Python & Cryptographie niveau lycée : Utilisation d’une grille

Codes de la vidéo

from random import randint

def grilleVide():
 grille = []
 for i in range(6):
  ligne = []
  for j in range(6): ligne.append('⬛')
  grille.append(ligne)
 return grille

def rotate(m, n):
 for _ in range(n): m = list(zip(*m))[::-1]
 return m

def afficher(g):
 for l in range(6): print(''.join(g[l]))

def creerGrille():
    grille = grilleVide()
    m = [[6 * l + c for c in range(6)] for l in range(6)]
    for c in range(3):
     for l in range(3):
      m = rotate(m, randint(0, 3))
      pos = m[l][c]
      x, y = pos % 6, pos // 6      
      grille[y][x] = '⬜'
    return grille
    
def completeEtoiles(phrase):
 return phrase + "*" * (9 - len(phrase) % 9)

def listeTrous(g):
 trous = []
 for l in range(6):
  for c in range(6):
   if g[l][c] == '⬜': trous.append(6 * l + c)
 return trous  

def chiffrer(phrase, grille):
 phrase = completeEtoiles(phrase)
 chiffre = grilleVide()
 trous = listeTrous(grille)
 for i, v in enumerate(phrase):
  pos = i % 9 
  if pos == 0 and i > 0:
   grille = rotate(grille, 1)
   trous = listeTrous(grille)
  x, y = trous[pos] % 6, trous[pos] // 6
  if v == "*": v = chr(randint(65, 90))
  chiffre[y][x] = v
 return chiffre 

def dechiffrer(crypte, grille):
 clair = ''
 trous = listeTrous(grille)
 for i in range(36):
  pos = i % 9 
  if pos == 0 and i > 0:
   grille = rotate(grille, 1)
   trous = listeTrous(grille)
  x, y = trous[pos] % 6, trous[pos] // 6
  clair += crypte[y][x]
 return clair
 
grille = creerGrille()        
afficher(grille)
phrase='RENDEZVOUSAQUINZEHEURESPLACELECLERC'
crypte = chiffrer(phrase, grille)
afficher(crypte)
clair = dechiffrer(crypte, grille)
print(clair)
  

Python & Cryptographie niveau lycée : Chiffrement par substitution

# Substitution simple

def subSimple(phrase:str, decalage:int):
    phrase = phrase.upper()
    chiffrement = ''
    for c in phrase:
        if 'A' <= c <= 'Z':
            position = (ord(c) - 65 + decalage) % 26
            chiffrement += chr(65 + position)
        else:
            chiffrement += c
    return chiffrement

# Substitution double (avec clé numérique)

def subDouble(phrase:str, decalage):
    phrase = phrase.upper()
    chiffrement = ''
    longueur = len(decalage)
    for i,c in enumerate(phrase):
        if 'A' <= c <= 'Z':
            position = (ord(c) - 65 + decalage[i % longueur]) % 26
            chiffrement += chr(65 + position)
        else:
            chiffrement += c
    return chiffrement            

# Substitution avec mot-clé

def fabriqueAlphabet(cle:str):
    lettres = list(cle.upper()) + [chr(v) for v in range(65, 91)]
    alphabet = ''
    for c in lettres:
        if c not in alphabet: alphabet += c
    tailleCle = len(set(cle))
    alphabetFinal = ''
    for col in range(tailleCle):
        suiv = col
        while suiv < 26:
         alphabetFinal += alphabet[suiv]
         suiv += tailleCle       
    return alphabetFinal

def subCleSimple(phrase:str,cle:str):
    alphabet = fabriqueAlphabet(cle)
    phrase = phrase.upper()
    chiffrement = ''
    for c in phrase:
        if 'A' <= c <= 'Z':
            chiffrement += alphabet[ord(c) - 65]
        else:
            chiffrement += c
    return chiffrement 

Python & Cryptographie niveau lycée : Déchiffrement des substitutions

def decryptSimple(phrase:str):
    freq = [0] * 26
    for c in phrase:
     if 'A' <= c <= 'Z':
         freq[ord(c) - 65] += 1
    decal = 4 - freq.index(max(freq))
    return subSimple(phrase, decal)

def decryptDouble(phrase:str, taille:int):
    clair = ''
    res = []
    for i in range(taille):
     res.append(decryptSimple(phrase[i::taille]))
    return ''.join(''.join(v) for v in zip(*res))

def inverseAlphabet(chiffre:str, clair:str):
    alphabetDecode = ''
    for i in range(65, 91):
      c = chr(i)
      if c in chiffre: code = clair[chiffre.index(c)]
      else: code = '?'
      alphabetDecode += code     
    return alphabetDecode 

def decryptEnPartie(phrase:str,alphabet:str):
    alphabet = alphabet.upper()
    phrase = phrase.upper()
    chiffrement = ''
    for c in phrase:
        if 'A' <= c <= 'Z':
            chiffrement += chr(65 + alphabet.index(c))
        else:
            chiffrement += c
    return chiffrement 

Exemples de textes :

clair = 'CHOISISSEZUNTRAVAILQUEVOUSAIMEZETVOUSNAUREZPASATRAVAILLERUNSEULJOURDEVOTREVIE'
# Clé numérique [3, 2, 1, 0]
crypte = 'FJPIVKTSHBVNWTBVDKMQXGWOXUBIPGAEWXPUVPBUUGAPDUBTUCWALNMEUWOSHWMJRWSDHXPTUGWIH'

