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REPUBLIQUE ALGERIENNE DÈMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DÈMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITÈ DE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU FACULTE DU GENIE DE LA CONSTRUCTION DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL COMPLÉMENT DE PROGRAMMATION "Mastère 1 - Structures " Année académique 2020-2021 TABLE DES MATIÈRES 2 TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES ............................................................................................ 2 Introduction ......................................................................................................................................... 5 Objectifs pédagogiques ....................................................................................................................... 5 CHAPITRE I : RAPPEL SUR LES TECHNIQUES DE PROGRAMMATION ET STRUCTURATION DES PROGRAMMES ................................................................. 6 I.1. GÉNÉRALITÉS ET NOTIONS DE BASE .............................................................................................. 6 I.2. ALGORITHMES ............................................................................................................................. 12 I.1.3. LES STRUCTURES DE CONTRÔLE ............................................................................................... 19 I.1.4. UTILISATION DES PROCÉDURES ET FONCTION ........................................................................ 22 CHAPITRE II : INITIATION À MATLAB ................................................................... 25 II.1. DÉMARRAGE ET QUITTER ........................................................................................................... 25 II.2. INTERFACE GRAPHIQUE ......................................................................................................... 26 II.3. ESPACE DE TRAVAIL .................................................................................................................... 28 II.4. AIDE ET DOCUMENTATION EN LIGNES .................................................................................. 30 II.5. SYNTAXE D’UNE LIGNE D’INSTRUCTIONS ................................................................................... 31 II.6. SYNTAXE DES PRINCIPALES COMMANDES PRÉDÉFINIT EN MATLAB ......................................... 31 II.6.1. LES COMMANDES ................................................................................................................ 32 II.6.3. OPÉRATEURS ARITHMÉTIQUES ........................................................................................... 32 II.6.4. OPÉRATEURS LOGIQUE ET DE COMPARAISON ................................................................... 32 CHAPITRE III : VARIABLES ET FONCTIONS DANS MATALAB .......................... 33 III.1. NOTION DE VARIABLES ET AFFECTATION DE VALEUR .............................................................. 33 III.2. LES VARIABLES DANS LES CALCULS SIMPLE ............................................................................ 33 III.3. PRINCIPAUX TYPES DE VARIABLES .......................................................................................... 34 III.3.1. TYPE COMPLEXE ................................................................................................................. 36 III.3.2. TYPE CHAINE DE CARACTÈRES ............................................................................................ 37 III.3.3. TYPE LOGIQUE .................................................................................................................... 37 III.3.4. AUTRES TYPES DE VARIABLES, SPÉCIFIQUES À MATLAB .................................................... 38 cell : type parfait pour gérer des tableaux de données hétérogènes ............................................... 38 struct : type parfait pour créer des variables structurées ................................................................. 39 table : le type parfait pour des données hétérogènes tabulées ....................................................... 39 III.4. VARIABLES ET FONCTIONS PRÉDÉFINIES ................................................................................... 40 III.4.1. VARIABLES PRÉDÉFINIES ..................................................................................................... 40 III.4.2. FONCTIONS PRÉDÉFINIES ................................................................................................... 40 CHAPITRE IV : VECTEURS ET MATRICES ........................................................... 42 TABLE DES MATIÈRES 3 IV.1. DÉFINITION D'UN TABLEAU....................................................................................................... 42 IV.2. LES MATRICES ET VECTEURS ..................................................................................................... 43 IV.3.1. DÉCLARATION DE VECTEURS .............................................................................................. 44 IV.3.2. DÉCLARATION DE MATRICES .............................................................................................. 46 IV.3.3. OPÉRATIONS SUR LES MATRICES ....................................................................................... 48 TP N°01 .................................................................................................................... 54 Exercice IV.1 ...................................................................................................................................... 54 Exercice IV.2 ...................................................................................................................................... 54 Exercice IV.3 ...................................................................................................................................... 54 Exercice IV.4 ...................................................................................................................................... 55 Exercice IV.5 ...................................................................................................................................... 55 Exercice IV.6 ...................................................................................................................................... 55 Exercice IV.7 ...................................................................................................................................... 