# TP : Simulateur de Navigateur Web — Piles et Files en action
> **Thème** : Structures de données linéaires (Pile, File)
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## Contexte
Chaque jour, vous utilisez un navigateur web (Chrome, Firefox, Safari...). Avez-vous déjà remarqué comment fonctionnent les boutons **← Retour** et **→ Suivant** ? Et comment Netflix gère votre file d'attente "**À regarder ensuite**" ?
Dans ce TP, vous allez recréer ces mécanismes en utilisant les structures **Pile** et **File**.
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## Partie 1 : Implémentation des structures
### Exercice 1 : La classe Pile
Implémentez une classe `Pile` avec les méthodes suivantes :
```python
class Pile:
"""Structure de données LIFO (Last In First Out)."""
def __init__(self):
"""Initialise une pile vide."""
pass
def empile(self, element):
"""Ajoute un élément au sommet de la pile."""
pass
def depile(self):
"""
Retire et renvoie l'élément au sommet.
Renvoie None si la pile est vide.
"""
pass
def est_vide(self):
"""Renvoie True si la pile est vide."""
pass
def sommet(self):
"""
Renvoie l'élément au sommet sans le retirer.
Renvoie None si la pile est vide.
"""
pass
def taille(self):
"""Renvoie le nombre d'éléments dans la pile."""
pass
def __repr__(self):
"""Affichage de la pile."""
pass
```
**Tests à effectuer :**
```python
>>> p = Pile()
>>> p.est_vide()
True
>>> p.empile("A")
>>> p.empile("B")
>>> p.empile("C")
>>> p.sommet()
'C'
>>> p.depile()
'C'
>>> p.taille()
2
```
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### Exercice 2 : La classe File
Implémentez une classe `File` avec les méthodes suivantes :
```python
class File:
"""Structure de données FIFO (First In First Out)."""
def __init__(self):
"""Initialise une file vide."""
pass
def enfile(self, element):
"""Ajoute un élément en queue de file."""
pass
def defile(self):
"""
Retire et renvoie l'élément en tête de file.
Renvoie None si la file est vide.
"""
pass
def est_vide(self):
"""Renvoie True si la file est vide."""
pass
def tete(self):
"""
Renvoie l'élément en tête sans le retirer.
Renvoie None si la file est vide.
"""
pass
def taille(self):
"""Renvoie le nombre d'éléments dans la file."""
pass
def __repr__(self):
"""Affichage de la file."""
pass
```
**Tests à effectuer :**
```python
>>> f = File()
>>> f.est_vide()
True
>>> f.enfile("Premier")
>>> f.enfile("Deuxième")
>>> f.enfile("Troisième")
>>> f.tete()
'Premier'
>>> f.defile()
'Premier'
>>> f.taille()
2
```
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## Partie 2 : Simulateur de navigateur web
### Principe de fonctionnement
Un navigateur utilise **deux piles** pour gérer l'historique :
- **Pile `historique`** : contient les pages visitées (la page actuelle est au sommet)
- **Pile `suivant`** : contient les pages "en avant" (après avoir cliqué sur Retour)
| Action | Effet |
|--------|-------|
| Visiter une page | Empile dans `historique`, vide `suivant` |
| Clic sur ← Retour | Dépile `historique` → empile dans `suivant` |
| Clic sur → Suivant | Dépile `suivant` → empile dans `historique` |
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### Exercice 3 : La classe Navigateur
```python
class Navigateur:
"""Simulateur de navigateur web avec historique."""
def __init__(self, page_accueil="https://www.google.com"):
"""
Initialise le navigateur avec une page d'accueil.
:param page_accueil: (str) URL de la page d'accueil
"""
self.historique = Pile()
self.suivant = Pile()
# À compléter : empiler la page d'accueil
def page_actuelle(self):
"""
Renvoie l'URL de la page actuellement affichée.
:return: (str) URL de la page actuelle ou None
"""
# À compléter
pass
def visiter(self, url):
"""
Visite une nouvelle page.
- Empile l'URL dans l'historique
- Vide la pile 'suivant' (on ne peut plus avancer)
:param url: (str) URL de la page à visiter
"""
# À compléter
pass
def retour(self):
"""
Revient à la page précédente (bouton ←).
