8 Dictionnaires et tuples¶
Dans ce chapitre, nous allons voir deux nouveaux types d'objet qui s'avèrent extrêmement utiles : les dictionnaires et les tuples. Comme les listes vues dans le chapitre 4, les dictionnaires et tuples contiennent une collection d'autres objets. Toutefois, nous verrons que ces trois types sont régis par des règles différentes pour accéder à leur contenu, ainsi que dans leur fonctionnement.
8.1 Dictionnaires¶
8.1.1 Définition et fonctionnement¶
Un dictionnaire contient une collection d'objets Python auxquels on accède à l'aide d'une clé de correspondance plutôt qu'un indice. Ainsi, il ne s'agit pas d'objets séquentiels comme les listes, mais plutôt d'objets dits de correspondance (mapping objects en anglais) ou tableaux associatifs.
Ceci étant défini, comment fonctionnent-ils exactement ? Regardons un exemple :
>>> animal1 = {}
>>> animal1["nom"] = "girafe"
>>> animal1["taille"] = 5.0
>>> animal1["poids"] = 1100
>>> animal1
{'nom': 'girafe', 'taille': 5.0, 'poids': 1100}
- Ligne 1. On définit un dictionnaire vide avec les accolades
{}(tout comme on peut le faire pour les listes avec[]). - Lignes 2 à 4. On remplit le dictionnaire avec plusieurs clés (
"nom","taille","poids") auxquelles on affecte des valeurs ("girafe",5.0,1100). - Ligne 5. On affiche le contenu du dictionnaire. Les accolades nous montrent qu'il s'agit bien d'un dictionnaire, et pour chaque élément séparé par une virgule on a une association du type
clé: valeur. Ici, les clés sont des chaînes de caractères (ce qui sera souvent le cas), et les valeurs peuvent être n'importe quel objet Python.
Une fois le dictionnaire créé, on récupère la valeur associée à une clé donnée avec une syntaxe du type dictionnaire["clé"]. Par exemple :
On se souvient que pour accéder à l'élément d'une liste, il fallait utiliser un indice (par exemple, liste[2]). Ici, l'utilisation d'une clé (qui est souvent une chaîne de caractères) rend les choses plus explicites.
Vous pouvez mettre autant de couples clé / valeur que vous voulez dans un dictionnaire (tout comme vous pouvez ajouter autant d'éléments que vous le souhaitez dans une liste).
Jusqu'à la version 3.6 de Python, un dictionnaire était affiché sans ordre particulier. L'ordre d'affichage des éléments n'était pas forcément le même que celui dans lequel il avait été rempli. De même, lorsqu'on itérait dessus, l'ordre n'était pas garanti. Depuis Python 3.7 (inclus), ce comportement a changé : un dictionnaire est toujours affiché dans le même ordre que celui utilisé pour le remplir. Et si on itère sur un dictionnaire, cet ordre est aussi respecté. Ce détail provient de l'implémentation interne des dictionnaires dans Python, mais cela nous concerne peu. Ce qui importe, c'est de se rappeler qu'on accède aux éléments par leur clé, et non par leur position telle que le dictionnaire est affiché. Cet ordre n'a pas d'importance, sauf dans de rares cas.
On peut aussi initialiser toutes les clés et les valeurs d'un dictionnaire en une seule opération :
Mais rien ne nous empêche d'ajouter une clé et une valeur supplémentaire :Après ce premier tour d'horizon, on perçoit l'avantage des dictionnaires : pouvoir retrouver des éléments par des noms (clés) plutôt que par des indices.
Les humains retiennent mieux les noms que les chiffres. Ainsi, les dictionnaires se révèlent très pratiques lorsque vous devez manipuler des structures complexes à décrire et que les listes présentent leurs limites. L'usage des dictionnaires rend en général le code plus lisible. Par exemple, si nous souhaitions stocker les coordonnées \((x, y, z)\) d'un point dans l'espace, nous pourrions utiliser coors = [0, 1, 2] pour la version liste et coors = {"x": 0, "y": 1, "z": 2} pour la version dictionnaire. Quelqu'un qui lit le code comprendra tout de suite que coors["z"] contient la coordonnée \(z\), ce sera moins intuitif avec coors[2].