# Extrait du livre "Le petit Prince"

princeClair = 'LESGRANDESPERSONNESMONTCONSEILLEDELAISSERDECOTELESDESSINSDESERPENTSBOASOUVERTSOUFERMESETDEMINTERESSERPLUTOTALAGEOGRAPHIEALHISTOIREAUCALCULETALAGRAMMAIRECESTAINSIQUEJAIABANDONNEALAGEDESIXANSUNEMAGNIFIQUECARRIEREDEPEINTREJAVAISETEDECOURAGEPARLINSUCCESDEMONDESSINNUMERO1ETDEMONDESSINNUMEROLESGRANDESPERSONNESNECOMPRENNENTJAMAISRIENTOUTESSEULESETCESTFATIGANTPOURLESENFANTSDETOUJOURSETTOUJOURSLEURDONNERDESEXPLICATIONSJAIDONCDUCHOISIRUNAUTREMETIERETJAIAPPRISAPILOTERDESAVIONSJAIVOLEUNPEUPARTOUTDANSLEMONDEETLAGEOGRAPHIECESTEXACTMABEAUCOUPSERVIJESAVAISRECONNAITREDUPREMIERCOUPDŒILLACHINEDELARIZONACESTTRESUTILESILONESTEGAREPENDANTLANUITJAIAINSIEUAUCOURSDEMAVIEDESTASDECONTACTSAVECDESTASDEGENSSERIEUXJAIBEAUCOUPVECUCHEZLESGRANDESPERSONNESJELESAIVUESDETRESPRESCANAPASTROPAMELIOREMONOPINIONQUANDJENRENCONTRAISUNEQUIMEPARAISSAITUNPEULUCIDEJEFAISAISLEXPERIENCESURELLEDEMONDESSINNUMERO1QUEJAITOUJOURSCONSERVEJEVOULAISSAVOIRSIELLEETAITVRAIMENTCOMPREHENSIVEMAISTOUJOURSELLEMEREPONDAITCESTUNCHAPEAUALORSJENELUIPARLAISNIDESERPENTSBOASNIDEFORETSVIERGESNIDETOILESJEMEMETTAISASAPORTEEJELUIPARLAISDEBRIDGEDEGOLFDEPOLITIQUEETDECRAVATESETLAGRANDEPERSONNEETAITBIENCONTENTEDECONNAITREUNHOMMEAUSSIRAISONNABLE'

princeChiffre = 'OGTGUCODHUQEUUPNQGTMRPUCRPTELNMEGGMALUTEUFFCRVFLHUEEVUJNVFFSHTQEQVTBRCTOXXFRWUPUIGSMHUFTGGNIQVFRHUTEURMUWQUAOCHERISASJJEDNIIVVPIUGBUFCMCXNFTDNBGUCNMDKSEFGTTDKOSLSVEMCJAECODRPOEDNBGHFFSLZBNVWOEPCHNLHJQXGDAUTJEUGEESGJNWTFJDXBIVGUEGGDOXTBGHRBROKOSXEDEVFFMRPEEVUJNQWNEUQ1EWFFMRPEEVUJNQWNEUQMEVISAQFFSSGSSRPOEVPFCROQRHPOEQVKAPCJSUKFNWQVTHUTEXNFSHVDEVVGAWKHAQVQOXTMEVGOFDPUSGGUOXLPUUUFTWQVJRWSSOGVRGQONHTEEVGYPOKDAWKPNVLBIGQOCGWDHRKTIUWOAXVSEPGUIHTFTMCJASRSIVCQIOQUEUFFSDXJOQUKALXPLHWOPHWQAUVPUWFBNVNFMRPEEHVMAJGPGUCQHLGDEVVFXDEUMDDFAXEPUSUFRYKKEVCWALUSEFQONDKURHFVPUGNIHTDOXREŒLNMAFJJNHFFLDTJZRPBCHUUTUGTUWKMEVKMOQGTTHIBRHRFNGCOTOCOULVKALCJNVKFUDWDOXTTDHOBVLGEEVVBSGGDOQVBCWUBVHEEEVVBSGGHEQUTEUKFUALBIEGBUFQVPYGDUFJFZOGTGUCODHUQEUUPNQGTJHNFSDKWUHUEEWTFSSTFSFCOASCTTUQQAPGMIRTFMRPPPLPJOQSVAQFKEQTFNFQOTUCJSXPFQXKNESCSALUTALVVNSGVLXEJDHLFFDKTALUMEARFRLGOCHUVRHNMEGGNOQFFSVKONXOFRR1RUHLBIWQVJRWSSFQOSHTWEMGWOXNBIVUBVRKSSLGMLHGUALVWRDKNEQVDOPRSEKGOSLXFMDKTTRWKOXTTEONFMHTFPRPEALVDEVVVNFJBPHCVAOQSSMGOEOWJPDTMALUOIGGTEURFNWUCODUOIGGGOUGUSYKFRJGTNLFFTRKMEVLFMHOFTWCJSDUBPRTUEHLFLXKQAUNBIVFFBUKEGHFFGRNGDHRPLLVJQXGFTGGDRDXBTHUFTOCHRDPEESGSSRPOEHVBIWDJEQEPNWGOTHFFCRPOALVSEXPIOPOFAXUTIUCJSRPOAENF'

Coccinelle et chaine de Markov

Voici l’énoncé d’un problème que j’ai posté sur le groupe HP Calculator Fan Club

Des propositions de simulations pour quelques calculatrices HP :

Le calcul théorique est très simple :

La réponse à trouver était donc : 5 mouvements

Version en Python

from random import random

def simul(n:int):
    tot = 0    # Total de tous les mouvements
    for _ in range(n):    # n simulations
        r = 1       # Dernier mvt de 2 vers 1
        # Aller-retour de 2 vers 3 ou 4 avec probabilité 2/3
        while int(3 * random()) != 0: r += 2
        # On ajoute le nb de mvt au total
        tot += r
    # Moyenne
    return tot / n

>>> simul(1000)
4.752
>>> simul(10000)
5.0992
>>> simul(100000)
4.98308

Binary plot

David, un collègue enseignant, a posté un tweet sur l’utilisation du mode de représentation Truth sur les anciennes calculatrices HP 48G. Voici son premier résultat, le tapis de Sierpinski :

Avec cette équation très courte :

Quelques explications : R→B permet de convertir un nombre en binaire. Pour chaque abscisse X (entre 0 et 63) et chaque Y (entre 0 et 63), on regarde s’ils ont au moins un bit en commun dans leurs écritures binaires respectives. Par exemple si X = 12 = 1100b et Y = 6 = 110b ont un bit en commun à la 3e position, on affiche dans ce cas un pixel noir à l’écran.

A partir de là j’ai trouvé la page Binary Plot du site Wollfram avec quelques visuels que j’ai voulu reproduire en Python.

Les puissances 3, 2 et 1 des entiers de 1 à 160
from kandinsky import *

for y in range(30):
 n = 2 ** y
 for x in range(160):
    for i in range(3): 
     if x ** (i + 1) & n > 0:
       fill_rect(2 * x, 214 - 63 * i - 4 * y, 2, 4, (0, 0, 0))

En Python il est très simple de faire des opérations bit à bit. Pour le « ET » on utilise &. Par exemple :

1100b AND 110b donne 100b = 4

Pour le « OU » le symbole est |. Par exemple 12 | 6 = 14 car 1100b | 110b = 1110b

Et le « OU EXCLUSIF » par ^. Par exemple 12 ^ 6 = 10 car 1100b ^110b = 1010b

Passons à la représentation des coefficients binomiaux :

Les scripts (bibliothèque PIL et NUMWORKS) sont ici.

