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Mar 29
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Manipulation de fichiers Excel en Python

Manipulation de documents Excel en Python

By | Débutant Raspberry Pi, Informatique | No Comments

Il y a peu, j’abordai la manipulation de fichiers basiques en Python au sein d’un article. Aujourd’hui, j’ai souhaité vous présenter les fondamentaux de l’utilisation de fichiers Excel sous Python. En effet, Excel permet l’organisation et le traitement d’un grand nombre de données mais, on peut aussi supposer avoir préparer un document sous Excel afin qu’il soit lisible par n’importe quel individu, et d’avoir besoin pour un quelconque traitement informatique d’importer ce document sous Python.
Bien sûr, il m’est compliqué de m’adapter à toutes les situations. La diversité des documents Excel ne permet pas de réaliser un article « universel » qui traiterait de tous les cas possibles de document sur Excel. Je me limiterai à un document relativement simpliste que je présenterai dans quelques lignes… Etant donné que le logiciel Excel permet de gérer des documents multipages, j’aborderai aussi cette notion.

Dès lors, et avant d’aller plus loin dans cet article, il nous sera nécessaire d’utiliser (et donc d’avoir installé) la librairie « xlrd » sous Python. Je vous renvoie pour cela au cours sur l’installation de librairie sous Python grâce à l’utilitaire pip. Vous aurez simplement besoin de connaitre le nom de la librairie telle que pip la connait, à savoir « xlrd ». Pour ceux d’entre-vous qui ont parcouru rapidement l’article traitant de cet utilitaire, je vous donne tout de même directement la ligne de commande permettant l’installation de la librairie :

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pip install xlrd

Si vous rencontrez des problèmes à l’installation, pensez à lire notre article sur l’utilitaire pip, j’insiste sur ce point car on y traite certains problèmes qui peuvent être récurrents avec cet utilitaire…

Si l’installation s’est correctement déroulée, alors vous êtes fin prêt et nous allons pouvoir commencer ensemble en important notre premier fichier Excel dans Python.

1- Première importation et manipulations

Afin d’uniformiser le tutoriel, je vous propose d’utiliser une feuille de calcul dont la structure est semblable à celle-ci :

Capture d'écran feuille de calcul Excel 1

Capture d’écran de la première feuille de calcul de notre document Excel
Capture d'écran feuille de calcul Excel 2

Capture d’écran de la seconde feuille de calcul de notre document Excel

C’est un document Excel en deux feuilles de calcul dont la première (image de gauche) représente les images de la fonction f(x) = x^2 + 4 pour les x donnés et la seconde (image de droite) représente les images de f(x) = x^3 + 4
Notre objectif sera de récupérer sous Python ces données et d’en afficher les courbes représentatives. J’utiliserai d’ailleurs pour cela la bibliothèque matplotlib que vous pouvez installer depuis pip si vous le souhaitez. Si vous n’installez pas cette librairie, vous pourrez tout de même suivre ce tutoriel, le tracé sera la seule partie que vous ne pourrez pas exécuter. A ce propos, je ne détaillerai pas les fonctions utilisées pour le tracé (mais les codes seront fournis). L’utilisation de la bibliothèque matplotlib fera l’objet d’un article à part entière étant donné le fait que ce soit une librairie très complète.

La première étape consiste bien sûr à importer la librairie dans Python et à ouvrir notre fichier. Pour l’import de la librairie, on utilisera le classique

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import xlrd

Et l’importation du document dans Python se fait au moyen de la fonction « open_workbook » de la librairie xlrd :

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document = xlrd.open_workbook("document_excel.xlsx")

On veillera alors à bien placer notre fichier Excel dans le même répertoire que le fichier Python. Dans le cas contraire, on devra indiquer un chemin relatif vers le fichier (exemple « ../document_excel.xlsx » si le document se situe dans le dossier parent du fichier Python)

On peut alors accéder à quelques propriétés intéressantes, notamment le nombre de feuilles que contient notre document Excel (dans notre cas, 2) et le nom de chacune de ces feuilles sous la forme d’une liste. Cela s’obtient de la manière suivante :

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print("Nombre de feuilles: "+str(document.nsheets))
print("Noms des feuilles: "+str(document.sheet_names()))