Nous verrons dans le chapitre 14 Conteneurs que plusieurs types d'objets sont utilisables en tant que clé de dictionnaire. Malgré cela, nous conseillons de n'utiliser que des chaînes de caractères lorsque vous débutez.
8.1.2 Fonction len()¶
Comme pour les listes, l'instruction len() renvoie la longueur du dictionnaire, sauf qu'ici il s'agit du nombre de couples clé / valeur. Voici un exemple d'utilisation :
8.1.3 Itération sur les clés pour obtenir les valeurs¶
Si on souhaite voir toutes les associations clés / valeurs, on peut itérer sur un dictionnaire de la manière suivante :
>>> animal2 = {'nom': 'singe', 'poids': 70, 'taille': 1.75}
>>> for key in animal2:
... print(key, animal2[key])
...
poids 70
nom singe
taille 1.75
Par défaut, l'itération sur un dictionnaire se fait sur les clés. Dans cet exemple, la variable d'itération key prend successivement la valeur de chaque clé, animal2[key] donne la valeur correspondant à chaque clé.
8.1.4 Méthodes .keys() et .values()¶
Les méthodes .keys() et .values() renvoient, comme vous vous en doutez, les clés et les valeurs d'un dictionnaire :
>>> animal2.keys()
dict_keys(['poids', 'nom', 'taille'])
>>> animal2.values()
dict_values([70, 'singe', 1.75])
Les mentions dict_keys et dict_values indiquent que nous avons à faire à des objets un peu particuliers. Ils ne sont pas indexables (on ne peut pas retrouver un élément par indice, par exemple dico.keys()[0] renverra une erreur). Si besoin, nous pouvons les transformer en liste avec la fonction list() :
>>> animal2.values()
dict_values(['singe', 70, 1.75])
>>> list(animal2.values())
['singe', 70, 1.75]
Toutefois, on peut itérer dessus dans une boucle (on dit qu'ils sont itérables) :
8.1.5 Méthode .items()¶
La méthode .items() renvoie un nouvel objet dict_items :
>>> dico = {0: "t", 1: "o", 2: "t", 3: "o"}
>>> dico.items()
dict_items([(0, 't'), (1, 'o'), (2, 't'), (3, 'o')])
On ne peut pas retrouver un élément par son indice dans un objet dict_items, toutefois on peut itérer dessus :
>>> dico.items()[2]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'dict_items' object is not subscriptable
>>> for key, val in dico.items():
... print(key, val)
...
0 t
1 o
2 t
3 o
Notez la syntaxe particulière qui ressemble à la fonction enumerate() vue au chapitre 5 Boucles et comparaisons. On itère à la fois sur key et sur val. Nous aurons l'explication de ce mécanisme dans la rubrique sur les tuples ci-après.
8.1.6 Existence d'une clé ou d'une valeur¶
Pour vérifier si une clé existe dans un dictionnaire, on peut utiliser le test d’appartenance avec l'opérateur in qui renvoie un booléen :
>>> animal2 = {'nom': 'singe', 'poids': 70, 'taille': 1.75}
>>> "poids" in animal2
True
>>> if "poids" in animal2:
... print("La clé 'poids' existe pour animal2")
...
La clé 'poids' existe pour animal2
>>> "age" in animal2
False
>>> if "age" in animal2:
... print("La clé 'age' existe pour animal2")
...
Dans le second test (lignes 10 à 12), le message n'est pas affiché car la clé age n'est pas présente dans le dictionnaire animal2.
Si on souhaite tester si une valeur existe dans un dictionnaire, on peut utiliser l'opérateur in avec l'objet renvoyé par la méthode .values() :
>>> animal2 = {'nom': 'singe', 'poids': 70, 'taille': 1.75}
>>> animal2.values()
dict_values(['singe', 70, 1.75])
>>> "singe" in animal2.values()
True
8.1.7 Méthode .get()¶
Par défaut, si on demande la valeur associée à une clé qui n'existe pas, Python renvoie une erreur :
>>> animal2 = {'nom': 'singe', 'poids': 70, 'taille': 1.75}
>>> animal2["age"]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'age'
La méthode .get() s'affranchit de ce problème. Elle extrait la valeur associée à une clé mais ne renvoie pas d'erreur si la clé n'existe pas :
Ici, la valeur associée à la clé nom est singe, mais la clé age n'existe pas.
