Informatique 1 : Cours pour CPUGE - Roberto M. Amadio

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Informatique 1
Roberto M. Amadio
To cite this version:
Roberto M. Amadio. Informatique 1. École d’ingénieur. France. 2019. �hal-02390438v1�

Informatique 1
(cours pour CPUGE, premi`ere ann´ee)
Roberto M. Amadio
Universit´e Paris-Diderot
3 d´ecembre 2019

2

Pr´eface
A partir de 2019-2020, le programme du cours d’Informatique de premi`ere ann´ee des classes
pr´eparatoires aux ´ecoles d’ing´enieurs de l’Universit´e Paris Diderot est fortement inspir´e par
le programme d’informatique (2013) destin´e aux ´el`eves de premi`ere ann´ee de toutes les voies
scientifiques des CPGE [MES13]. Les diff´erences essentielles sont : (i) un moindre volume
horaire (24 heures de cours et 24 heures de travaux pratiques), (ii) une concentration au
premier semestre (ce qui impose une synchronisation avec le cours de math´ematiques) et
(iii) le fait que l’initiation aux bases de donn´ees est remplac´ee par une (br`eve) initiation `a
la manipulation de donn´ees organis´ees comme dans une feuille de calcul. 1Ainsi, les trois
th´ematiques qui sont abord´ees sont :
— algorithmique et programmation (en python),
— nombres flottants et calcul num´erique (avec utilisation des biblioth`eques numpy,scipy
et matplotlib de python) et
— manipulation de tables de donn´ees (avec utilisation de la biblioth`eque pandas).
Chaque th`eme pourrait faire l’objet de un, voir plusieurs, cours ! Il s’agira donc essentiel-
lement d’une initiation `a ces th`emes dans laquelle on cherche `a :
— fixer quelques notions fondamentales,
— sensibiliser `a des questions qu’on n’a pas le temps de traiter de fa¸con satisfaisante et
— pratiquer les notions introduites dans le cadre de l’environnement de programmation
python.
La notion de type de donn´ees est le fil conducteur du cours. En g´en´eral, un type de donn´ees
correspond `a un ensemble de donn´ees qui ont des propri´et´es communes et qui peuvent ˆetre
manipul´ees `a l’aide de certains op´erateurs. 2
On commence avec des types de donn´ees primitifs ou pr´ed´efinis tels que le type des
entiers avec les op´erations arithm´etiques, le type des bool´eens avec les op´erations logiques
de conjonction, disjonction et n´egation, le type des flottants qui permet d’approcher avec un
ordinateur le calcul sur les nombres r´eels, le type des chaˆınes de caract`eres avec des op´erations
telles que la concat´enation. On continue avec des types de donn´ees qui sont obtenus par
application d’un constructeur de type `a des types de donn´ees d´ej`a d´efinis. Dans le cadre
de python, on consid`ere notamment la construction de vecteurs (type tuple) et de tableaux
dynamiques (type list). On ´evoque ensuite le type array qui est une sp´ecialisation des tableaux
dynamiques (type list) qui vise le calcul matriciel et on termine avec d’autres sp´ecialisations
du type des tableaux dynamiques (type list) connues comme Series et DataFrame qui visent
le traitement de tables de donn´ees (un peu comme on le ferait dans une feuille de calcul).
1. Ce remplacement a une motivation ´eminemment pratique li´ee `a l’organisation de l’ann´ee acad´emique.
2. On peut dire que programmer consiste `a choisir un certain nombre de types de donn´ees propos´es par le
langage et si n´ecessaire `a enrichir la palette des op´erations disponibles.
3

4Pr´eface
Il est fortement recommand´e d’´etudier en parall`ele avec le cours au moins un des docu-
ments suivants :
— le livre [Wac13][chapitres 1–9],
— les notes de cours [Sva19][parties I–II],
— les notes de cours [FP19][chapitres 1–12].
Et voici des r´ef´erences pour un approfondissement :
— le livre [CLRS09] est une r´ef´erence standard sur l’algorithmique,
— en d´epit de la prolif´eration de livres sur la programmation en python, l’introduction
[vR19] r´edig´ee par le concepteur du langage est probablement la meilleure r´ef´erence
(aussi pr´ecise et `a jour que possible),
— sur les nombres flottants et les erreurs d’arrondi, une lecture incontournable est [Gol91],
— parmi les bonnes introductions `a l’analyse num´erique (niveau licence et en fran¸cais),
on peut citer [Dem06] et [Her19],
— le document [VGVdB19] est une description assez syst´ematique des biblioth`eques
python pour le calcul scientifique dont celles utilis´ees dans le cours (numpy,scipy,
matplotlib et pandas). La biblioth`eque pandas est aussi d´ecrite en d´etail par son concep-
teur dans [McK17].
Ce qui suit est une trace assez d´etaill´ee du cours.