En bas à gauche les coefficients (écrits en binaires) qui apparaissent dans les développements de (a+b)^0, (a+b)^1, (a+b)^3 etc.

Quelques formes amusantes apparaissent !

L’image à droite a été générée par l’IA DALL E

On peut également représenter la suite de Fibonacci :

Les 700 premiers termes de la suite

Les scripts sont ici.

Enfin, l’idée m’est venue de représenter la conjecture de Syracuse (on part d’un entier, s’il est pair on le divise par 2 sinon on le multiplie par 3 et on ajoute 1, la conjecture prétend que l’on arrivera à 1 au bout d’un certain temps). Avec N = 27 comme départ on arrive à 1 au bout de 111 itérations (appelé temps de vol) et le maximum atteint est 9232.

Représentons les termes de la suite sous forme binaire :

Suite de Syracuse en partant de N = 27

Il est alors assez facile de lire la valeur exacte de chacune des colonnes, par exemple du maximum. Il suffit de repérer les numéros de lignes (En bas = 0). Sur le visuel on lit les lignes 4, 10 et 13. Le nombre correspondant est donc 2^4 + 2^10 + 2^13 = 9232.

Autres exemples

Script NUMWORKS pour les « spirales »

tan(x * y / 3) > sin(y / 2)
« X Y * 4 /. TAN Y 2 / SIN > » (En mode radians)
Version HD avec bibliothèque PIL
cos(x / (y + 1) * 10) > sin( y / 5)
« X Y 1 + / 12 * COS Y 2 / SIN > » (En mode radians)
Version HD
sin(x * x / (y + 1) * 2) >= sin( y / (x + 1) * 10)
Version HD
sin(x / 8) % 1 > sin(y / 8) % 1
sqrt(x) % 1 >= sqrt(y) % 1
Tapis de Sierpinski
from kandinsky import *

def tapis(x, y):
  while x > 0 and y > 0:
    if x % 3 == 1 and y % 3 == 1: return 0
    x //= 3
    y //= 3
  return 1  

for y in range(222):
  for x in range(320):
    if tapis(x, y): set_pixel(x, 221 - y, (0,) * 3)
Version HD : 729 * 729 pixels (729 = 3^6)
@ Adaptation d'un script de David Cobac pour HP-48

« 3 PICK 3 MOD » 'MOD3 STO
« 3 / IP SWAP » 'IP3 STO
{ (0 0) (130 63) X 0 (0 0) TRUTH Y } 'PPAR STO

« X Y 
WHILE DUP2 *
 MOD3 MOD3 *
 1 ≠ *
REPEAT
 IP3 IP3
END
* NOT » 'EQ STO

« ERASE DRAW {} PVIEW » 'TAP STO

Lancez TAP


Version 2 :

« X Y 
WHILE DUP2 DUP2
 3 MOD SWAP 3 MOD
 * 1 ≠ * *
REPEAT
 3 / IP SWAP 3 / IP
END
* NOT »
Résultat sur HP 50g après environ… 50 minutes !

Graphiques en secteurs et humour

Il y a une dizaine d’années certains internautes se sont amusés à créer des graphiques en secteurs originaux, voyons comment les reproduire en Python avec la TI-83

Le coin de ma chambre

2 murs et le sol
import ti_plotlib as plt
from ti_draw import *
from math import *

data = {-14: (143, 133, 133), 90: (158, 143, 133), 214: (93, 42, 40)}

def dec(l,n,u): return [v[n] + u for v in l]

def secteurs(data):
  plt.cls()
  o = (0, 0)
  xy = [o]
  mini = min(data.keys())
  for i in range(mini, 361 + mini):
    xy.append((cos(radians(i)) * 100, -sin(radians(i)) * 100))
    if i in data.keys():
      if i != mini: fill_poly(dec(xy, 0, 160), dec(xy, 1, 105))
      set_color(*data[i])
      xy = [o] + xy[-1:]
  fill_poly(dec(xy, 0, 160), dec(xy, 1, 105))

secteurs(data)
show_draw()

Les données sont représentées sous la forme angle : couleur. Pour l’exemple ci-dessus, on part de l’angle -14° avec la couleur (143, 133, 133), on trace le secteur jusqu’à l’angle 90° puis on change de couleur, etc.

L’idée du programme est de tracer un polygone en partant du centre de l’écran (160, 105), la variable i parcourt les entiers allant de l’angle le plus petit (-14° dans l’exemple) jusqu’à faire un tour complet (360 – 14 = 346°). On mémorise dans la variable xy les coordonnées des points sur le bord du cercle de 1° en 1° et dès qu’il y a un changement de couleur on trace le polygone xy.

La pyramide

Même programme que précédemment mais en changeant data.

Une pyramide ?
data = {-42: (65, 100, 145), 222: (210, 163, 83), 298: (88, 57, 36)}
Version Maître Gims
data = {-42: (65, 100, 145), -1: (220,220,220), 0:(65, 100, 145), \
        179: (220,220,220), 180:(65, 100, 145), 202: (220,220,220), \
        204:(65, 100, 145), 222: (210, 163, 83), 298: (88, 57, 36)}

pacman

PACMAN
data = {-32: (255, 255, 255), 32: (216, 160, 24)}

Dégradé

data = {}

for i in range(20): data[18 * i] = (12 * i,) * 3

Art génératif – Modes de fusion

Lien vers Basthon P5 : https://console.basthon.fr/

Mode écran avec p5

from p5 import *
from random import *

def setup():
 createCanvas(600, 600)
 background(20,20,20)
 fill(10, 25, 10)
 blendMode(SCREEN)
 for x in range(30):
   for n in range(1 + x):
    rect(20 * x + randint(0,10), randint(-100,600), 80, 80) 

def draw():
 noLoop()

run()

