1. A propos du cours

1. Auteur : Hubert Godfroy (Loria, ESSTIN)
2. Type : Support de cours (Session 3/5, PDF)
3. Langue : Français
4. Licence : Non spécifiée (Cours ESSTIN)

2. Prérequis

1. Connaissances des bases du langage Python (syntaxe, variables, structures de contrôle).
2. Familiarité avec la programmation impérative/procédurale (utilisation de fonctions, portée des variables).
3. Avoir suivi les séances d'introduction au cours de Python de l'ESSTIN ou posséder un niveau équivalent.

3. Publique cible

Ce cours s'adresse aux étudiants d'école d'ingénieurs (comme l'ESSTIN) ou de niveau Licence avancé, déjà initiés à la programmation impérative. Il vise à élargir leur vision et leur maîtrise de la programmation en explorant d'autres façons de penser et de structurer le code au-delà du paradigme de base.

4. Outils matériels et logiciels

4.1 Outils matériels

1. Un ordinateur pour expérimenter les différents paradigmes présentés.

4.2 Outils logiciels

1. Une installation récente de Python 3.
2. Un environnement de développement Python (IDE ou éditeur de texte) pour tester les exemples.
3. Un interpréteur Python fonctionnel en ligne de commande ou dans l'IDE.

5. Champs d'applications

1. Choix de l'architecture logicielle la plus adaptée à un problème donné.
2. Écriture de code plus concis, lisible et maintenable selon le contexte.
3. Traitement de données et transformations de listes de manière élégante.
4. Modélisation de systèmes complexes à l'aide d'objets et de leurs interactions.
5. Développement d'applications concurrentes ou parallèles (notions introduites).

6. Courte description

Ce troisième cours d'une série sur Python explore les principaux paradigmes de programmation supportés par le langage : impératif, orienté objet, fonctionnel et introduit la programmation concurrente. Il montre comment Python permet de les mixer pour tirer le meilleur parti de chaque approche.

7. Longue description du cours

Cette troisième séance d'un cycle de cours sur Python a pour objectif de présenter une vue d'ensemble et comparative des principaux paradigmes de programmation. Elle part du principe que Python est un langage multi-paradigme et que sa maîtrise passe par la compréhension de ces différentes façons de penser le code, afin de choisir la plus appropriée pour résoudre un problème donné.

7.1 Le Paradigme Impératif (rappel et base)

Le cours commence par rappeler le paradigme impératif, le plus intuitif et celui par lequel on débute généralement. Il est décrit comme une séquence d'instructions qui modifient l'état du programme. Les concepts de variables, d'affectation et de structures de contrôle (boucles, conditions) en sont la base. Le cours montre comment Python implémente ce paradigme et sert de point de référence pour comparer les autres.

7.2 Le Paradigme Orienté Objet (POO)

Une section importante est consacrée au paradigme orienté objet. Le cours en explique la philosophie : modéliser un programme comme un ensemble d'objets qui interagissent, chaque objet étant une instance d'une classe définissant son état (attributs) et son comportement (méthodes). Les concepts clés de la POO en Python sont abordés : la définition de classe avec class, le constructeur __init__, l'argument self, et les notions d'encapsulation, d'héritage et de polymorphisme. L'accent est mis sur l'intérêt de la POO pour la structuration, la réutilisation et la maintenabilité du code pour des projets de taille moyenne à grande.

7.3 Le Paradigme Fonctionnel

Le cours introduit ensuite le paradigme fonctionnel, moins familier pour beaucoup mais puissant. Il le présente comme un style où les fonctions sont des entités de première classe (on peut les passer en argument, les retourner) et où on évite les effets de bord et les modifications d'état. Le cours montre comment Python supporte ce paradigme à travers des fonctionnalités clés : les fonctions d'ordre supérieur (comme map, filter, reduce), les compréhensions de listes (une manière "pythonique" et fonctionnelle de générer des listes), les fonctions lambda (fonctions anonymes) et les concepts de fermeture (closure) et de générateur (avec yield). Cette partie illustre comment écrire un code plus déclaratif et concis pour la manipulation de séquences de données.

7.4 Introduction à la Programmation Concurrente

Enfin, le cours ouvre une porte sur la programmation concurrente, un paradigme essentiel pour exploiter les architectures multi-cœurs et améliorer les performances. Il distingue concurrence (gérer plusieurs tâches en apparence simultanée) et parallelisme (exécuter plusieurs tâches réellement en même temps). Il présente brièvement les modules Python pour gérer la concurrence, comme threading (pour les threads) et multiprocessing (pour les processus), en évoquant les problèmes classiques comme les conditions de course (race conditions) et les verrous (locks).

7.5 Python, un Langage Multi-Paradigme

La force de ce cours est de ne pas présenter ces paradigmes comme des choix exclusifs, mais comme des outils complémentaires dans la boîte à outils du programmeur Python. Il souligne que la puissance de Python réside précisément dans sa capacité à laisser le développeur mélanger ces styles : utiliser des listes en compréhension (fonctionnel) dans une méthode de classe (objet), ou passer une fonction lambda (fonctionnel) en argument à une fonction impérative. Le cours encourage ainsi les apprenants à adopter une pensée pragmatique, en choisissant pour chaque partie d'un programme le paradigme qui rend le code le plus clair, le plus efficace et le plus facile à maintenir.

En conclusion, ce cours offre une vision élargie et structurante de la programmation avec Python. Il permet aux étudiants de dépasser la simple maîtrise syntaxique pour acquérir une culture de l'architecture logicielle et une compréhension des différents styles de programmation, les préparant à aborder des projets plus complexes et à devenir des programmeurs plus complets et avisés.

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