On peut également indiquer à .get() une valeur par défaut si la clé n'existe pas :
8.1.8 Liste de dictionnaires¶
En créant une liste de dictionnaires qui possèdent les mêmes clés, on obtient une structure qui ressemble à une base de données :
>>> animaux = [animal1, animal2]
>>> animaux
[{'nom': 'girafe', 'poids': 1100, 'taille': 5.0}, {'nom': 'singe',
'poids': 70, 'taille': 1.75}]
>>>
>>> for ani in animaux:
... print(ani["nom"])
...
girafe
singe
Vous constatez ainsi que les dictionnaires permettent de gérer des structures complexes de manière plus explicite que les listes.
8.2 Tuples¶
8.2.1 Définition¶
Les tuples (« n-uplets » en français) sont des objets séquentiels correspondant aux listes, mais ils sont toutefois non modifiables. On dit aussi qu'ils sont immuables. Vous verrez ci-dessous que nous les avons déjà croisés à plusieurs reprises !
Pratiquement, on utilise les parenthèses au lieu des crochets pour les créer :
>>> tuple1 = (1, 2, 3)
>>> tuple1
(1, 2, 3)
>>> type(tuple1)
<class 'tuple'>
>>> tuple1[2]
3
>>> tuple1[0:2]
(1, 2)
>>> tuple1[2] = 15
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
L'affectation et l'indiçage fonctionnent comme avec les listes. Mais si on essaie de modifier un des éléments du tuple (en ligne 10), Python renvoie un message d'erreur car les tuples sont non modifiables. Si vous voulez ajouter un élément (ou le modifier), vous devez créer un nouveau tuple :
Cet exemple montre que les tuples sont peu adaptés lorsqu'on a besoin d'ajouter, retirer, modifier des éléments. La création d'un nouveau tuple à chaque étape s'avère lourde et il n'y a aucune méthode pour faire cela puisque les tuples sont non modifiables. Pour ce genre de tâche, les listes sont clairement mieux adaptées.
Pour créer un tuple d'un seul élément comme ci-dessus, utilisez une syntaxe avec une virgule (element,), pour éviter une ambiguïté avec une simple expression. Par exemple, (2) équivaut à l'entier 2, alors que l'expression (2,) est un tuple contenant l'élément 2.
Autre particularité des tuples, il est possible de les créer sans les parenthèses, dès lors que ceci ne pose pas d'ambiguïté avec une autre expression :
Toutefois, afin d'éviter les confusions, nous vous conseillons d'utiliser systématiquement les parenthèses lorsque vous débutez.
Les opérateurs + et * fonctionnent comme pour les listes (concaténation et duplication) :
Enfin, on peut utiliser la fonction tuple(sequence) qui fonctionne exactement comme la fonction list(), c'est-à-dire qu'elle prend en argument un objet et renvoie le tuple correspondant (opération de casting) :
>>> tuple([1,2,3])
(1, 2, 3)
>>> tuple("ATGCCGCGAT")
('A', 'T', 'G', 'C', 'C', 'G', 'C', 'G', 'A', 'T')
>>> tuple(range(5))
(0, 1, 2, 3, 4)
Comme la fonction list(), la fonction tuple() prend en argument un objet contenant d'autres objets. Elle ne fonctionne pas avec les entiers, floats ou booléens. Par exemple, tuple(2) renvoie une erreur. On en verra plus sur ces questions dans le chapitre 14 Conteneurs.
8.2.2 Affectation multiple¶
Les tuples sont souvent utilisés pour l'affectation multiple, c'est-à-dire, affecter des valeurs à plusieurs variables en même temps :
Attention, le nombre de variables et de valeurs doit être cohérents à gauche et à droite de l'opérateur = :
>>> x, y = 1, 2, 3
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: too many values to unpack (expected 2)
Il est aussi possible de faire des affectations multiples avec des listes, par exemple :
[x, y, z] = [1, 2, 3].
