Article publié dans Linux Magazine 42, septembre 2002. Repris dans Linux Dossiers 2 (avril/mai/juin 2004).

Listes et tableaux

Les scalaires et les expressions de base n'ont maintenant plus aucun secret pour vous. Des notions plus complexes et des fonctions plus puissantes sont alors à notre portée. C'est le cas des listes, des tableaux et de l'impressionnant arsenal de fonctions Perl permettant de les manipuler ; vous verrez tout ce qu'il est possible de faire en Perl avec ces deux concepts a priori anodins.

Une liste est une suite (donc ordonnée) de valeurs scalaires. Nous verrons comment créer une liste, la manipuler, la parcourir etc.

Une variable de type tableau peut contenir plusieurs valeurs scalaires. Cette notion est présente dans de nombreux langages de programmation et ne posera sans doute problème à personne.

Les passerelles entre listes et tableaux sont nombreuses et très intuitives en Perl. C'est pour cela que nous n'entrerons pas ici dans les détails de la distinction entre liste et tableau. Dans ce document, j'utiliserai chacun des deux termes à bon escient sans forcement indiquer explicitement pourquoi j'utilise l'un plutôt que l'autre, mais les notions pourront apparaître naturelles au lecteur sans qu'il ne soit nécessaire de préciser les choses formellement.

Valeurs de listes

En Perl, une liste peut être représentée par les valeurs qu'elle doit contenir encadrées par un couple de parenthèses. Par exemple (2,5,-3) est une liste de 3 scalaires : 2, 5 et -3. Autre exemple (2,'age',"Bonjour $prenom") est aussi une liste ; en effet les listes contenant des scalaires, rien ne nous empêche d'en constituer une comportant des nombres et des chaînes de caractères mêlés. La liste vide se représente sous la forme suivante : ()

L'opérateur d'intervalle .. permet de créer une liste comportant des valeurs successives entre deux bornes. La liste (1..10) comporte tous les entiers de 1 à 10 ; on aurait pu aussi écrire (1,2,3,4,5,6,7,8,9,10), mais cette dernière notation est bien plus lourde. Il faut savoir que les valeurs des bornes ne doivent pas obligatoirement être des nombres : par exemple, la liste ('a'..'z') comporte toutes les lettres de l'alphabet, en minuscule et dans l'ordre. Il est aussi possible de spécifier les bornes à l'aide de variables : ($debut..$fin) On comprendra qu'il n'est pas toujours possible de résoudre ce type de liste (par exemple si $debut vaut 1 et $fin vaut 'a'), dans ce cas la liste est vide. Dernier exemple, la liste (1..10, "age", "a".."z") comporte 37 éléments (10+1+26).

La liste (1,2,("nom",12),"aaa",-1) n'est pas une liste à 5 éléments dont le troisième serait une autre liste, c'est en fait une liste à 6 éléments. On aurait pu écrire (1,2,"nom",12,"aaa",-1) et on aurait obtenu la même liste. On appelle cela l'aplatissement (ou la linéarisation) des listes. Pour constituer une liste de listes, il faudra faire usage de références (notion que nous aborderons plus tard).

L'opérateur de répétition (x), que l'on a déjà appliqué aux chaînes de caractères précédemment, s'applique aussi aux listes : (2,10) x 3 est une liste à 6 éléments valant (2,10,2,10,2,10).

Manipulation de tableaux

Pour simplifier les choses, un tableau est une variable qui peut avoir une liste pour valeur. Une telle variable se déclare de la sorte : my @t; On a alors un tableau vide, c'est-à-dire sans élément. De manière plus explicite, voici comment déclarer un tableau vide :

    my @t = ();

Pour lui donner une valeur lors de sa déclaration, il faut faire ainsi :

    my @t = (3,'chaine',"bonjour $prenom");

On a alors déclaré ce tableau en l'initialisant au moyen d'une liste.

On peut accéder directement à un élément d'un tableau grâce à son indice : $t[indice] représente l'élément d'indice indice du tableau @t. Notez bien que la globalité du tableau se représente au moyen d'une arobase @t alors qu'un élément particulier est désigné à l'aide d'un dollar $t[indice], cette dernière expression étant bien une variable de type scalaire (le dollar est réservé aux scalaires en Perl).

Les indices des tableaux en Perl commencent à 0 (comme en C), ce qui signifie que le premier élément du tableau @t est $t[0] et le deuxième $t[1] etc. Voici un petit exemple d'utilisation de tableau :

    my @t = (3,5);   # déclaration et initialisation
    $t[1] = 4;       # affectation d'un élément
    print "$t[0]\n"; # affichage d'un élément

Il est intéressant de savoir qu'il est possible d'accéder au dernier élément d'un tableau en utilisant l'indice -1 : $t[-1] est le dernier élément de @t. De la même façon, $t[-2] est l'avant-dernier, etc.

