Solar, le système Solaire en Python sur NumWorks, TI, Casio

[Admin]

Si d'une façon ou d'une autre tu es passé·e dans un collège ou lycée au milieu des années 1990, peut-être te souviens-tu du logiciel PC Univers également connu sous le nom de Orbits : voyage à travers le système solaire, la banque de données sur le système solaire, dont on retrouvait une copie sur la plupart des ordinateurs 286/386/486 laissés en accès libre.

Sorti en 1991, le logiciel était distribué en France par Nathan Logiciels, éditeur qui s'était popularisé la décennie précédente sous le nom de Cédic Nathan dans le contexte du plan IPT (Informatique Pour Tous) avec les microordinateurs Thomson MO5 et TO7.

Il s'agissait en fait d'une francisation du logiciel américain Orbits : Voyage Through the Solar System par WinterTech.

Jil Saint-Martin et Emmy Vadon débutent l'enseignement de spécialité spécialité NSI (Numérique et Sciences Informatiques) en Première au lycée Louis Pasteur d'Avignon.

Leurs enseignants exigeants leur ont déjà demandé de concevoir et rendre pour les congés de Toussaint un premier projet Python complet sur calculatrice NumWorks.

Grâce à Jil et Emmy, voici donc dès maintenant la nouvelle référence à installer sur toutes les calculatrices NumWorks : Solar : une brève navigation dans l'espace sur Python !

Solar est donc une banque de données sur le système solaire, comparable à PC Univers.

Elle bénéficie toutefois d'une bien meilleure intuitivité et interactivité. Pas d'horrible menu de haut d'écran à dérouler et lire ici, tout se contrôle avec les touches fléchées du clavier, avec un retour visuel immédiat.
Flèches gauche et droite pour choisir son étoile ou planète alors mise en surbrillance, et flèches haut et bas pour en faire défiler les différentes propriétés.

Près de 30 ans après Solar a également le gros avantage de bénéficier de données à jour, c'est-à-dire que Gil et Emmy se sont donné la peine de supprimer tout ce qui concernait Pluton.

Non plus sérieusement aux âmes bien nées la valeur n'attend point le nombre des années, toutes nos félicitations à Jil et Emmy qui ont su relever des défis ambitieux et développer de belles capacités et compétences. On peut retenir entre autres :

• déjà de base des qualités artistiques et graphiques indéniables
• une belle maîtrise du codage des couleurs RVB, superbement exploitée ici dans le contexte des dégradés
• un beau travail de recherche sur le tracé de cercles dans le contexte de la géométrie et du théorème de Pythagore (aucune fonction en ce sens n'étant actuellement fournie par la bibliothèque de tracé par pixels kandinsky de la NumWorks), basé sur le travail de Philippe Moutou, avec des fonctions soigneusement calibrées pour ne pas laisser de trous dus aux arrondis lors du remplissage d'un disque en dégradé
• et toute la logique algorithmique permettant d'afficher tout ça, notamment en terme de boucles

N'hésite pas à aller consulter leur compte-rendu pour plus d'informations.

Mais peut-être n'as-tu pas de NumWorks ?

Et bien ne t'inquiète pas car n'étant pas sectaires et afin que personne ne soit privé, nous nous sommes de notre côté occupés de la compatibilité universelle de Solar, grâce à la bibliothèque polycalc que nous avons créée dans le cadre de notre concours Python de rentrée 2020 et que nous avons fait évoluer ici avec de nouvelles fonctions, notamment pour la détection des touches clavier.

Le chef-d'œuvre de Jil et Emmy est dès maintenant disponible sur TI-Nspire CX II !

Ce fut l'adaptation la plus facile, nous avons juste eu à effectuer les connexions à notre bibliothèque et ça marche tout seul.

La compatibilité Casio Graph 90+E / fx-CG50 fut plus compliquée. Le gros défaut à ce jour de leur solution Python est qu'elle ne fournit pas de fonction pour tester les appuis de touches clavier. La seule touche que l'on peut détecter c'est la touche

AC/ON

, en interceptant et détournant l'exception d'interruption qu'elle génère.

Nous avons donc ici dû adapter le fonctionnement ; il faut taper

AC/ON

pour passer à la planète ou étoile suivante, et les différentes propriétés défilent automatiquement.

Mais bon, ce n'était rien ça encore... La compatibilité TI-83 Premium CE Edition Python et TI-84 Plus CE-T Python Edition fut hautement plus complexe. L'ennui étant que le script original est conçu pour exploiter une mémoire de tas Python de 32K, et ici nous nous disposons que de 16K...