Mode multiplier – NUMWORKS

from kandinsky import *
from random import randint

def rvb01(c): return tuple(v / 255 for v in c)
def rvb255(c): return tuple(255 * v for v in c)
def zip01(c1,c2): return zip(rvb01(c1), rvb01(c2))
def multiply(c1,c2): return rvb255(a * b for (a, b) in zip01(c1,c2))

def rect(x,y,w,h,c,mode):
 for i in range(w):
  for j in range(h):
   rvb = mode(c, get_pixel(x + i, y + j))
   set_pixel(x + i, y + j, rvb)

for x in range(0,320,8):
 for y in range(0,220,3):      
  rect(x + randint(0, 7), y + randint(0, 6), \
       randint(1, 320 - x), randint(1, 9), (250, 100, 250), multiply)

Mode différences – NUMWORKS et P5

# Version - NUMWORKS

from kandinsky import *
from random import *

def rvb01(c): return tuple(v / 255 for v in c)
def rvb255(c): return tuple(int(255 * v) for v in c)
def zip01(c1,c2): return zip(rvb01(c1),rvb01(c2))

def diff(c1,c2):
 return rvb255(abs(a - b) for (a, b) in zip01(c1,c2))

def rect(x,y,w,h,c,mode):
 for i in range(w):
  for j in range(h):
    rvb = mode(c, get_pixel(x + i, y + j))
    set_pixel(x + i, y + j, rvb)

fill_rect(0,0,320,222,(250, 100, 250))
for _ in range(500):  
  t = randint(20,40)   
  rect(randint(-10, 315), randint(-10, 220), t, t, (250, 100, 250), diff)

# Version P5 - Python

from p5 import *
from random import *

c = (250, 100, 250)

def setup():
 createCanvas(900, 600)

 background(c)
 blendMode(DIFFERENCE)
 fill(c)
 for _ in range(1000):
    t = randint(20,80)
    rect(randint(-20,900), randint(-20,600), t, t) 

def draw():
 noLoop()

run()

Mode addition – NUMWORKS

from kandinsky import *
from random import *
from math import cos

def rvb01(c): return tuple(v / 255 for v in c)
def rvb255(c): return tuple(int(255 * v) for v in c)
def zip01(c1,c2): return zip(rvb01(c1),rvb01(c2))

def add(c1,c2):
 return rvb255(min(1,a+b) for (a, b) in zip01(c1,c2))

def rect(x,y,w,h,c,mode):
 for i in range(w):
  for j in range(h):
    rvb = mode(c, get_pixel(x + i, y + j))
    set_pixel(x + i, y + j, rvb)

fill_rect(0,0,320,222,(40,40,40))
for i in range(50):
 rect(randint(-20,300), randint(-20,200), 60, 60,\
      (randint(0,255), randint(0,255), randint(0,255)), add)

TISSU écossais – p5

Cet exemple a été supprimé au montage de la vidéo:

from p5 import *

def setup():
 createCanvas(770, 770)
 noStroke()
 background((40,40,40))
 blendMode(SCREEN)
 fill(20, 40, 20)
 for i in range(10):
    for j in range(10):
      rect(60 * i, 60 * j, 50 + 20 * i, 50 + 20 * j) 

def draw():
    noLoop()

run()

MODE addition – p5 et NUMWORKS

from p5 import *
from random import *

def setup():
 createCanvas(800, 400)
 noStroke()
 background((50,50,50))
 blendMode(ADD)
 fill(20, 140, 20)
 
 x, y = 200, 0
 for i in range(100):
    textSize(1 + i)
    x -= 2
    y += randint(-5,11)
    fill(20, 140, 20)
    if random()<.2: fill(255, 0, 0)
    text('PROGRAMMATION', x, y)

def draw():
    noLoop()

run()
from kandinsky import *
from random import *

BL, WH = (0, 0, 0), (255,) * 3

def rvb01(c): return tuple(v / 255 for v in c)
def rvb255(c): return tuple(int(255 * v) for v in c)
def zip01(c1,c2): return zip(rvb01(c1),rvb01(c2))

def screen(c1,c2):
  return rvb255(1 - (1 - a) * (1 - b) for (a, b) in zip01(c1,c2))

def rect(x,y,w,h,c,mode):  
 for i in range(w):
  for j in range(h):
   rvb = mode(c, get_pixel(x + i, y + j))
   set_pixel(x + i, y + j, rvb)

def dot(x, y, c, fg, t):
  draw_string(c, 0, 0, fg, (0,0,0))
  for v in range(18):
    for u in range(9):
      rect(x + u * t, y + v * t, t, t, get_pixel(u, v), screen)  

def aff(txt, x, y, t):
  coul = (255, 0, 0)if random()<.3 else (20, 140, 20)    
  for i, c in enumerate(txt):
    dot(x + i * t * 9, y, c, coul, t)

fill_rect(0,0,320,222,(50,50,50))
x, y = 150, -30
for i in range(80):
 x -= 2
 y += randint(1,4)
 aff("PROGRAMMATION", x, y, i//20)
fill_rect(0,0,20,20,(50,50,50))

Dégradés – NUMWORKS

from kandinsky import *

def rvb01(c): return tuple(v / 255 for v in c)
def rvb255(c): return tuple(int(255 * v) for v in c)
def zip01(c1,c2): return zip(rvb01(c1),rvb01(c2))

def alpha(c1, t, c2):
 return rvb255(a * t + b * (1 - t) for (a, b) in zip01(c1,c2))

def rect(x,y,w,h,c,d):
 (dx,dy) = d   
 for i in range(w):
  for j in range(h):
   t = 1   
   if dx == 1: t = 1 - i / w
   elif dx == -1: t = i / w 
   if dy == 1: t = 1 - j / h
   elif dy == -1: t = j / h
   rvb = alpha(c, t, get_pixel(x + i, y + j))
   set_pixel(x + i, y + j, rvb)

rect(0, 0, 200, 200, (255, 0, 0), (1,0))
rect(0, 0, 200, 200, (0, 255, 0), (0,1))
rect(0, 0, 200, 200, (0, 0, 255), (-1,0))

Effet alpha – NUMWORKS

from kandinsky import *
from random import randint, choice

coul = (255,0,255), (255,255,0), (255,127,0), (255,0,127)

def rvb01(c): return tuple(v / 255 for v in c)
def rvb255(c): return tuple(int(255 * v) for v in c)
def zip01(c1,c2): return zip(rvb01(c1),rvb01(c2))

def alpha(c1, t, c2):
 return rvb255(a * t + b * (1 - t) for (a, b) in zip01(c1,c2))

def rect(x,y,w,h,c,t):  
 for i in range(w):
  for j in range(h):
   if i == 0 or j == 0 or i == w - 1 or j == h - 1: 
    rvb = (255,255,255)
   else: 
    rvb = alpha(c, t, get_pixel(x + i, y + j))
   set_pixel(x + i, y + j, rvb)

def effet(t):
 for _ in range(150):
  x, y = randint(-10,300), randint(-10,200)
  w, h = randint(10,80), randint(10,80)
  rect(x,y,w,h,choice(coul),t)

effet(0.15)

Initiation à Python : que font ces programmes ?

