# Programmation Python/Utilisation de fenêtres et de graphismes
## Partie 1 - Introduction

* Avant-propos à l'attention des non-programmeurs
* Introduction
* Installation
* Éditeurs
* Programmer en deux minutes
** une messagerie instantanée
** un programme interfacé avec Wikipédia
** un serveur Web

## Partie 2 - Le langage

* Afficher un texte
* Structure d'un programme
* Variables
* Opérateurs
* Structures de contrôle
* Instructions répétitives
* Types
** Numériques
** Booléens
** Chaines de caractères
** Listes
** Tuples
** Dictionnaires
** Dates
** Ensembles
* Fonctions
* Modules
* Exercices
** Palindrome
* Regex
* Programmation orientée objet pour les non-programmeurs
* Classes
* Classes et Interfaces graphiques
* Fichiers
* Exceptions
* Bases de données
** Gestion
* L'interface CGI
* Applications web
* Réseau
* Threads

## Partie 3 - Les bibliothèques

* Bibliothèques pour Python
* L'interface graphique
* Utilisation de fenêtres et de graphismes
** Tkinter
** Widgets
** Turtle
* Les threads
* XML
* JSON
* Tests
* Analyse statique de programmes
* Fabric
* Le Web
** Django
** Karrigell
** Aiohttp

## Partie 1 - Introduction

* Avant-propos à l'attention des non-programmeurs
* Introduction
* Installation
* Éditeurs
* Programmer en deux minutes
** une messagerie instantanée
** un programme interfacé avec Wikipédia
** un serveur Web

## Partie 2 - Le langage

* Afficher un texte
* Structure d'un programme
* Variables
* Opérateurs
* Structures de contrôle
* Instructions répétitives
* Types
** Numériques
** Booléens
** Chaines de caractères
** Listes
** Tuples
** Dictionnaires
** Dates
** Ensembles
* Fonctions
* Modules
* Exercices
** Palindrome
* Regex
* Programmation orientée objet pour les non-programmeurs
* Classes
* Classes et Interfaces graphiques
* Fichiers
* Exceptions
* Bases de données
** Gestion
* L'interface CGI
* Applications web
* Réseau
* Threads

## Partie 3 - Les bibliothèques

* Bibliothèques pour Python
* L'interface graphique
* Utilisation de fenêtres et de graphismes
** Tkinter
** Widgets
** Turtle
* Les threads
* XML
* JSON
* Tests
* Analyse statique de programmes
* Fabric
* Le Web
** Django
** Karrigell
** Aiohttp
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Jusqu'à présent, nous avons utilisé Python exclusivement « en mode texte ». Nous avons procédé ainsi parce qu'il nous fallait absolument d'abord dégager un certain nombre de concepts élémentaires ainsi que la structure de base du langage, avant d'envisager des expériences impliquant des objets informatiques plus élaborés (fenêtres, images, sons, etc.). Nous pouvons à présent nous permettre une petite incursion dans le vaste domaine des interfaces graphiques, mais ce ne sera qu'un premier amuse-gueule : il nous reste en effet encore bien des choses fondamentales à apprendre, et pour nombre d'entre elles l'approche textuelle reste la plus abordable.

## Interfaces graphiques (GUI)

Si vous ne le saviez pas encore, apprenez dès à présent que le domaine des interfaces graphiques (ou GUI : Graphical User Interface) est extrêmement complexe. Chaque système d'exploitation peut en effet proposer plusieurs « bibliothèques » de fonctions graphiques de base, auxquelles viennent fréquemment s'ajouter de nombreux compléments, plus ou moins spécifiques de langages de programmation particuliers. Tous ces composants sont généralement présentés comme des classes d'objets, dont il vous faudra étudier les attributs et les méthodes.
Avec Python, la bibliothèque graphique la plus utilisée jusqu'à présent est la bibliothèque Tkinter, qui est une adaptation de la bibliothèque Tk développée à l'origine pour le langage Tcl. Plusieurs autres bibliothèques graphiques fort intéressantes ont été proposées pour Python : wxPython, pyQT, pyGTK, etc. Il existe également des possibilités d'utiliser les bibliothèques de widgets Java et les MFC de Windows.
Dans le cadre de ces notes, nous nous limiterons cependant à Tkinter, dont il existe fort heureusement des versions similaires (et gratuites) pour les plates-formes Linux, Windows et Mac.

## Premiers pas avec Tkinter

Pour la suite des explications, nous supposerons bien évidemment que le module Tkinter a déjà été installé sur votre système. Pour pouvoir en utiliser les fonctionnalités dans un script Python, il faut que l'une des premières lignes de ce script contienne l'instruction d'importation :
Attention, suivant les versions de Python (a priori à partir de la version 3) l'appel du module Tkinter se fait avec un t minuscule :
Comme toujours sous Python, il n'est même pas nécessaire d'écrire un script. Vous pouvez faire un grand nombre d'expériences directement à la ligne de commande, en ayant simplement lancé Python en mode interactif. Dans l'exemple qui suit, nous allons créer une fenêtre très simple, et y ajouter deux widgets typiques : un bout de texte (ou label) et un bouton (ou button).
Note : Suivant la version de Python utilisée, vous verrez déjà apparaître la fenêtre d'application immédiatement après avoir entré la deuxième commande de cet exemple, ou bien seulement après la septième.
Examinons à présent plus en détail chacune des lignes de commandes exécutées :
* Comme cela a déjà été expliqué précédemment, il est aisé de construire différents modules Python, qui contiendront des scripts, des définitions de fonctions, des classes d'objets, etc. On peut alors importer tout ou partie de ces modules dans n'importe quel programme, ou même dans l'interpréteur fonctionnant en mode interactif (c'est-à-dire directement à la ligne de commande). C'est ce que nous faisons à la première ligne de notre exemple : from tkinter import * consiste à importer toutes les classes contenues dans le module Tkinter. Nous devrons de plus en plus souvent parler de ces classes. En programmation, on appelle ainsi des générateurs d'objets, lesquels sont eux-mêmes des morceaux de programmes réutilisables. Nous n'allons pas essayer de vous fournir dès à présent une définition définitive et précise de ce que sont les objets et les classes, mais plutôt vous proposer d'en utiliser directement quelques-un(e)s. Nous affinerons notre compréhension petit à petit par la suite.
* À la deuxième ligne de notre exemple : fen1 = Tk, nous utilisons l'une des classes du module Tkinter, la classe Tk, et nous en créons une instance (autre terme désignant un objet spécifique), à savoir la fenêtre fen1. Ce processus d'instanciation d'un objet à partir d'une classe est une opération fondamentale dans les techniques actuelles de programmation. Celles-ci font en effet de plus en plus souvent appel à une méthodologie que l'on appelle programmation orientée objet (ou OOP : Object Oriented Programming). La classe est en quelque sorte un modèle général (ou un moule) à partir duquel on demande à la machine de construire un objet informatique particulier. La classe contient toute une série de définitions et d'options diverses, dont nous n'utilisons qu'une partie dans l'objet que nous créons à partir d'elle. Ainsi la classe Tk , qui est l'une des classes les plus fondamentales de la bibliothèque Tkinter, contient tout ce qu'il faut pour engendrer différents types de fenêtres d'application, de tailles ou de couleurs diverses, avec ou sans barre de menus, etc. Nous nous en servons ici pour créer notre objet graphique de base, à savoir la fenêtre qui contiendra tout le reste. Dans les parenthèses de Tk, nous pourrions préciser différentes options, mais nous laisserons cela pour un peu plus tard. L'instruction d'instanciation ressemble à une simple affectation de variable. Comprenons bien cependant qu'il se passe ici deux choses à la fois :
** la création d'un nouvel objet, (lequel peut être complexe et donc occuper un espace mémoire considérable)
** l'affectation d'une variable qui va désormais servir de référence pour manipuler l'objet.
* À la troisième ligne : tex1 = Label(fen1, text='Bonjour tout le monde !', fg='red'), nous créons un autre objet (un widget), cette fois à partir de la classe Label. Comme son nom l'indique, cette classe définit toutes sortes d'étiquettes (ou de libellés). En fait, il s'agit tout simplement de fragments de texte quelconques, utilisables pour afficher des informations et des messages divers à l'intérieur d'une fenêtre. Nous efforçant d'apprendre au passage la manière correcte d'exprimer les choses, nous dirons donc que nous créons ici l'objet tex1 par instanciation de la classe Label. Quels arguments avons-nous donc fournis pour cette instanciation ? Nous pourrions encore préciser bien d'autres caractéristiques : la police à utiliser, ou la couleur d'arrière-plan, par exemple. Toutes ces caractéristiques ont cependant une valeur par défaut dans les définitions internes de la classe Label. Nous ne devons indiquer des options que pour les caractéristiques que nous souhaitons différentes du modèle standard.
** Le premier argument transmis (fen1), indique que le nouveau widget que nous sommes en train de créer sera contenu dans un autre widget préexistant, que nous désignons donc ici comme son « maître » : l'objet fen1 est le widget maître de l'objet tex1. (On pourra dire aussi que l'objet tex1 est un widget esclave de l'objet fen1).
** Les deux arguments suivants servent à préciser la forme exacte que doit prendre notre widget. Ce sont en effet deux options de création, chacune fournie sous la forme d'une chaîne de caractères : d'abord le texte de l'étiquette, ensuite sa couleur d'avant-plan (ou foreground, en abrégé fg). Ainsi le texte que nous voulons afficher est bien défini, et il doit apparaître coloré en rouge.
* À la quatrième ligne de notre exemple : tex1.pack , nous activons une méthode associée à l'objet tex1 : la méthode pack. Nous avons déjà rencontré ce terme de méthode (à propos des listes, notamment). Une méthode est une fonction intégrée à un objet (on dira aussi qu'elle est encapsulée dans l'objet). Nous apprendrons bientôt qu'un objet informatique est en fait un morceau de programme contenant toujours : La méthode pack fait partie d'un ensemble de méthodes qui sont applicables non seulement aux widgets de la classe Label, mais aussi à la plupart des autres widgets Tkinter, et qui agissent sur leur disposition géométrique dans la fenêtre. Comme vous pouvez le constater par vous-même si vous entrez les commandes de notre exemple une par une, la méthode pack réduit automatiquement la taille de la fenêtre « maître » afin qu'elle soit juste assez grande pour contenir les widgets « esclaves » définis au préalable.
** Un certain nombre de données (numériques ou autres), contenues dans des variables de types divers : on les appelle les attributs (ou les propriétés) de l'objet.
** Un certain nombre de procédures ou de fonctions (qui sont donc des algorithmes) : on les appelle les méthodes de l'objet.
* À la cinquième ligne : bou1 = Button(fen1, text='Quitter', command = fen1.destroy), nous créons notre second widget « esclave » : un bouton. Comme nous l'avons fait pour le widget précédent, nous appelons la classe Button en fournissant entre parenthèses un certain nombre d'arguments. Étant donné qu'il s'agit cette fois d'un objet interactif, nous devons préciser avec l'option command ce qui devra se passer lorsque l'utilisateur effectuera un clic sur le bouton. Dans ce cas précis, nous actionnerons la méthode destroy associée à l'objet fen1, ce qui devrait provoquer l'effacement de la fenêtre.
* La sixième ligne utilise la méthode pack pour adapter la géométrie de la fenêtre au nouvel objet que nous venons d'y intégrer.
* La septième ligne : fen1.mainloop est très importante, parce que c'est elle qui provoque le démarrage du réceptionnaire d'événements associé à la fenêtre. Cette instruction est nécessaire pour que votre application soit « à l'affût » des clics de souris, des pressions exercées sur les touches du clavier, etc. C'est donc cette instruction qui « la met en marche », en quelque sorte. Comme son nom l'indique (mainloop), il s'agit d'une méthode de l'objet fen1, qui active une boucle de programme, laquelle « tournera » en permanence en tâche de fond, dans l'attente de messages émis par le système d'exploitation de l'ordinateur. Celui-ci interroge en effet sans cesse son environnement, notamment au niveau des périphériques d'entrée (souris, clavier, etc.). Lorsqu'un événement quelconque est détecté, divers messages décrivant cet événement sont expédiés aux programmes qui souhaitent en être avertis. Voyons cela un peu plus en détail.