- Dépile l'historique
- Empile la page actuelle dans 'suivant'
:return: (str) URL de la nouvelle page actuelle ou None si impossible
"""
# À compléter
pass
def avancer(self):
"""
Avance à la page suivante (bouton →).
- Dépile 'suivant'
- Empile dans l'historique
:return: (str) URL de la nouvelle page actuelle ou None si impossible
"""
# À compléter
pass
def peut_reculer(self):
"""Renvoie True si le bouton Retour est actif."""
# À compléter
pass
def peut_avancer(self):
"""Renvoie True si le bouton Suivant est actif."""
# À compléter
pass
def afficher_etat(self):
"""Affiche l'état actuel du navigateur."""
retour = "←" if self.peut_reculer() else "✗"
avancer = "→" if self.peut_avancer() else "✗"
print(f"[{retour}] [{avancer}] | {self.page_actuelle()}")
```
**Tests à effectuer :**
```python
>>> nav = Navigateur()
>>> nav.afficher_etat()
[✗] [✗] | https://www.google.com
>>> nav.visiter("https://www.wikipedia.org")
>>> nav.visiter("https://www.youtube.com")
>>> nav.visiter("https://www.github.com")
>>> nav.afficher_etat()
[←] [✗] | https://www.github.com
>>> nav.retour()
'https://www.youtube.com'
>>> nav.afficher_etat()
[←] [→] | https://www.youtube.com
>>> nav.retour()
'https://www.wikipedia.org'
>>> nav.avancer()
'https://www.youtube.com'
>>> nav.visiter("https://www.python.org")
>>> nav.afficher_etat()
[←] [✗] | https://www.python.org
>>> nav.peut_avancer()
False # La pile 'suivant' a été vidée
```
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### Exercice 4 : Historique complet
Ajoutez une méthode pour afficher tout l'historique de navigation :
```python
def afficher_historique(self):
"""
Affiche l'historique complet de navigation.
La page actuelle est marquée d'une flèche.
"""
# À compléter
pass
```
**Exemple de sortie :**
```
Historique de navigation :
1. https://www.google.com
2. https://www.wikipedia.org
3. https://www.youtube.com
→ 4. https://www.github.com (page actuelle)
```
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## Partie 3 : File d'attente Netflix
### Contexte
Sur Netflix, vous pouvez ajouter des films à votre liste "**À regarder**". Les films sont regardés dans l'ordre d'ajout (FIFO), mais vous pouvez aussi mettre un film en priorité.
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### Exercice 5 : La classe ListeVisionnage
```python
class ListeVisionnage:
"""Gestionnaire de file d'attente de visionnage."""
def __init__(self):
"""Initialise une liste de visionnage vide."""
self.file_attente = File()
self.historique = Pile() # Films déjà regardés
def ajouter(self, titre):
"""
Ajoute un film/série à la file d'attente.
:param titre: (str) Titre du contenu à ajouter
"""
# À compléter
pass
def regarder_suivant(self):
"""
Regarde le prochain élément de la file.
- Défile le contenu
- L'ajoute à l'historique
:return: (str) Titre du contenu regardé ou None
"""
# À compléter
pass
def prochain(self):
"""
Renvoie le prochain contenu sans le retirer.
:return: (str) Titre du prochain contenu ou None
"""
# À compléter
pass
def revoir_dernier(self):
"""
Remet le dernier contenu regardé dans la file (en tête).
Utile pour revoir un épisode.
:return: (str) Titre du contenu remis en file ou None
"""
# À compléter (utiliser une file temporaire ou une autre approche)
pass
def afficher(self):
"""Affiche l'état de la liste de visionnage."""
print("=== Ma Liste Netflix ===")
print(f"À regarder : {self.file_attente.taille()} élément(s)")
print(f"Déjà vus : {self.historique.taille()} élément(s)")
if not self.file_attente.est_vide():
print(f"Prochain : {self.prochain()}")
```
**Tests à effectuer :**
```python
>>> netflix = ListeVisionnage()
>>> netflix.ajouter("Stranger Things S5")
>>> netflix.ajouter("Wednesday S2")
>>> netflix.ajouter("Squid Game S3")
>>> netflix.afficher()
=== Ma Liste Netflix ===
À regarder : 3 élément(s)
Déjà vus : 0 élément(s)
Prochain : Stranger Things S5
>>> netflix.regarder_suivant()
'Stranger Things S5'
>>> netflix.regarder_suivant()
'Wednesday S2'
>>> netflix.afficher()
=== Ma Liste Netflix ===
À regarder : 1 élément(s)
Déjà vus : 2 élément(s)
Prochain : Squid Game S3
>>> netflix.revoir_dernier()
'Wednesday S2'
>>> netflix.prochain()
'Wednesday S2'
```
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### Exercice 6 : File avec priorité
Netflix permet aussi de mettre un contenu "en haut de la liste". Ajoutez cette fonctionnalité :
```python
def ajouter_prioritaire(self, titre):
"""
Ajoute un contenu en tête de file (sera regardé en premier).
