Conditions et boucles en Python : cours de Seconde (SNT)

Jusqu'ici, tes programmes ressemblaient à une recette lue de haut en bas : une instruction après l'autre, toujours dans le même ordre, toujours les mêmes. Ce genre de programme est utile, mais limité. Un jeu vidéo, une application météo ou un distributeur de billets doivent réagir : faire une chose si le joueur a gagné, une autre s'il a perdu, et recommencer tant que la partie n'est pas finie.

Pour cela, il te faut deux outils. Le premier est la condition : le programme choisit les instructions à exécuter selon une situation.² Le second est la boucle : le programme répète une séquence d'instructions, par exemple jusqu'à ce qu'un événement se produise.² Avec les variables que tu connais déjà, ces trois ingrédients (variables, conditions, boucles) suffisent à écrire une grande partie des programmes que tu rencontreras en Seconde.

Dans ce cours, tu vas apprendre :

• à écrire une condition qui est vraie ou fausse ;
• à faire choisir ton programme avec if, elif et else ;
• à répéter un nombre de fois connu avec for ;
• à répéter tant qu'une condition est vraie avec while ;
• à repérer et corriger les erreurs classiques, dont la boucle infinie.

Les comparaisons se font avec les opérateurs suivants. Les symboles <= et >= signifient « inférieur ou égal » et « supérieur ou égal ».³

Symbole	Sens	Exemple	Résultat si x = 7
<	strictement inférieur	x < 10	vrai
>	strictement supérieur	x > 10	faux
<=	inférieur ou égal	x <= 7	vrai
>=	supérieur ou égal	x >= 8	faux
==	égal à	x == 7	vrai
!=	différent de	x != 7	faux

Tu as repéré le piège : pour tester une égalité, on écrit deux signes égal (==). Un seul signe égal (=) sert à affecter une valeur à une variable. Écrire x = 7 range 7 dans x ; écrire x == 7 pose la question « x vaut-il 7 ? ».

Combiner plusieurs conditions

Parfois une seule comparaison ne suffit pas. Tu peux en assembler plusieurs avec trois mots :

• and (« et ») : les deux conditions doivent être vraies ;²
• or (« ou ») : au moins une des deux conditions doit être vraie ;²
• not (« non ») : le résultat est inversé, donc not (x > 3) est vrai quand la condition x > 3 est fausse.²

Exemple : pour savoir si un nombre n est compris entre 10 et 20 inclus, on écrit n >= 10 and n <= 20. Les deux comparaisons doivent être vraies en même temps. Pour savoir si une note est hors de la plage normale, on écrit note < 0 or note > 20 : une seule des deux suffit.

Chaque mot-clé a un rôle précis :

• if : exécute des instructions lorsqu'une condition est vérifiée ;³
• else : exécute d'autres instructions lorsque la condition n'est pas vérifiée ;³
• elif : ajoute une condition supplémentaire à tester, avec ses propres instructions.³

La syntaxe

age = 17
if age >= 18:
    print("Majeur")
else:
    print("Mineur")

Regarde bien trois détails, car ce sont eux qui font échouer les programmes des débutants :

1. la ligne if se termine par deux-points : ;
2. les instructions qui dépendent de la condition sont décalées vers la droite (l'indentation, en général quatre espaces) ;
3. le retour au bord gauche marque la fin du bloc.

L'indentation n'est pas décorative en Python : c'est elle qui indique au programme quelles lignes appartiennent à la condition.

Plusieurs cas avec elif

Quand il y a plus de deux situations, on enchaîne les tests :

note = 13
if note >= 16:
    mention = "Très bien"
elif note >= 14:
    mention = "Bien"
elif note >= 12:
    mention = "Assez bien"
else:
    mention = "Pas de mention"
print(mention)

Le programme teste les conditions dans l'ordre, de haut en bas. Dès qu'une condition est vraie, il exécute son bloc puis saute tout le reste de la chaîne. Ici, avec note = 13, la première condition est fausse, la deuxième aussi, la troisième est vraie : le programme affiche « Assez bien ». Le else final ne sert que si aucune des conditions précédentes n'est vraie.

Il existe deux familles de boucles : les boucles bornées, où l'on sait à l'avance combien de tours auront lieu (for), et les boucles non bornées, où l'on s'arrête quand une condition d'arrêt est remplie (while).¹ On utilise for ... in range() pour répéter des instructions un nombre défini de fois.³

La fonction range

range fabrique une suite d'entiers que la boucle parcourt un par un :

• range(5) donne 0, 1, 2, 3, 4 (cinq valeurs, on part de 0 et on s'arrête avant 5) ;
• range(2, 6) donne 2, 3, 4, 5 (on part de 2, on s'arrête avant 6) ;
• range(0, 10, 3) donne 0, 3, 6, 9 (le troisième nombre est le pas).

La borne de fin est toujours exclue. C'est la source d'erreur la plus fréquente : range(1, 5) ne contient pas 5.

Un premier exemple

for i in range(4):
    print("Tour numéro", i)

Le programme affiche quatre lignes : tour 0, tour 1, tour 2, tour 3. La variable i prend successivement chaque valeur de la suite ; on l'appelle la variable de boucle. Elle est créée et modifiée automatiquement : tu n'as pas à écrire i = i + 1.

