6.1.2 La boucle for

Un ordinateur est fait pour effectuer des calculs longs et répétitifs.

1. Le principe

Imaginons - nous sommes en 2074 - une maman (ou un papa) qui souhaite faire manger à son enfant les 10 dernières cuillères de soupe... en programmant son robot domestique pour qu'il annonce ces phrases à sa place.

On pourrait imaginer un code qui ressemble à ça:

print("Une cuillère pour maman")
print("Une cuillère pour papa")
print("Une cuillère pour mamie Françoise")
print("Une cuillère pour papy Jacques")
print("Une cuillère pour mémé Paulette")
print("Une cuillère pour tata Jacqueline")
print("Une cuillère pour tonton Michel")
print("Une cuillère pour le cousin Maurice")
print("Une cuillère pour la cousine Gertrude")
print("Une cuillère pour Médor")

C'est très répétitif. Et heureusement qu'il n'y a que 10 cuillères...

D'autant que chaque instruction est quasiment identique, seul le nom du membre de la famille change.

En français, on serait tenté de résumer en

«annonce une cuillère pour chacun des 10 membres de la famille»

Heureusement, dans tous les langages de programmation, il existe une instruction qui permet de répéter une instruction (ou plusieurs instructions) pour chaque élément d'un ensemble de valeurs donné: la boucle for.

Vocabulaire

En programmation, on parle de boucle pour toute instruction qui permet de répéter des instructions. On utilise plutôt le verbe itérer et on parle d'itérations.

2. Les ensembles de valeurs énumérables / itérables

En mathématiques, on dit qu'un ensemble est dénombrable lorsqu'on peut associer à chaque élément de l'ensemble un nombre (traditionnellement 1, 2, 3...)

• les fraises Tagada d'un paquet sont dénombrables.
• les voitures qui roulent sur l'autoroute sont dénombrables.
• l'eau qui coule d'un robinet n'est pas dénombrable.

En informatique, il existe un concept similaire qui va désigner les objets que l'on peut énumérer, c'est-à-dire les décomposer en une succession ordonnée d'éléments. On les appelle les énumérables ou les itérables (Python utilise le mot anglais iterable).

• la variable NSI (qui est de type string) est énumérable : on peut la décomposer en N, S, I.
• la variable [4, 3, 17] (qui est de type list¹) est énumérable : on peut la décomposer en 4, 3, 17.
• la variable 5 (qui est de type int) n'est PAS énumérable : on ne peut pas la décomposer.

3. La syntaxe

La boucle for

Pour mettre en place cette boucle, on a besoin d'identifier:

• les instructions à répéter;
• pour quelles valeurs différentes on doit les répéter: on a donc besoin d'une variable et d'un iterable que cette variable va parcourir;
• identifier dans les instructions ce qui dépend de cette variable de boucle.

Syntaxe générale:

for var in iterable:
    *instructions à répéter*

où var est un nom de variable (non précédemment déclarée dans le programme), iterable un objet ... itérable.

On dit que var parcourt l'ensemble iterable.

Exemples essentiels à tester

avec une chaîne de caractèresavec une listesans appel à la variable de boucleavec un range

for l in "INRIA":
    print(l)

Étude du code

Étudions, grâce à PythonTutor, le détail de cette exécution.

Cliquez sur Next et observez bien l'évolution de la variable k.

for a in [1, 2, 3, 4]:
    b = 2 * a
    print("le double de", a, "est", b)

Étude du code

Étudions, grâce à PythonTutor, le détail de cette exécution.

Cliquez sur Next et observez bien l'évolution de la variable a.

for a in [1, 2, 3, 4, 5, 6]:
    print("miaou")

Étude du code

Étudions, grâce à PythonTutor, le détail de cette exécution.

Cliquez sur Next et observez bien l'évolution de la variable a.

for k in range(10):
    print("We're up all night to get lucky")

Étude du code

Étudions, grâce à PythonTutor, le détail de cette exécution.

Cliquez sur Next et observez bien l'évolution de la variable k.

Syntaxe

Il faut absolument un caractère : à la fin de la ligne du for !

Indentation

C'est le décalage par rapport à la marge - qu'on appelle indentation - qui détermine quelles sont les instructions à répéter !

Exemples : attention à l'indentation

Tester les différents codes suivants dans votre IDE ou dans la console ci-dessous:

Code 1Code 2Code 3

for k in ["toto", "tata", "tutu"]:
print("Bonjour", end=" ")
print(k)

for k in ["toto", "tata", "tutu"]:
    print("Bonjour", end=" ")
    print(k)

for k in ["toto", "tata", "tutu"]:
    print("Bonjour", end=" ")
print(k)

Exemple: Parcours de liste

Comme vous vous apercevrez tout au long de l'année, parcourir une liste (c'est-à-dire répéter des instructions pour chaque élément d'une liste les uns après les autres) est quelque chose que l'on va faire très souvent (euphémisme).

