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INTRODUCTION À L’ALGORITHMIQUE Plan du chapitre : I. Définitions ……………………………………

INTRODUCTION À L’ALGORITHMIQUE Plan du chapitre : I. Définitions ……………………………………………………………… ……………………………………... 2 II. Cycle de vie d’un programme ……………………………………………………………… ………. 2 III. Notion d’algorithmique et de programmation …………………………………………….. 4 IV. Les étapes de résolution d’un problème …………………………………….. ………………. 5 V. Les caractéristiques d’un algorithme …………………………………………………………. 5 VI. Conventions d’écriture d’un algorithme…………………………………………………… ….. 6 Objectifs du chapitre : INTRODUCTION À L’ALGORITHMIQUE 1 INTRODUCTION À L’ALGORITHMIQUE Acquérir les notions nécessaires et préalables à l’algorithmique. Comprendre le cycle de création d’un programme et le rôle de l’algorithme dans ce cycle. Connaître les caractéristiques et les conventions d’écriture d’un algorithme. I. Définitions :  Le terme informatique : l’informatique est une science qui permet de traiter automatiquement les informations.  Le terme système informatique : un système informatique est un ensemble de moyens matériel et logiciels permettant de satisfaire les besoins informatiques de l’utilisateur : - Le Matériel informatique: Il s’agit des ressources matérielles qui sont exploitées pour exécuter les différents logiciels destinés à satisfaire les besoins des utilisateurs : micro- ordinateurs, imprimantes, scanners, etc. - Les Logiciels: Un logiciel est un ensemble de programmes qui répond aux besoins fréquents de l’utilisateur dans un domaine d’activités bien déterminé. On distingue plusieurs types de logiciels tels que les logiciels de base comme le système d'exploitation ou les programmes d'application (Traitement de texte, comptabilité ...).  Le terme utilisateur : un utilisateur est une personne initié à l’informatique et autorisé à exploiter et à manipuler les ressources du système informatique. II. Cycle de vie d’un programme : Un programme est une liste d’instructions qu’il faut exécuter pour atteindre un objectif donnée. L’exécution du programme peut être effectuée par l’homme, par la machine ou bien par l’ordinateur. Dans ce dernier cas, on parlera de programme informatique (Computer program). Un programme représente une solution à un problème donné, pour y arriver il faut passer par un cycle de programmation qui regroupe les différentes étapes de sa création. (Figure 1) 1 2 Algorithme Programme Résultats Spécifications Codage/Traduction Programmeur (Langage de programmation) Exécution Erreur syntaxique Erreur sémantique Problème INTRODUCTION À L’ALGORITHMIQUE Figure 1: Etapes de création d’un programme L'analyse d'un problème posé consiste à définir les différentes étapes de sa résolution. C'est la partie essentielle dans le processus de programmation. Elle permet de définir le contenu d'un programme en termes de données et d’actions. À chacun de ces derniers sera associé une spécification formelle ayant des conditions d'entrée et le(s) résultat(s) que l'on souhaiterait obtenir. L'ensemble de ces spécifications nous donne une première solution au problème : l’algorithme. La phase suivante consiste à traduire l’algorithme dans un langage de programmation donné. Ce travail, quoiqu’il semble facile, exige le respect strict de la syntaxe du langage. Lors de l’étape d’exécution, soit des erreurs syntaxiques sont signalées, ce qui entraîne des corrections en général simples à effectuer, soit des erreurs sémantiques plus difficiles à découvrir. Dans le cas d’erreur syntaxique, les retours vers le programme peuvent être fréquents. Dans le cas d’erreur sémantique, le programme produit des résultats qui ne correspondent pas à ceux souhaités: les retours vers l’analyse (algorithme) sont alors inévitables. Exemple explicatif: Problème : ensemble de familles qui demandent un logement. Solution : immeuble pour regrouper ces familles. 2 3 Traduction/réalisation Entrepreneur (Ensemble d’outils de construction) Exécution/Utilisation Erreurs de construction Fuite d’eau dans la cuisine Fenêtre/porte bloquée …. Erreurs sémantiques Absence des cuisines ! 3 appartements par étage à la place de 4 ! 4 pièces par appartement au lieu de 3 ! … Spécifications Dimension du terrain Nbr d’étages Nbr d’appartement dans chaque étage Nbr de pièces dans chaque appartement ... Plan INTRODUCTION À L’ALGORITHMIQUE Figure 2: Etapes de construction d’un immeuble Le cycle de vie d’un programme est similaire à un cycle de construction d’un immeuble, le tableau suivant contient les différentes analogies entre ces deux cycles : Cycle de construction d’un immeuble Cycle de vie d’un programme L’immeuble représente la solution réelle du problème donné. Le programme est la solution réelle d’un problème donné. Le plan représente une solution théorique du problème donné. L’algorithme représente une solution théorique d’un problème donné. Le plan est une solution sur papier et non utilisable. L’algorithme est une solution sur papier du problème et non utilisable. Pour réaliser l’immeuble il faut donner le plan à un entrepreneur ou une société. Pour réaliser le programme il faut le traduire par un programmeur. L’entrepreneur à