Ce ne fut pas facile, mais heureusement le code de Jil et Emmy était encore grandement optimisable. Données dupliquées, fonctions de tracé remplacées par les appels natifs lorsque disponibles, variables globales effacées une fois utilisées... Après plusieurs heures de casse-tête eurêka ça marche !

Nous faisons d'ailleurs profiter rétroactivement de nos adaptations précédentes de ce code optimisé.

Et pour les curieux, petite comparaison contextualisée des performances :

1. 4s - TI-Nspire CX II : avec un affichage en double buffering et nombre de fonctions de tracé natives
2. 12s - NumWorks : pas de double buffering, et les fonctions de tracé natives sont extrêmement réduites, juste de quoi remplir un rectangle ce qui ne nous aide pas ici, les cercles et disques sont donc dessinés dans le code pixel par pixel
3. 1min49s - Casio Graph 90+E / fx-CG50 : affichage en double buffering, mais pas de fonctions de tracé natives en dehors de l'allumage de pixels isolés
4. 2min36s - TI-83 Premium CE Edition Python / TI-84 Plus CE-T Python Edition : pas de double buffering, riche bibliothèque de fonctions de tracé natives, mais la communication à chaque appel de fonction graphique entre le coprocesseur Python Atmel et le processeur principal historique eZ80 s'occupant de l'écran fait office de goulot d'étranglement

Téléchargements :

• Solar (pour NumWorks - original)
• Solar (pour NumWorks et KhiCAS)
• Solar (pour TI-Nspire CX II)
• Solar (pour TI-Nspire avec Ndless + KhiCAS)
• Solar (pour Casio Graph 90+E / fx-CG50)
• Solar (pour TI-83 Premium CE Edition Python / TI-84 Plus CE-T Python Edition)

Lien : https://nsi.xyz/Une-breve-navigation-da ... sur-python

[Nagero]

C'est vraiment incroyable graphiquement !
Dommage que la TI83 galère autant à l'afficher

[cent20]

Un grand merci à toi Xavier d'avoir porté ce projet sur les autres calculatrices et pour la qualité de cet article.

La supériorité de la Nspire est bien incontestable pour le coup, clairement il manque des fonctions natives sur la NumWorks.

Au départ, elles souhaitaient faire un menu dans la console, avec une sélection dans la console, l'affichage graphique, puis un retour des informations dans la console, j'ai pu orienter leur réflexion en éliminant toutes les entrées / sorties en console, et ainsi leur permettre de faire un projet NoPrint, NoInput, même si elles sont très loin de ces considérations d'experts en programmation. (coucou twitter !)

Précisons que nous n'aurions jamais demandé à nos élèves de faire un projet sur la ti83 PCE. Nous avons tenté de les utiliser avec les adaptateurs python, utilisé une unique fois, on n'est pas fous non plus. Même chose sur une TI 83 PCE python édition, la taille du tas est bien trop juste, et les capacités graphiques de la calculatrice (affichage graphique en python) bien trop limité, cela aurait été décourageant pour tout le monde.

Après je reconnais que, le temps incroyablement long que met la TI 83 à afficher le système solaire rajoute une pointe de mystère et permet de se bien prendre conscience des distances absolument colossales entre les planètes. Je pense que c'est pour coller le plus possible à la réalité que TI a doté la TI 83 de ces incroyables performances

Pour être capable de pouvoir envisager ce projet, j'ai légèrement spammé la boite email de NumWorks entre juillet 2019 et mars 2020, jusqu'à ce que enfin, un tas correct (mémoire d'exécution) soit alloué par la machine à son application python. Je ne dis pas que 32ko c'est le rêve, mais c'est un bon début. Je ne dis pas non plus que mon mailing intensif a été décisif dans la doublement du tas python, je ne crois plus au père Noël depuis longtemps.

heureusement le code de Jil et Emmy étant encore grandement optimisable

Après le début des vacances, et donc les 7 heures de recherche en classe, je m'interdis (et mon collègue également) de retoucher le code des élèves ou de les aider directement, sauf en publiant des portions de code générique adaptable à la demande. J'ai bien repéré les données dupliquées, les tracés directs, les vestiges de leur code initial, les listes en tableau et pas un tuple, mais j'essaye de respecter la règle que nous nous sommes fixé, règle connu des élèves. " Avant le début des vacances on peut vous aider, après c'est fini "

L'étude du code optimisé peut-lui même être un excellent travail, j'ai regardé le code pour la TI 83 il y a plein d'astuces rigolotes. Où as tu déposé ta version .py optimisé pour NumWorks ?

