Introduction : l'informatique, la programmation et Python
Cours complet · sciences numériques et technologie (seconde), chapitre 1 · seconde générale, SNT
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Avant d'écrire nos premières lignes de code, prenons le temps de comprendre ce qu'est l'informatique, d'où vient la programmation, et pourquoi le langage Python s'est imposé — dans l'industrie comme à l'école.
1.1 Qu'est-ce que l'informatique ?
L'informatique est la science du traitement automatique de l'information à l'aide de machines : les ordinateurs. Le mot, forgé en français en 1962, vient de la contraction d'information et d'automatique.
Un ordinateur repose sur deux composantes complémentaires :
- le matériel (hardware) : le processeur (qui calcule), la mémoire (qui stocke), et les périphériques d'entrée/sortie (clavier, écran, disque…) ;
- le logiciel (software) : les programmes, suites d'instructions qui disent au matériel quoi faire.
Au plus bas niveau, l'ordinateur ne manipule que des et des (les bits). Un groupe de bits forme un octet. Nombres, textes, images, sons : toute information est ramenée à des suites de bits. Programmer, c'est organiser ces traitements sans jamais avoir à écrire soi-même des et des .
1.2 Programmer : donner des instructions à la machine
Un algorithme est une suite finie et non ambiguë d'instructions permettant de résoudre un problème. Un programme est la traduction d'un algorithme dans un langage de programmation que la machine peut exécuter.
Le processeur ne comprend directement que le langage machine (des instructions binaires), illisible pour un humain. On écrit donc les programmes dans un langage de haut niveau, proche de la langue naturelle, qui est ensuite traduit. Deux grandes familles de traduction existent :
- les langages compilés (comme le C) : un programme, le compilateur, traduit une fois pour toutes le code en langage machine, qui s'exécute ensuite très vite ;
- les langages interprétés (comme Python) : un programme, l'interpréteur, lit et exécute le code ligne par ligne. C'est plus souple et immédiat, idéal pour apprendre et expérimenter.
1.3 Une brève histoire des langages de programmation
L'idée de « programmer » une machine précède l'ordinateur. Dès 1843, la mathématicienne Ada Lovelace écrit ce qui est considéré comme le premier algorithme destiné à une machine (la machine analytique de Babbage). En 1936, Alan Turing formalise la notion de calcul mécanique. Les vrais langages naissent avec les premiers ordinateurs, dans les années 1950.
- Fortran (1957) : premier grand langage, pour le calcul scientifique.
- Lisp (1958) : pionnier de l'intelligence artificielle.
- COBOL (1959), BASIC (1964) : gestion, puis initiation.
- C (1972, Dennis Ritchie) : rapide et proche de la machine, il fonde une immense famille (C++, C#, Objective-C…).
- Python (1991), Java (1995), JavaScript (1995) : les langages modernes, de haut niveau, qui dominent aujourd'hui.
Il existe des milliers de langages ; chacun a ses forces et son domaine de prédilection.
Quelques pionnières et pionniers
L'histoire de l'informatique doit beaucoup à quelques figures marquantes :
- Ada Lovelace écrit en 1843 le premier algorithme destiné à une machine : elle est considérée comme la première programmeuse de l'histoire.
- Alan Turing pose en 1936 les fondements théoriques de l'informatique ; pendant la guerre, il contribue au décryptage de la machine Enigma.
- Grace Hopper conçoit vers 1952 l'un des premiers compilateurs et popularise l'idée de langages proches de l'anglais ; on lui doit aussi le terme « bug ».
- Guido van Rossum crée Python en 1991.
1.4 Python : description et histoire
Python est un langage de programmation interprété, de haut niveau, généraliste et libre (gratuit et open-source). Il est réputé pour la lisibilité de sa syntaxe.
Python a été créé par le néerlandais Guido van Rossum et publié en 1991. Son nom ne vient pas du serpent mais de la troupe comique britannique Monty Python, dont l'auteur était fan. La version majeure actuelle, Python 3, date de 2008.
- lisible : la syntaxe est épurée, proche du pseudo-code et de l'anglais courant ;
- interprété : on obtient un résultat immédiatement, sans étape de compilation ;
- typage dynamique : pas besoin de déclarer le type des variables ;
- polyvalent : calcul, web, données, automatisation, jeux… ;
- riche : une immense collection de bibliothèques (NumPy, Matplotlib pour les maths, etc.) ;
- libre et multiplateforme : gratuit, sur Windows, macOS et Linux.
1.5 Python parmi les langages : position et importance
Python est aujourd'hui l'un des langages les plus utilisés au monde, souvent en tête des classements de popularité (indice TIOBE, enquêtes Stack Overflow, IEEE Spectrum). On le retrouve dans des domaines très variés :
- science des données et intelligence artificielle (apprentissage automatique) — c'est aujourd'hui son domaine phare ;
- calcul scientifique et recherche (physique, biologie, finance) ;
- développement web (côté serveur), automatisation de tâches, scripts ;
- enseignement : c'est le langage d'introduction à la programmation le plus répandu.
De grandes entreprises (Google, Netflix, la NASA…) l'utilisent au quotidien.
1.6 Pourquoi Python à l'école ?
En France, Python est le langage officiel des programmes de mathématiques du lycée (dès la Seconde) et des classes préparatoires. Ce choix s'explique :
- sa syntaxe simple laisse se concentrer sur le raisonnement plutôt que sur la technique ;
- interprété, il donne un retour immédiat : on teste, on se trompe, on corrige — l'erreur devient un outil d'apprentissage ;
- il est gratuit et fonctionne partout, y compris directement dans un navigateur ;
- ses bibliothèques mathématiques et graphiques permettent de visualiser et d'expérimenter (courbes, simulations, statistiques).
1.7 Installer et utiliser Python
Il existe plusieurs façons d'exécuter du Python ; on peut commencer sans rien installer.
Méthode : Trois façons de programmer en Python
- En ligne, sans installation : des sites exécutent Python directement dans le navigateur, comme Basthon (
basthon.fr, français, fonctionne même hors connexion) ou des cahiers Jupyter en ligne. Idéal pour débuter. - Avec un éditeur pour débutants : Thonny (
thonny.org) installe Python et un éditeur simple en une fois ; c'est le plus recommandé pour l'apprentissage. - Installation complète : télécharger Python sur le site officiel
python.org, puis utiliser l'éditeur fourni IDLE, ou un éditeur avancé comme VS Code.
On peut utiliser Python de deux manières : dans la console interactive (on tape une instruction, la réponse s'affiche aussitôt — parfait pour tester), ou en écrivant un script, un fichier d'extension .py contenant tout le programme, que l'on exécute ensuite en entier.
Par tradition, le premier programme affiche un message de bienvenue :
print("Bonjour le monde !")La fonction print affiche à l'écran le texte placé entre guillemets. Félicitations : vous venez de lire votre premier programme Python — les chapitres suivants vous apprendront à en écrire de plus en plus riches.
Dans un programme, tout ce qui suit le symbole # est un commentaire : il est ignoré par l'ordinateur, mais aide les humains à comprendre le code. On en trouvera dans tous les exemples de ce livre.