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Sommaire

Résumé

Les applications de calculatrice et les calculatrices portables sont encombrantes, mais le mode interactif de Python rappelle facilement les résultats précédents pour les calculs. Vous pouvez également faire défiler et rechercher des entrées.
Python propose des fonctions arithmétiques de base similaires aux calculatrices portables.
Python peut exploiter des bibliothèques avancées telles que Math, NumPy, SciPy et SymPy pour des opérations mathématiques plus complexes au-delà de l'arithmétique de base.

Une blague courante parmi les programmeurs Python est que le mode interactif fonctionne très bien comme calculatrice de bureau. Voici les raisons pour lesquelles cela est proche de la réalité.

Les calculatrices ont un défaut de conception

Si vous utilisez une calculatrice portable, vous avez peut-être remarqué quelque chose de frustrant si vous disposez d'un modèle de base : il est difficile de se souvenir des résultats précédents lorsque vous les utilisez dans de nouveaux calculs.

Vous pouvez enregistrer des nombres en mémoire pour les rappeler ultérieurement sur certaines calculatrices, mais vous devez savoir comment cela fonctionne. Et cela signifie lire un manuel. Vous avez sauvegardé le manuel, n'est-ce pas ? Bien entendu, vous pouvez généralement trouver le manuel en ligne. Cela peut suffire aux utilisateurs de TI et Casio, mais la plupart des calculatrices matérielles, ou du moins celles que vous pouvez acheter aujourd'hui, proviennent de fabricants génériques. Bonne chance pour trouver les instructions pour eux !

Les applications de calculatrice sur votre téléphone ou votre ordinateur ne sont guère meilleures. Le principal problème de ces programmes est qu’ils essaient de ressembler et de fonctionner comme des calculatrices portables. Parmi les concepteurs d’interfaces utilisateur, c’est ce qu’on appelle le « skeuomorphisme ». Les calculatrices logicielles semblent difficiles à utiliser car vous devez cliquer sur les boutons manuellement.

Si vous suivez des cours de mathématiques ou de sciences, vous ne serez probablement autorisé à utiliser qu'une calculatrice portable lors des examens. Lorsque vous êtes seul, il vaut mieux utiliser quelque chose comme Python.

Le mode interactif de Python est facile à utiliser

Bien que Python soit destiné à la programmation, il peut résoudre de nombreux problèmes liés aux calculatrices portables et logicielles.

Une fois que vous avez installé Python et appelé l'interpréteur depuis le menu de votre système ou en tapant python sur la ligne de commande, vous pouvez utiliser toutes les fonctions arithmétiques standard de Python simplement en les tapant et en appuyant sur Entrée pour les exécuter à l'invite :

Les opérateurs fonctionnent de la même manière que d'autres calculatrices que vous avez pu utiliser, telles que + et – pour l'addition et la soustraction, et * et / pour la multiplication et la division.

L'interpréteur Python standard utilise la bibliothèque GNU Readline et facilite le rappel de ce que vous avez tapé précédemment. Les touches fléchées haut et bas vous permettent de vous déplacer de haut en bas dans votre saisie. Vous pouvez également rechercher votre entrée en appuyant sur Ctrl+r (r minuscule). Commencez ensuite à taper pour retrouver ce que vous avez tapé précédemment. Vous pouvez vous déplacer de haut en bas dans votre saisie en utilisant les touches fléchées

La variable _ (trait de soulignement) stocke le résultat précédent. Vous pouvez l'utiliser pour de nouveaux calculs. Par exemple, pour multiplier le nombre précédent par un autre nombre


_ * 42.

Ou pour le mettre au carré :


_**2

Vous pouvez également installer iPython pour des opérations interactives encore plus puissantes. Lorsque vous avez fini d'utiliser Python, pour quitter votre session, tapez sortie() ou appuyez sur Ctrl+D sous Linux ou macOS ou Ctrl+Z sous Windows (sauf si vous exécutez Python dans le sous-système Windows pour Linux, où vous utilisez Ctrl+D comme dans d'autres systèmes de type Unix). Mais vous souhaiterez probablement le laisser ouvert. Vous ne savez jamais quand vous voudrez peut-être faire un calcul, et c'est en plus une excellente excuse pour apprendre Python.

Exploitez des bibliothèques puissantes pour des mathématiques plus avancées

Bien que Python soit idéal pour les mathématiques simples, il est capable de bien plus avec les bonnes bibliothèques.

La bibliothèque mathématique intégrée transformera Python en une calculatrice scientifique. Vous pouvez utiliser la fonction d'importation pour accéder à ses fonctions.


import math

Supposons que vous vouliez une approximation de pi. Vous pouvez l'obtenir dans la bibliothèque mathématique :


math.pi

La bibliothèque mathématique possède également des fonctions trigonométriques. Supposons que vous vouliez trouver le sinus de 45 degrés. Les fonctions trigonométriques attendent des angles en radians, mais la bibliothèque mathématique propose également des fonctions permettant de convertir entre les deux. Pour convertir l'angle en radians :


math.radians(45)

Et pour calculer le sinus de ce résultat :

math.sin(_)

Vous pouvez enchaîner les arguments de la fonction sur moins de lignes :


math.sin(radians(45))

Il existe de nombreuses autres bibliothèques que vous pouvez installer si vous avez des mathématiques encore plus avancées à faire. Ces bibliothèques, telles que NumPy, SciPy et SymPy, vous permettent d'aborder tout, des statistiques au calcul en passant par l'algèbre linéaire et les équations différentielles. L'avantage de ces bibliothèques est qu'elles sont gratuites et open source. C'est pourquoi Python est en train de devenir un langage de choix pour le calcul scientifique et une raison de plus pour apprendre ce langage.

Un bon exemple est SymPy, un système de calcul formel. Un système de calcul formel fonctionne avec les mathématiques symboliques de la même manière qu'une calculatrice fonctionne avec les mathématiques numériques.

Une différence clé entre les deux réside dans la manière dont il gère des éléments tels que les racines carrées. Lorsque vous prenez la racine carrée de 2 à l'aide de la fonction sqrt de la bibliothèque mathématique, vous obtenez une approximation en virgule flottante car ce n'est pas un carré parfait et c'est un nombre irrationnel.

Lorsque vous prenez une racine carrée dans SymPy, une racine carrée qui n'est pas une racine carrée est imprimée comme elle le serait dans un manuel. Il prendra également automatiquement en compte tous les carrés parfaits.

Vous trouverez ci-dessous un interpréteur interactif spécial fourni avec SymPy et conçu pour les sessions interactives. Je montre l'opération racine carrée de la bibliothèque mathématique et SymPy. Remarquez que ce dernier a même un symbole de racine carrée ?

SymPy est encore plus puissant, vous permettant de résoudre des équations et de prendre des dérivées et des intégrales de fonctions. Toutes ces bibliothèques sont des outils puissants à utiliser. SageMath est un environnement complet basé sur Python qui vise à concurrencer Mathematica, Maple et MATLAB.

Si vous étudiez ces sujets, Python vous permettra de vous concentrer sur le problème plutôt que sur les calculs.