[critor]

Merci pour ton retour.

Pour la version NumWorks, j'attends une réponse de parisse afin de savoir si une compatibilité est possible avec KhiCAS en mode Micropython.
Sinon tu peux copier le code de la version TI-Nspire CX II, le code y est complet et non spécifique, vu la formidable taille de heap.
Il suffit juste ensuite éventuellement d'alléger polycalc.py pour la NumWorks.

[critor]

ça avance, 1er affichage sur KhiCAS :

[critor]

La version compatible TI-Nspire KhiCAS est maintenant disponible :
archives_voir.php?id=2653460

[critor]

La version NumWorks (et KhiCAS) optimisée est maintenant également disponible :
archives_voir.php?id=2653039

[parisse]

Excellent!
Quelques suggestions d'amelioration pour la version KhiCAS
1/ accelerer cercle_grade s'il n'y a pas de degrade

Code: Select all

def cercle_grade(x0,y0,R,c1,e,c2):
  if c1==c2:
    return fill_circle(x0,y0,R,c1)
  for i in range(R):
    cercle(x0,y0,i,(c1[0]+i*(c2[0]-c1[0])//R,c1[1]+i*(c2[1]-c1[1])//R,c1[2]+i*(c2[2]-c1[2])//R),1)


2/ commenter sleep(0.120) dans navigation et mettre sleep(0.1) au lieu de sleep(1)

Comme ca, la navigation est fluide, y compris sur la nspire CX.
Je mettrai bien tout ca dans l'archive pour Nspire si les divers auteurs sont d'accord!

[parisse]

Autre optimisation sur l'initialisation en fonds d'etoile (tirage(250))

Code: Select all

def tirage(n):
  c=(couleur2[0],(13,89,175),(13,89,175),(44,122,211),(207,230,230),(207,230,230),couleur2[0])
  sw2=screen_w//2
  sh2=screen_h//2
  coeff=1.0/(screen_w/10+.5)
  for i in range(n):
    x=randint(0,screen_w)
    y=randint(0,screen_h)
    d=sqrt((x-sw2)**2+(y-sh2)**2)*coeff
    di=int(d)
    if di==1 or di==4:
      fill_rect(x,y,2,2,c[di])
    else:
      k=d-di
      k1=1-k
      c1=c[di]
      c2=c[di+1]
      fill_rect(x,y,2,2,(int(k1*c1[0]+k*c2[0]),int(k1*c1[1]+k*c2[1]),int(k1*c1[2]+k*c2[2])))


[parisse]

Je viens de tester sur la Numworks, en faisant la modif pour cercle_grade, sleep, ainsi qu'une modif pour tirage en utilisant le codage des couleurs par un seul entier pour accelerer le calcul du degrade:

Code: Select all

def rgb(r,g,b):
  return ((((r*32)//256)<<11) | (((g*64)//256)<<5) | ((b*32)//256))

def tirage(n):
  c=[rgb(235,128,0),rgb(13,89,175),rgb(13,89,175),rgb(44,122,211),rgb(207,230,230),rgb(207,230,230)]
  c.append(c[0])
  sw2=screen_w//2
  sh2=screen_h//2
  coeff=1.0/(screen_w/10+.5)
  for i in range(n):
    x=randint(0,screen_w)
    y=randint(0,screen_h)
    d=sqrt((x-sw2)**2+(y-sh2)**2)*coeff
    di=int(d)
    fill_rect(x,y,2,2,c[di]+int((d-di)*(c[di+1]-c[di])))


et l'utilisation directe de graphic.fill_rect, le trace se fait en 2 ou 3 secondes, avec en plus une impression de generique de debut avec l'affichage du fonds d'ecran en direct. Sur la Nspire CX II ca va a la meme vitesse, mais on n'a pas cette impression de generique.

Une petite remarque, la fonction draw_string de polysol devrait faire print(s) au lieu de print(st) (qui devait servir au debug).

Il y a un truc bizarre, c'est que les planetes sont coupees en 2, je veux dire que l'affichage de la separatrice droite/gauche des ellipses qui les representent est incomplet, ce qui doit venir d'une des primitives de trace, ici draw_arc et en examinant le code source, je me demande si le comportement de int() en C est le meme sur tous les CPU, comme ici pour la fonction set_pixel lorsque x et y sont entiers representes par des double

Code: Select all

  void set_pixel(double x,double y,int c,GIAC_CONTEXT){
    os_set_pixel(int(x+.5),int(y+.5),c);
  }