COMPLEXE DE FORMATION HAY ENNAHDA RABAT
MODULE 09 : TECHNIQUES DE PROGRAMMATION STRUCTUREE TDI 1 GB 2007/2008 TECHNIQUES DE DEVELOPPEMENT INFORMATIQUE
ANALYSE d'un problème en vue de sa résolution informatique.
PAR Mr AZZI
1. On effectue une analyse descendante. Décomposition en modules : • On découpe le problème en modules de difficulté moindre( si nécessaire ). • Et l'on assemble les modules à la fin.
2. Description de l'enchaînement des actions ( algorithme ) : • Il faut réfléchir à la façon de résoudre le problème. • Décrire l'enchaînement des actions en utilisant une écriture algorithmique ou à l'aide d'un organigramme.
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3. Faire une liste des données, avec leurs caractéristiques. N.B. On regroupe sous le nom de DONNEES ( ou VARIABLES ) : les données, au sens strict : ENTREES.
Une donnée est caractérisée par son nom, son type, son usage, sa valeur.
• les résultats : SORTIES. • les variables intermédiaires : variables INTERNES.
. Le nom : ( ou identificateur ) c'est le mnémonique qui permet de désigner une donnée. - En général, il doit commencer par une lettre. - le nombre de caractères est limité. - Certains mots sont réservés, et aussi certains caractères. N.B. Il est bon de choisir un nom qui indique à quoi va servir la variable ( ex : cumul, position, ... )
Le type : variable numérique ( entier signé, non signé, booléen, réel,...) variable caractère, ou chaîne de caractères, variables indicées ( vecteurs, tableaux d'entiers, ...)
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l' usage : entrée, sortie, entrée/sortie, interne. Avec un commentaire sur l'utilisation de la variable.
ORGANIGRAMME
Exemple d'algorithme. On désire acquérir 10 nombres au clavier, calculer la moyenne de ces nombres, et afficher le résultat à l'écran.
• Ecriture algorithmique : • Début somme <-- 0 pour k=1 à 10 avec un pas de 1, faire lire x ( au clavier ) somme <-- somme + x fin pour moyenne <-- somme / 10 écrire moyenne ( écran ) Fin
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• Remarques ( 1 ) : • Les mots clefs sont, en principe, soulignés ( début, fin, pour, finpour, si, alors, sinon, finsi, lire, écrire, faire, appel, répéter, jusqu'à, tant que, fin tant que, selon, ....). <-- est le symbole d'affectation. somme <-- somme + x veut dire : additionner le contenu de la variable somme et de la variable x, le résultat est rangé dans la variable somme. Il n'y a pas de règles strictes, le principal, c'est d'être clair.
C’EST QUOI UN ALGORITHME Avez-vous déjà ouvert un livre de recettes de cuisine ? Avez vous déjà déchiffré un mode d’emploi d’un appareil? Si oui, sans le savoir,vous avez déjà exécuté
des algorithmes. Avez-vous déjà indiqué un chemin à quelqu’un ? Avez vous fait chercher un objet à quelqu’un par téléphone ? Si oui, vous avez déjà fabriqué – et fait exécuter – des algorithmes.
• Remarques ( 2 ) : • Cette analyse est indispensable dès que l'on veut écrire un programme complexe. Elle doit être faite avant l'écriture du programme. L'algorithme est indépendant du langage que l'on va utiliser pour écrire ensuite le programme. ( en principe ! ) L'écriture algorithmique est bien indiquée pour les programmes qui seront écrits dans un langage évolué : Basic, Pascal, C, ... ( la traduction de l' algorithme vers le langage est immédiate ). L'organigramme est préférable lorsque l'on programme en langage de bas niveau ( langage machine, Assembleur ).
DEFINITION: Un algorithme, c’est une suite d’instructions, qui une fois exécutée correctement, conduit à un résultat donné. Le terme algorithme est issu du nom du mathématicien arabe ALKHAWARIZMI(820 après JC).
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FONCTIONNEMENT Pour fonctionner, un algorithme doit donc contenir uniquement des instructions compréhensibles par celui qui devra l’exécuter.