## Programmes pilotés par des événements

Vous venez d'expérimenter votre premier programme utilisant une interface graphique. Ce type de programme est structuré d'une manière différente des scripts « textuels » étudiés auparavant.
Tous les programmes d'ordinateur comportent grosso-modo trois phases principales : une phase d'initialisation, laquelle contient les instructions qui préparent le travail à effectuer (appel des modules externes nécessaires, ouverture de fichiers, connexion à un serveur de bases de données ou à l'internet, etc.), une phase centrale où l'on trouve la véritable fonctionnalité du programme (c'est-à-dire tout ce qu'il est censé faire : afficher des données à l'écran, effectuer des calculs, modifier le contenu d'un fichier, imprimer, etc.), et enfin une phase de terminaison qui sert à clôturer « proprement » les opérations (c'est-à-dire fermer les fichiers restés ouverts, couper les connexions externes, etc.)
Dans un programme « en mode texte », ces trois phases sont simplement organisées suivant un schéma linéaire comme dans l'illustration ci-contre. En conséquence, ces programmes se caractérisent par une interactivité très limitée avec l'utilisateur. Celui-ci ne dispose pratiquement d'aucune liberté : il lui est demandé de temps à autre d'entrer des données au clavier, mais toujours dans un ordre prédéterminé correspondant à la séquence d'instructions du programme.
Dans le cas d'un programme qui utilise une interface graphique, par contre, l'organisation interne est différente. On dit d'un tel programme qu'il est piloté par les événements. Après sa phase d'initialisation, un programme de ce type se met en quelque sorte « en attente », et passe la main à un autre logiciel, lequel est plus ou moins intimement intégré au système d'exploitation de l'ordinateur et « tourne » en permanence.
Ce réceptionnaire d'événements scrute sans cesse tous les périphériques (clavier, souris, horloge, modem, etc.) et réagit immédiatement lorsqu'un événement y est détecté.
Un tel événement peut être une action quelconque de l'utilisateur : déplacement de la souris, appui sur une touche, etc., mais aussi un événement externe ou un automatisme (top d'horloge, par ex.)
Lorsqu'il détecte un événement, le réceptionnaire envoie un message spécifique au programme, lequel doit être conçu pour réagir en conséquence.
La phase d'initialisation d'un programme utilisant une interface graphique comporte un ensemble d'instructions qui mettent en place les divers composants interactifs de cette interface (fenêtres, boutons, cases à cocher, etc.). D'autres instructions définissent les messages d'événements qui devront être pris en charge : on peut en effet décider que le programme ne réagira qu'à certains événements en ignorant tous les autres.
Alors que dans un programme « textuel », la phase centrale est constituée d'une suite d'instructions qui décrivent à l'avance l'ordre dans lequel la machine devra exécuter ses différentes tâches (même s'il est prévu des cheminements différents en réponse à certaines conditions rencontrées en cours de route), on ne trouve dans la phase centrale d'un programme avec interface graphique qu'un ensemble de fonctions indépendantes. Chacune de ces fonctions est appelée spécifiquement lorsqu'un événement particulier est détecté par le système d'exploitation : elle effectue alors le travail que l'on attend du programme en réponse à cet événement, et rien d'autre.
Il est important de bien comprendre ici que pendant tout ce temps, le réceptionnaire continue à « tourner » et à guetter l'apparition d'autres événements éventuels.
S'il arrive d'autres événements, il peut donc se faire qu'une seconde fonction (ou une 3e, une 4e, ...) soit activée et commence à effectuer son travail « en parallèle » avec la première qui n'a pas encore terminé le sien. En particulier, la même fonction peut être appelée plusieurs fois en réponse à l'occurrence de quelques événements identiques, la même tâche étant alors effectuée en plusieurs exemplaires concurrents. Les systèmes d'exploitation et les langages modernes permettent en effet ce parallélisme que l'on appelle aussi multitâche.
Au chapitre précédent de ces notes, nous vous avons déjà fait remarquer que la structure du texte d'un programme n'indique pas directement l'ordre dans lequel les instructions seront finalement exécutées. Cette remarque s'applique encore bien davantage dans le cas d'un programme avec interface graphique, puisque l'ordre dans lequel les fonctions sont appelées n'est plus inscrit nulle part dans le programme. Ce sont les événements qui pilotent !
Tout ceci doit vous paraître un peu compliqué. Nous allons l'illustrer dans quelques exemples.

