Les variables

Programmation en Sciences de la nature

Des contenants étiquetés pour ranger les valeurs

Plan

Des bols et des verres

Une variable, c'est un contenant étiqueté

Le signe = se lit « affecter » : on verse une valeur

  • Changer le contenu
  • Bien nommer ses contenants
  • Chaque valeur a un type

La mémoire, pas à pas

Le défi : échanger deux verres

Les contenants

Des bols, des verres et des étiquettes

D'abord, la cuisine et le bricolage

farine
sucre
eau

Pour cuisiner ou bricoler, on prépare des bols étiquetés : un nom collé dessus, un contenu à l'intérieur.

On dit « passe-moi le bol de sucre » sans regarder dedans : le nom suffit pour retrouver le contenu.

Une variable, c'est un contenant étiqueté

25
temperatureCelsius

Bol ou verre, même idée.
On dessinera des verres : on voit le niveau.

Une variable, c'est une étiquette collée sur un contenant qui garde une valeur en mémoire.

  • un nom : l'étiquette
  • un contenu : la valeur
  • un contenant garde une seule valeur à la fois
# on verse 25 dans le verre étiqueté temperatureCelsius = 25

Le programme dit ensuite « temperatureCelsius » et l'ordinateur va chercher le contenu, comme on va chercher le bol de sucre.

Le signe = se lit « affecter », pas « égale »

masse = 4 + 6
1On calcule d'abord la droite : 4 + 6 donne 10
2On verse le résultat dans le verre de gauche
4 + 6
→
10
masse
x = x + 1

Ce n'est pas une équation impossible : on prend le contenu de x, on ajoute 1, puis on reverse le résultat dans x.

3
x
3 + 1
→
4
x

On peut changer le contenu

12.1
mesure
→
12.4
mesure
mesure = 12.1 # même étiquette, autre contenu mesure = 12.4

Réaffecter, c'est vider le verre et y verser autre chose. L'ancienne valeur est jetée : il n'en reste rien.

Retenez ce détail : il explique tout le défi de la fin.

Bien nommer ses contenants

Oui : un nom qui dit ce qu'il y a dedans

  • masseEchantillon
  • volumeEchantillon
  • temperatureCelsius
  • vitesseInitiale

Non : vague ou abrégé

  • m, v, t
  • x1, truc, machin
  • masseEch
  • tmp, val

Un bon nom dit ce qu'il y a dedans, comme l'étiquette sur le bol. On écrit en mixedCase (premier mot en minuscules, majuscule à chaque mot suivant) et on évite les abréviations : le code se lit comme une phrase.

Exception assumée : x et y dans les exemples courts de ce diaporama, pour garder les verres lisibles.

Chaque valeur a un type

TypeDescriptionExemples
intnombre entier3, -7, 1024
floatnombre à virgule9.8, -0.5, 3.14
strchaîne de caractères (texte)'eau', "H2O"
boolbooléen (vrai ou faux)True, False

Le type, c'est la nature de l'ingrédient dans le verre : de l'eau, du sable, du jus. La fonction type() révèle le type d'une valeur.

9.8
type(9.8) → float

La mémoire, pas à pas

masse = 12.5 volume = 5.0 masse = 13.0

Chaque rangée est une photo de la mémoire après l'instruction. Le verre entouré d'orange vient de changer.

La couleur suit la valeur, pas le verre : le verre garde son étiquette, le liquide change.

#
masse
volume
Instruction
1
12.5
masse = 12.5masse est créée
2
12.5
5.0
volume = 5.0volume est créée
3
13.0
5.0
masse = 13.0masse change, 12.5 est jeté

Le défi de l'échange

x = 3, y = 5 ... et si on les échangeait ?

Le défi : échanger deux verres

x = 3 y = 5

Mission : écrire les instructions pour qu'à la fin, x contienne 5 et y contienne 3.

  • une instruction = un versement : un seul = par ligne
  • interdit d'écrire les chiffres 3 et 5 : dans un vrai programme, ce sont des mesures qu'on ne connaît pas d'avance

Indice : que devient l'ancien contenu quand on verse dans un verre déjà plein ?

3
x
⇆
5
y

Objectif : x = 5 et y = 3

Tentative 1 : x = y, puis y = x

x = 3 y = 5 x = y y = x

Raté. Dès la première ligne, on vide x pour y verser une copie de y : le 3 est jeté. À la fin, les deux verres contiennent 5.

#
x
y
Instruction
0
3
5
état de départ
1
5
5
x = yx reçoit une copie de y : le 3 est jeté
2
5
5
y = xy reçoit une copie de x... qui vaut déjà 5

Tentative 2 : l'inverse, y = x puis x = y

x = 3 y = 5 y = x x = y

Raté encore. Cette fois c'est le 5 qui est jeté : les deux verres contiennent 3.

Peu importe l'ordre : le premier versement détruit une des deux valeurs. Il nous manque un endroit où la mettre en sécurité.

#
x
y
Instruction
0
3
5
état de départ
1
3
3
y = xy reçoit une copie de x : le 5 est jeté
2
3
3
x = yx reçoit une copie de y... qui vaut déjà 3

La solution : un troisième verre

x = 3 y = 5 temporaire = x x = y y = temporaire

Réussi ! x contient 5, y contient 3. Le troisième verre a gardé le 3 en sécurité pendant qu'on vidait x.

#
x
y
temporaire
Instruction
0
3
5
état de départ
1
3
5
3
temporaire = xle 3 est mis en sécurité
2
5
5
3
x = yx reçoit 5, sans regret
3
5
3
3
y = temporairey récupère le 3 sauvegardé

L'algorithme d'échange

temporaire = x # 1. sauvegarder le contenu de x x = y # 2. écraser x avec une copie de y y = temporaire # 3. restaurer la sauvegarde dans y

Comme deux verres de jus : pour échanger leur contenu, il faut un troisième verre vide.

  • Le nom temporaire dit sa mission : il ne sert que le temps de l'échange.
  • Trois versements, toujours dans cet ordre : sauvegarder, écraser, restaurer.
  • Cet algorithme existe dans tous les langages (C, Java, JavaScript...) : on le retrouvera dans les tris.

Bonus, en Python seulement :

x, y = y, x

Python prépare les deux valeurs de droite avant de verser : le troisième verre est caché à l'intérieur.

À toi de jouer

Dans Google Colab (ou le compilateur en ligne de programiz), teste les trois versions et observe ce que print affiche :

x = 3 y = 5 temporaire = x x = y y = temporaire print(x, y)
  • Remplace les trois lignes du milieu par x = y puis y = x : qu'affiche print ?
  • Puis par l'inverse. Et enfin par x, y = y, x.
  • Demande à l'usager les deux valeurs avec input() au lieu d'écrire 3 et 5.

Pour rejouer chaque tentative verre par verre, avec ton propre code :

code.experimentations.xyz/visualisateur/variables/visualisateur-pas-a-pas.html

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