Il est possible de connaître l'indice du dernier élément d'un tableau @t grâce à la variable $#t On a donc $t[$#t] équivalent à $t[-1] (ce dernier étant bien plus lisible). Il peut être utile de savoir que l'expression scalar(@t) (c'est-à-dire l'utilisation d'un tableau en contexte scalaire) donne le nombre d'éléments du tableau @t (ce qui vaut 1 de plus que $#t) ; $x=@t donnerait la même chose.

Il faut savoir que vous ne générerez pas d'erreur (débordement ou autre) si vous tentez d'accéder à un élément au-delà du dernier. La valeur de cet élément sera simplement undef et le programme continuera. Depuis la version 5.6 de Perl, l'instruction exists (que l'on retrouvera pour les tables de hachage) permet de tester l'existence d'un élément d'un tableau :

    if( exists( $t[100] ) )
    { ... }

Ce test sera vrai si l'élément d'indice 100 du tableau @t existe. Ce qui est différent du test suivant :

    if( defined( $t[100] ) )
    { ... }

Car on teste ici si l'expression $t[100] vaut undef ou non, ce qui peut être vrai dans deux cas : soit l'élément existe et vaut undef, soit l'élément n'existe pas ...

Voici une autre illustration du fait que vous n'avez pas à vous soucier de problèmes d'allocation mémoire :

    my @t = (3,23.4,"as");
    $t[1000] = 8;

Ce programme est correct et fonctionne parfaitement : l'affectation à l'indice 1000 agrandit le tableau d'autant ... Les éléments d'indice compris entre 3 et 999 valent undef et scalar(@t) vaut 1001. C'est si facile finalement !

Un tableau qu'il est utile de connaître est @ARGV. Cette variable spéciale est toujours définie (même dans les fonctions) et ne nécessite pas de déclaration. Elle contient les arguments de la ligne de commande du programme. Les trois façons de lancer un programme en Perl sont susceptibles d'utiliser @ARGV:

    perl -w -e '... code perl ...' arg1 arg2 arg3
    perl -w script.pl arg1 arg2 arg3
    ./script.pl arg1 arg2 arg3

Ces trois programmes sont lancés avec les trois mêmes arguments. Sachez que, contrairement au langage C, le nom du programme n'est pas contenu dans @ARGV qui ne comporte donc que les arguments au sens strict. La variable spéciale $0 (comme en shell) contient le nom du programme (nul besoin de déclarer cette variable pour l'utiliser).

Affectations

Il est possible d'affecter un tableau à un autre tableau en une seule instruction :

    @t = @s;

Cette instruction copie le tableau @s dans le tableau @t. Le tableau @t perd ses anciennes valeurs, prend celle de @s et sa taille devient celle de @s : on obtient bien deux tableaux tout à fait identiques (et distincts, la modification de l'un n'entraînant nullement la modification de l'autre).

Voici d'autres instructions d'affectation mêlant tableaux et listes :

($a,$b) = (1,2); Cette instruction affecte une valeur à chacune des variables de la liste de gauche : $a reçoit 1 et $b reçoit 2.
($a,$b) = (1,2,3); Les mêmes affectations sont effectuées ici, la valeur 3 n'étant d'aucune utilité.
($a,$b) = (1); L'affectation à $a de la valeur 1 est effectuée et $b est mis à undef (son ancienne valeur est perdue).
($a,$b) = @t; Les variables citées à gauche reçoivent les premières valeurs du tableau @t : $a en reçoit le premier élément ou undef si @t est vide ; $b reçoit le deuxième élément ou undef si @t il ne contient qu'un élément.
@t = (1,2); Cette instruction réinitialise le tableau @t (dont les anciennes valeurs sont toutes perdues, y compris celles d'indice différent de 0 et 1) en lui affectant les valeurs de droite : on obtient donc un tableau à deux éléments.
($a,$b) = Fonction(); Nous verrons un peu plus loin comment écrire une fonction, et comment lui faire renvoyer une liste : ici l'affectation se fait dans les mêmes conditions que pour les trois premiers cas.
($a,$b) = ($b,$a); Cette instruction est la plus savoureuse : on peut échanger deux variables Perl sans avoir à en utiliser une troisième ... (Ai-je déjà dit que Perl s'occupe lui-même de la mémoire ?)