### Exemple graphique : tracé de lignes dans un canevas

Le script décrit ci-dessous crée une fenêtre comportant trois boutons et un canevas. Suivant la terminologie de Tkinter, un canevas est une surface rectangulaire délimitée, dans laquelle on peut installer ensuite divers dessins et images à l'aide de méthodes spécifiques.
Lorsque l'on actionne le bouton « Tracer une ligne », une nouvelle ligne colorée apparaît sur le canevas, avec à chaque fois une inclinaison différente de la précédente.
Si l'on actionne le bouton « Autre couleur », une nouvelle couleur est tirée au hasard dans une série limitée. Cette couleur est celle qui s'appliquera aux tracés suivants.
Le bouton « Quitter » sert bien évidemment à terminer l'application en refermant la fenêtre.
Conformément à ce que nous avons expliqué dans le texte des pages précédentes, la fonctionnalité de ce programme est essentiellement assurée par les deux fonctions drawline et changecolor, qui seront activées par des événements, ceux-ci étant eux-mêmes définis dans la phase d'initialisation.
Dans cette phase d'initialisation, on commence par importer l'intégralité du module Tkinter ainsi qu'une fonction du module random qui permet de tirer des nombres au hasard. On crée ensuite les différents widgets par instanciation à partir des classes Tk, Canvas et Button. Remarquons au passage que le mot canevas s'écrit différemment en français et en anglais !
L'initialisation se termine avec l'instruction fen1.mainloop qui démarre le réceptionnaire d'événements. Les instructions qui suivent ne seront exécutées qu'à la sortie de cette boucle, sortie elle-même déclenchée par la méthode fen1.quit (voir ci-après).
L'option command utilisée dans l'instruction d'instanciation des boutons permet de désigner la fonction qui devra être appelée lorsqu'un événement « clic gauche de la souris sur le widget » se produira. Il s'agit en fait d'un raccourci pour cet événement particulier, qui vous est proposé par Tkinter pour votre facilité parce que cet événement est celui que l'on associe naturellement à un widget de type bouton.
Les fonctions de ce script peuvent modifier les valeurs de certaines variables qui ont été définies au niveau principal du programme. Cela est rendu possible grâce à l'instruction global utilisée dans la définition de ces fonctions. Nous nous permettrons de procéder ainsi pendant quelque temps encore (ne serait-ce que pour vous habituer à distinguer les comportements des variables locales et globales), mais cette pratique n'est pas tout à fait recommandable, surtout lorsqu'il s'agit d'écrire de grands programmes.
Dans notre fonction changecolor, une couleur est choisie au hasard dans une liste. Nous utilisons pour ce faire la fonction randrange importée du module random. Appelée avec un argument N, cette fonction renvoie un nombre entier, tiré au hasard entre zéro et N-1.
La commande liée au bouton « Quitter » appelle la méthode quit de la fenêtre fen1. Cette méthode sert à fermer (quitter) le réceptionnaire d'événements (mainloop) associé à cette fenêtre. Lorsque cette méthode est activée, l'exécution du programme se poursuit avec les instructions qui suivent l'appel de mainloop. Dans notre exemple, cela consiste donc à effacer (destroy) la fenêtre.
Exercices : modifications au programme « Tracé de lignes » ci-dessus.
* Comment faut-il modifier le programme pour ne plus avoir que des lignes de couleur cyan, maroon et green ?
* Comment modifier le programme pour que toutes les lignes tracées soient horizontales et parallèles ?
* Agrandissez le canevas de manière à lui donner une largeur de 500 unités et une hauteur de 650. Modifiez également la taille des lignes, afin que leurs extrémités se confondent avec les bords du canevas.
* Ajoutez une fonction drawline2 qui tracera deux lignes rouges en croix au centre du canevas : l'une horizontale et l'autre verticale. Ajoutez également un bouton portant l'indication « viseur ». Un clic sur ce bouton devra provoquer l'affichage de la croix.
* Reprenez le programme initial. Remplacez la méthode create_line par create_rectangle. Que se passe-t-il ?
    De la même façon, essayez aussi create_arc, create_oval, et create_polygon.
    Pour chacune de ces méthodes, notez ce qu'indiquent les coordonnées fournies en paramètres.
    Remarque : pour le polygone, il est nécessaire de modifier légèrement le programme.
   * Supprimez la ligne global x1, y1, x2, y2 dans la fonction drawline du programme original. Que se passe-t-il ? Pourquoi ?
   * Si vous placez plutôt x1, y1, x2, y2 entre les parenthèses, dans la ligne de définition de la fonction drawline, de manière à transmettre ces variables à la fonction en tant que paramètres, le programme fonctionne-t-il encore ? (N'oubliez pas de modifier aussi la ligne du programme qui fait appel à cette fonction !)
   * Si vous définissez x1, y1, x2, y2 = 10, 390, 390, 10 à la place de global x1, y1, ..., que se passe-t-il ? Pourquoi ? Quelle conclusion pouvez-vous tirer de tout cela ?
* Anneaux olympiques :
** Créez un court programme qui dessinera les cinq anneaux olympiques dans un rectangle de fond blanc (white). Un bouton « Quitter » doit permettre de fermer la fenêtre.
** Modifiez le programme ci-dessus en y ajoutant cinq boutons. Chacun de ces boutons provoquera le tracé de chacun des cinq anneaux.
Solution
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* from tkinter import * # Coordonnées X,Y des 5 anneaux : coord = [[20,30], [120,30], [220, 30], [70,80], [170,80]] # Couleurs des 5 anneaux : coul = ["red", "yellow", "blue", "green", "black"] base = Tk can = Canvas(base, width =335, height =200, bg ="white") can.pack bou = Button(base, text ="Quitter", command =base.quit) bou.pack(side = RIGHT) # Dessin des 5 anneaux : i = 0 while i < 5: x1, y1 = coord[i][0], coord[i][1] can.create_oval(x1, y1, x1+100, y1 +100, width =2, outline =coul[i]) i = i +1 base.mainloop Variante : from tkinter import * # Dessin des cinq anneaux : def dessineCercle(i): x1, y1 = coord[i][0], coord[i][1] can.create_oval(x1, y1, x1+100, y1 +100, width =2, outline =coul[i]) def a1: dessineCercle(0) def a2: dessineCercle(1) def a3: dessineCercle(2) def a4: dessineCercle(3) def a5: dessineCercle(4) # Coordonnées X,Y des cinq anneaux : coord = [[20,30], [120,30], [220, 30], [70,80], [170,80]] # Couleurs des 5 anneaux : coul = ["red", "yellow", "blue", "green", "black"] base = Tk can = Canvas(base, width =335, height =200, bg ="white") can.pack bou = Button(base, text ="Quitter", command =base.quit) bou.pack(side = RIGHT) # Installation des cinq boutons : Button(base, text='1', command = a1).pack(side =LEFT) Button(base, text='2', command = a2).pack(side =LEFT) Button(base, text='3', command = a3).pack(side =LEFT) Button(base, text='4', command = a4).pack(side =LEFT) Button(base, text='5', command = a5).pack(side =LEFT) base.mainloop Fenêtre avec les cinq anneaux olympiques