Vous noterez que je décide d’afficher ces données au moyen de « print ».
Mais l’objectif finalement, c’est de pouvoir récupérer les données que l’on a précédemment enregistré dans nos feuilles de calcul. Pour cela, on doit donc logiquement sélectionner notre première feuille de calcul, récupérer nos données, sélectionner la seconde, et ainsi de suite. On doit donc utiliser la fonction « sheet_by_index ». Au passage, il existe une fonction « sheet_by_name » qui fonctionne de la même manière en spécifiant simplement le nom de la feuille de calcul en paramètre. Je préfère utiliser la première fonction car je n’ai pas à faire attention à des caractères particuliers, espaces ou autres « altérations » possibles de ma chaine de caractère. Pour l’intérêt pédagogique, j’inclue cependant dans le script suivant les deux structures.

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feuille_1 = document.sheet_by_index(0)
feuille_1 = document.sheet_by_name("Fonction 1")

Maintenant, j’ai dans l’objet « feuille_1 » la possibilité de retrouver toutes mes données. Mais avant de les obtenir, je vais avoir besoin d’accéder aux dimensions de ma feuille (nombre de lignes et de colonnes). J’ai pour cela la possibilité d’accéder à certaines informations de ma feuille, notamment son nom, son nombre de lignes et son nombre de colonnes au moyen des fonctions suivantes :

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print("Format de la feuille 1:")
print("Nom: "+str(feuille_1.name))
print("Nombre de lignes: "+str(feuille_1.nrows))
print("Nombre de colonnes: "+str(feuille_1.ncols))

Vous remarquerez que je décide encore une fois d’afficher ces informations mais je vais dès à présent les stocker dans des variables que j’aurai sans doute l’occasion d’utiliser plus tard :

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cols = feuille_1.ncols
rows = feuille_1.nrows

Vient alors le moment tant attendu, celui d’accéder à mes données. Pour cela, j’ai deux manières de procéder. La première, que je qualifierai de méthode bourrine, serait de parcourir toutes les lignes et colonnes de mon document et de tout stocker dans un tableau. Cette méthode a l’avantage de ne pas nécessiter la connaissance préalable du format du document Excel. Cependant, ce n’est pas la méthode que je souhaite utiliser ici. Je vais privilégier une méthode plus élégante étant donné que je sais déjà que ma première colonne contient mes valeurs de x  et la seconde de f(x) . Au passage, je n’oublie pas que ma première ligne me sert à nommer les colonnes afin de pouvoir comprendre le document Excel si un jour me viens l’envie de le relire. Alors ma « sélection » de données sous Python devra commencer à la seconde ligne.
Pour sélectionner la valeur d’une cellule dont je connais la ligne et la colonne, j’utilise la fonction suivante :

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cellule = feuille_1.cell_value(rowx=1, colx=0)
print(cellule)

Attention, les cellules sont numérotées en partant de 0 pour leur ligne et leur colonne. Cela signifie que la cellule tout en haut à gauche est en position (0, 0)  et non (1, 1) . Si cela vous semble être une mauvaise idée de la part des concepteurs de Python, sachez qu’en fait, cela va nous permettre de parcourir très facilement nos lignes et colonnes. Par ailleurs, sachez que dans la plupart des langages de programmation, les tableaux démarrent à l’index 0 et que donc Python essaye, au moins sur ce coup, d’être en accord avec les autres…
En parcourant donc ma feuille de calcul à l’aide d’une boucle for pour former mes listes X et Y qui contiennent respectivement les valeurs de x  et de f(x) , j’en viens à adopter la structure suivante :

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X = []
Y= []
for r in range(1, rows):
    X += [feuille_1.cell_value(rowx=r, colx=0)]
    Y += [feuille_1.cell_value(rowx=r, colx=1)]

Et je peux alors former très rapidement le graphe représentatif de ma fonction :

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plt.plot(X, Y)
plt.show()

Et voici finalement mon script au complet :