Multi-déclaration

Pour déclarer plusieurs variables avec un seul my, le débutant aurait tendance à écrire la chose suivante (il n'y a pas de honte !) :

    my $a,$b;  # Incorrect !

Ceci est incorrect. Pour pouvoir faire cela, il nous faut utiliser une liste :

    my ($a,$b);

Les variables $a et $b sont créées et valent undef. Pour leur affecter des valeurs, il faut là aussi utiliser une liste (ou un tableau) :

    my ($a,$b) = (1,2);
    my ($c,$d) = @t;

Les mêmes règles que pour l'affectation de listes s'appliquent ici.

Retour sur l'aplatissement des listes

On retrouve la notion d'aplatissement des listes avec les tableaux :

    @t = (1,2,"age");
    @t2 = (10,@t,20);

Le tableau @t2 ne comporte pas trois éléments dont celui du milieu serait lui-même un tableau, mais contient les cinq éléments, résultat de l'aplatissement du tableau @t dans la liste de droite lors de l'affectation de @t2. Cette affectation a eu le même résultat qu'aurait eu la suivante :

    @t2 = (10,1,2,"age",20);

Absorption d'une liste par un tableau

La syntaxe suivante est intéressante à connaître :

    ($a,@t) = @s;

Le membre gauche de l'affectation est constitué d'une liste comportant une variable scalaire et un tableau. Il n'y a pas à proprement parler d'aplatissement de liste car il s'agit ici d'une l-value (membre gauche d'une affectation), mais la variable $a reçoit le premier élément du tableau @s et le tableau @t absorbe tous les autres (@s n'étant bien-sûr pas modifié).

En fait dans cette syntaxe, le premier tableau rencontré dans la liste de gauche reçoit tous les éléments restant de la liste de droite. D'éventuelles autres variables qui le suivraient (cas idiot, mais bon...) serait mises à undef s'il s'agit de scalaires et à vide s'il s'agit de tableaux. Par exemple, l'affectation suivante :

    @s = (10,1,2,"age",20);
    ($a, @t, @u, $b) = @s;

équivaut à :

    @s = (10,1,2,"age",20);
    $a = 10;
    @t = (1,2,"age",20);
    @u = ();
    $b = undef;

Simple et intuitif.

La structure de boucle foreach

Cette instruction permet de parcourir une liste. Son implémentation optimisée dans l'interpréteur Perl rend son usage bien plus efficace qu'un parcours qui utiliserait une variable indicielle incrémentée à chaque tour d'une boucle for. Sa syntaxe est la suivante :

foreach variable ( liste ) { instructions }

À chaque tour de boucle, la variable aura pour valeur un élément de la liste, la liste étant parcourue dans l'ordre. Aucune modification ni suppression dans la liste n'est effectuée par défaut dans ce type de boucle. Il vous est possible de modifier la variable de boucle (ce qui aura pour effet de modifier l'élément en question), mais, par défaut, le parcours n'est pas destructif.

Par exemple :

    foreach $v (1,43,"toto")
    {
       print "$v\n";
    }

Ce petit programme affiche chaque élément de la liste sur une ligne. Ces autres exemples sont valides eux-aussi :

    foreach $v (@t) { ... }
    foreach $v (32,@t,"age",@t2) { ... }

Dans le premier cas, les éléments du tableau @t sont parcourus. Le second exemple illustre les phénomènes d'aplatissement des listes qui se retrouvent ici aussi.

Il est possible de déclarer la variable de boucle dans le foreach de la manière suivante :

    foreach my $v (@t)
    {
       print "$v\n";
    }

Il est aussi possible de ne pas utiliser explicitement de variable de boucle ; dans ce cas c'est la variable spéciale $_ qui sera automatiquement utilisée :

    foreach (@t)
    {
       print "$_\n";
    }

Comme pour les autres boucles, l'instruction next passe à la valeur suivante sans exécuter les instructions qui la suivent dans le bloc. L'instruction last met fin à la boucle.

Voici un petit exemple d'utilisation de foreach affichant des tables de multiplication :

    #!/usr/bin/perl -w
    use strict;
    die("Usage: $0 <n> <n>\n")
       if( !defined( $ARGV[1] ) );
    foreach my $i (1..$ARGV[0])
    {
       foreach my $j (1..$ARGV[1])
       {
          printf( "%4d", $i*$j );
       }
       print "\n";
    }

Et le voici à l'œuvre :

    ./mult.pl
    Usage: ./mult.pl <n> <n>
    ./mult.pl 5 3
       1   2   3
       2   4   6
       3   6   9
       4   8  12
       5  10  15

Passons à la suite.