### Exemple graphique : deux dessins alternés

Cet autre exemple vous montrera comment vous pouvez exploiter les connaissances que vous avez acquises précédemment concernant les boucles, les listes et les fonctions, afin de réaliser de nombreux dessins avec seulement quelques lignes de code. Il s'agit d'une petite application qui affiche l'un ou l'autre des deux dessins reproduits ci-contre, en fonction du bouton choisi.
Commençons par analyser le programme principal, à la fin du script :
Nous y créons une fenêtre, par instanciation d'un objet de la classe Tk dans la variable fen.
Ensuite, nous installons 3 widgets dans cette fenêtre : un canevas et deux boutons. Le canevas est instancié dans la variable can, et les deux boutons dans les variables b1 et b2. Comme dans le script précédent, les widgets sont mis en place dans la fenêtre à l'aide de leur méthode pack, mais cette fois nous utilisons celle-ci avec des options :
* L'option side peut accepter les valeurs TOP, BOTTOM, LEFT ou RIGHT, pour « pousser » le widget du côté correspondant dans la fenêtre.
* Les options padx et pady permettent de réserver un petit espace autour du widget. Cet espace est exprimé en nombre de pixels : padx réserve un espace à gauche et à droite du widget, pady réserve un espace au-dessus et au-dessous du widget.
Les boutons commandent l'affichage des deux dessins, en invoquant les fonctions figure_1 et figure_2. Considérant que nous aurions à tracer un certain nombre de cercles dans ces dessins, nous avons estimé qu'il serait bien utile de définir d'abord une fonction cercle spécialisée. En effet : Vous savez probablement déjà que le canevas Tkinter est doté d'une méthode create_oval qui permet de dessiner des ellipses quelconques (et donc aussi des cercles), mais cette méthode doit être invoquée avec quatre arguments qui seront les coordonnées des coins supérieur gauche et inférieur droit d'un rectangle fictif, dans lequel l'ellipse viendra alors s'inscrire. Cela n'est pas très pratique dans le cas particulier du cercle : il nous semblera plus naturel de commander ce tracé en fournissant les coordonnées de son centre ainsi que son rayon. C'est ce que nous obtiendrons avec notre fonction cercle, laquelle invoque la méthode create_oval en effectuant la conversion des coordonnées. Remarquez que cette fonction attend un argument facultatif en ce qui concerne la couleur du cercle à tracer (noir par défaut).
L'efficacité de cette approche apparaît clairement dans la fonction figure_1, ou nous trouvons une simple boucle de répétition pour dessiner toute la série de cercles (de même centre et de rayon croissant). Notez au passage l'utilisation de l'opérateur += qui permet d'incrémenter une variable (dans notre exemple, la variable r voit sa valeur augmenter de 15 unités à chaque itération).
Le second dessin est un peu plus complexe, parce qu'il est composé de cercles de tailles variées centrés sur des points différents. Nous pouvons tout de même tracer tous ces cercles à l'aide d'une seule boucle de répétition, si nous mettons à profit nos connaissances concernant les listes.
En effet. Ce qui différencie les cercles que nous voulons tracer tient en quatre caractéristiques : coordonnées x et y du centre, rayon et couleur. Pour chaque cercle, nous pouvons placer ces quatre caractéristiques dans une petite liste, et rassembler toutes les petites listes ainsi obtenues dans une autre liste plus grande. Nous disposerons ainsi d'une liste de listes, qu'il suffira ensuite de parcourir à l'aide d'une boucle pour effectuer les tracés correspondants.
Exercices
* Inspirez-vous du script précédent pour écrire une petite application qui fait apparaître un damier (dessin de cases noires sur fond blanc) lorsque l'on clique sur un bouton :
* À l'application de l'exercice précédent, ajoutez un bouton qui fera apparaître des pions au hasard sur le damier (chaque pression sur le bouton fera apparaître un nouveau pion).
Solution
* Voir ci dessous
* # Dessin d'un damier, avec placement de pions au hasard from tkinter import * from random import randrange # générateur de nombres aléatoires def damier: "dessiner dix lignes de carrés avec décalage alterné" y = 0 while y < 10: if y % 2 == 0: # une fois sur deux, on x = 0 # commencera la ligne de else: # carrés avec un décalage x = 1 # de la taille d'un carré ligne_de_carres(x*c, y*c) y += 1 def ligne_de_carres(x, y): "dessiner une ligne de carrés, en partant de x, y" i = 0 while i < 10: can.create_rectangle(x, y, x+c, y+c, fill='navy') i += 1 x += c*2 # espacer les carrés def cercle(x, y, r, coul): "dessiner un cercle de centre x,y et de rayon r" can.create_oval(x-r, y-r, x+r, y+r, fill=coul) def ajouter_pion: "dessiner un pion au hasard sur le damier" # tirer au hasard les coordonnées du pion : x = c/2 + randrange(10) * c y = c/2 + randrange(10) * c cercle(x, y, c/3, 'red') ##### Programme principal : ############ # Tâchez de bien "paramétrer" vos programmes, comme nous l'avons # fait dans ce script. Celui-ci peut en effet tracer des damiers # de n'importe quelle taille en changeant seulement la valeur # d'une seule variable, à savoir la dimension des carrés : c = 30 # taille des carrés fen = Tk can = Canvas(fen, width =c*10, height =c*10, bg ='ivory') can.pack(side =TOP, padx =5, pady =5) b1 = Button(fen, text ='damier', command =damier) b1.pack(side =LEFT, padx =3, pady =3) b2 = Button(fen, text ='pions', command =ajouter_pion) b2.pack(side =RIGHT, padx =3, pady =3) fen.mainloop#

### Exemple graphique : calculatrice minimaliste

Bien que très court, le petit script ci-dessous implémente une calculatrice complète, avec laquelle vous pourrez même effectuer des calculs comportant des parenthèses et des fonctions scientifiques. N'y voyez rien d'extraordinaire. Toute cette fonctionnalité n'est qu'une conséquence du fait que vous utilisez un interpréteur plutôt qu'un compilateur pour exécuter vos programmes.
Comme vous le savez, le compilateur n'intervient qu'une seule fois, pour traduire l'ensemble de votre code source en un programme exécutable. Son rôle est donc terminé avant même l'exécution du programme. L'interpréteur, quant à lui, est toujours actif pendant l'exécution du programme, et donc tout à fait disponible pour traduire un nouveau code source quelconque, comme par exemple une expression mathématique entrée au clavier par l'utilisateur.
Les langages interprétés disposent donc toujours de fonctions permettant d'évaluer une chaîne de caractères comme une suite d'instructions du langage lui-même. Il devient alors possible de construire en peu de lignes des structures de programmes très dynamiques. Dans l'exemple ci-dessous, nous utilisons la fonction intégrée eval pour analyser l'expression mathématique entrée par l'utilisateur dans le champ prévu à cet effet, et nous n'avons plus ensuite qu'à afficher le résultat.
Au début du script, nous commençons par importer les modules Tkinter et math, ce dernier étant nécessaire afin que la dite calculatrice puisse disposer de toutes les fonctions mathématiques et scientifiques usuelles : sinus, cosinus, racine carrée, etc.
Ensuite nous définissons une fonction evaluer, qui sera en fait la commande exécutée par le programme lorsque l'utilisateur actionnera la touche Return (ou Enter) après avoir entré une expression mathématique quelconque dans le champ d'entrée décrit plus loin.
Cette fonction utilise la méthode configure du widget chaine, pour modifier son attribut text. L'attribut en question reçoit donc ici une nouvelle valeur, déterminée par ce que nous avons écrit à la droite du signe égale : il s'agit en l'occurrence d'une chaîne de caractères construite dynamiquement, à l'aide de deux fonctions intégrées dans Python : eval et str, et d'une méthode associée à un widget Tkinter : la méthode get.
eval fait appel à l'interpréteur pour évaluer une expression Python qui lui est transmise dans une chaîne de caractères. Le résultat de l'évaluation est fourni en retour. Exemple :
str transforme une expression numérique en chaîne de caractères. Nous devons faire appel à cette fonction parce que la précédente renvoie une valeur numérique, que nous convertissons à nouveau en chaîne de caractères pour pouvoir l'incorporer au message « Résultat = ».
get est une méthode associée aux widgets de la classe Entry. Dans notre petit programme exemple, nous utilisons un widget de ce type pour permettre à l'utilisateur d'entrer une expression numérique quelconque à l'aide de son clavier. La méthode get permet en quelque sorte « d'extraire » du widget « entree » la chaîne de caractères qui lui a été fournie par l'utilisateur.
Le corps du programme principal contient la phase d'initialisation, qui se termine par la mise en route de l'observateur d'événements (mainloop). On y trouve l'instanciation d'une fenêtre Tk, contenant un widget « chaine » instancié à partir de la classe Label, et un widget « entree » instancié à partir de la classe Entry.
Attention, à présent : afin que ce dernier widget puisse vraiment faire son travail, c'est-à-dire transmettre au programme l'expression que l'utilisateur y aura encodée, nous lui associons un événement à l'aide de la méthode bind :
Cette instruction signifie : « Lier l'événement “pression sur la touche Return” à l'objet <entree>, le gestionnaire de cet événement étant la fonction <evaluer> ».
L'événement à prendre en charge est décrit dans une chaîne de caractères spécifique (dans notre exemple, il s'agit de la chaîne <Return>). Il existe un grand nombre de ces événements (mouvements et clics de la souris, enfoncement des touches du clavier, positionnement et redimensionnement des fenêtres, passage au premier plan, etc.). Vous trouverez la liste des chaînes spécifiques de tous ces événements dans les ouvrages de référence traitant de Tkinter.
Profitons de l'occasion pour observer encore une fois la syntaxe des instructions destinées à mettre en œuvre une méthode associée à un objet :
On écrit d'abord le nom de l'objet sur lequel on désire intervenir, puis le point (qui fait office d'opérateur), puis le nom de la méthode à mettre en œuvre ; entre les parenthèses associées à cette méthode, on indique enfin les arguments qu'on souhaite lui transmettre.