Le but de ces exercices est de trouver le résultat final sans taper le programme, donc en effectuant les étapes à la main sur papier comme si vous étiez l’ordinateur.
Dans un second temps, des applications concrètes sont données, à vous de déterminer laquelle des fonctions mystère sera utile.

Exercice 1

def mystere(arr):
  s = 0
  m = arr[0]
  for v in arr:
    if v > m:
      m = v
      s += 1
  return s

>> mystere([2,3,7,0,6,3])
??

>> mystere([2])
??

Exercice 2

def mystere(arr, n):
  s = 0
  for v in arr:
    if v > n:
        s += 1
  return s

>> mystere([2,3,7,0,6,3], 3)
??

>> mystere([2,3,7,0,6,3], 10)
??

Exercice 3

def mystere(arr, n):
  s = None
  for v in arr:
    if v > n:
      if s is None or s > v:
        s = v
  return s

>> mystere([2,3,7,0,6,3], 3)
??

>> mystere([2,3,7,0,6,3], 10)
??

Exercice 4

def mystere(arr):
  s = 0
  for i, v in enumerate(arr):
    s += v * (-1) ** i 
  return s

>> mystere([2,3,7,0,6,3])
??

>> mystere(range(5))
??

Exercice 5

def mystere(arr):
  s = 0
  for i, v in enumerate(arr):
    if v == i:
     s += 1 
  return s

>> mystere([2,1,0,3,5,4])
??

>> mystere(range(5))
??

exercice 6

def mystere(arr):
  s = sorted(list(arr))
  for i, v in enumerate(arr):
    s[i] = arr.index(s[i])
  return s

>> mystere([2,5,3,1])
??

>> mystere([2])
??

exercice 7

def mystere(arr):
  for i, v in enumerate(arr):
    if i > 0 and v == arr[i - 1]: return True
  return False

>> mystere([2,5,3,1])
??

>> mystere([2,5,5,3])
??

>> mystere(range(10))
??

Exercice 8

def mystere(arr1, arr2):
  s = []
  for v in arr1:
    if v in arr2 and v not in s:
        s.append(v)
  return s
  
>> mystere([2,5,5,3], [4,4,2,5,7])
??

>> mystere([2],[4])
??

Exercice 9

def mystere(arr1, arr2):
  s = []
  for v in arr1 + arr2:
    if v not in s:
        s.append(v)
  return s

>> mystere([2,2,2,7],[4,4,5])
??

Pour aller plus loin : Ecrire une fonction analogue (l’ordre des éléments pouvant être différent), en utilisant set, union et list.

exercice 10

def mystere(arr):
  s = []
  for u in arr:
    n = 0
    for v in arr:
      if v > u:
        n += 1
    s.append(n)
  return s

>> mystere([8,2,5,1,7])
??

>> mystere([1])
??

>> mystere(range(5))
??

Applications concrètes

Pour chacun des exemples concrets ci-dessous, retrouvez quelle fonction mystère serait adaptée pour répondre à la question.

Société de transport « Okilo »

La société OKILO a plusieurs camions, chacun étant spécialisé dans le transport de colis de plus de X kilos. Par exemple le camion ci-dessous ne transporte que des colis de plus de 10 kilos, il va donc refuser 3 colis sur les 5 et ne garder que les 2 de 15 et 13 kg.

Ce camion n’accepte que les colis de plus de 10 kilos

Quelle fonction mystere permet, à partir d’une liste de poids et de la valeur minimale acceptée par le camion, d’obtenir le nombre de colis qui seront transportés ?

Mélange

Vous mettez 6 billes numérotées de 0 à 5 dans un sac. Au hasard vous les sortez une à une et les placez dans des boites numérotées également de 0 à 5. On se demande combien de billes ont un numéro correspondant à celui de leur boite ?

Seules les billes n°2 et 5 sont bien rangées, c’est-à-dire dans des boites correspondant à leurs numéros

Quelle fonction mystere permet, à partir d’une liste de numéros ([1, 0, 2, 4, 3, 5] pour l’exemple) de connaitre le nombre de billes qui sont bien rangées (2 pour l’exemple) ?

Nombre de personnes dans le bus

Des personnes montent et descendent d’un bus. Par exemple la liste [3,2,8,0,6,3] signifie qu’au premier arrêt 3 personnes sont montées et 2 sont descendues. A l’arrêt suivant 8 personnes montent et aucune ne descend et enfin au 3e arrêt, 6 montent et 3 descendent. Sachant qu’il y avait 10 personnes dans le bus avant d’arriver au 1er arrêt, combien restera-t-il de personnes dans le bus après le 3e arrêt ?

Combien y aura-t-il de personnes dans le bus après le 3e arrêt ?

Quelle fonction mystere vous aidera à trouver le nombre final de passagers ?

Combien sont plus grands que moi ?

5 personnes montrent aux autres leurs tailles respectives sur un petit panneau. Ainsi, tout le monde voit les tailles de tout le monde. Chacun se demande « Combien sont plus grands que moi ? »

Chacun se demande combien d’individus dans le groupe sont plus grands qu’eux

La plus grande personne pensera donc à zéro et la plus petite à 4.

Quelle fonction mystere permet, à partir de la liste des tailles [1.6, 1.95, 1.56, 1.61, 1.52] d’obtenir la liste des nombres auxquels chacun pense ?

Ecrivains célèbres

On se demande s’il existe des écrivains dont le nom et le prénom s’écrivent avec des lettres différentes. Par exemple pour VICTOR HUGO, on voit qu’il y a la lettre O en commun, cet auteur ne correspond pas à ce que l’on recherche.

Quelle fonction mystere permet, à partir de 2 chaines de caractères (une pour le prénom, l’autre pour le nom) de nous dire quelles lettres sont communes ?

