itérations

boucle for¶

rappel pour itérer sur une liste ou un ensemble :

for item in container:
   ...

sur un dictionnaire

for cle, valeur in d.items():
    ...

en fait on peut itérer sur un grand nombre d’objets
que par définition on appelle itérables
dont une sous-famille remarquable est celle des itérateurs

itérateurs¶

vous voulez faire une boucle for sur les entiers de 0 à 10⁶
avec ce qu’on a vu jusqu’ici, on serait tenté de

1. construire une liste avec les entiers de 0 à 1 million

2. et itérer sur cette liste avec un for

MAIS ce n’est pas une bonne idée
notamment car ça demande une grosse allocation mémoire
qui est loin d’être gratuite en termes de performance
en fait pour faire cette énumération
on n’a besoin que d’une seule case mémoire

// en C++ on écrirait quelque chose comme
for (int i=0; i<=1000000; i++) {
    ...
}

range()¶

Python offre pour cela une fonction prédéfinie range(n)

for i in range(4):
    print(i)

0
1
2
3

le résultat de la fonction range() n’est pas une liste
c’est ce qu’on appelle un itérateur
c’est à dire un tout petit objet (en terme d’occupation mémoire)
qui ne fait que mémoriser où on en est dans l’itération

range() - suite¶

l’impact sur les performances est majeur !

# option avec itérateur

# temps de construction
# de l'objet range
%timeit -n 1000  range(10**6)

# espace mémoire occupé
# par le range - en octets
iterateur = range(10**6)
import sys
sys.getsizeof(iterateur)

291 ns ± 6.89 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1,000 loops each)

# option avec liste

# ici je construis une liste explicite
# et le plus simple en Python est
# d'appeler list() sur l'itérateur

# temps de construction
%timeit -n 5 list(range(10**6))

# espace mémoire
explicit = list(range(10**6))
import sys
sys.getsizeof(explicit)

40.6 ms ± 7.24 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 5 loops each)

enumerate()¶

sujets = ['james', 'henri', 'louis']

# on veut lister les éléments
# avec leur indice, c'-à-d produire
# 0: james
# 1: henri
# 2: louis

quand on itère sur une
liste, comment faire quand
à l’intérieur de la boucle
on a besoin de l’indice
d’énumération ?

# bien que ça marche ..
# IL NE FAUT PAS faire comme ça !
for i in range(len(sujets)):
    item = sujets[i]
    print(f"{i}: {item}")

0: james
1: henri
2: louis

# c'est à ça que sert enumerate()

for i, item in enumerate(sujets):
    print(f"{i}: {item}")

0: james
1: henri
2: louis

c’est le propos de la fonction enumerate()

ce style de programmation à base d’indices est tentant, surtout lorsqu’on vient d’un autre langage, mais c’est considéré comme pas du tout pythonique. Il est important de prendre l’habitude d’utiliser la boucle for de la bonne façon, notamment car la programmation par indice ne se prête pas du tout aux itérations plus sophistiquées que nous allons étudier.

boucle for - généralisation¶

de manière générale, on peut écrire une boucle for sur un très grand nombre d’objets :

• fichiers en lecture (voir plus loin)

• itérables du module itertools

• ...

# itertools contient des itérateurs pour
# matérialiser la plupart des combinatoires
# habituelles

import itertools

from itertools import product # produit carthésien

cartes = ['V', 'D', 'R', 'As']
couleurs = ['♢', '♧', '♡', '♤']

for carte, couleur in product(cartes, couleurs):
    print(f"{carte} de {couleur}")

V de ♢
V de ♧
V de ♡
V de ♤
D de ♢
D de ♧
D de ♡
D de ♤
R de ♢
R de ♧
R de ♡
R de ♤
As de ♢
As de ♧
As de ♡
As de ♤

from itertools import permutations

for tirage in permutations(couleurs):
    print(tirage)

('♢', '♧', '♡', '♤')
('♢', '♧', '♤', '♡')
('♢', '♡', '♧', '♤')
('♢', '♡', '♤', '♧')
('♢', '♤', '♧', '♡')
('♢', '♤', '♡', '♧')
('♧', '♢', '♡', '♤')
('♧', '♢', '♤', '♡')
('♧', '♡', '♢', '♤')
('♧', '♡', '♤', '♢')
('♧', '♤', '♢', '♡')
('♧', '♤', '♡', '♢')
('♡', '♢', '♧', '♤')
('♡', '♢', '♤', '♧')
('♡', '♧', '♢', '♤')
('♡', '♧', '♤', '♢')
('♡', '♤', '♢', '♧')
('♡', '♤', '♧', '♢')
('♤', '♢', '♧', '♡')
('♤', '♢', '♡', '♧')
('♤', '♧', '♢', '♡')
('♤', '♧', '♡', '♢')
('♤', '♡', '♢', '♧')
('♤', '♡', '♧', '♢')