Par exemple:

for jour in ["lundi", "mardi", "mercredi", "jeudi", "vendredi"]:
    print(f"Je vais au lycée le {jour}")

va donner:

Je vais au lycée le lundi
Je vais au lycée le mardi
Je vais au lycée le mercredi
Je vais au lycée le jeudi
Je vais au lycée le vendredi

Remarque 1: Bien souvent, la liste sera stockée dans une variable.

semaine = ["lundi", "mardi", "mercredi", "jeudi", "vendredi"]
for jour in semaine:
    print(f"Je vais au lycée le {jour}")

Remarque 2: Notez que l'emploi de noms de variables explicites rend la lecture et l'écriture du code bien plus simple.

x = ["lundi", "mardi", "mercredi", "jeudi", "vendredi"]
for k in x:
    print(f"Je vais au lycée le {k}")

Exercice 0

ÉnoncéCorrection

Compléter le code suivant pour satisfaire le parent de 2074 qui veur faire manger de la soupe à son enfant.

liste_noms = ["maman", "papa", "mamie Françoise", "papy Jacques", "mémé Paulette", "tata Jacqueline", "tonton Michel", "le cousin Maurice", "la cousine Gertrude", "Médor"]

for

liste_noms = ["maman", "papa", "mamie Françoise", "papy Jacques", "mémé Paulette", "tata Jacqueline", "tonton Michel", "le cousin Maurice", "la cousine Gertrude", "Médor"]

for nom in liste_noms:
    print("Une cuillère pour", nom)

4. À propos du range

Il arrive très fréquemment que la variable soit tout simplement un entier, qui doit parcourir un ensemble de nombres entiers consécutifs.

Par exemple, imaginons que votre professur.e d'EPS, à court d'idées d'activités à cause des conditions sanitaires, décide de vous faire faire 20 tours de stade et vous demande d'annoncer à chaque passage sur la ligne de départ à quel tour vous en êtes...

Vous allez donc annoncer successivement «Tour 1!», «Tour 2!», «Tour 3!», etc. jusqu'à «Tour 20!».

Pour représenter cette situation, on peut donc imaginer un code ressemblant à:

for k in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]:
    print("Tour", k)

Mais la liste est très pénible à écrire.

Heureusement, comme vous avez dû le comprendre dans le dernier exemple du 3., l'objet de type range permet de générer ce genre d'ensemble de nombres entiers consécutifs.

Générer une plage de nombres entiers

L'objet range(start, stop, step):

• il renvoie une séquence de nombres entiers en partant de start (inclus) jusqu'à stop (exclus), en incrémentant de step;

• start est facultatif et vaut 0 par défaut;

• step est facultatif et vaut 1 par défaut. Mais si on veut préciser step, alors il faut donner aussi start, même si sa valeur est 0.

Attention

Un objet range n'est pas de type list. Mais on peut le convertir en liste avec la fonction list.

>>> range(10)
range(0, 10)
>>> list(range(10))
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> 

Exemples

>>> list(range(10))
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> list(range(2, 10))
[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> list(range(1, 20 , 3))
[1, 4, 7, 10, 13, 16, 19]

Question

ÉnoncéIndicationCorrection

Comment générer les nombres entiers de 1 à 20 (comme dans l'exemple des tours de terrain) avec un range?

Il ne faut pas commencer à 0... et le stop n'est pas inclus dans la séquence !

Il faut utiliser range(1, 21) .

5. La double boucle imbriquée

Il est très souvent utile d'imbriquer une boucle dans une autre, notamment lors du parcours de tous les pixels d'une image (voir les exercices graphiques avec Pygame).

Prenons pour l'instant un exemple numérique : Comment écrire tous les produits de deux nombres compris entre 1 et 5?

Il faut pour cela que le premier facteur parcourre range(1, 6) mais également le deuxième facteur!

On obtient donc le code suivant:

for x in range(1, 6):
    for y in range(1, 6):
        print(x * y)

À vous d'essayer

ÉnoncéCorrection

Comment obtenir l'affichage suivant?

Papa dit : « et une cuillère pour Riri ! »
Papa dit : « et une cuillère pour Fifi ! »
Papa dit : « et une cuillère pour Loulou ! »
Maman dit : « et une cuillère pour Riri ! »
Maman dit : « et une cuillère pour Fifi ! »
Maman dit : « et une cuillère pour Loulou ! »
Mamie dit : « et une cuillère pour Riri ! »
Mamie dit : « et une cuillère pour Fifi ! »
Mamie dit : « et une cuillère pour Loulou ! »

for parent in ["Papa", "Maman", "Mamie"]:
    for enfant in ["Riri", "Fifi", "Loulou"]:
        print(parent, "dit : « et une cuillère pour ", enfant, "! »)

6. Pour conclure

À retenir

• La boucle for s'utilise lorsqu'on connaît à l'avance le nombre de répétitions à effectuer: soit un nombre entier, soit un ensemble de valeurs contenus dans un iterable. On parle de boucle bornée.

• La variable de boucle prend alors successivement chacune des valeurs de l'iterable, et les instructions sont répétées pour chaque valeur.

• Les instructions répétées peuvent - mais ce n'est pas obligatoire - faire appel à la variable de boucle, mais il ne faut pas que ces instructions la modifient.