Le ‘O’ est commun à ‘VICTOR’ et ‘HUGO’

Arriverez-vous à trouver un auteur vérifiant ce que l’on cherche ?

secret défense

Voici la technique de cryptographie que vous voulez employer :
– La phrase à transmettre est MESSAGEIMPORTANT
– Comme il y a 16 lettres dans ce message, vous prenez les 16 premières lettres de l’alphabet que vous mélangez au hasard. Par exemple en tapant :

>> from random import sample
>> sample("ABCDEFGHIJKLMNOP",16)
['H', 'C', 'G', 'B', 'N', 'I', 'A', 'M', 'L', 'F', 'O', 'D', 'J', 'E', 'K', 'P']

– Maintenant vous regardez les rangs des lettres en partant de ‘A’ jusqu’à ‘P’ dans cet alphabet mélangé. Le ‘A’ est à la 6e position, le ‘B’ la position 3, le ‘C’ à la position 1 etc.
– On obtient la liste : [6, 3, 1, 11, 13, 9, 2, 0, 5, 12, 14, 8, 7, 4, 10, 15]
– Finalement, pour crypter votre message, vous allez prendre sa lettre n°6 (le E) puis la n°3 (le S), puis la n°1 (le E) etc. jusqu’à la 16e position.
– Vous obtenez le mot codé : ESERAPSMGTNMIAOT

Quelle fonction mystere permettra de faire fonctionner le programme ci-dessous ?

def coder(txt,cle):
  ordre = mystere(cle)
  s = ""
  for i in range(len(txt)):
    s += txt[ordre[i]]
  return s 

>> coder("MESSAGEIMPORTANT", "HCGBNIAMLFODJEKP")
ESERAPSMGTNMIAOT

Gratte-ciels

Des immeubles de différentes hauteurs sont côte à côte. On se demande combien vont être touchés par des rayons de lumières parallèles au sol et provenant de la gauche. Sur le visuel ci-dessous les hauteurs sont [2, 2, 3, 2, 6, 3, 6, 2] et l’on voit que seuls 3 seront touchés par les rayons (les autres sont cachés par au moins un plus grand à leur gauche).

Seuls 3 immeubles seront touchés

Quelle fonction mystere va vous aider à compter le nombre d’immeubles touchés par les rayons ?

parterre de fleurs

Afin d’obtenir le label « Villes et villages fleuris », le maire décide de créer des parterres de fleurs en alternant fleurs et tulipes. Voici un exemple qui lui convient : 🌼🌷🌼🌷🌼🌷🌼🌷

Par contre celui-ci ne convient pas : 🌼🌷🌼🌷🌷🌼🌷🌼🌷 puisque 2 tulipes sont côte à côte.

Quelle fonction mystere va vous permettre de savoir si un parterre est correct ou non ?

>> correct("🌼🌷🌼🌷🌼🌷🌼🌷")
True

>> correct("🌼🌷🌼🌷🌷🌼🌷🌼🌷")
False

Recherche de mots

Suite à ma vidéo d’initiation à JavaScript concernant la recherche de mots (palindromes, anacycliques, mots croissants…), je vous propose ici les traductions en Python

Importer les dictionnaires

Enregistrez le fichier dicos.py dans un dossier et créez un fichier recherche.py dans ce même dossier avec pour contenu :

import dicos

print(len(dicos.dico5))

En exécutant le fichier vous devriez voir le nombre 7276 qui correspond au nombre de mots de 5 lettres.

Mots en sens inverse et palindromes

import dicos

def inverse(mot):
    return mot[::-1]

def palindrome(dico):
    return [mot for mot in dico if mot == inverse(mot)]

Testons :

>>> inverse('BONJOUR')
'RUOJNOB'

>>> palindrome(dicos.dico6)
['SASSAS', 'SELLES', 'SENNES', 'SERRES', ... ]

Anacycliques

def anacyclique(dico):
    return [mot for mot in dico if inverse(mot) in dico]

Testons :

>>> anacyclique(dicos.dico7)
['ALLIACE', 'ALLIAGE', 'ANNOTAT', 'ARETIER',...]

Mots croissants

def croissant(dico):
    return [mot for mot in dico if mot == ''.join(sorted(list(mot)))]

Testons :

>>> croissant(dicos.dico6)
['ACCENT', 'ACCORT', 'AFFINS', 'AFFLUX', 'AGGLOS', 'BELLOT', 'BIJOUX', 'BILLOT', 'CHINTZ', 'DEHORS', 'EFFORT']

Q sans U

def QsansU(dico):
    return [mot for mot in dico if 'Q' in mot and 'U' not in mot]

Testons :

>>> QsansU(dicos.dico5)
['QIBLA']

Toutes les voyelles

def nbVoyelles(mot):
    return len([v for v in 'AEIOU' if v in mot])

def ToutesLesVoyelles(dico):
    return [mot for mot in dico if nbVoyelles(mot) == 5]

Testons :

>>> nbVoyelles('BONJOUR')
2

>>> ToutesLesVoyelles(dicos.dico6)
['EBOUAI', 'ENOUAI', 'OISEAU']

Rubik’s Cube 2x2x2

Voici quelques explications sur le script Python proposé pour la NUMWORKS

Numérotation des vignettes :

Ce qui permet de définir les différents mouvements possibles :

MVT = ((8,9,11,10),(4,0,17,13),(5,1,16,12)),((4,5,7,6),(3,10,13,23),(1,11,15,22)), \
      ((17,16,18,19),(9,0,20,14),(8,2,21,12)),((0,1,3,2),(8,4,22,18),(10,6,20,16)), \
      ((20,22,23,21),(2,6,15,19),(3,7,14,18)),((13,12,14,15),(7,11,17,21),(5,9,19,23))

Par exemple tourner la face du haut (U = Up) revient à mettre la vignette 8 en 9, la vignette 9 en 11, la vignette 11 en 10 et la vignette 10 en 8, ce qui est est noté (8,9,11,10). Mais cela bougera également les vignettes (4,0,17,13) et (5,1,16,12). Le principe est le même pour les mouvements R (Right), L (Left), D (Down) et P (Arrière).