Fonctions de manipulation de tableaux

Il existe de nombreuses fonctions permettant de manipuler les tableaux. Pour chacun des exemples qui vont suivre, je suppose que nous avons un tableau @t déclaré de la sorte :

    my @t = (1,2,3,4);

Ajout et suppression à gauche
- La fonction unshift prend en arguments un tableau et une liste de valeurs scalaires ; ces valeurs sont ajoutées au début du tableau :
```
    unshift(@t,5,6);
```
  @t vaut alors la liste (5,6,1,2,3,4).
- La fonction shift prend un tableau en argument ; elle supprime son premier élément (les autres sont alors décalés) et renvoie cet élément :
```
    $v = shift(@t);
```
  $v vaut alors 1 et @t la liste (2,3,4).
Ajout et suppression à droite
- La fonction push prend en argument un tableau et une liste de valeurs scalaires ; ces valeurs sont ajoutées à la fin du tableau :
```
    push(@t,5,6);
```
  @t vaut alors la liste (1,2,3,4,5,6).
- La fonction pop prend un tableau en argument ; elle supprime son dernier élément et renvoie cet élément :
```
    $v = pop(@t);
```
  $v vaut alors 4 et @t la liste (1,2,3).
Inversion

En contexte de liste, la fonction reverse prend en argument une liste et renvoie la liste inversée, c'est-à-dire celle dont les éléments sont pris dans le sens opposé :
```
    @s = reverse(@t);
```
@s vaut alors la liste (4,3,2,1) et @t n'est pas modifiée.

Avec de telles fonctions, il est alors envisageable de manipuler des objets algorithmiques tels que les piles et les files. Une pile est un lieu de stockage ayant pour particularité que le dernier élément à y être entré sera le premier à en sortir (last in-first out) comme pour une pile d'assiettes sur une étagère de placard. On peut utiliser pour cela un tableau, avec les fonctions push pour ajouter un élément et pop pour en prendre un. De façon analogue, une file est un endroit où le premier entré est le premier à sortir (first in-first out) comme pour une file à une caisse de magasin. On peut par exemple utiliser les fonctions push pour ajouter un élément et shift pour en prendre un.

D'autre manipulations plus complexes du contenu d'un tableau sont possibles avec la fonction splice, mais je vous renvoie à la documentation pour les détails.

L'opérateur qw

L'opérateur qw nous permet de créer facilement une liste de chaînes de caractères. En effet, il peut sembler pénible de constituer une longue liste de tels éléments en raison du fait qu'il faut délimiter chacun d'entre eux au moyen de simples ou de doubles quotes :

    @t = ( 'Ceci', 'est', 'quelque', 'peu', 'pénible',
           'à', 'écrire', ',', 'non', '?' );

Avec qw, ceci devient tout à coup plus lisible :

    @t = qw(Cela est bien plus facile à faire non ?);

La chaîne de caractère sera découpée selon les espaces, les tabulations et les retours à la ligne.

Les délimiteurs les plus souvent utilisés sont les parenthèses (comme dans l'exemple précédent) ainsi que les slashs :

    @t = qw/Ou alors comme cela .../;

Cette fonction est bien pratique mais peut être source d'erreurs, voyez l'exemple suivant :

    @t = qw/ attention 'aux erreurs' bêtes /;

Les simples quotes (') semblent indiquer que le programmeur souhaite constituer un seul élément comportant les mots aux et erreurs ; ce n'est pas ce qui est fait ici. En effet, ni les simples quotes ni les doubles quotes ne constituent un moyen de regrouper des mots pour l'opérateur qw. La liste ainsi créée comporte donc 4 éléments ; on aurait pu écrire :

("attention","'aux","erreurs'","bêtes").

Introduction à la programmation en Perl (2/7)

Chapeau

Listes et tableaux

Valeurs de listes

Manipulation de tableaux

Affectations

Multi-déclaration

Retour sur l'aplatissement des listes

Absorption d'une liste par un tableau

La structure de boucle foreach

Fonctions de manipulation de tableaux

L'opérateur qw

Écrire une fonction

Déclaration

Appel

Visibilité des variables

Une liste pour valeur de retour

Premier exemple de fonction

Autre exemple : une fonction récursive

Autres fonctions sur les listes

Joindre les éléments dans une chaîne avec join

Découper une chaîne de caractères en liste avec split

Trier une liste avec sort

Sélectionner des éléments avec grep

Appliquer un traitement à tous les éléments avec map

Un exemple : le crible d'Ératosthène

L'auteur