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import xlrd
import matplotlib.pyplot as plt
 
document = xlrd.open_workbook("document_excel.xlsx")
 
print("Nombre de feuilles: "+str(document.nsheets))
print("Noms des feuilles: "+str(document.sheet_names()))
 
feuille_1 = document.sheet_by_index(0)
feuille_1 = document.sheet_by_name("Fonction 1")
 
print("Format de la feuille 1:")
print("Nom: "+str(feuille_1.name))
print("Nombre de lignes: "+str(feuille_1.nrows))
print("Nombre de colonnes: "+str(feuille_1.ncols))
 
cols = feuille_1.ncols
rows = feuille_1.nrows
 
X = []
Y= []
 
for r in range(1, rows):
    X += [feuille_1.cell_value(rowx=r, colx=0)]
    Y += [feuille_1.cell_value(rowx=r, colx=1)]
 
plt.plot(X, Y)
plt.show()

Ce script fonctionne parfaitement pour la feuille 1 et je vous laisse libre soin de l’adapter pour la feuille 2 (les modifications sont infimes…)

2- Conclusion

En conclusion, j’ai souhaité vous démontrer ici toute la simplicité de l’utilisation d’Excel en collaboration avec Python. Si l’exemple que nous avons abordé ici n’est pas d’une pertinence absolue étant donné que l’on aurait pu directement tracer la courbe sur Excel ou obtenir la fonction sous Python, il a au moins le mérite d’être simple et d’expliquer clairement les fondamentaux de la manipulation de documents Excel.
Nul doute que nous serons amenés plus tard à manipuler des fichiers d’une manières plus avancés, notamment parce qu’un document Excel permet le stockage ordonné d’un grand nombre de données et semble donc parfaitement adapté à une utilisation pour le Machine Learning…

D’ici là, vous pouvez vous entrainer sur des classeurs Excel de votre composition afin de manipuler correctement les fondamentaux de la librairie xlrd. Si vous êtes curieux, sachez que le projet xlrd et disponible sur Github à l’adresse suivante : https://github.com/python-excel/xlrd et que vous y aurez tout loisir de découvrir comment fonctionne cette bibliothèque (attention, si vous débutez, vous risquez de vous perdre au milieu de toutes ces lignes de code…)

Fabien A.

Mar 17
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Calcul intégral en Python

Calcul approché d’intégrales: Méthode des rectangles

By | Débutant Raspberry Pi, Informatique | One Comment

1- Introduction au calcul intégral

Deux raisons ont pu vous pousser à la lecture de cet article. La première, c’est que vous connaissez le calcul intégral dans sa définition mathématique et que vous cherchez simplement à comprendre comment implémenter de tels calculs en Python (ou tout autre langage de programmation). La seconde, c’est que vous avez été attiré ici par votre esprit de curiosité.
Dans tous les cas, vous avez fait le bon choix. Le calcul intégral tient une place essentielle dans l’acquisition de données (au moyen, par exemple, d’un accéléromètre/gyroscope) ou le traitement de données (aspect probabiliste, statistiques, etc…)

On introduit généralement le calcul d’intégrales au lycée comme le fait de calculer « l’aire sous la courbe d’une fonction ». Plus généralement, le calcul d’intégrales permet aussi de déterminer des primitives de fonctions connues, c’est-à-dire des fonctions qui, lorsque nous calculerons leurs dérivées, nous donneront la fonction de départ.

Concrètement, si je cherche à calculer la primitive d’une fonction , je serai amené à effectuer le calcul suivant :

F(x) = \int f(x) dx

Le symbole \int , sorte de S étiré, provient en fait historiquement de la déformation du S de « somme ». En fait, une intégrale n’est qu’une somme qu’on qualifie de continue, c’est-à-dire que sa variable d’intégration peut prendre toutes les valeurs comprises entre les bornes a et b. Dans notre exemple, cela signifie que x \in [a, b]  ou encore, a \leq x \leq b  lorsque nous calculerons l’intégrale.
Si je m’attarde sur la notion mathématiques, c’est parce qu’elle va me permettre de justifier de l’utilité du calcul intégral et de la nécessité d’avoir développé des méthodes informatiques permettant son implémentation.
Lorsque l’on calcul « à la main » une intégrale, on se retrouve à déterminer la primitive de la fonction de manière instinctive, en utilisant les primitives que l’on connait déjà et en « bidouillant » la fonction de départ de sorte à la décomposer comme somme ou composée de fonctions dont on connait les primitives. On voit ici que l’instinct humain est essentiel dans la démarche et que l’on ne peut donc pas implémenter un tel algorithme sur un ordinateur. Pourtant, son calcul est absolument essentiel. Un exemple simple : On sait que la vitesse d’un point se définie comme la dérivée par rapport au temps de sa position, c’est-à-dire le quotient de la variation de sa position sur un intervalle de temps aussi petit que possible. En particulier, on écrit :
v(t) = \frac{dx(t)}{dt}