### Exemple graphique : détection et positionnement d'un clic de souris

Dans la définition de la fonction « evaluer » de l'exemple précédent, vous aurez remarqué que nous avons fourni un argument event (entre les parenthèses).
Cet argument est obligatoire. Lorsque vous définissez une fonction gestionnaire d'événement qui est associée à un widget quelconque à l'aide de sa méthode bind, vous devez toujours l'utiliser comme premier argument. Il s'agit d'un objet Python standard, créé automatiquement, qui permet de transmettre au gestionnaire d'événement un certain nombre d'attributs de cet événement :
* le type d'événement : déplacement de la souris, enfoncement ou relâchement de l'un de ses boutons, appui sur une touche du clavier, entrée du curseur dans une zone prédéfinie, ouverture ou fermeture d'une fenêtre, etc.
* une série de propriétés de l'événement : l'instant où il s'est produit, ses coordonnées, les caractéristiques du ou des widget(s) concerné(s), etc.
Nous n'allons pas entrer dans trop de détails. Si vous voulez bien encoder et expérimenter le petit script ci-dessous, vous aurez vite compris le principe.
Le script fait apparaître une fenêtre contenant un cadre (frame) rectangulaire de couleur jaune pâle, dans lequel l'utilisateur est invité à effectuer des clics de souris.
La méthode bind du widget cadre associe l'événement <clic à l'aide du premier bouton de la souris> au gestionnaire d'événement « pointeur ».
Ce gestionnaire d'événement peut utiliser les attributs x et y de l'objet event généré automatiquement par Python, pour construire la chaîne de caractères qui affichera la position de la souris au moment du clic.
Exercices
* Modifiez le script ci-dessus de manière à faire apparaître un petit cercle rouge à l'endroit où l'utilisateur a effectué son clic (vous devrez d'abord remplacer le widget Frame par un widget Canvas).
Solution
Solution
def avance(event):
x,y,r=10,10,10
def oval(x,y,r,coul):
fen1=Tk fen1.title("Exercice d'animation avec Tkinter")
can1=Canvas(fen1,bg='dark grey',height=300,width=300) oval=can1.create_oval(x,y,x+30,y+30,width=2,fill='red') can1.bind("<Button-1>",avance) can1.pack can1.pack(side=LEFT) Button(fen1,text='Quitter',command=fen1.quit).pack(side=BOTTOM) fen1.mainloop fen1.destroy

## Les classes de widgets Tkinter

Il existe 15 classes de base pour les widgets Tkinter :
| Widget | Description |
| Button | Un bouton classique, à utiliser pour provoquer l'exécution d'une commande quelconque. |
| Canvas | Un espace pour disposer divers éléments graphiques. Ce widget peut être utilisé pour dessiner, créer des éditeurs graphiques, et aussi pour implémenter des widgets personnalisés. |
| Checkbutton | Une « case à cocher » qui peut prendre deux états distincts (la case est cochée ou non). Un clic sur ce widget provoque le changement d'état. |
| Entry | Un champ d'entrée, dans lequel l'utilisateur du programme pourra insérer un texte quelconque à partir du clavier. |
| Frame | Une surface rectangulaire dans la fenêtre, où l'on peut disposer d'autres widgets. Cette surface peut être colorée. Elle peut aussi être décorée d'une bordure. |
| Label | Un texte (ou libellé) quelconque (éventuellement une image). |
| Listbox | Une liste de choix proposés à l'utilisateur, généralement présentés dans une sorte de boîte. On peut également configurer la Listbox de telle manière qu'elle se comporte comme une série de « boutons radio » ou de cases à cocher. |
| Menu | Un menu. Ce peut être un menu déroulant attaché à la barre de titre, ou bien un menu « popup » apparaissant n'importe où à la suite d'un clic. |
| Menubutton | Un bouton-menu, à utiliser pour implémenter des menus déroulants. |
| Message | Permet d'afficher un texte. Ce widget est une variante du widget Label, qui permet d'adapter automatiquement le texte affiché à une certaine taille ou à un certain rapport largeur/hauteur. |
| Radiobutton | Représente (par un point noir dans un petit cercle) une des valeurs d'une variable qui peut en posséder plusieurs. Cliquer sur un « bouton radio » donne la valeur correspondante à la variable, et "vide" tous les autres boutons radio associés à la même variable. |
| Scale | Vous permet de faire varier de manière très visuelle la valeur d'une variable, en déplaçant un curseur le long d'une règle. |
| Scrollbar | « ascenseur » ou « barre de défilement » que vous pouvez utiliser en association avec les autres widgets : Canvas, Entry, Listbox, Text. |
| Text | Affichage de texte formaté. Permet aussi à l'utilisateur d'éditer le texte affiché. Des images peuvent également être insérées. |
| Toplevel | Une fenêtre affichée séparément, « par-dessus ». |
Ces classes de widgets intègrent chacune un grand nombre de méthodes et on peut aussi leur associer (lier) des événements. En outre, tous ces widgets peuvent être positionnés dans les fenêtres à l'aide de trois méthodes différentes : la méthode grid, la méthode pack et la méthode place.
L'utilité de ces méthodes apparaît clairement lorsque l'on s'efforce de réaliser des programmes portables (c'est-à-dire susceptibles de fonctionner indifféremment sur des systèmes d'exploitation aussi différents que Unix, MacOS ou Windows), et dont les fenêtres soient redimensionnables.

## Utilisation de la méthode grid pour contrôler la disposition des widgets

Jusqu'à présent, nous avons toujours disposé les widgets dans leur fenêtre, à l'aide de la méthode pack. Cette méthode présentait l'avantage d'être extraordinairement simple, mais elle ne nous donnait pas beaucoup de liberté pour disposer les widgets à notre guise. Comment faire, par exemple, pour obtenir la fenêtre ci-contre ?
Nous pourrions effectuer un certain nombre de tentatives en fournissant à la méthode pack des arguments de type « side = », comme nous l'avons déjà fait précédemment, mais cela ne nous mène pas très loin. Essayons par exemple :
... mais le résultat n'est pas vraiment celui que nous recherchions !!! :
Pour mieux comprendre comment fonctionne la méthode pack, vous pouvez encore essayer différentes combinaisons d'options, telles que side =TOP, side =BOTTOM, pour chacun de ces quatre widgets. Mais vous n'arriverez certainement pas à obtenir ce qui vous a été demandé. Vous pourriez peut-être y parvenir en définissant deux widgets Frame supplémentaires, et en y incorporant ensuite séparément les widgets Label et Entry. Cela devient fort compliqué.
Il est temps que nous apprenions à utiliser une autre approche du problème. Veuillez donc analyser le script ci-dessous : il contient en effet (presque) la solution :
Dans ce script, nous avons donc remplacé la méthode pack par la méthode grid. Comme vous pouvez le constater, l'utilisation de la méthode grid est très simple. Cette méthode considère la fenêtre comme un tableau (ou une grille). Il suffit alors de lui indiquer dans quelle ligne (row) et dans quelle colonne (column) de ce tableau on souhaite placer les widgets. On peut numéroter les lignes et les colonnes comme on veut, en partant de zéro, ou de un, ou encore d'un nombre quelconque : Tkinter ignorera les lignes et colonnes vides. Notez cependant que si vous ne fournissez aucun numéro pour une ligne ou une colonne, la valeur par défaut sera zéro.
Tkinter détermine automatiquement le nombre de lignes et de colonnes nécessaire. Mais ce n'est pas tout : si vous examinez en détail la petite fenêtre produite par le script ci-dessus, vous constaterez que nous n'avons pas encore tout à fait atteint le but poursuivi. Les deux chaînes apparaissant dans la partie gauche de la fenêtre sont centrées, alors que nous souhaitions les aligner l'une et l'autre par la droite. Pour obtenir ce résultat, il nous suffit d'ajouter un argument dans l'appel de la méthode grid utilisée pour ces widgets. L'option sticky peut prendre l'une des quatre valeurs N, S, W, E (les quatre points cardinaux en anglais). En fonction de cette valeur, on obtiendra un alignement des widgets par le haut, par le bas, par la gauche ou par la droite. Remplacez donc les deux premières instructions grid du script par :
… et vous atteindrez enfin exactement le but recherché.

#### Analysons à présent la fenêtre suivante :

Cette fenêtre comporte 3 colonnes : une première avec les 3 chaînes de caractères, une seconde avec les 3 champs d'entrée, et une troisième avec l'image. Les deux premières colonnes comportent chacune 3 lignes, mais l'image située dans la dernière colonne s'étale en quelque sorte sur les trois.
Le code correspondant est le suivant :
Pour pouvoir faire fonctionner ce script, il vous faudra probablement remplacer le nom du fichier image (Martin_P.gif) par le nom d'une image de votre choix. Attention : la bibliothèque Tkinter standard n'accepte qu'un petit nombre de formats pour cette image. Choisissez de préférence le format GIF.