Toutefois, cette syntaxe est alourdie par la présence des crochets. On préfèrera donc la syntaxe avec les tuples sans parenthèses.
Nous avons appelé l'opération x, y, z = 1, 2, 3 affectation multiple pour signifier que l'on affectait des valeurs à plusieurs variables en même temps.
Vous pourrez rencontrer aussi l'expression tuple unpacking que l'on pourrait traduire par « désempaquetage de tuple ». De même, il existe le list unpacking.
Ce terme tuple unpacking provient du fait que l'on peut décomposer un tuple initial de \(n\) éléments en autant de variables différentes en une seule instruction.
Par exemple, si on crée un tuple de trois éléments :
On peut « désempaqueter » le tuple en une seule instruction :
Cela serait possible également avec l'indiçage, mais il faudrait utiliser autant d'instruction que d'éléments :
Dans les deux cas, x vaudra 1, y vaudra 2 et z vaudra 3.
La syntaxe x, y, z = tuple1 pour désempaqueter un tuple est plus élégante, plus lisible et plus compacte. Elle sera donc à privilégier.
L'affectation multiple est un mécanisme très puissant et important en Python. Nous verrons qu'il est particulièrement utile avec les fonctions dans les chapitres 10 Fonctions et 13 Plus sur les fonctions.
8.2.3 Itérations sur plusieurs valeurs à la fois¶
Nous avons déjà croisé les tuples avec la fonction enumerate() dans le chapitre 5 Boucles et comparaisons. Cette dernière permettait d'itérer en même temps sur les indices et les éléments d'une liste :
>>> for indice, element in enumerate([75, -75, 0]):
... print(indice, element)
...
0 75
1 -75
2 0
>>> for bidule in enumerate([75, -75, 0]):
... print(bidule, type(bidule))
...
(0, 75) <class 'tuple'>
(1, -75) <class 'tuple'>
(2, 0) <class 'tuple'>
Lignes 7 à 12. La fonction enumerate() itère sur une série de tuples. Pouvoir séparer indice et element dans la boucle est possible avec l'affectation multiple, par exemple : indice, element = 0, 75 (voir rubrique précédente).
Dans le même ordre d'idée, nous avons déjà vu la méthode .items() qui permettait d'itérer sur des couples clé / valeur d'un dictionnaire :
>>> dico = {"pinson": 2, "merle": 3}
>>> for cle, valeur in dico.items():
... print(cle, valeur)
...
pinson 2
merle 3
>>> for bidule in dico.items():
... print(bidule, type(bidule))
...
('pinson', 2) <class 'tuple'>
('merle', 3) <class 'tuple'>
La méthode .items() itère, comme enumerate(), sur une série de tuples.
Enfin, on peut itérer sur trois valeurs en même temps à partir d'une liste de tuples de trois éléments :
>>> liste = [(5, 6, 7), (6, 7, 8), (7, 8, 9)]
>>> for x, y, z in liste:
... print(x, y, z)
...
5 6 7
6 7 8
7 8 9
On pourrait concevoir la même chose sur quatre ou cinq éléments, voire plus. La seule contrainte est d'avoir une correspondance systématique entre le nombre de variables d'itération (par exemple trois variables dans l'exemple ci-dessus avec x, y, z) et la longueur de chaque sous-tuple de la liste sur laquelle on itère (dans l'exemple ci-dessus, chaque sous-tuple a trois éléments).
8.2.4 Fonction divmod()¶
Dans le chapitre 2 Variables, on a vu les opérateurs // et % qui renvoient respectivement le quotient et le reste d'une division entière. La fonction divmod() prend en argument deux valeurs, le numérateur et le dénominateur d'une division, et renvoie le quotient et le reste de la division entière correspondante :
En utilisant l'affectation multiple, on peut ainsi récupérer à la volée le quotient et le reste en une seule ligne :
Cette fonction est très pratique, notamment quand on souhaite convertir des secondes en minutes et secondes résiduelles. Par exemple, si on veut convertir 754 secondes en minutes :
La division normale nous donne un float en minutes qui n'est pas très pratique, il faut encore convertir 0.566666666666666 minute en secondes et gérer les problèmes d'arrondi. La fonction divmod() renvoie le résultat directement : 12 min et 34 s. On pourrait raisonner de manière similaire pour convertir des minutes en heures, des heures en jours, etc.