Il en va de même pour l’accélération qui prend cette fois-ci la valeur de la dérivée de la vitesse (variation de la vitesse sur un instant donné) :
a(t) = \frac{dv(t)}{dt}

Alors, étant donné qu’un accéléromètre ne nous délivre qu’une variation d’accélération, on veut pouvoir remonter facilement à la position angulaire de notre système. On va donc procéder à une double intégration :
a(t) = \frac{dv(t)}{dt} = \frac{dx(t)}{dt} \Leftrightarrow x(t) = \int \!\!\! \int a(t) dt

Le calcul d’intégrales est donc absolument nécessaire dans ce cas mais ce n’est qu’un cas parmi tant d’autres que vous pourrez rencontrer.
Ainsi, si vous êtes par exemple étudiant et que l’on vous propose d’apprendre à utiliser la méthode des rectangles, vous ne pouvez négliger ce point. C’est un outil essentiel dans votre vie d’étudiant qui pourrait vous permettre de résoudre de nombreux problèmes.

Là est l’intérêt de la définition comme « aire sous la courbe » d’une fonction pour une intégrale. En effet, si l’on ne peut apprendre à un ordinateur à déterminer une primitive, il semble déjà plus facile de l’amener à calculer une aire. Et pour faciliter encore plus le travail, le mathématicien allemand Bernhard Riemann a proposé de simplifier cette aire en une succession de petits rectangles de la manière suivante :

Méthode des rectangles: principe

Illustration du principe de la méthode des rectangles

Je vous propose donc de développer un petit script Python qui se chargera pour nous de calculer l’aire sous la courbe, c’est-à-dire l’intégrale, d’une fonction entre deux points.

2- Programme

Je vous propose de commencer sans attendre en définissant une fonction. Nous utiliserons dans cette exemple la fonction la plus simple qui soit :

f(x) = x

C’est une fonction linéaire, très simple, dont tout étudiant de prépa connait particulièrement bien l’intégrale entre 1 et 2 qui vaut \frac{3}{2} et entre 1 et 3 qui vaut \frac{5}{2}. Cela nous permettra de vérifier rapidement la validité de notre programme.
J’introduis donc ma fonction f(x) dans Python :

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def f(x):
    return x

Ensuite, je vous propose la même image que précédemment afin d’expliquer le principe de la méthode des rectangles :

Méthode des rectangles: principe

Illustration du principe de la méthode des rectangles

Sur cette image, on repère les deux bornes d’intégrations, a et b, et ce que l’on appelle les subdivisions. Le nombre de subdivisions, c’est en fait le nombre de rectangles et il correspond à la précision de calcul de l’intégrale. Plus ce nombre est grand, plus le calcul est précis mais plus il est long à réaliser. Il y a donc un juste milieu à déterminer…

Cette variation sur la précision vient des écarts que l’on repère entre les rectangles et la courbes. Plus les rectangles sont nombreux entre les bornes a et b, plus ces écarts sont faibles. Voici pour preuve le même calcul d’intégrale illustré avec un nombre n de subdivision supérieur au précédent :

Méthode des rectangles: précision

Illustration de l’importance du nombre de subdivisions dans la méthode des rectangles

L’objectif va donc être de calculer l’aire de chacun des rectangles et d’en faire la somme avant de l’afficher à l’utilisateur. Pour cela, je vous propose le schéma suivant, situation simplifié qui va me permettre de détailler le calcul de l’aire d’un rectangle de la méthode (on a pris ici n=2, soit 2 subdivisions entre les bornes a et b).

