Introduction à la Programmation Python

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Microprojet

• Objectif pédagogique
• Exercice

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Formation permanente du CNRS, Délégation Alsace

Février - Mars 2017

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Auteurs :

• Vincent Legoll (vincent.legoll@iphc.cnrs.fr)
• Matthieu Boileau (matthieu.boileau@math.unistra.fr)

Contenu sous licence CC BY-SA 4.0

Objectif pédagogique

• Utiliser les modules de la librairie standard pour récupérer des données via un service web.
• Manipuler les dictionnaires et les chaînes de caractères
• Utiliser la librairie de tracés graphiques matplotlib
• Utiliser un IDE (Spyder)
• Exécution en script
• Gestion des arguments

Exercice

Exploiter les données du site http://www.prevision-meteo.ch pour tracer l'évolution horaire de la température à Strasbourg aujourd'hui.

Ouverture du fichier de prévisions

Le site http://www.prevision-meteo.ch fournit des prévisions sous forme de fichier au format json. On veut récupérer les données relatives à Strasbourg avec la méthode urlopen() du module urllib.request.

from urllib.request import urlopen

jsonfile_url = "http://www.prevision-meteo.ch/services/json/Strasbourg"
f = urlopen(jsonfile_url)  # open url

Chargement du fichier json ouvert

La méthode json.loads() permet de charger un fichier json comme un dictionnaire python :

import json
jsonfile = json.loads(f.read().decode("utf-8"))  # Read JSON file

Exploration des données

On commence naïvement par afficher le contenu du fichier :

print(jsonfile)

On essaie de faire mieux en affichant uniquement les clés du dictionnaire :

for k in jsonfile:
    print(k)

On est intéressé par le temps d'aujourd'hui :

day = jsonfile['fcst_day_0']
print(day)

Là aussi, on cherche les clés :

for k in day:
    print(k)

Vérifions qu'il s'agit d'aujourd'hui :

print(day['day_long'], day['date'])

C'est bon ! Maintenant, une entrée particulière nous intéresse :

day_hd = day['hourly_data']
for k in day_hd:
    print(k)

Regardons ce que contient une 'hourly_data' :

for k in day_hd['8H00']:
    print(k)

La clé qui nous intéresse est la chaîne 'TMP2m' qui correspond à la température à 2m du sol.

hour = '12H00'
print("Aujourd'hui à {}, il fera : {} deg. C.".format(hour, day_hd[hour]['TMP2m']))

Sauver ces lignes de commandes dans le fichier today_stras.py en allant de l'exécution 1 au compteur d'exécution courant indiqué dans la cellule de code ci-dessus In [XX]. Dans le cas présent :

%save today_stras.py 1-10

Tracé de la température

1. Ouvrir le fichier today_stras.py dans Spyder et nettoyer les print inutiles.
2. Exécutez le code dans Spyder et utilisez la fenêtre "Variable explorer" en haut à droite pour parcourir les données de votre dictionnaire.
3. Extraire la liste des couples (hour, temperature) où :
   • hour est un entier
   • temperature est un flottant
4. ordonner la liste selon les heures croissantes
5. convertir la liste en un numpy array t avec la méthode numpy.array()
6. Transposer t pour obtenir le tableau [[liste of hours], [list of temperatures]]
7. réaliser un tracé matplotlib en suivant ce tutoriel ou en intégrant les lignes de code suivantes :

import matplotlib.pyplot as plt  # To be placed at the top of python file

# [Your previous code...]

# Plot T = T(hour)
fig = plt.figure()  # initialise figure
title = "{} {}".format(day_of_the_week, date_of_today)
fig.suptitle(title, fontsize=14, fontweight='bold')

ax = fig.add_subplot(111)  # initialise a plot area
fig.subplots_adjust(top=0.85)
ax.set_title('Day temperature')
ax.set_xlabel('Time [h]')
ax.set_ylabel('Temperature [deg. C]')

ax.plot(t[0], t[1])  # plot t[1] (tempe) as a function of t[0] (hour)

Option : intégrer l'icone de la météo du jour en utilisant le module matplotlib.image

Solution dans exos/meteo_json.py

Exercice : Modifiez le programme météo en créant une fonction qui admet un des jours disponibles comme argument (aujourd'hui, demain, après-demain...)

Une proposition de solution dans exos/meteo_json_func.py

Exécution en script

Pour pouvoir exécuter ce fichier en mode script

• Ajouter en première ligne du fichier: #! python3
• Rendez le fichier exécutable: chmod a+x today_stras.py

Pour différencier du code devant s'exécuter en mode script (par opposition a un import du module) on utilise la variable __name__ pour exécuter du code différent.

#! python3

def main():
    print('je suis dans un script')

if __name__ == '__main__':
    main()
else:
    # En mode module importé, on ne fait rien de plus
    pass

Gestion des arguments

Pour pouvoir passer des arguments en ligne de commande, le module argparse peut etre utilisé, entre autres (getopt, etc.).

Un tutoriel plus complet existe ici.

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description='Process some integers.')
parser.add_argument('integers', metavar='N', type=int, nargs='+',
                    help='an integer for the accumulator')
parser.add_argument('--sum', dest='accumulate', action='store_const',
                    const=sum, default=max,
                    help='sum the integers (default: find the max)')
print(type(parser))

# Sans "--sum"
args = parser.parse_args(['2', '5'])
print(args.accumulate(args.integers))

# Avec "--sum"
args = parser.parse_args(['--sum', '2', '5'])
print(args.accumulate(args.integers))

# Certains arguments existent déjà
try:
    parser.parse_args(['--help'])
except SystemExit:
    # Pour éviter une erreur dans jupyter-notebook
    pass

Exercice : Modifiez le programme météo pour qu'il prenne le(s) nom(s) de ville en argument(s) en utilisant le module argparse

Une proposition de solution dans exos/meteo_json_func_args.py

Suite de l'exercice

• Laissez libre cours à vos idées et envies, par exemple :

  • en cherchant à tracer l'évolution horaire de la température dans les 5 prochains jours
  • etc.

• Dans Spyder :

  • testez le système de debugging
  • testez le profiler

À vous de faire la pluie et le beau temps !