C’EST UN POINT DELICAT POUR LES REDACTEURS DES MODES D’EMPLOI.
HEUREUSEMENT, EN INFORMATIQUE LES CHOSES AUXQUELLES ON DOIT DONNER LES INSTRUCTIONS SONT LES ORDINATEURS QUI ONT LE MEME DEGRE D’ASSIMILATION.
COMMENT MAITRISER LE LANGAGE ALGORITHMIQUE?
DEUX QUALITES SONT REQUISES:
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1) Il faut avoir une certaine intuition, car aucune recette ne permet de savoir a priori quelles instructions permettront d’obtenir le résultat voulu.
cet apprentissage est long, et demande des heures de travail patient. Aussi, dans un premier temps, évitez de sauter les étapes : la vérification méthodique, pas à pas, de chacun de vos algorithmes représente plus de la moitié du travail à accomplir
2) Il faut être méthodique et rigoureux. En effet, chaque fois qu’on écrit une série d’instructions qu’on croit justes, il faut systématiquement se mettre mentalement à la place de la machine qui va les exécuter, armé d'un papier et d'un crayon, afin de vérifier si le résultat obtenu est bien celui que l’on voulait.
Enfin, les ordinateurs, ne sont fondamentalement capables de comprendre que quatre catégories d'ordres (d'instructions). Ces quatre familles d'instructions sont : 9l’affectation de variables 9la lecture / écriture 9les tests 9les boucles
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CONVENTIONS DE REDACTION D’UN ALGORITHME 2 MODELES DE REPRESENTATION
1) Une représentation graphique, avec des carrés, des losanges, etc. qu’on appelait des organigrammes. Aujourd’hui, cette représentation est quasiment abandonnée.
1°une représentation graphique, avec des carrés, des losanges, etc. qu’on appelait des organigrammes. Aujourd’hui, cette représentation est quasiment abandonnée.
2) Une série de conventions appelée « pseudo-code », qui ressemble à un langage de programmation authentique. C’est un langage humain, aucune machine n’est censée le reconnaître. C’est pourquoi on admettra des différences de syntaxe.
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les étapes de travail et les outils conceptuels à utiliser lors d’un processus de programmation descendante. ETAPES PRATIQUES
Matériel et moyens techniques à disposition.
Analyse
Papier, Crayon, Intelligence, Habitude. Détermination des données d’entrées et les résultats de sorties.
Mise en forme de l’algorithme
C’est l’aboutissement de l’analyse, esprit logique et rationnel.
Description
Utilisation pratique des outils d’une méthode de programmation, ici la prog. structurée.
Traduction
Transfert des écritures algorithmiques en langage de Programmation.
Tests et mise au point .
Mise au point du programme sur des valeurs tests ou à partir de programmes spécialisés.
Exécution .
Phase finale : le programme s’exécute sans erreur
On utilise une variable dés qu’on a besoin de stocker une information au cours d’un programme. Physiquement, sur l’ordinateur il y a un emplacement mémoire repérée par une adresse binaire. Ce qui revient à créer une boîte (espace mémoire) et lui attaché une étiquette(adresse).
Partie 1 Les Variables
1. Déclaration des variables
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La première chose à faire tout au début de l’algorithme, avant de pouvoir utiliser des variables, c’estde faire la déclaration des variables. Lorsqu’on déclare une variable, on lui attribue un nom et on lui réserve un emplacement mémoire. La taille de cet emplacement mémoire dépend du type de variable. C’est pour cette raison qu’on doit préciser lors de la déclaration le type du variable.
La syntaxe d’une déclaration de variable est la suivante: VARIABLE nom : TYPE OU VARIABLES nom1, nom2,… : TYPE
1.1 Types numériques classiques : Type Numérique
Plage
Byte (octet)
0 à 255
Entier simple
-32 768 à 32 767
Entier long
-2 147 483 648 à 2 147 483 647
Réel simple
-3,40x1038 à -1,40x1045 pour les valeurs négatives 1,40x10-45 à 3,40x1038 pour les valeurs positives
Réel double
1,79x10308 à -4,94x10-324 pour les valeurs négatives 4,94x10-324 à 1,79x10308 pour les valeurs positives
Quelqu’un peut se demander pourquoi pas déclarer toutes les variables en réel double? Un bon algorithme ne se contente pas de « marcher » ; il marche en évitant de gaspiller les ressources de la machine. Sur certains programmes de grande taille, l’abus de variables surdimensionnées peut entraîner des ralentissements notables à l’exécution, voire un plantage pur et simple de l’ordinateur.