Remplissage des faces :

H = ((1,0,0),(0,0,-1),(-1,0,0))
FACES = ((0,0,0),H),((0,0,-1.1),H),((0,-1.1,0),H),((0,-1.1,-1.1),H)
Etapes pour dessiner la vignette n°8

Exemple avec la vignette n°8 : On part du point de coordonnées (0,0,0) puis on ajoute successivement les vecteurs qu’il y a dans H, on obtient (1,0,0) puis (1,0,-1) et (0,0,-1). Nous avons les 4 coins de la vignette.

Les fonctions face, pos2D et remplir permettent alors de remplir cette surface avec la couleur voulue (pos2D transforme les coordonnées 3D en coordonnées à l’écran)

Le ,2 que l’on voit sur les 2 lignes ci-dessous permet de remplir plus rapidement la zone. Essayez avec ,3 et ,1 pour voir la différence.

for col in range( ... ,2):
 for lig in range( ... ,2):

La fonction permu transforme la position du cube (liste de 24 nombres) en une nouvelle liste suivant le choix du mouvement. La nouvelle position est mise dans la variable suiv, ce qui permet lors de la mise à jour de l’affichage de ne remplir que les vignettes qui ont changé de couleur :

def aff(suiv,pos,force=0):
 for n, c in enumerate(suiv):
  if pos[n] != c: face(n,RVB[c])  # Changement de couleur ?

Rotation du cube entier :

Pour faire tourner le cube avec les 4 flèches, on applique plusieurs mouvements, par exemple avec la flèche du haut on applique les 4 mouvements 1,2,2,2. Répéter 3 fois le mouvement n°2 revient à appliquer 2 à l’envers (ce que l’on note souvent avec , par exemple R’)

Cube terminé ?

L’idée est de parcourir les vignettes n°0, 1… 23 et de compter combien de fois on a changé de couleurs. Si ce nombre correspond à 6, le cube est terminé :

def fin(pos):
 c, nb = pos[0], 1
 for v in pos:
  if v != c: 
    c = v
    nb += 1
 return nb != 6

Programme principal :

while True:
  fill_rect(0,0,320,222,(0,)*3)       # Fond noir
  pos, jouer = melange(), True        # mélange du cube
  while jouer:
    suiv = choix(key(TOUCHES), pos)   # Future position du cube
    aff(suiv,pos)                     # Affichage de la position
    pos = list(suiv)                  # C'est la nouvelle position
    sleep(.2)
    jouer = fin(pos)                  # Le cube est-il fini ?

RETOUR VERS LES ANNEES 70 ! ⏰

Tableaux de fils tendus en Python

Voici quelques exemples de codes en Python pour créer des tableaux de fils, ils sont basés sur des fonctions décrites dans cette vidéo :

Free String Art Boat Pattern

Le bateau

Vous trouverez ici les explications pour créer le tableau à l’ancienne avec de vrais fils et des clous.

Vous pouvez copier-coller le code sur ce site : https://trinket.io/turtle

import turtle

t = turtle.Turtle()
t.speed(0) ; t.hideturtle()

# Ecran avec fond noir
t.color(0,0,0)
t.begin_fill()
for (x,y) in ((-200,200),(200,200),(200,-200),(-200,-200),(-200,200)):
  t.goto(x,y)
t.end_fill()  

# Représentation des clous

def clou(A):
  t.pensize(5) ; t.color((160,140,130))
  t.penup(); t.goto(A); t.pendown(); t.goto(A)

# Fil entre le point "A" et le point "B" avec la couleur "c"
# et ajout des clous aux extrémités

def fil(A,B,c):
  clou(A) ; t.pensize(1) ; t.pencolor(c) ; 
  t.goto(B) ; clou(B)

# Division en "n" points du segment entre "a" et "b"

def segment(a,b,n):
    return [[(i*PTS[b][0]+(n-1-i)*PTS[a][0])/(n-1), \
             (i*PTS[b][1]+(n-1-i)*PTS[a][1])/(n-1)] for i in range(n)]

# Remplissage en utilisant 2 segments S1 et S2
# Chaque point de S1 va vers un point de S2
# puis on revient de S2 vers S1
# sauf si c'est le dernier point 

def remplir(S1, S2, c):
  for i in range(len(S1)):
    fil(S1[i], S2[i], c)
    if i < len(S1) - 1 : fil(S2[i], S1[i+1], c)

# Les coordonnées ont été trouvées en utilisant Geogebra
# et l'image fournie en exemple sur le site

PTS = (-142,-100),(0,-110),(2,196),(-62,-122),(142,-116),(-136,-124),
      (-122,-152),(142,-124),(126,-164),(-156,-186),(166,-196)

# segment(0,1,40) correspond au segment de (-142,-100) à (0,-110)
# avec 40 divisions

remplir(segment(0,1,40), segment(2,1,40), (180,40,30))
remplir(segment(3,4,40), segment(4,2,40), (240,30,50))
remplir(segment(5,6,20), segment(7,8,20), (120,150,160))
remplir(segment(6,9,10), segment(8,10,10), (0,100,240))

Free String Art Heart Circle Pattern

Un coeur

Vous trouverez ici les explications ici. Plus complexe à réaliser !

import turtle
from math import *

t = turtle.Turtle()
t.speed(0) ; t.hideturtle()

t.color(0,0,0)
t.begin_fill()
for (x,y) in ((-200,200),(200,200),(200,-200),(-200,-200),(-200,200)):
  t.goto(x,y)
t.end_fill()  

def clou(A):
  t.pensize(5) ; t.color((160,140,130))
  t.penup(); t.goto(A); t.pendown(); t.goto(A)

def fil(A,B,c):
  clou(A) ; t.pensize(1) ; t.pencolor(c) ; 
  t.goto(B) ; clou(B)

# Cercle rayon R divisé en N points  
# Position du n-ième clou

def Ce(R,N,n,D=1,d=0):
 return [R*sin(2*pi*(n+d/D)/N), R*cos(2*pi*(n+d/D)/N)]

# Partie bleue

c = (175,220,240) 

for i in range(14):
  fil(Ce(180,80,-14+2*i),Ce(180,80,-13+2*i),c)
  fil(Ce(180,80,-13+2*i),Ce(180,80,14+4*i),c)
  if i != 13:
    fil(Ce(180,80,14+4*i),Ce(180,80,15+4*i),c)
    fil(Ce(180,80,15+4*i),Ce(180,80,16+4*i),c)
    fil(Ce(180,80,16+4*i),Ce(180,80,-12+2*i),c)

