce qui donne 2+3+7 = 12.
- pour 15782, on doit faire la somme 1 + mult2(5) + 7 + mult2(8) + 2, ce qui donne : 1+1+7+7+2 = 18.
- pour 124586, on doit faire la somme mult2(1) + 2 + mult2(4) + 5 + mult2(8) + 6, ce qui donne : 2+2+8+5+7+6 = 30.
On rappelle que le numéro est valide lorsque cette somme de contrôle est divisible par 10, ainsi des trois exemples précédents, seul le dernier est un numéro valide.
Vérifier (à la main) que le numéro 4762 est valide mais pas le numéro 5438.

Ecrire une fonction de signature valide qui prend en entrée un numéro n et renvoie un booléen indiquant si ce numéro est valide.

Aide

On rappelle que n%10 permet d'obtenir le dernier chiffre d'un nombre écrit en base 10.

On donne ci-dessous la définition en Python d'une liste de 100 numéros dont un seul n'est pas valide :

numeros = [42893834, 469308860, 816927776, 146369152, 577477938, 242383354, 198853863, 497604926, 965166499, 896414216, 252023627, 504900275, 833686900, 25200593, 448977637, 675139265, 651805400, 403834260, 40891723, 34557363, 350052114, 215953688, 947025672, 269564290, 364657825, 610215303, 787228626, 336651237, 451740674, 687031351, 15139298, 19798024, 156340226, 357230580, 691330690, 258981679, 599613932, 890184567, 281750117, 564780427, 311762298, 533773735, 594844219, 145449195, 84137843, 568985378, 345751986, 735943243, 497983155, 386643704, 295664130, 848035267, 127760916, 242689800, 117599563, 492418736, 378068621, 429991706, 829069962, 354972812, 117023051, 844209254, 374770840, 273363275, 726603368, 591265053, 57508467, 326217296, 6613137, 339258576, 416161248, 843538950, 398195826, 11005451, 988988143, 482333671, 105154348, 859903643, 743440430, 603137506, 771710878, 564268084, 451172761, 899471783, 806957882, 93935849, 917054033, 185026515, 523927549, 746123991, 539999326, 640950606, 115496762, 439933680, 439477399, 842100126, 556362267, 496985862, 693480949, 562975391]

Déterminer à l'aide d'un programme utilisant la fonction de validation lequel de ces numéros est invalide. Tester votre réponse :
Ecrire une fonction qui prend en entrée un tableau d'entiers et renvoie le nombre de numéros valide dans ce tableau. Par exemple sur le tableau numeros de 100 entiers donné en exemple, cette fonction doit renvoyer 99 puisque un seul numéro est invalide.
Ecrire une fonction qui prend en entrée un entier n et détermine quel chiffre ajouter à droite de ce nombre de façon à ce que le nombre ainsi formé soit un numéro valide. Par exemple pour 732, cette fonction renvoie 8 car le nombre 7328 est valide : mult2(7) + 3 + mult2(2) + 8 = 5 + 3 + 4 + 8 = 20

Exercice 9 : Nombres harshad¶

On dit qu'un entier strictement positif est un nombre harshad (ou nombre de Niven) lorsqu'il est divisible par la somme de ses chiffres dans une base donnée. Dans cet exercice, on s'intéresse aux nombres harshad en base 10. Par exemples, \(48\) est un nombre harshad puisque 48 est divisible par \(12\), de même \(63\) (divisible par 9) ou encore \(190\) (divisible par 10) sont aussi des nombres harshad. Par contre \(28\), ou encore \(104\) ne sont pas des nombres harshad. Pour en savoir plus on pourra consulter la page wikipedia dédiée.

Ecrire une fonction est_harshad qui prend en argument un entier n et renvoie True si et seulement si n est un nombre harshad.
Ecrire une fonction liste_harshad qui prend en argument deux entiers debut et fin et renvoie la liste des nombres de harshad compris entre debut (inclus) et fin (exclu). Par exemple liste_harshad(10,20) doit renvoyer la liste [10, 12, 18] car ce sont les trois nombres harshad compris entre 10 (inclus) et 18 (exclu). Combien il y a-t-il de nombres harshad entre 10 (inclus) et 1000000 (exclu) ? Vérifier votre réponse : .
On s'intéresse maintenant aux suites de nombres consécutifs qui sont tous harshad. Par exemple, on pourra vérifier que \(110, 111, 112\) forment une suite de trois nombres harshad consécutifs. Ecris une fonction consecutifs qui prend en argument une liste quelconque d'entiers triés dans l'ordre croissant et renvoie le nombre de valeurs maximales consécutifs dans cette liste ainsi que la première de ces valeurs. Par exemple consecutifs([2,6,7,10,12,13,14,20,21]) doit renvoyer le tuple (3,12) car il y a un maximum de 3 valeurs consécutives dans la liste et la première est 12.
Parmi les nombres harshad compris entre 10 (inclus) et 1000000 (exclu), combien au maximum en trouve-t-on de consécutifs ? Et quel est le premier de ces nombres ?

Exercice 10 : Nombre de jours entre deux dates¶

On s'intéresse dans cet exercice au calcul du nombre de jours entre deux dates d1 et d2 données au format JJ/MM/AAAA. On propose pour cela, l'algorithme (naïf) suivant : on calcule de façon répété le lendemain de la date d1 jusqu'à obtenir la date d2.

Créer un dictionnaire nb_jours qui fait correspondre à chaque numéro de mois son nombre de jours.
Ecrire une fonction qui renvoie True si et seulement si l'entier donné en argument est une année bissextile. Une année est bissextile si elle est divisible par 4 mais pas par 100 ou s'il est divisible par 400.
Ecrire une fonction lendemain qui prend en argument trois entiers j, m et a et renvoie les trois entiers correspondant au lendemain de cette date. Par exemple lendemain(30,6,1950) renvoie 1,7,1951.
Créer une fonction extrait qui prend en argument une chaine de caractère représentant une date au format JJ/MM/AAAA et renvoie un tuple de trois entiers : le jour, le mois et l'année de cette date. Par exemple extrait("25/01/1942") renvoie le tuple 25, 1, 1942.
En déduire une fonction ecart qui prend en argument deux dates et renvoie le nombre de jours qui sépare ces deux dates. On considère que l'écart entre deux dates consécutives est 1.
Calculer l'écart entre le 25/01/1942 et le 17/12/2022 et vérifier votre réponse : .