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En pseudo-code, une déclaration de variables aura la forme suivante : Variable g en Numérique ou encore Variables PrixHT, TauxTVA, PrixTTC en Numérique
1.3 Autres types numériques Certains langages autorisent d’autres types numériques, notamment : le type monétaire (avec strictement deux chiffres après la virgule) le type date (jour/mois/année).
1.2 Types alphanumériques Dans une variable de ce type, on stocke des caractères, qu’il s’agisse de lettres, de signes de ponctuation, d’espaces, ou même de chiffres. ATTENTION: En pseudo-code, une chaîne de caractères est toujours notée entre guillemets.
1.4 Type booléen Le dernier type de variables est le type booléen : on y stocke uniquement les valeurs logiques VRAI et FAUX (ou 0 et 1).
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2. L’instruction d’affectation: 2.1 syntaxe: Après avoir créer une variable on peut faire une et une seule chose: C’est qu’on puisse l’affecter, c’est-à-dire lui attribuer une valeur. C à d , on peut remplir la boîte.
Exemples d’affectation: A
10; on attribue à la variable A la valeur 10.
A
B ;on attribue à la variable A la valeur B.
A
10+B; la somme 10+B est attribuée à A.
En pseudo-code, l'instruction d'affectation se note avec le signe
2.2 ordre des instructions: L’ordre de succession des instructions affecte le résultat généré par un algorithme. Exemple1: Variable A en Numérique Début A ← 34 A ← 12 Fin Exemple 2 Variable A en Numérique Début A ← 12 A ← 34 Fin
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1.Introduction Soit l’algorithme suivant:
Partie 2 Lecture et Ecriture
Variable A en Numérique Début A ← 12^2 Fin D’une part, ce programme nous donne le carré de 12. C’est bon. Mais si l’on veut le carré d’un autre nombre que 12, il faut réécrire le programme. Casse tête!!!
D’autre part, le résultat est calculé par la machine. Mais elle le garde pour elle, l’utilisateur qui fait exécuter ce programme, lui, ne saura jamais quel est le carré de 12.
De là vient l’utilité des instructions qui permettent à l’utilisateur de dialoguer avec la machine.
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Dans un sens, ces instructions permettent à l’utilisateur de rentrer des valeurs au clavier pour qu’elles soient utilisées par le programme.
Dans l’autre sens, d’autres instructions permettent au programme de communiquer des valeurs à l’utilisateur en les affichant à l’écran.
Cette opération est la lecture.
Cette opération est l’écriture.
2. Les instructions de lecture et d’écriture Pour que l’utilisateur entre la(nouvelle)valeur de A, on mettra :
Lire A Dès que le programme rencontre une instruction Lire, l’exécution s’interrompt, attendant la frappe d’une valeur au clavier. Dès lors, aussitôt que la touche Entrée a été frappée, l’exécution reprend.
Dans le sens inverse, pour écrire quelque chose à l’écran, c’est aussi simple que : Ecrire A Avant de Lire une variable, il est très fortement conseillé d’écrire des libellés à l’écran, afin de prévenir l’utilisateur de ce qu’il doit frapper.