#### Nous pouvons remarquer un certain nombre de choses dans ce script :

* La technique utilisée pour incorporer une image : Tkinter ne permet pas d'insérer directement une image dans une fenêtre. Il faut d'abord installer un canevas, et ensuite positionner l'image dans celui-ci. Nous avons opté pour un canevas de couleur blanche, afin de pouvoir le distinguer de la fenêtre. Vous pouvez remplacer le paramètre bg ='white' par bg ='gray' si vous souhaitez que le canevas devienne invisible. Étant donné qu'il existe de nombreux types d'images, nous devons en outre déclarer l'objet image comme étant un bitmap GIF, à partir de la classe PhotoImage.
* La ligne où nous installons l'image dans le canevas est la ligne : item = can1.create_image(80, 80, image =photo) Pour employer un vocabulaire correct, nous dirons que nous utilisons ici la méthode create_image associée à l'objet can1 (lequel objet est lui-même une instance de la classe Canvas). Les deux premiers arguments transmis (80, 80) indiquent les coordonnées x et y du canevas où il faut placer le centre de l'image. (Les dimensions du canevas étant de 160x160, notre choix aboutira donc à un centrage de l'image au milieu du canevas).
* La numérotation des lignes et colonnes dans la méthode grid : On peut constater que la numérotation des lignes et des colonnes dans la méthode grid utilisée ici commence cette fois à partir de 1 (et non à partir de zéro comme dans le script précédent). Comme nous l'avons déjà signalé plus haut, ce choix de numérotation est tout à fait libre. On pourrait tout aussi bien numéroter : 5, 10, 15, 20... puisque Tkinter ignore les lignes et les colonnes vides. Numéroter à partir de l augmente probablement la lisibilité de notre code.
* Les arguments utilisés avec grid pour positionner le canevas : can1.grid(row =1, column =3, rowspan =3, padx =10, pady =5) Les deux premiers arguments indiquent que le canevas sera placé dans la première ligne de la troisième colonne. Le troisième (rowspan =3) indique qu'il pourra « s'étaler » sur trois lignes. Les deux derniers (padx =10, pady =5) indiquent la dimension de l'espace qu'il faut réserver autour de ce widget (en largeur et en hauteur).
* Et tant que nous y sommes, profitons de cet exemple de script que nous avons déjà bien décortiqué, pour apprendre à simplifier quelque peu notre code…

## Composition d'instructions pour écrire un code plus compact

Du fait que Python est un langage de programmation de haut niveau, il est souvent possible (et souhaitable) de retravailler un script afin de le rendre plus compact.
Vous pouvez par exemple assez fréquemment utiliser la composition d'instructions pour appliquer la méthode de mise en page des widgets (grid, pack ou place) au moment même où vous créez ces widgets. Le code correspondant devient alors un peu plus simple, et parfois plus lisible. Vous pouvez par exemple remplacer les deux lignes :
du script précédent par une seule, telle que :
Dans cette nouvelle écriture, vous pouvez constater que nous faisons l'économie de la variable intermédiaire txt1. Nous avions utilisé cette variable pour bien dégager les étapes successives de notre démarche, mais elle n'est pas toujours indispensable. Le simple fait d'invoquer la classe Label provoque en effet l'instanciation d'un objet de cette classe, même si l'on ne mémorise pas la référence de cet objet dans une variable (Tkinter la conserve de toute façon dans sa représentation interne de la fenêtre). Si l'on procède ainsi, la référence est perdue pour le restant du script, mais elle peut tout de même être transmise à une méthode de mise en page telle que grid au moment même de l'instanciation, en une seule instruction composée. Voyons cela un peu plus en détail :
Jusqu'à présent, nous avons créé des objets divers (par instanciation à partir d'une classe quelconque), en les affectant à chaque fois à des variables. Par exemple, lorsque nous avons écrit :
Nous avons créé une instance de la classe Label, que nous avons assignée à la variable txt1.
La variable txt1 peut alors être utilisée pour faire référence à cette instance, partout ailleurs dans le script, mais dans les faits nous ne l'utilisons qu'une seule fois pour lui appliquer la méthode grid, le widget dont il est question n'étant rien d'autre qu'une simple étiquette descriptive. Or, créer ainsi une nouvelle variable pour n'y faire référence ensuite qu'une seule fois (et directement après sa création) n'est pas une pratique très recommandable, puisqu'elle consiste à réserver inutilement un certain espace mémoire.
Lorsque ce genre de situation se présente, il est plus judicieux d'utiliser la composition d'instructions. Par exemple, on préférera le plus souvent remplacer les deux instructions :
par une seule instruction composée, telle que :
On fait ainsi l'économie d'une variable.
De la même manière, lorsque l'on met en place des widgets auxquels on ne souhaite plus revenir par après, comme c'est souvent le cas pour les widgets de la classe Label, on peut en général appliquer la méthode de mise en page (grid, pack ou place) directement au moment de la création du widget, en une seule instruction composée.
Cela s'applique seulement aux widgets qui ne sont plus référencés après qu'on les ait créés. Tous les autres doivent impérativement être assignés à des variables, afin que l'on puisse encore interagir avec eux ailleurs dans le script.
Et dans ce cas, il faut obligatoirement utiliser deux instructions distinctes, l'une pour instancier le widget et l'autre pour lui appliquer ensuite la méthode de mise en page. Vous ne pouvez pas, par exemple, construire une instruction composée telle que :
En apparence, cette instruction devrait instancier un nouveau widget et l'assigner à la variable entree, la mise en page s'effectuant dans la même opération à l'aide de la méthode pack.
Dans la réalité, cette instruction produit bel et bien un nouveau widget de la classe Entry, et la méthode pack effectue bel et bien sa mise en page dans la fenêtre, mais la valeur qui est mémorisée dans la variable entree est la valeur de retour de la méthode pack : ce n'est pas la référence du widget. Et vous ne pouvez rien faire de cette valeur de retour : il s'agit d'un objet vide : None.
Pour obtenir une vraie référence du widget, vous devez utiliser deux instructions :
Note : Lorsque vous utilisez la méthode grid, vous pouvez simplifier encore un peu votre code, en omettant l'indication de nombreux numéros de lignes et de colonnes. À partir du moment où c'est la la méthode grid qui est utilisée pour positionner les widgets, Tkinter considère en effet qu'il existe forcément des lignes et des colonnes11. Si un numéro de ligne ou de colonne n'est pas indiqué, le widget correspondant est placé dans la première case vide disponible.
Le script ci-dessous intègre les simplifications que nous venons d'expliquer :