8.2.5 Remarque finale¶
Les listes, les dictionnaires et les tuples sont tous des objets contenant une collection d'autres objets. En Python, on peut construire des listes qui contiennent des dictionnaires, des tuples ou d'autres listes, mais aussi des dictionnaires contenant des tuples, des listes, etc. Les combinaisons sont infinies !
8.3 Exercices¶
Pour le premier exercice, utilisez l'interpréteur Python. Pour les suivants, créez des scripts puis exécutez-les dans un shell.
8.3.1 Prédire la sortie¶
Soit les deux lignes de code suivantes :
Prédisez le comportement de chaque instruction ci-dessous, sans les recopier dans un script ni dans l'interpréteur Python :
print(dico["age"])print(dico[var])print(dico[24])print(dico["var"])print(dico["taille"])
Lorsqu'une instruction produit une erreur, identifiez pourquoi. Vérifiez ensuite vos prédictions en recopiant les instructions dans l'interpréteur Python.
8.3.2 Moyennes des notes¶
Soit le dictionnaire suivant donnant les notes d'un étudiant :
Calculez la moyenne de ses notes de deux manières différentes. Calculez à nouveau la moyenne sans la note de biologie.
8.3.3 Composition en acides aminés¶
En utilisant un dictionnaire, déterminez le nombre d’occurrences de chaque acide aminé dans la séquence AGWPSGGASAGLAILWGASAIMPGALW. Le dictionnaire ne doit contenir que les acides aminés présents dans la séquence.
Vous ne pouvez pas utiliser autant d'instructions if que d'acides aminés différents. Pensez au test d'appartenance.
8.3.4 Convertisseur de secondes¶
Un athlète court un marathon, malheureusement sa montre ne mesure son temps qu'en secondes. Celle-ci affiche 11 905. Aidez-le à convertir son temps en heures, minutes et secondes avec la fonction divmod().
8.3.5 Convertisseur de jours¶
L'âge de Camille et Céline en jours est respectivement de 8 331 jours et 8 660 jours. Quel est leur âge en années, mois et jours, en supposant qu'une année compte 365 jours et qu'un mois compte 30 jours ? La fonction divmod() vous aidera à nouveau.
8.3.6 Propriétés des acides aminés¶
Les acides aminés peuvent être séparés en quatre grandes catégories : apolaires (a), polaires (p), chargés positivement (+) et chargés négativement (-). Le dictionnaire suivant implémente cette classification :
aa2prop = {'A': 'a', 'V': 'a', 'L': 'a', 'G': 'a', 'I': 'a', 'M': 'a',
'W': 'a', 'F': 'a', 'P': 'a',
'S': 'p', 'C': 'p', 'N': 'p', 'Q': 'p', 'T': 'p', 'Y': 'p',
'D': '-', 'E': '-',
'K': '+', 'R': '+', 'H': '+' }
On souhaite convertir la séquence en acide aminé du domaine transmembranaire d'une intégrine humaine SNADVVYEKQMLYLYVLSGIGGLLLLLLIFIVLYKVGFFKRNLKEKMEAG en une série de signes indiquant la nature des acides aminés (a, p, + et -). Affichez tout d'abord la séquence sur une ligne, puis la nature des acides aminés sur une seconde ligne.
La séquence contient une hélice transmembranaire, donc une succession de résidus apolaires, essayez de la retrouver visuellement.
Pour cet exercice, nous vous conseillons d'itérer sur la chaîne de caractères contenant la séquence. Nous reverrons cela dans le chapitre 11 Plus sur les chaînes de caractères.
8.3.7 Boucle sur plusieurs éléments simultanément¶
À partir de la liste de tuples suivante :
[("chien", 3), ("chat", 4), ("souris", 16)]
affichez chaque animal et son nombre en utilisant qu'une seule boucle for. Attention, pour cet exercice, il est interdit d'utiliser l'indiçage des listes.