Méthode des rectangles: modèle à n=2

Illustration de la méthode des rectangles avec n=2 subdivisions

On remarque que les dimensions des rectangles sont de \frac{b-a}{n}  en largeur et de f\left (a + k*\frac{b-a}{n}\right )  en hauteur. J’explique ces valeurs : La valeur \frac{b-a}{n}  traduit le fait que l’on découpe l’intervalle [a, b]  en n subdivisions. Vous pourrez vous convaincre seul sur un dessin à main levé qu’alors, si l’on veut diviser cet intervalle en n subdivisions, la « largeur » de chaque subdivision sera de \frac{b-a}{n} . Pour la valeur f\left (a + k*\frac{b-a}{n}\right ) , l’idée est la même. La partie gauche du rectangle (celle à laquelle est calculée la hauteur du rectangle) correspond en fait à la valeur de la borne inférieure (a ici) à laquelle on a ajouté k fois la largeur des rectangles. Le k correspond à « l’index » de chacun des rectangles. Le premier a pour index 0, le second 1, etc… Cette variable k a surtout l’avantage de pouvoir être traduite simplement en Python. Ainsi, le calcul de l’aire d’un rectangle s’effectue de la manière suivante :

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a = 1
b = 2
 
largeur = (b-a)/n
hauteur = f(a + k*(b-a)/n)
aire = largeur * hauteur

Attention : Cette structure n’est pas directement valable en Python et, si vous tentez de l’exécuter, devrait vous renvoyer une erreur car la variable k n’est pas définie

Alors le calcul de la somme se révèle être très simple à l’aide d’un boucle for :

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a = 1    # Borne d'intégration inférieure
b = 2    # Borne d'intégration supérieure
n = 20   # Nombre de subdivisions
 
integrale = 0   # Variable stockant la somme des aires
for k in range(0, n):
    largeur = (b-a)/n
    hauteur = f(a + k*(b-a)/n)
    aire = largeur * hauteur
    integrale += aire
 
print(integrale)

Puis le script final :

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def f(x):
    return x
 
a = 1    # Borne d'intégration inférieure
b = 2    # Borne d'intégration supérieure
n = 20   # Nombre de subdivisions
 
integrale = 0   # Variable stockant la somme des aires
for k in range(0, n):
    largeur = (b-a)/n
    hauteur = f(a + k*(b-a)/n)
    aire = largeur * hauteur
    integrale += aire
 
print(integrale)

Si vous exécutez ce script, vous devriez obtenir une valeur d’intégrale de 1.47 environ, étonnement proche de la valeur \frac{3}{2}   ne trouvez-vous pas ? Vous aurez tout loisir d’augmenter le nombre de subdivisions pour voir les conséquences sur la précision du calcul. De même, vous avez la possibilité de changer les bornes d’intégration et même la fonction à intégrer.

3- Conclusion

Vous l’aurez vu par vous-même, la méthode d’intégration dite « des rectangles » est en fait relativement simple à mettre en œuvre en Python mais aussi dans d’autres langages dont nous avons l’habitude ici (Java, C++, etc…)
C’est une méthode essentielle dans la manipulation de certains capteurs et qui permet d’obtenir une précision convenable en un minimum de temps (tant au développement qu’à l’exécution du programme)

J’espère dans cet article être parvenu à vous transmettre les fondamentaux du calcul d’intégrales par des méthodes informatiques. Dans le cas contraire, n’hésitez pas à commenter cet article (d’ailleurs, si vous l’avez aimé, vous pourrez aussi nous en faire part ;-))

Fabien A.

Mar 07
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Gestion de fichiers

Manipulation de fichiers en Python

By | Débutant Raspberry Pi, Informatique | 3 Comments

1-    Introduction à la manipulation de fichiers

Vous aurez sans doute l’occasion d’être confronté, de manière régulière, à de la gestion de données plus ou moins massives. Qu’elles proviennent de capteurs ou d’informations d’utilisateurs, les données sont en fait absolument essentielles à n’importe quel projet. Plus encore, depuis quelques années, on s’intéresse au Big Data où, cette fois-ci, les données deviennent des marchandises que l’on peut s’échanger et qui possèdent une grande valeur.

Pourtant, traiter un grand volume de données n’a pas toujours été facile dans l’histoire de l’informatique. Aujourd’hui, à l’heure du tera-octet de données sur un ordinateur portable, on développe des jeux ou des programmes de plusieurs giga-octets. Pourtant, quelques années en arrière, on comptait encore en kilobits, kilo-octet ou autres unités qui nous semble maintenant désuètes. Il serait bon parfois de repenser à cet ancien temps où le travail du développeur était d’optimiser ses programmes et où cette dernière jouait en rôle absolument essentiel dans la qualité d’un programme.