## Modification des propriétés d'un objet - Animation

À ce stade de votre apprentissage, vous souhaitez certainement pouvoir faire apparaître un petit dessin quelconque dans un canevas, et puis le déplacer à volonté, par exemple à l'aide de boutons.
Veuillez donc écrire, tester, puis analyser le script ci-dessous :
Le corps de ce programme reprend de nombreuses éléments connus : nous y créons une fenêtre fen1, dans laquelle nous installons un canevas contenant lui-même un cercle coloré, plus cinq boutons de contrôle. Veuillez remarquer au passage que nous n'instancions pas les widgets boutons dans des variables (c'est inutile, puisque nous n'y faisons plus référence par après) : nous devons donc appliquer la méthode pack directement au moment de la création de ces objets.
La vraie nouveauté de ce programme réside dans la fonction avance définie au début du script. Chaque fois qu'elle sera appelée, cette fonction redéfinira les coordonnées de l'objet « cercle coloré » que nous avons installé dans le canevas, ce qui provoquera l'animation de cet objet.
Cette manière de procéder est tout à fait caractéristique de la programmation « orientée objet » :
On commence par créer des objets, et puis on agit sur ces objets en modifiant leurs propriétés, par l'intermédiaire de méthodes.
En programmation procédurale « à l'ancienne » (c'est-à-dire sans utilisation d'objets), on anime des figures en les effaçant à un endroit pour les redessiner ensuite un petit peu plus loin. En programmation « orientée objet », par contre, ces tâches sont prises en charge automatiquement par les classes dont les objets dérivent, et il ne faut donc pas perdre son temps à les reprogrammer.
Exercices
* Écrivez un programme qui fait apparaître une fenêtre avec un canevas. Dans ce canevas on verra deux cercles (de tailles et de couleurs différentes), qui sont censés représenter deux astres. Des boutons doivent permettre de les déplacer à volonté tous les deux dans toutes les directions. Sous le canevas, le programme doit afficher en permanence : a) la distance séparant les deux astres ; b) la force gravitationnelle qu'ils exercent l'un sur l'autre (Penser à afficher en haut de fenêtre les masses choisies pour chacun d'eux, ainsi que l'échelle des distances). Dans cet exercice, vous utiliserez évidemment la loi universelle de la gravitation de Newton.
* En vous inspirant du programme qui détecte les clics de souris dans un canevas, modifiez le programme ci-dessus pour y réduire le nombre de boutons : pour déplacer un astre, il suffira de le choisir avec un bouton, et ensuite de cliquer sur le canevas pour que cet astre se positionne à l'endroit où l'on a cliqué.
* Extension du programme ci-dessus. Faire apparaître un troisième astre, et afficher en permanence la force résultante agissant sur chacun des trois (en effet : chacun subit en permanence l'attraction gravitationnelle exercée par les deux autres !).
* Même exercice avec des charges électriques (loi de Coulomb). Donner cette fois une possibilité de choisir le signe des charges.
* Écrivez un petit programme qui fait apparaître une fenêtre avec deux champs : l'un indique une température en degrés Celsius, et l'autre la même température exprimée en degrés Fahrenheit. Chaque fois que l'on change une quelconque des deux températures, l'autre est corrigée en conséquence. Pour convertir les degrés Fahrenheit en Celsius et vice-versa, on utilise la formule $T_{F}=T_{C}\times 1,80+32$. (cf. manuel de Physique). Revoyez aussi le petit programme concernant la calculatrice simplifiée.
* Écrivez un programme qui fasse apparaître une fenêtre avec un canevas. Dans ce canevas, placez un petit cercle censé représenter une balle. Sous le canevas, placez un bouton. Chaque fois que l'on clique sur le bouton, la balle doit avancer d'une petite distance vers la droite, jusqu'à ce qu'elle atteigne l'extrémité du canevas. Si l'on continue à cliquer, la balle doit alors revenir en arrière jusqu'à l'autre extrémité, et ainsi de suite.
* Améliorez le programme ci-dessus pour que la balle décrive cette fois une trajectoire circulaire ou elliptique dans le canevas (lorsque l'on clique continuellement). Note : pour arriver au résultat escompté, vous devrez nécessairement définir une variable qui représentera l'angle décrit, et utiliser les fonctions sinus et cosinus pour positionner la balle en fonction de cet angle.
* Modifiez le programme ci-dessus, de telle manière que la balle en se déplaçant laisse derrière elle une trace de la trajectoire décrite.
* Modifiez le programme ci-dessus de manière à tracer d'autres figures. Consultez votre professeur pour des suggestions (courbes de Lissajous).
* Écrivez un programme qui fasse apparaître une fenêtre avec un canevas et un bouton. Dans le canevas, tracez un rectangle gris foncé, lequel représentera une route, et par-dessus, une série de rectangles jaunes censés représenter un passage pour piétons. Ajoutez quatre cercles colorés pour figurer les feux de circulation concernant les piétons et les véhicules. Chaque utilisation du bouton devra provoquer le changement de couleur des feux :
* Écrivez un programme qui montre un canevas dans lequel est dessiné un circuit électrique simple (générateur + interrupteur + résistance). La fenêtre doit être pourvue de champs d'entrée qui permettront de paramétrer chaque élément (c'est-à-dire choisir les valeurs des résistances et tensions). L'interrupteur doit être fonctionnel (Prévoyez un bouton « Marche/arrêt » pour cela). Des « étiquettes » doivent afficher en permanence les tensions et intensités résultant des choix opérés par l'utilisateur.
Solution
* # Simulation du phénomène de gravitation universelle from tkinter import * from math import sqrt def distance(x1, y1, x2, y2): "distance séparant les points x1,y1 et x2,y2" d = sqrt((x2-x1)**2 + (y2-y1)**2) # théorème de Pythagore return d def forceG(m1, m2, di): "force de gravitation s'exerçant entre m1 et m2 pour une distance di" return m1*m2*6.67e-11/di**2 # loi de Newton def avance(n, gd, hb): "déplacement de l'astre n, de gauche à droite ou de haut en bas" global x, y, step # nouvelles coordonnées : x[n], y[n] = x[n] +gd, y[n] +hb # déplacement du dessin dans le canevas : can.coords(astre[n], x[n]-10, y[n]-10, x[n]+10, y[n]+10) # calcul de la nouvelle interdistance : di = distance(x[0], y[0], x[1], y[1]) # conversion de la distance "écran" en distance "astronomique" : diA = di*1e9 # (1 pixel => 1 million de km) # calcul de la force de gravitation correspondante : f = forceG(m1, m2, diA) # affichage des nouvelles valeurs de distance et force : valDis.configure(text="Distance = " +str(diA) +" m") valFor.configure(text="Force = " +str(f) +" N") # adaptation du "pas" de déplacement en fonction de la distance : step = di/10 def gauche1: avance(0, -step, 0) def droite1: avance(0, step, 0) def haut1: avance(0, 0, -step) def bas1: avance(0, 0, step) def gauche2: avance(1, -step, 0) def droite2: avance (1, step, 0) def haut2: avance(1, 0, -step) def bas2: avance(1, 0, step) # Masses des deux astres : m1 = 6e24 # (valeur de la masse de la terre, en kg) m2 = 6e24 # astre = [0]*2 # liste servant à mémoriser les références des dessins x =[50., 350.] # liste des coord. X de chaque astre (à l'écran) y =[100., 100.] # liste des coord. Y de chaque astre step =10 # "pas" de déplacement initial # Construction de la fenêtre : fen = Tk fen.title(' Gravitation universelle suivant Newton') # Libellés : valM1 = Label(fen, text="M1 = " +str(m1) +" kg") valM1.grid(row =1, column =0) valM2 = Label(fen, text="M2 = " +str(m2) +" kg") valM2.grid(row =1, column =1) valDis = Label(fen, text="Distance") valDis.grid(row =3, column =0) valFor = Label(fen, text="Force") valFor.grid(row =3, column =1) # Canevas avec le dessin des 2 astres: can = Canvas(fen, bg ="light yellow", width =400, height =200) can.grid(row =2, column =0, columnspan =2) astre[0] = can.create_oval(x[0]-10, y[0]-10, x[0]+10, y[0]+10, fill ="red", width =1) astre[1] = can.create_oval(x[1]-10, y[1]-10, x[1]+10, y[1]+10, fill ="blue", width =1) # 2 groupes de 4 boutons, chacun installé dans un cadre (frame) : fra1 = Frame(fen) fra1.grid(row =4, column =0, sticky =W, padx =10) Button(fra1, text="<-", fg ='red',command =gauche1).pack(side =LEFT) Button(fra1, text="->", fg ='red', command =droite1).pack(side =LEFT) Button(fra1, text="^", fg ='red', command =haut1).pack(side =LEFT) Button(fra1, text="v", fg ='red', command =bas1).pack(side =LEFT) fra2 = Frame(fen) fra2.grid(row =4, column =1, sticky =E, padx =10) Button(fra2, text="<-", fg ='blue', command =gauche2).pack(side =LEFT) Button(fra2, text="->", fg ='blue', command =droite2).pack(side =LEFT) Button(fra2, text="^", fg ='blue', command =haut2).pack(side =LEFT) Button(fra2, text="v", fg ='blue', command =bas2).pack(side =LEFT) fen.mainloop capture d'écran du résultat final
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* # Conversions de températures Fahrenheit <=> Celsius from tkinter import * def convFar(event): "valeur de cette température, exprimée en degrés Fahrenheit" tF = eval(champTC.get) varTF.set(str(tF*1.8 +32)) def convCel(event): "valeur de cette température, exprimée en degrés Celsius" tC = eval(champTF.get) varTC.set(str((tC-32)/1.8)) fen = Tk fen.title('Fahrenheit/Celsius') Label(fen, text='Temp. Celsius :').grid(row =0, column =0) # "variable Tkinter" associée au champ d'entrée. Cet "objet-variable" # assure l'interface entre TCL et Python (voir notes, page 165) : varTC =StringVar champTC = Entry(fen, textvariable =varTC) champTC.bind("<Return>", convFar) champTC.grid(row =0, column =1) # Initialisation du contenu de la variable Tkinter : varTC.set("100.0") Label(fen, text='Temp. Fahrenheit :').grid(row =1, column =0) varTF =StringVar champTF = Entry(fen, textvariable =varTF) champTF.bind("<Return>", convCel) champTF.grid(row =1, column =1) varTF.set("212.0") fen.mainloop capture d'écran du résultat final
* Réfléchissez !
* Voir ci dessous.
* Voir ci dessous.
* # Cercles et courbes de Lissajous from tkinter import * from math import sin, cos def move: global ang, x, y # on mémorise les coord. précédentes avant de calculer les nouvelles : xp, yp = x, y # rotation d'un angle de 0.1 radian : ang = ang +.1 # sinus et cosinus de cet angle => coord. d'un point du cercle trigono. x, y = sin(ang), cos(ang) # Variante déterminant une courbe de Lissajous avec f1/f2 = 2/3 : # x, y = sin(2*ang), cos(3*ang) # mise à l'échelle (120 = rayon du cercle, (150,150) = centre du canevas) x, y = x*120 + 150, y*120 + 150 can.coords(balle, x-10, y-10, x+10, y+10) can.create_line(xp, yp, x, y, fill ="blue") ang, x, y = 0., 150., 270. fen = Tk fen.title('Courbes de Lissajous') can = Canvas(fen, width =300, height=300, bg="white") can.pack balle = can.create_oval(x-10, y-10, x+10, y+10, fill='red') Button(fen, text='Go', command =move).pack fen.mainloop capture d'écran du résultat final
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !

## Animation automatique - Récursivité

Pour conclure cette première prise de contact avec l'interface graphique Tkinter, voici un dernier exemple d'animation, qui fonctionne cette fois de manière autonome dès qu'on l'a mise en marche.
La seule nouveauté mise en œuvre dans ce script se trouve tout à la fin de la définition de la fonction move : vous y noterez l'utilisation de la méthode after. Cette méthode peut s'appliquer à un widget quelconque. Elle déclenche l'appel d'une fonction après qu'un certain laps de temps se soit écoulé. Ainsi par exemple, window.after(200,qqc) déclenche pour le widget window un appel de la fonction qqc après une pause de 200 millisecondes.
Dans notre script, la fonction qui est appelée par la méthode after est la fonction move elle-même. Nous utilisons donc ici pour la première fois une technique de programmation très puissante, que l'on appelle récursivité. Pour faire simple, nous dirons que la récursivité est ce qui se passe lorsqu'une fonction s'appelle elle-même. On obtient bien évidemment ainsi un bouclage, qui peut se perpétuer indéfiniment si l'on ne prévoit pas aussi un moyen pour l'interrompre.
Voyons comment cela fonctionne dans notre exemple :
La fonction move est invoquée une première fois lorsque l'on clique sur le bouton « Démarrer ». Elle effectue son travail (c'est-à-dire positionner la balle), puis elle s'invoque elle-même après une petite pause. Elle repart donc pour un second tour, puis s'invoque elle-même à nouveau, et ainsi de suite indéfiniment…
C'est du moins ce qui se passerait si nous n'avions pas pris la précaution de placer quelque part dans la boucle une instruction de sortie. En l'occurrence, il s'agit d'un simple test conditionnel : à chaque itération de la boucle, nous examinons le contenu de la variable flag à l'aide d'une instruction if. Si le contenu de la variable flag est zéro, alors le bouclage ne s'effectue plus et l'animation s'arrête. flag étant une variable globale, nous pouvons aisément changer sa valeur à l'aide d'autres fonctions, celles que nous avons associées aux boutons « Démarrer » et « Arrêter ».
Nous obtenons ainsi un mécanisme simple pour lancer ou arrêter notre animation :
Un premier clic sur le bouton « Démarrer » assigne une valeur non-nulle à la variable flag, puis provoque immédiatement un premier appel de la fonction move. Celle-ci s'exécute et continue ensuite à s'appeler elle-même toutes les 50 millisecondes, tant que flag ne revient pas à zéro. Si l'on continue à cliquer sur le bouton « Démarrer », la fonction move ne peut plus être appelée tant que la valeur de flag vaut 1. On évite ainsi le démarrage de plusieurs boucles concurrentes.
Le bouton « Arrêter » remet flag à zéro, et la boucle s'interrompt.
Exercices
* Dans la fonction start_it, supprimez l'instruction if flag == 0: (et l'indentation des deux lignes suivantes). Que se passe-t-il ? (Cliquez plusieurs fois sur le bouton « Démarrer »). Tâchez d'exprimer le plus clairement possible votre explication des faits observés.
* Modifiez le programme de telle façon que la balle change de couleur à chaque « virage ».
* Modifiez le programme de telle façon que la balle effectue des mouvements obliques comme une bille de billard qui rebondit sur les bandes (« en zigzag »).
* Modifiez le programme de manière à obtenir d'autres mouvements. Tâchez par exemple d'obtenir un mouvement circulaire.
* Modifiez ce programme, ou bien écrivez-en un autre similaire, de manière à simuler le mouvement d'une balle qui tombe (sous l'effet de la pesanteur), et rebondit sur le sol. Attention : il s'agit cette fois de mouvements accélérés !
* À partir des scripts précédents, vous pouvez à présent écrire un programme de jeu fonctionnant de la manière suivante : Une balle se déplace au hasard sur un canevas, à vitesse faible. Le joueur doit essayer de cliquer sur cette balle à l'aide de la souris. S'il y arrive, il gagne un point mais la balle se déplace désormais un peu plus vite, et ainsi de suite. Arrêter le jeu après un certain nombre de clics et afficher le score atteint.
* Variante du jeu précédent : chaque fois que le joueur parvient à « l'attraper », la balle devient plus petite (elle peut également changer de couleur).
* Écrivez un programme dans lequel évoluent plusieurs balles de couleurs différentes, qui rebondissent les unes sur les autres ainsi que sur les parois.
* Perfectionnez le jeu des précédents exercices en y intégrant l'algorithme ci-dessus. Il s'agit à présent pour le joueur de cliquer seulement sur la balle rouge. Un clic erroné (sur une balle d'une autre couleur) lui fait perdre des points.
* Écrivez un programme qui simule le mouvement de 2 planètes tournant autour du soleil sur des orbites circulaires différentes (ou deux électrons tournant autour d'un noyau d'atome...).
* Écrivez un programme pour le jeu du serpent : un « serpent » (constitué en faite d'une courte ligne de carrés) se déplace sur le canevas dans l'une des 4 directions : droite, gauche, haut, bas. Le joueur peut à tout moment changer la direction suivie par le serpent à l'aide des touches fléchées du clavier. Sur le canevas se trouvent également des « proies » (des petits cercles fixes disposés au hasard). Il faut diriger le serpent de manière à ce qu'il « mange » les proies sans arriver en contact avec les bords du canevas. À chaque fois qu'une proie est mangée, le serpent s'allonge d'un carré, le joueur gagne un point, et une nouvelle proie apparaît ailleurs. La partie s'arrête lorsque le serpent touche l'une des parois, ou lorsqu'il a atteint une certaine taille.
* Perfectionnement du jeu précédent : la partie s'arrête également si le serpent « se recoupe ».
Solution
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* # Chutes et rebonds from tkinter import * def move: global x, y, v, dx, dv, flag xp, yp = x, y # mémorisation des coordonnées précédentes # déplacement horizontal : if x > 385 or x < 15 : # rebond sur les parois latérales : dx = -dx # on inverse le déplacement x = x + dx # variation de la vitesse verticale (toujours vers le bas): v = v + dv # déplacement vertical (proportionnel à la vitesse) y = y + v if y > 240: # niveau du sol à 240 pixels : y = 240 # défense d'aller + loin ! v = -v # rebond : la vitesse s'inverse # on repositionne la balle : can.coords(balle, x-10, y-10, x+10, y+10) # on trace un bout de trajectoire : can.create_line(xp, yp, x, y, fill ='light grey') # ... et on remet ça jusqu'à plus soif : if flag > 0: fen.after(50,move) def start: global flag flag = flag +1 if flag == 1: move def stop: global flag flag =0 # initialisation des coordonnées, des vitesses et du témoin d'animation : x, y, v, dx, dv, flag = 15, 15, 0, 6, 5, 0 fen = Tk fen.title(' Chutes et rebonds') can = Canvas(fen, width =400, height=250, bg="white") can.pack balle = can.create_oval(x-10, y-10, x+10, y+10, fill='red') Button(fen, text='Start', command =start).pack(side =LEFT, padx =10) Button(fen, text='Stop', command =stop).pack(side =LEFT) Button(fen, text='Quitter', command =fen.quit).pack(side =RIGHT, padx =10) fen.mainloop capture d'écran du résultat final
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !
* Réfléchissez !

## Notes

* ↑ widget est le résultat de la contraction de l'expression window gadget. Dans certains environnements de programmation, on appellera cela plutôt un « contrôle » ou un « composant graphique ». Ce terme désigne en fait toute entité susceptible d'être placée dans une fenêtre d'application, comme par exemple un bouton, une case à cocher, une image, etc., et parfois aussi la fenêtre elle-même.
* ↑ Si vous effectuez cet exercice sous Windows, nous vous conseillons d'utiliser de préférence une version standard de Python dans une fenêtre DOS ou dans IDLE plutôt que PythonWin. Vous pourrez mieux observer ce qui se passe après l'entrée de chaque commande.
* ↑ Cette concision du langage est une conséquence du typage dynamique des variables en vigueur sous Python. D'autres langages utilisent une instruction particulière (telle que new) pour instancier un nouvel objet. Exemple : maVoiture = new Cadillac (instanciation d'un objet de classe Cadillac, référencé dans la variable maVoiture)
* ↑ Ces messages sont souvent notés WM (Window messages) dans un environnement graphique constitué de fenêtres (avec de nombreuses zones réactives : boutons, cases à cocher, menus déroulants, etc.). Dans la description des algorithmes, il arrive fréquemment aussi qu'on confonde ces messages avec les événements eux-mêmes.
* ↑ Au sens strict, une telle fonction qui ne devra renvoyer aucune valeur est donc plutôt une procédure.
* ↑ La méthode configure peut s'appliquer à n'importe quel widget préexistant, pour en modifier les propriétés.
* ↑ En anglais, le mot bind signifie « lier »
* ↑ 1.Il existe d'autres classes d'images, mais pour les utiliser il faut importer dans le script d'autres modules graphiques que la seule bibliothèque Tkinter. Vous pouvez par exemple expérimenter la bibliothèque PIL (Python Imaging Library).