besoin des outils de construction pour la réalisation. Le programmeur à besoin d’un langage de programmation pour la traduction. L’utilisation de l’immeuble consiste à l’exploiter par les familles. L’utilisation du programme consiste à l’exécuter sur une machine par un utilisateur. Pendant l’utilisation on peut trouver : - des erreurs de construction, généralement simples à corriger. (correction au niveau de l’immeuble). - des erreurs sémantiques, généralement très difficiles à corriger (correction au niveau du plan !) A l’exécution on peut trouver : - des erreurs syntaxiques, généralement simples à corriger. (correction au niveau du programme) - des erreurs sémantiques généralement très difficiles à corriger (correction au niveau de l’algorithme) Commentaires L’algorithme joue, dans le cycle de vie d’un programme, le même rôle que celui d’un plan dans le cycle de construction d’un immeuble. 3 4 INTRODUCTION À L’ALGORITHMIQUE Malgré que c’est une solution théorique, il y a des règles à respecter pour créer des plans, de même, l’écriture des algorithmes est encadrée par un ensemble de règles et des conventions standards. Est-il possible de créer un programme sans passer par l’algorithme ? Autrement dit : est-il possible de créer un immeuble sans passer par le plan ? On peut dire que c’est possible dans deux cas : - L’élément à construire est très simple (construction d’un petit mure). - L’élément à construire a été réalisé plusieurs fois donc après une bonne expérience (construction d’un ensemble de bâtiments similaires : cité). Sinon la construction sans plan porte un grand risque est donne naissance à beaucoup de problèmes tels que la reconstruction, la non fiabilité, etc. De même, il est possible de créer un programme sans passer par l’algorithme, uniquement pour les problèmes très simples ou après une bonne expérience de développement, mais d’une façon générale l’algorithme reste un élément indispensable pour résoudre tout problème. Tableau 1: analogie entre cycle de construction d’un immeuble et cycle de vie d’un programme III. Notion d’algorithmique et de programmation : III.1 Définitions :  Algorithme : Un algorithme est une suite d'actions que devra effectuer un ordinateur, en un temps fini, pour arriver à un résultat, à partir d'une situation donnée. Un algorithme est une suite finie d'instructions indiquant de façon précise l'ordre dans lequel doit être effectué un ensemble d'opérations pour obtenir la solution d’un problème. Un algorithme, dérivé du nom du mathématicien arabe « Al-Khawarizmi », est une séquence d’opérations pour résoudre un type de problème spécifique.  Programme : Un programme est un algorithme codé dans un langage compréhensible par ordinateur à l’aide d’un compilateur (traducteur). Un programme est une liste d’instructions qu’il faut exécuter pour atteindre un objectif donné. Selon les définitions précédentes, on voit qu’il existe une grande similitude entre les termes « programme » et « algorithme ». Les deux désignent une méthode pour résoudre un problème donné. On emploie le terme « algorithme » lorsque la séquence d’instructions est écrite en langage algorithmique et fait abstraction d’un ensemble de détail. On emploie le terme « programme » lorsque la séquence d’instructions est écrite dans un langage compréhensible par la machine.  Notion d’algorithmique : C’est la logique d’écrire des algorithmes. Pour pouvoir écrire des algorithmes, il faut connaître la résolution manuelle du problème, connaître les capacités de l’ordinateur en terme d’actions élémentaires qu’il peut assurer et la logique d’exécution des instructions. III.2 Algorithmique et programmation : 4 5 INTRODUCTION À L’ALGORITHMIQUE Pourquoi apprendre l’algorithmique pour apprendre à programmer ? En quoi a-t-on besoin d’un langage spécial, distinct des langages de programmation compréhensibles par les ordinateurs ? Parce que l’algorithmique exprime les instructions résolvant un problème donné indépendamment des particularités de tel ou tel langage. Pour prendre une image, si un programme était une dissertation, l’algorithmique serait le plan, une fois mis de côté la rédaction et l’orthographe. Or, vous savez qu’il vaut mieux faire d’abord le plan et rédiger ensuite que l’inverse… Apprendre l’algorithmique, c’est apprendre à manier la structure logique d’un programme informatique. Cette dimension est présente quelle que soit le langage de programmation ; mais lorsqu’on programme dans un langage (en C, en Visual Basic, etc.) on doit en plus se colleter les problèmes de syntaxe, ou de types d’instructions, propres à ce langage. Apprendre l’algorithmique de manière séparée, c’est donc sérier les difficultés pour mieux les vaincre. IV. Les étapes de résolution d’un problème : 1. Comprendre l’énoncé du problème. 2. Décomposer le problème en sous-problèmes plus simple à résoudre. 3. Associer à chaque sous problème, une spécification :  Les données nécessaires  Les données résultantes  La démarche à suivre pour arriver au résultat en partant d’un ensemble de données. 4. Elaborer l’algorithme. V. Les caractéristiques d’un algorithme : 1. Claire: uploads/Ingenierie_Lourd/ 1-introduction.pdf