Bref, aujourd’hui, tout cela est dépassé. On peut traiter plusieurs tera-octets de données sans que cela ne choque plus personne. On a su développer des outils performants nous permettant de traiter de tels volumes de données. Ces outils, on les utilises d’ailleurs parfois à torts et à travers, on utilise la hache pour abattre une tulipe.
L’idée de la manipulation de fichier, c’est de stocker des données sous une autre forme que celle d’une base de données par exemple. En fait, c’est d’être capable de les enregistrer dans un fichier texte de manière formatée et d’être ensuite capable de travailler sur ce fichier. Cela a pour avantage de ne pas nécessiter la mise en place d’un serveur de base de données et donc de faire gagner plus ou moins de temps dans la réalisation de nos « petits » projets personnels.

J’insiste. L’idée de ce tutoriel est bien de nous porter sur la manipulation de fichier d’une manière basique. Je n’aborderai pas les notions de JSON ou la manipulation de feuilles de calculs excel (pourtant très utiles par ailleurs). Peut-être cela viendra-t-il plus tard mais on peut aussi se dire que dès lors que les données sont « importées » dans Python, alors on est théoriquement capable de faire tout le traitement…

L’avantage de ce tutoriel, c’est qu’il ne nécessite aucune bibliothèque. De plus, il est là pour poser les bases d’une série de tutoriels en préparation et qui nécessitera de maitriser les fichiers et les données diverses et variées de manière agile afin d’être en mesure de se consacrer sur le traitement en lui-même. Croyez-moi, en préparant ce tutoriel, vous prendrez une avance essentielle sur la suite et pourrez donc suivre la série de manière plus « détendue »…

2-    Manipulons des fichiers

A-     Création d’un fichier et écriture

Il est alors temps de nous lancer, de créer notre propre fichier. Pour cela, deux moyens s’offrent à nous. Le premier, c’est créer bêtement un fichier texte dans lequel on rentre nos données manuellement. Le second, c’est de créer ce même fichier depuis Python, cela aura pour avantage de nous permettre une génération pseudo-aléatoire (l’aléatoire en informatique est une notion bien délicate).
Bien sûr, vous avez aussi la possibilité d’utiliser un fichier que vous aurez généré par exemple depuis votre Arduino lors de l’acquisition de données et de leur enregistrement sur une carte SD.

La création d’un fichier nécessite de connaitre les trois modes d’ouverture d’un fichier depuis Python :

r Ouverture du fichier en mode lecture uniquement
w Ouverture du fichier en mode écriture seulement
a Ouverture du fichier en mode ‘append’, c’est-à-dire que l’on ajoute du contenu en fin de fichier

 

Mais quelle est donc la différence entre le mode ‘w’ – write – et ‘a’ – append ?
En fait, la différence réside dans l’idée que le mode écriture permet d’écrire dans le fichier en écrasant ce qu’il contient déjà. Le mode ajout quant à lui permet de rajouter du contenu en fin de fichier, en préservant ce qui est déjà enregistré.

L’ouverture d’un fichier en Python s’effectue à l’aide de la commande suivante :

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file = open(chemin_vers_le_fichier, mode_d_ouverture)

Par exemple :

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file = open(‘donnees_meteo.txt’, ‘w’)

Aussitôt la fonction open() introduite, je tiens à introduire la fonction close(). De la même manière que l’on range un livre après l’avoir pris dans la bibliothèque, on doit « ranger » le fichier que l’on a édité. C’est précisément ce que permet la fonction close, elle s’utilise alors de la manière suivante :

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file.close()

En reprenant la notation introduite pour l’ouverture du fichier.
Pour écrire dans le fichier, cela reste relativement facile en utilisant la fonction ‘write’ à bon escient de la manière suivante :

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file.write(‘Hello world !’)

On peut alors utiliser les caractères « \n » et « \r » pour insérer des retours à la ligne / retour chariot afin de formater un minimum notre fichier.