• Ne pas oublier les : et l'indentation !

• range(n) génère une séquence de n nombres entiers: on s'en servira dès qu'on aura besoin de répéter n fois des instructions.

7. Exercices

Séries 1 et 2

Notebook d'exercices

Série 1: https://capytale2.ac-paris.fr/web/c/609d-3885829

Série 2: https://capytale2.ac-paris.fr/web/c/59d8-3886016

Quelques corrections

Exercice 4Exercice 6Exercice 8Exercice 9

mystere = [111, 107, 44, 32, 98, 105, 101, 110, 32, 106, 111, 117, 233]
mot_secret = ""
for code in mystere:
    mot_secret = mot_secret + chr(code)

print(mot_secret)

À la ligne 3, on peut aussi écrire somme += k.

somme = 0
for k in range(1, 1001):
    somme = somme + k

print(somme)

La ligne 4 est équivalente à somme = somme + n.

Avec variable compteurAvec la fonction len

On se sert d'une variable compteur qui va permettre de récupérer le nombre de passages dans la boucle, c'est-à-dire le nombre d'éléments de la liste.

nombres = [15, 8, 12, 19, 10, 17]
somme = 0
nb_valeurs = 0
for n in nombres:
    somme += n
    nb_valeurs += 1
moyenne = somme / nb_valeurs

print(moyenne)

La fonction len donne le nombre d'éléments d'un iterable.

nombres = [15, 8, 12, 19, 10, 17]
somme = 0
for n in nombres:
    somme += n
moyenne = somme / len(nombres)

print(moyenne)

Série 3

Notebook d'exercices

https://capytale2.ac-paris.fr/web/c/4ed4-1823957

Exercice 1

ÉnoncéCorrection

Proposer un code qui écrit la table de multiplication de 7.

La sortie doit ressembler à:

7x1 = 7
7x2 = 14

...

7x10 = 70

for k in range(1, 11):
    print("7 x", k, "=", 7*k)

Exercice 2

ÉnoncéIndicationCorrection

Sur un jeu d'échecs, les cases sont repérées par une lettre (de A jusqu'à H) et par un chiffre (de 1 jusqu'à 8).

Les cases sont donc A1, A2, A3, ..., H7, H8.

Proposer un code qui écrit toutes les cases possibles.

Pour convertir un entier en chaîne de caractères, on utilise la fonction str:

>>> k = 3
>>> k
3
>>> str(k)
'3'

for l in "ABCDEFGH":
    for k in range(1, 9):
        print(l + str(k))

Série 4: avec Pygame

Consulter d'abord la page sur Pygame (Onglet Extras).

Dans tous les exercices, votre code doit contenir au moins une boucle for.

Exercice 1

ÉnoncéCorrection

L'objectif est d'obtenir un dégradé de gris:

Pour rappel, un niveau de gris est un couleur RGB dont les trois composantes (entre 0 et 255) rouge, verte et bleue sont identiques.

On prendra une fenêtre de 256x100 pixels.

Exercice 2

ÉnoncéCorrection

1. L'objectif est d'obtenir dix lignes aléatoires, de couleur aléatoire et d'épaisseur 5, sur un canevas de 300x300 pixels.

   La fonction randint(a, b) permet d'obtenir un entier pseudo-aléatoire entre a et b

   >>> from random import randint
   >>> randint(0, 10)
   2
   

   

2. Même consigne avec les lignes qui «s'enchaînent»:

   

Exercice 3

ÉnoncéCorrection

Écrire un programme qui trace un quadrillage (espacement de 20 pixels) sur un canevas de 300x300 pixels.

Exercice 4

ÉnoncéCorrection

Écrire un programme qui dessine une ligne de 20 carrés de taille 50x50, dont la couleur sera aléatoire.

Exercice 5

ÉnoncéCorrection

Animer le programme de l'exercice précédent en insérant les instructions de l'exercice précédent dans la boucle des événements.

Vous pouvez ralentir l'animation en utilisant l'instruction:

pygame.time.delay(1000) # pause de 1000 millisecondes

Exercice 6

ÉnoncéCorrection

Reprendre l'exercice 4, mais cette fois avec un carré de carrés... (penser à réduire la taille de moitié).

Exercice 7

ÉnoncéIndicationsCorrection

Reproduire la figure suivante sur un canevas de 256x256 pixels.

• la composante bleue est toujours 0;
• faire varier les composantes rouge (abscisse) et verte (ordonnée).

Exercice 8

ÉnoncéCorrection

Écrire un programme qui affiche aléatoirement 100 disques dans une fenetre 300x300, de diamètre compris entre 10 et 50 et de couleur de remplissage aléatoire.

Attention, les disques ne devront pas être «coupés» sur les bords de l'écran.

Exercice 9

ÉnoncéCorrection

Construire des cercles concentriques, en alternant les couleurs.

---

1. un objet de type list est un type construit que nous étudierons au thème 2, qui s'écrit entre crochets, ses éléments étant séparés par une virgule (comme dans cet exemple). On peut donc parcourir ses éléments. ↩