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EXEMPLE:
Ecrire "Entrez votre nom : " Lire Nom
Expressions et opérateurs • Une expression peut être une valeur, une variable ou une opération constituée de variables reliées par des opérateurs exemples: 1, b, a*2, a+ 3*b3*b-c, … • L'évaluation de l'expression fournit une valeur unique qui est le résultat de l'opération • Les opérateurs dépendent du type de l'opération, ils peuvent être : – – – –
des opérateurs arithmétiques: +, -, *, /, % (modulo), ^ (puissance) des opérateurs logiques: NON, OU, ET des opérateurs relationnels: =, ≠ , <, >, <=, >= des opérateurs sur les chaînes: & (concaténation)
• Une expression est évaluée de gauche à droite mais en tenant compte de priorités
Partie 3 Expressions et opérateurs
Priorité des opérateurs • Pour les opérateurs arithmétiques donnés ci-dessus, l'ordre de priorité est le suivant (du plus prioritaire au moins prioritaire) : – ^ : (élévation à la puissance) – * , / (multiplication, division) – % (modulo) on désigne par modulo l'opération de calcul du reste de la division euclidienne. Si a est un entier quelconque et n un entier strictement positif, on écrira a mod n pour représenter le reste dans {0, …, n−1} de la division de a par n. Par exemple, 26 mod 12 = 2. – + , - (addition, soustraction)
exemple:
2+3*7
vaut 23
• En cas de besoin (ou de doute), on utilise les parenthèses pour indiquer les opérations à effectuer en priorité exemple: (2 + 3) * 7 vaut 35
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» Structure générale des fonctions
Partie 4 Les Fonctions Prédéfinies
2. Les fonctions de texte
Une fonction est donc constituée de trois parties : » le nom proprement dit de la fonction. Exemple:SIN(sinus). » deux parenthèses, une ouvrante, une fermante. Ces parenthèses sont toujours obligatoires, même lorsqu'on n'écrit rien à l'intérieur. » une liste de valeurs, indispensables à la bonne exécution de la fonction. Ces valeurs s’appellent des arguments, ou des paramètres. Certaines fonctions exigent un seul argument, d’autres deux, etc. et d’autres encore aucun.
Une catégorie privilégiée de fonctions est celle qui nous permet de manipuler des chaînes de caractères.
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Tous les langages presque, proposent peu ou prou les fonctions suivantes, même si le nom et la syntaxe peuvent varier d’un langage à l’autre :
Exemples : Len("Bonjour, ça va ?") vaut 16 Len("") vaut 0 Mid("Zorro is back", 4, 7) vaut "ro is b" Mid("Zorro is back", 12, 1) vaut "c" Left("Et pourtant…", 8) vaut "Et pourt" Right("Et pourtant…", 4) vaut "t…" Trouve("Un pur bonheur", "pur") vaut 4 Trouve("Un pur bonheur", "techno") vaut 0
•Len(chaîne) : renvoie le nombre de caractères d’une chaîne •Mid(chaîne,n1,n2) : renvoie un extrait de la chaîne, commençant au caractère n1 et faisant n2 caractères de long. Ce sont les deux seules fonctions de chaînes réellement indispensables. Mais il y a d’autres: •Left(chaîne,n) : renvoie les n caractères les plus à gauche dans chaîne. •Right(chaîne,n) : renvoie les n caractères les plus à droite dans chaîne •Trouve(chaîne1,chaîne2) : renvoie un nombre correspondant à la position de chaîne2 dans chaîne1. Si chaîne2 n’est pas comprise dans chaîne1, la fonction renvoie zéro.
Il existe aussi dans tous les langages une fonction qui renvoie le caractère correspondant à un code Ascii donné (fonction Asc), et (fonction Chr) : Asc("N") Chr(63)
vaut vaut
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Partie 5 Les tests
1.INTRODUCTION Soit l’algorithmique du touriste égaré : « Allez tout droit jusqu’au prochain carrefour, puis prenez à droite et ensuite la deuxième à gauche, et vous y êtes ».Mais en cas de doute, cela pourrait devenir : « Allez tout droit jusqu’au prochain carrefour et là regardez à droite. Si la rue est autorisée à la circulation, alors prenez la et ensuite c’est la deuxième à gauche. Mais si en revanche elle est en sens interdit, alors continuez jusqu’à la prochaine à droite, prenez celle-là, et ensuite la première à droite ». Cela suppose que l’interlocuteur (le touriste) sache analyser la condition que nous avons fixée à son comportement (« la rue est-elle en sens interdit ? »)
2. Structure d’un test Mais les ordinateurs possèdent cette aptitude, sans laquelle d’ailleurs nous aurions bien du mal à les programmer. Nous allons donc pouvoir donner des séries d’instructions à effectuer selon que la situation se présente d’une manière ou d’une autre. Cette structure logique répond au nom de test. On parle aussi de structure
alternative.