\n New line – Nouvelle ligne Permet de revenir à la ligne (équivalent d’un appui sur la touche entrée sur Word )
\r Carriage return – Retour chariot Renvoie le curseur d’écriture en début de ligne

 

Pour résumer cette première partie, voilà le code qui m’a permis de créer un fichier « premier_fichier.txt » dans le même répertoire que mon script Python.

 

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file = open("premier_fichier.txt", "w")
file.write("Hello world !")
file.close()

B-     Lecture d’un fichier

Vous êtes donc désormais en mesure de créer et d’éditer un fichier mais l’utilité serait bien faible si l’on ne pouvait pas le lire à nouveau ensuite. La méthode de lecture d’un fichier est très semblable à celle de l’écriture. L’idée est toujours d’ouvrir le fichier puis de travailler dessus. Cependant, il n’est pas forcément très facile de traiter les données qui arrivent du fichier. On récupère le plus souvent une chaine de texte brute contenant l’ensemble du fichier, dans le meilleur des cas un tableau contenant chacune des lignes. L’objectif est alors d’effectuer un pré-traitement permettant de formater correctement les données.

Ainsi, pour ce tutoriel, j’ai décidé de vous montrer de quelle manière on pouvait passer d’un fichier semblable au suivant dans sa structure :

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Numero_du_point, abscisse, ordonnée
Numero_du_point, abscisse, ordonnée
Numero_du_point, abscisse, ordonnée
Numero_du_point, abscisse, ordonnée
etc...

 

A un simple tableau contenant chacune des lignes et les présentant sous la forme d’une liste [Numero_du_point, abscisse, ordonnée]. Si l’exemple n’est pas général, j’ai pensé que c’était cependant un cas qui se présentait assez souvent. En effet, lors de l’enregistrement des données, par exemple depuis l’Arduino, on est en fait assez libre de la manière de le faire. On peut ainsi insérer facilement un séparateur (, ; . ! etc…) entre les différentes valeurs, ce qui permettra alors de retrouver plus aisément ensuite la liste originale des valeurs.

Partant donc d’un fichier semblable à celui présenté ci-dessus, on se propose de l’ouvrir en mode écriture :

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fichier = open(‘mesures_altitude.txt’, ‘r’)

Désormais, on a alors accès à l’intégralité des fonctions liées aux fichiers sur Python. On a alors un choix à faire. On peut choisir de lire l’intégralité du fichier et de stocker son contenu dans une variable sous la forme d’une chaine de caractères, ou alors on peut lire chacune des lignes et les stocker dans une liste que nous pourrons parcourir par la suite. C’est la second méthode que j’ai choisi ici mais vous pourrez utiliser la première à l’aide de la structure suivante et en utilisant astucieusement les quelques fonctions que je présenterai par la suite :

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contenu = fichier.read()

Pour adopter ma méthode, on utilisera plus simplement la structure suivante :

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lignes = fichier.readlines()

Alors, chaque ligne sera stockée dans une grande liste et sera terminé par un classique « \n » spécifiant un retour à la ligne. On a alors l’avantage de pouvoir itérer, c’est-à-dire parcourir, chacune des lignes en utilisant la structure suivante :

 

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for ligne in lignes :
   # Faire quelque chose

 

Et je vous propose alors simplement d’afficher la ligne courante de la manière suivante :

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for ligne in lignes :
   print(ligne)

 

Vous remarquerez alors la présence d’un double retour à la ligne (retour à la ligne + saut de ligne) à chaque affichage.

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point_1, 9, 10
 
point_2, 6, 8
 
point_3, 1, 5
 
point_4, 6, 1
 
point_5, 9, 0

Pour gérer cela, je dois vous présenter la fonction replace() s’appliquant à une chaine de caractère. Elle s’utilise en spécifiant deux arguments. Le premier est le bout de chaine de caractère à remplacer. On peut aussi spécifier une expression régulière mais le sujet est alors bien trop vaste pour être détaillé ici. Le second argument quant à lui constitue la chaine de caractère de remplacement, c’est-à-dire celle qui viendra se substituer au bout de chaine de caractère que l’on souhaite remplacer.