Mélanger boucle et condition

Un bloc de boucle peut contenir un if. Pour compter les multiples de 3 entre 1 et 20 :

compteur = 0
for n in range(1, 21):
    if n % 3 == 0:
        compteur = compteur + 1
print(compteur)

L'opération n % 3 donne le reste de la division de n par 3. Si ce reste vaut 0, n est un multiple de 3. Les multiples de 3 de 1 à 20 sont 3, 6, 9, 12, 15 et 18 : le programme affiche 6. Remarque l'indentation à deux niveaux : le if est dans la boucle, et compteur = compteur + 1 est dans le if.

Comment la boucle fonctionne

Une boucle while est composée d'un bloc d'instructions et d'une condition.⁴ Le déroulement est toujours le même :

1. la condition est évaluée ;⁴
2. si elle est vraie, le bloc est exécuté ;⁴
3. on revient à l'étape 1 et la condition est de nouveau évaluée ;
4. dès que la condition est fausse, la boucle s'arrête et le programme continue après le bloc.⁴

La condition est donc testée avant chaque tour, y compris le premier. Une conséquence importante : si la condition est déjà fausse au départ, le bloc n'est jamais exécuté.⁴

Un premier exemple

x = 0
while x < 5:
    print(x)
    x = x + 1
print("Fini")

Déroulons l'exécution :

Tour	Valeur de x au test	x < 5	Action
1	0	vrai	affiche 0, x devient 1
2	1	vrai	affiche 1, x devient 2
3	2	vrai	affiche 2, x devient 3
4	3	vrai	affiche 3, x devient 4
5	4	vrai	affiche 4, x devient 5
test final	5	faux	la boucle s'arrête

Le programme affiche 0, 1, 2, 3, 4 puis « Fini ». La valeur 5 n'est jamais affichée : quand x vaut 5, la condition est fausse et le bloc ne s'exécute plus.

for ou while : comment choisir ?

• Tu sais combien de fois répéter (10 fois, une fois par élément d'une liste, de 1 à 100) : prends for.
• Tu répètes jusqu'à ce qu'un événement arrive (une valeur dépasse un seuil, l'utilisateur donne une bonne réponse) : prends while.

Tout ce que fait un for peut s'écrire avec un while, mais l'inverse n'est pas toujours simple. Quand les deux sont possibles, for est plus court et évite d'oublier l'incrémentation.

Voici le cas le plus courant :

x = 0
while x < 5:
    print(x)

Ici, x reste égal à 0 pour toujours. La condition x < 5 est toujours vraie, et le programme affiche 0 sans fin. Il manque la ligne x = x + 1 dans le bloc. Si ton programme semble bloqué dans l'éditeur, interromps-le (dans la plupart des environnements, avec la combinaison Ctrl + C) puis cherche quelle variable de la condition n'est jamais modifiée.

Une autre erreur donne le même résultat : modifier la variable dans le mauvais sens. Avec while x < 5: et x = x - 1, la variable s'éloigne de 5 et la condition reste vraie.

La boucle qui ne s'exécute jamais

Avec while, la condition est testée d'abord : elle peut être fausse dès le départ, et le bloc n'est alors jamais exécuté.⁴ Exemple : si x = 10 et que la boucle est while x < 5:, rien ne se passe. Ce n'est pas une erreur de Python, c'est le comportement normal. Dans certains langages, une syntaxe particulière existe pour garantir au moins un tour : c'est la boucle « faire ... tant que ».⁴ En Python, on obtient un effet comparable avec un while True: et un break.

Vérifier un programme à la main : le tableau de suivi

Pour comprendre ce que fait un programme, ou pourquoi il se comporte mal, construis un tableau de suivi : une colonne par variable, une ligne par tour. Écris les valeurs après chaque tour. Si tu vois une valeur qui ne change jamais alors qu'elle figure dans la condition, tu tiens ta boucle infinie.

Pour la boucle somme = 10, qui double tant que somme <= 1000, le tableau est :

Après le tour	somme	annees
0 (départ)	10	0
1	20	1
2	40	2
3	80	3
4	160	4
5	320	5
6	640	6
7	1280	7

À la fin du septième tour, somme <= 1000 est faux (1280 dépasse 1000) : la boucle s'arrête avec annees = 7.

Les vrais programmes mélangent les deux outils. Deux associations reviennent tout le temps : une condition dans une boucle (on filtre ce qu'on traite) et une condition qui pilote la boucle (c'est while).

Cas 1 : une condition dans une boucle for

On veut compter les notes supérieures ou égales à 10 dans une liste.

notes = [8, 12, 15, 9, 10, 17]
reussites = 0
for n in notes:
    if n >= 10:
        reussites = reussites + 1
print(reussites)

La boucle parcourt directement les éléments de la liste. À chaque tour, le if décide si on compte la note. Les notes 12, 15, 10 et 17 sont supérieures ou égales à 10 : le programme affiche 4. Remarque que 10 est bien compté, grâce à >=.

Cas 2 : une saisie contrôlée avec while

reponse = int(input("Donne un nombre entre 1 et 10 : "))
while reponse < 1 or reponse > 10:
    reponse = int(input("Non, entre 1 et 10 : "))
print("Merci")

Le programme repose sur le or : la saisie est refusée si elle est trop petite ou trop grande. Tant que c'est le cas, il redemande. Le corps de la boucle modifie bien reponse, donc la condition peut devenir fausse. C'est exactement la garantie qu'il faut apporter pour éviter une boucle infinie.¹

Cas 3 : chercher la première valeur qui convient

On cherche le plus petit entier dont le carré dépasse 200.

n = 1
while n * n <= 200:
    n = n + 1
print(n)

On avance tant que le carré ne dépasse pas 200. Comme $14^2 = 196$ et $15^2 = 225$, la boucle s'arrête quand n vaut 15 : le programme affiche 15.