# Partie rose

c = (250,160,150)
pts1 = (40,2),(54,2),(68,4),(14,2),(28,2)
pts2 = (28,2),(29,2),(15,2),(70,4),(55,2),(41,2),(42,2)

for i in range(7):
 for j,(a,b) in enumerate(pts1[:-1]):
  fil(Ce(180,80,a+b*i),Ce(180,80,pts1[j+1][0]+pts1[j+1][1]*i),c)
  if i != 6:
   for k,(u,v) in enumerate(pts2[:-1]):
    fil(Ce(180,80,u+v*i),Ce(180,80,pts2[k+1][0]+pts2[k+1][1]*i),c)

Free String Art Circle 2 Pattern

Vous trouverez ici les explications ici. Assez facile…

import turtle
from math import *

t = turtle.Turtle()
t.speed(0) ; t.hideturtle()

t.color(0,0,0)
t.begin_fill()
for (x,y) in ((-200,200),(200,200),(200,-200),(-200,-200),(-200,200)):
  t.goto(x,y)
t.end_fill()  

def clou(A):
  t.pensize(5) ; t.color((160,140,130))
  t.penup(); t.goto(A); t.pendown(); t.goto(A)

def fil(A,B,c):
  clou(A) ; t.pensize(1) ; t.pencolor(c) ; 
  t.goto(B) ; clou(B)
  
def Ce(R,N,n,D=1,d=0):
 return [R*sin(2*pi*(n+d/D)/N), R*cos(2*pi*(n+d/D)/N)]

for (a,b,c) in ((14,63,(120,110,180)),(64,33,(240,90,40))):
  for i in range(50):
    for n in range(2): fil(Ce(180,80,a+i),Ce(180,80,b+i+n),c)

Tapisseries des années 70

Tapisserie typique des années 70

Voir le programme final en action | Version pour la calculatrice NUMWORKS

import turtle

t = turtle.Turtle()
t.speed(0) ; t.hideturtle()

t.color(115,80,45)
t.begin_fill()
t.goto(0,-400); t.circle(800)  # fond marron
t.end_fill() 

col, lig, r = 9, 9, 20  # 9*9 motifs de rayon 20
h,e = 4.3*r, .75*r      # Calculs des espacements

def motif(x,y,a,r):
  t.penup(); t.goto(x,y)
  t.setheading(a) # Orientation pour obtenir une des 4 figures
  # on parcourt les 4 couleurs
  for c in ((240,210,7),(230,130,5),(190,90,14),(110,60,30)):
    t.color(c)
    t.begin_fill()
    t.circle(r,steps=60) # 60 pour un tracé plus précis
    r /= 1.45   # Tailles de cercles : jaune, orange, marron...
    t.end_fill()

for c in range(col):
  for l in range(lig):
    a = 45+90*(0,1,3,2)[l%2+2*(c%2)] # angle départ
    # Motif à la bonne place et avec la bonne orientation
    motif(-160+h*(c//2)+e*(c%2),160-e*(l%2)-h*(l//2),a,r)

Répétition de cercles

Distance entre 2 centres
import turtle
from random import *
from math import sqrt

t = turtle.Turtle()
t.speed(0) ; t.hideturtle()

t.pensize(1)
t.color((220,210,130))

r = 20    # taille des cercles
d = sqrt(3) / 2
nc, nl = 400 // r, 280 // r

for c in range(nc):
 for l in range(nl):
  t.penup()
  t.goto(-160 + c * r * d, -140 + l * r -  (c % 2) * r / 2)
  t.pendown()  
  t.circle(r)

Fichier pour la TI-83 Premium CE EDITION PYTHON

import turtle
from math import sqrt

t = turtle.Turtle()
t.speed(0) ; t.hideturtle()

h = 20 # taille du motif
p, d = h // 2, sqrt(3) / 2
nb = 1 + int(800 / 3 / h / d)

def face(x,y):
  t.penup(); t.goto(x,y); t.pendown()
  t.setheading(30)
  # Chacune des 3 faces a une couleur
  for c in ((60,)*3,(230,200,0),(230,165,20)):
    t.color(c)
    t.begin_fill()
    # Dessin d'une face et remplissage
    for (u,v) in ((h,120),(p,60),(p,300),(p,60),(p,120),(h,-60)):
     t.forward(u)
     t.right(v)
    t.end_fill()

# On place les motifs
for c in range(nb):  
  for l in range(nb):
    face(-200 + (h + p) * d * c, \
         -200 + l * (h + p) - (c % 2) * (h + p) / 2)
Longueurs d’une face
h-p-p-p-p-h avec p = h / 2
Les angles
30 -120 – 60 – 300 – 120 – -60
Enchevêtrements

Lien vers le script pour la calculatrice NUMWORKS

from kandinsky import *
from math import sqrt
from random import randint

# nb d'anneaux (couleurs alternées) et largeur anneau
(nb, r) = (randint(3,40), randint(2,10)) 
p = nb * r
COUL = (70, 75, 75)
fill_rect(0, 0, 320, 222, (255, 210, 0))

def cercles(u,v,du,dv):
 # Bord opposé (en diagonale) au point de départ (u,v)
 (u2, v2) = (u + du * nb * r, v + dv * nb * r)
 # Pour chaque pixel du carré p * p
 for x in range(p):
    for y in range(p):
     # Recherche du n° de l'anneau
     d = int(sqrt(x ** 2 + y ** 2) / r)
     # Si c'est un nb impair et qu'il est inférieur au nb d'anneaux total
     if d & 1 and d < nb:
        # On le dessine (gris foncé)
        set_pixel(u + du * x, v + dv * y, COUL)
        # Distance point par rapport à l'autre extrémité
        # et calcul du n° de l'anneau
        d2 = int(sqrt((x - p) ** 2 + (y - p) ** 2) / r)
       # On dessine pixel si en dehors des anneaux précédents
        if d2 > nb - 2:
         set_pixel(u2 - du * x, v2 - dv * y, COUL)

def motif(x,y):
 # (a,b) = position départ du motif et (c,d) = directions du remplissage en x et y
 # Faire varier (c,d) avec d'autres combinaisons de 1 et -1
 for (a,b,c,d) in ((1,1,-1,-1),(2,0,-1,1),(0,2,1,-1),(1,1,1,1)):
    cercles(x + a * p, y + b * p, c, d)

for c in range(1+ 160 // p):
 for l in range(1 + 110 // p):  motif(2 * c * p,2 * l * p)