Dans notre cas, le double retour à la ligne est en fait causé par le « \n » dont je vous ai parlé auparavant. On peut résoudre ce problème à l’aide de la structure suivante :

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for ligne in lignes :
   ligne = ligne.replace(‘\n’, ‘’)
   print(ligne)

 

et l’on obtient alors dans mon cas l’affichage suivant :

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4
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point_1, 9, 10
point_2, 6, 8
point_3, 1, 5
point_4, 6, 1
point_5, 9, 0

 

Enfin, j’ai parlé au début de récupérer les points sous la forme d’une liste [numero, x, y]. Etant donné que mon fichier est correctement formaté, on peut directement utiliser la fonction split() qui s’utilise en spécifiant un argument, le séparateur, autour duquel on viendra « découper » notre chaine. Dans mon cas, le séparateur est « , » (j’insiste sur l’espace suivant la virgule). On utilise alors la syntaxe suivante pour former notre liste :

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3
4

for ligne in lignes:
   ligne = ligne.replace('\n', '')
   donnees = ligne.split(', ')
   print(donnees)

 

Ici, j’ai fait le choix d’afficher les données mais l’on pourrait tout autant poursuivre le traitement (d’autant qu’à ce moment précis, donnees contient mes données sous la forme de 3 chaines de caractères, bien peu utile pour du traitement mathématique par exemple. On peut alors convertir les chaines de caractères à l’aide des classique fonctions de conversion de type (int(), float(), etc…)

Il nous reste alors à mettre en place un traitement des données, ce sera précisément l’étude que nous mènerons dans de prochains tutoriels.

 

3-    Conclusion

J’espère au travers de ce tutoriel, être parvenu à vous présenter les bases de la manipulation de fichiers en Python. L’idée n’est certainement pas de maitriser l’ensemble des outils existants pour de tels traitement. Au contraire, j’ai volontairement choisi de présenter les bases de la manipulation de fichiers et ce pour pouvoir m’attarder plus longuement sur le traitement à l’aide d’algorithme plus complexes.

Les fichiers textes ne sont pas les seuls moyens de stockage de données. Il me semble absolument essentiel de vous parler de la gestion de données via base de données SQL au sein d’un prochain tutoriel.

Ce que vous avez appris ici vous servira sans doute de manière courante en Python et, en tous les cas, vous permettra d’aborder plus sereinement certains de nos tutoriels.

 

Fabien A.

Jan 23
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Setup_RPI_Sans_Clavier_Sans_Ecran

Setup RaspberryPi: sans clavier, sans écran

By | Débutant Raspberry Pi | No Comments

De nombreux utilisateurs de RaspberryPi utilisent leurs machines pour mettre en place un serveur web ou bien un serveur de jeu ou encore faire tourner des scripts sans avoir nécessairement besoin d’un accès physique à la carte.

Nous allons voir ensemble comment faire l’installation et la mise en service d’une RaspberryPi sans clavier ni écran.
La méthode que nous allons voir ensemble est souvent nommée « Headless » sur les forums.

Afin de mettre en place l’installation de la carte, nous avons besoin:

  • Une RapberryPi
  • Une carte SD 8Go (minimum)
  • Une alimentation 5V

Il est également nécessaire de télécharger l’image disque de la dernière distribution de Raspbian sur le site de la fondation.

Procédez ensuite à la création de la carte SD à l’aide du logiciel Win32DiskImager.

1. Configuration

1.1 Activation du SSH

Avant de mettre en marche la RaspberryPi, il faut créer un fichier nommé « ssh » et le placer directement dans la partition boot.
En effet, depuis novembre 2016, la connexion SSH n’est plus activée par défaut suite aux attaques visant les objets connectés.

Lors de l’alimentation de la RaspberryPi, le fichier va permettre l’activation du SSH.

1.2 Connexion Wi-Fi

Maintenant que la connexion SSH est active, il est possible d’utiliser votre RPI via une connexion ethernet. Cependant, pour avoir une interaction vraiment sans contact physique, de nombreux makers, utilisateurs préféreront utiliser le réseau Wi-Fi.

Pour se connecter à votre réseau Wi-fi, il faut créer un fichier nommé « wpa_supplicant.conf » et le placer dans la partition boot comme le fichier « ssh » créé précédemment.

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ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=FR
network={
        ssid="NomReseau"
        psk="MotDePasse"
        key_mgmt=WPA-PSK
}

Vous pouvez maintenant connecter l’alimentation à la RaspberryPi et vous connecter sans fil.