Il n’y a que deux formes possibles pour un test ; la première est la plus simple, la seconde la plus complexe. 1.structure simple Si booléen Alors Instructions Finsi
2.structure complexe Si booléen Alors Instructions 1 Sinon Instructions 2 Finsi
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Explication Un booléen est une expression dont la valeur est VRAI ou FAUX. Deux cas de figures se présentent: • •
une variable (ou une expression) de type booléen une condition
1. Variable booléen:
Dans la forme simple, arrivé à la première ligne (Si… Alors) la machine examine la valeur du booléen. Si ce booléen a pour valeur VRAI, elle exécute la série d’instructions. En revanche, dans le cas où le booléen est faux, l'ordinateur saute directement aux instructions situées après le FinSi.
Les opérateurs de comparaison sont : •égal à… •différent de… •strictement plus petit que… •strictement plus grand que… •plus petit ou égal à… •plus grand ou égal à… NB: la comparaison concerne aussi les caractères: “t” < “w” VRAI “Maman” > “Papa“ FAUX “maman” > “Papa” VRAI (vérifier)
2. Condition: Une condition est une comparaison Cette définition est essentielle ! Elle signifie qu’une condition est composée de trois éléments : • une valeur • un opérateur de comparaison • une autre valeur Les valeurs peuvent être a priori de n’importe quel type (numériques, caractères…). Mais si l’on veut que la comparaison ait un sens, il faut que les deux valeurs de la comparaison soient du même type !
3. Conditions composées Certains problèmes exigent parfois de formuler des conditions qui ne peuvent pas être exprimées sous la forme simple. Soit le cas « X est compris entre 5 et 8 ». En fait cette phrase a deux conditions. Car elle revient à dire que « X est supérieur à 5 ET X est inférieur à 8 ». Il y a donc bien là deux conditions, reliées par ce qu’on appelle un opérateur logique(ET). Il existe opérateurs logiques : ET, OU,NON et XOR.
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Ces opérateurs logiques peuvent être regroupés dans des tables de vérité (C1 et C2 représentent deux conditions, et on envisage à chaque fois les quatre cas possibles) C1 ET C2 C2 VRAI
C1 VRAI VRAI
C1 FAUX FAUX
C2 FAUX
FAUX
FAUX
C1 OU C2
C1 VRAI
C1 FAUX
C2 VRAI C2 FAUX
VRAI VRAI
VRAI FAUX
NON C1 C1 VRAI C1 FAUX
FAUX VRAI
EXEMPLE 2: Variable Temp en Entier Début Ecrire "Entrez la température de l’eau :" Lire Temp Si Temp =< 0 Alors Ecrire "C’est de la glace" Sinon Si Temp < 100 Alors Ecrire "C’est du liquide" Sinon Ecrire "C’est de la vapeur" Finsi Finsi Fin
4.Tests imbriqués EXEMPLE 1:
Variable Temp en Entier Début Ecrire "Entrez la température de l’eau :" Lire Temp Si Temp =< 0 Alors Ecrire "C’est de la glace" FinSi Si Temp > 0 Et Temp < 100 Alors Ecrire "C’est du liquide" Finsi Si Temp > 100 Alors Ecrire "C’est de la vapeur" Finsi Fin On test la même valeur 3 fois. C’est lourd!!!
Nous avons fait des économies : au lieu de devoir taper trois conditions, dont une composée, nous n’avons plus que deux conditions simples. Mais aussi, et surtout, nous avons fait des économies sur le temps d’exécution de l’ordinateur. Si la température est inférieure à zéro, celui-ci écrit dorénavant « C’est de la glace » et passe directement à la fin, sans être ralenti par l’examen d’autres possibilités (qui sont forcément fausses). Cette deuxième version n’est donc pas seulement plus simple à écrire et plus lisible, elle est également plus performante à l’exécution. Les structures de tests imbriqués sont donc un outil indispensable à la simplification et à l’optimisation des algorithmes.
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