Nécessite de reconstruire la file.
:param titre: (str) Titre du contenu prioritaire
"""
# Indice : créer une nouvelle file, enfiler le titre prioritaire,
# puis transvaser l'ancienne file
pass
```
**Test :**
```python
>>> netflix.ajouter("Film 1")
>>> netflix.ajouter("Film 2")
>>> netflix.ajouter_prioritaire("Film URGENT")
>>> netflix.prochain()
'Film URGENT'
```
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## Partie 4 : Système Undo/Redo
### Exercice 7 : Éditeur de texte simplifié
Créez un éditeur qui permet d'annuler (Ctrl+Z) et de refaire (Ctrl+Y) des actions.
```python
class EditeurTexte:
"""Éditeur de texte avec Undo/Redo."""
def __init__(self):
"""Initialise l'éditeur."""
self.texte = ""
self.historique_undo = Pile() # États précédents
self.historique_redo = Pile() # États annulés
def ecrire(self, texte_ajoute):
"""
Ajoute du texte.
Sauvegarde l'état actuel dans l'historique.
:param texte_ajoute: (str) Texte à ajouter
"""
# À compléter
pass
def effacer(self, n=1):
"""
Efface les n derniers caractères.
:param n: (int) Nombre de caractères à effacer
"""
# À compléter
pass
def undo(self):
"""
Annule la dernière action (Ctrl+Z).
:return: (bool) True si l'annulation a réussi
"""
# À compléter
pass
def redo(self):
"""
Refait la dernière action annulée (Ctrl+Y).
:return: (bool) True si le redo a réussi
"""
# À compléter
pass
def afficher(self):
"""Affiche le texte actuel."""
undo_dispo = "Ctrl+Z" if not self.historique_undo.est_vide() else "-----"
redo_dispo = "Ctrl+Y" if not self.historique_redo.est_vide() else "-----"
print(f"[{undo_dispo}] [{redo_dispo}]")
print(f"Texte : \"{self.texte}\"")
```
**Tests :**
```python
>>> editeur = EditeurTexte()
>>> editeur.ecrire("Bonjour")
>>> editeur.ecrire(" le monde")
>>> editeur.afficher()
[Ctrl+Z] [-----]
Texte : "Bonjour le monde"
>>> editeur.undo()
True
>>> editeur.afficher()
[Ctrl+Z] [Ctrl+Y]
Texte : "Bonjour"
>>> editeur.redo()
True
>>> editeur.afficher()
[Ctrl+Z] [-----]
Texte : "Bonjour le monde"
>>> editeur.effacer(6)
>>> editeur.afficher()
[Ctrl+Z] [-----]
Texte : "Bonjour le"
```
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## Bonus : Comparaison des complexités
| Opération | Pile (liste Python) | File (liste Python) | File (deux piles) |
|-----------|---------------------|---------------------|-------------------|
| Empile/Enfile | O(1) | O(n)* | O(1) amorti |
| Dépile/Défile | O(1) | O(1) | O(1) amorti |
| Sommet/Tête | O(1) | O(1) | O(1) |
| Est_vide | O(1) | O(1) | O(1) |
*L'insertion en début de liste Python est en O(n).
**Exercice bonus** : Implémentez une file efficace en utilisant deux piles.
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## Résumé des notions
| Structure | Principe | Analogie | Cas d'usage |
|-----------|----------|----------|-------------|
| **Pile** | LIFO | Pile d'assiettes | Historique, Undo, Appels de fonctions |
| **File** | FIFO | File d'attente | Impression, Streaming, BFS |
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Auteurs : Florian Mathieu
Licence CC BY NC
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