Série 2 : Classes et méthodes

Solutions

Dans cette seconde série d’exercices, nous vous proposons d’explorer les concepts de classes et méthodes. Nous attendons de vous que vous mettiez en œuvre les notions d’interface et d’encapsulation de manière adéquate.

Avant de commencer cette série, il est prévu que vous ayez suivi le tutoriel correspondant :

• Tutoriel Classes et méthodes

Le tutoriel sur les branches git n’est pas nécessaire à cette série d’exercices. Il est prévu pour votre projet.

Nous vous recommandons de créer un nouveau projet Python pour chaque série d’exercices. Cela vous permettra d’isoler plus facilement le contenu des différentes semaines.

Cette série contient 3 exercices :

• Disque dans le plan
• Triangle dans l’espace
• Le petit train

Disque dans le plan

On s’intéresse ici à concevoir une classe Disk représentant un disque dans le plan. Un disque est caractérisé par un centre et un rayon $> 0$.

N’oubliez pas d’écrire des tests pour tout ce que vous définissez.

Vous pourriez obtenir un avertissement du type “Disk” is not defined (Pylance) (ou une NameError à l’exécution) sur l’usage de Disk comme type au sein de la classe Disk elle-même. Si c’est le cas, ajoutez la ligne suivante au tout début du fichier :

from __future__ import annotations

De manière générale, nous aurons souvent besoin de cette ligne, étant donné notre usage intensif des types en Python. Vous pouvez prendre l’habitude de l’inclure systématiquement.

La constante $\pi$ peut être obtenue depuis le module math :

import math

print(math.pi)

De même, la racine carrée de x s’obtient avec math.sqrt(x).

Définition élémentaire

Définissez cette première classe. Il devrait être possible de créer n’importe quel disque valide sans modifier ses attributs après l’avoir construit.

Comment modélisez-vous le centre ?

Aire

Définissez une méthode area permettant d’obtenir l’aire d’un disque.

Appartenance d’un point au disque

Définissez une méthode contains_point permettant de tester si un point du plan est sur le disque. Pour rappel, par définition, un point $p$ fait partie d’un disque $(c, r)$ (fermé) si et seulement si $d \leq r$ où $d$ est la distance entre $c$ et $p$.

Encapsulation

Questionnement de votre design :

• Est-il possible de construire un disque invalide (avec $r \leq 0$) ?
• Est-il possible de modifier un disque valide en un disque invalide ?

Si vous avez répondu “oui” à l’une ou deux de ces questions, révisez votre implémentation et/ou conception.

Conseil : Il est tout à fait normal de commencer par une conception qui se préoccupe uniquement du “happy path”, c’est-à-dire des cas valides. Il faut cependant toujours se poser la question des cas problématiques avant de considérer une conception comme terminée. Sur papier, lors des examens, vous aurez sans doute intérêt à anticiper un peu plus. Cependant il est difficile d’anticiper si vous n’avez pas d’abord acquis l’expérience en y réfléchissant après coup.

Triangle dans l’espace

Dans cet exercice, nous modélisons un triangle dans l’espace à 3 dimensions. Un triangle est caractérisé par ses trois sommets. Chaque sommet est un point de l’espace.

Concevez et implémentez les classes Point3D et Triangle.

La classe Triangle doit proposer au moins deux méthodes :

• is_isosceles teste si le triangle est isocèle. Pour rappel, un triangle est isocèle s’il possède au moins 2 côtés de même longueur.
• perimeter donne le périmètre du triangle.

Pour information, le triangle $\langle (0, 0, 1), (-3, 4, 5), (3, 4, -3) \rangle$ est isocèle.

Le petit train

Dans cet exercice, nous cherchons à modéliser un petit train dont la progression est contrôlée par des feux de signalisation. Le circuit de rails est linéaire, mais est ponctué de passages à niveaux qui sont protégés par des feux. Nous ne modélisons pas les passages en tant que tels ; seulement les feux.

Le circuit est décomposé en tronçons (segment). Chaque tronçon connaît le tronçon suivant, à moins qu’il ne soit le terminus. Certains tronçons sont attachés à un feu.

Le train est à tout moment sur un tronçon donné. On ne représentent pas les états intermédiaires lorsqu’on est physiquement en train de passer d’un tronçon à l’autre. Il peut avancer au tronçon suivant si ce n’est pas le terminus, et si l’une des deux conditions suivantes est respectée :

• le tronçon actuel n’est attaché à aucun feu, ou
• le feu attaché est vert.

Les concepts en jeu sont les suivants :

• Un feu de signalisation (Light) qui peut être dans l’état rouge ou vert.
• Un tronçon de chemin de fer (Segment) qui connaît le tronçon suivant (à moins que ce ne soit le dernier) et l’éventuel feu attaché.
• Le train (Train) qui connaît le tronçon sur lequel il se trouve.

Les feux sont manipulés par un opérateur du réseau, et le train est manipulé par une conductrice. Ces entités ne sont pas modélisées ici. Ce sont vos tests et/ou une fonction main qui vont directement jouer ces rôles.

L’interface donnée à la conductrice doit au moins avoir les fonctionnalités suivantes :

• Demander si le train peut avancer au prochain tronçon.
• Avancer au prochain tronçon.

Modélisez et implémentez tout ce petit monde. Commencez par les feux, puis les tronçons, puis le train. Assurez-vous d’utiliser les concepts d’interface et encapsulation de manière adéquate. Testez.