Dans le cas de la fonction itertools.product, remarquez que notre code revient à faire deux boucles imbriquées.

break et continue¶

dans le corps d’une boucle (for ou while), on peut utiliser:

• break pour terminer directement la boucle

• continue pour passer directement à l’itération suivante

# pour illustrer break

# les 4 premières permutations seulement
# remarquez l'emploi de enumerate
for index, tirage in enumerate(
    permutations(couleurs)):
    print(tirage)
    if index >= 4:
        break

('♢', '♧', '♡', '♤')
('♢', '♧', '♤', '♡')
('♢', '♡', '♧', '♤')
('♢', '♡', '♤', '♧')
('♢', '♤', '♧', '♡')

# pour illustrer continue

# les cartes rouges seulement

for couleur in couleurs:
    if couleur in '♤♧':
        continue
    for carte in cartes:
        print(f"{carte} de {couleur}")

V de ♢
D de ♢
R de ♢
As de ♢
V de ♡
D de ♡
R de ♡
As de ♡

break et continue sont toujours relatives
à la boucle la plus imbriquée

# une seule boucle
for x, y in product(cartes[:2],
                    couleurs[:2]):
    print(f"{x} de {y}")

V de ♢
V de ♧
D de ♢
D de ♧

# idem mais avec
# deux boucles imbriquées
for x in cartes[:2]:
    for y in couleurs[:2]:
        print(f"{x} de {y}")

V de ♢
V de ♧
D de ♢
D de ♧

# mais le break n'a pas le même
# comportement dans les deux cas
for x, y in product(cartes[:2],
                    couleurs[:2]):
    if y == '♧':
        break
    print(f"{x} de {y}")

V de ♢

# car ici il sort que
# de la boucle intérieure
for x in cartes[:2]:
    for y in couleurs[:2]:
        if y in '♧':
            break
        print(f"{x} de {y}")

V de ♢
D de ♢

compréhension¶

un raccourci syntaxique pour construire des containers par itération

entrees = [10, -10, 421]

# compréhension de liste
[x**2 for x in entrees]

# compréhension d'ensemble
{x**2 for x in entrees}

# compréhension de dictionnaire
{x : x**2 for x in entrees}

# avec filtrage - avec toutes
# les variétés de compréhensions
{x**2 for x in entrees if x % 2 == 0}

expressions génératrices¶

la compréhension est souvent élégante
mais elle souffre du même problème qu’on a vu plus haut
elle alloue de la mémoire pour ranger les résultats
et dans ces cas-là un itérateur est un bien meilleur choix

dans ces cas-là, il suffit de prendre la compréhension de liste
et remplacer les [] par ()
cela s’appelle une expression génératrice

Le fait de devoir allouer de la mémoire a plusieurs inconvénients. Tout d’abord bien entendu, la mémoire est une ressource finie, qu’il faut donc utiliser avec parcimonie. De plus, lorsqu’un programme a besoin de mémoire il la demande au système d’exploitation, et c’est une opération bien plus lente qu’on pourrait le soupçonner naïvement ; et même sur une machine dotée d’une mémoire énorme, ce temps d’allocation pénalise les performances.

Benchmark : la somme des premiers entiers.

# avec une compréhension

%timeit sum([x for x in range(10**6)])

49.2 ms ± 2.01 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)

# même chose mais avec
# une expression génératrice

%timeit sum(x for x in range(10**6))

32.8 ms ± 87.1 μs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)

# taille mémoire

comprehension = [x for x in range(10**6)]

sys.getsizeof(comprehension)

# aucune comparaison !

generatrice = (x for x in range(10**6))

sys.getsizeof(generatrice)

résumé¶

pour itérer sur une suite (un itérable) d’entrées

• on peut écrire un for,

• ou une compréhension,

• ou une expression génératrice

on n’itère jamais sur range(len(iterable))
on utilise enumerate à la place

dans tous les cas où c’est possible

• on recommande d’utiliser un itérateur

• de préférence à une allocation explicite des résultats