55 Exercice IV.8 ...................................................................................................................................... 56 CHAPITRE V. REPRÉSENTATIONS GRAPHIQUES SOUS MATLAB .................. 57 V.1. GESTION DES FENÊTRES GRAPHIQUES ....................................................................................... 57 V.2. COURBES ET REPRÉSENTATIONS 2D .......................................................................................... 58 V.2.1. TRACER LE GRAPHE D’UNE FONCTION................................................................................ 58 V.2.2. TRACER UN GRAPHIQUE DANS UNE NOUVELLE FENÊTRE .................................................. 59 V.2.3. SUPERPOSER PLUSIEURS COURBES SUR UNE FIGURE ........................................................ 60 V.2.4. CRÉER UNE FIGURE AVEC PLUSIEURS GRAPHIQUES ........................................................... 61 V.2.5. TRACER UNIQUEMENT LES POINTS DE DONNÉES............................................................... 61 V.2.6. PLOT AVEC DEUX AXES D'ORDONNÉES ............................................................................... 62 V.2.7. ATTRIBUTS DE COURBES ..................................................................................................... 62 V. 2.8. COULEUR ............................................................................................................................ 63 V.2.9. STYLE DE MARQUEURS........................................................................................................ 63 V.2.10. STYLE DE LIGNE ................................................................................................................. 63 V.2.11. SPÉCIFIER LE STYLE DE TRAIT, LA COULEUR ET LES MARQUEURS, POUR PLUSIEURS COURBES ....................................................................................................................................... 64 V.2.12. AUTRES FORMES DE REPRÉSENTATION ............................................................................ 65 V.2.13. GESTION DE LA FENÊTRE GRAPHIQUE .............................................................................. 66 V.3. REPRÉSENTATION 3D ................................................................................................................. 71 V.3.1.COURBES DANS UN ESPACE 3D ............................................................................................ 71 V.3.1. TRACÉ DE SURFACES EN 3D ................................................................................................. 71 V.3.2. ADAPTATION DES TRACÉS 3D ............................................................................................. 73 CHAPITRE VI : PROGRAMMATION MATLAB ....................................................... 75 TABLE DES MATIÈRES 4 VI.1. LES FICHIERS SCRIPT ET FUNCTIONS ......................................................................................... 75 VI.1.1. LES SCRIPTS ........................................................................................................................ 75 VI.1.2. LES FONCTION SUR MATLAB .............................................................................................. 75 VI.2. LES ENTRÉES / SORTIES ............................................................................................................. 77 VI.1.2.1. AFFICHAGE ...................................................................................................................... 77 VI.3. STRUCTURES DE CONTRÔLES (BOUCLES / TESTS) SUR MATLAB ............................................... 79 VI.3.1. L’INSTRUCTION FOR ........................................................................................................... 79 VI.3.2. L’INSTRUCTION While ........................................................................................................ 81 VI.3.3. L’INSTRUCTION CONDITIONNELLE if .................................................................................. 82 CHAPITRE VII : EXEMPLES D’APPLICATION ...................................................... 85 Introduction 5 Introduction Ce document est un support de cours et d’exercices sur une partie du domaine de programmation. Il couvre un champ défini de fonctionnalités que nous avons estimé utiles à nos étudiants, dans le cadre de leur formation. C'est donc avec un certain parti-pris que nous avons choisi d'aborder la notion d’algorithmes et de leur programmation sur un logiciel comme MATALAB. Le choix de MATALAB est dicté par les caractéristiques que présente ce logiciel à savoir : une bibliothèque assez riche de fonctions prédéfinies, simplicité et fluidité dans son utilisation dans notre contexte d'utilisation qu'est la résolution de problèmes numériques, pour l'ingénieur. Par ce document, nous souhaitons , à travers des exemples et des exercices d’applications, initie les étudiants à la notion de programmation et faciliter au passage la prise en main de MATALAB, ainsi que présenter les outils disponibles pour résoudre des problèmes numériques, lies au domaine de génie civil, qu'un technicien, un ingénieur ou un scientifique, peut rencontrer dans le cadre de son activité professionnelle. Aussi, Nous présenterons les facilités qu'offre ce type d'outils pour le traitement, l'exploitation et la présentation de données numériques, issues de calculs ou de mesures expérimentales. Dans ce contexte, les courbes 2D ou 3D seront abordées, mais aussi tous les problèmes liés à l'écriture et à la lecture de fichiers de données. Objectifs pédagogiques  Aborder la notion d’algorithmes et la programmation  Faciliter la prise en main du logiciel MATALAB ;  Présenter les fonctionnalités utiles au travail scientifique ;  Présenter les fonctions graphiques 2D et 3D ;  Aborder quelques problèmes de calcul numérique et de génie civil CHAPITRE I : RAPPEL SUR LES TECHNIQUES DE PROGRAMMATION ET STRUCTURATION DES PROGRAMMES 6 CHAPITRE I : RAPPEL SUR LES TECHNIQUES DE PROGRAMMATION ET STRUCTURATION DES PROGRAMMES Jusqu’ici, nous avons travaillait seulement dans la fenêtre de commandes, très pratique pour démarrer, ou pour réaliser de petits calculs, en créant des variables dans l'espace mémoire de MATLAB (le workspace), et en utilisant différentes fonctions prédéfinies. Cependant, dans la programmation généralement on s’attaque à des problèmes plus complexes, qui demandent des manipulations de commandes plus structurées ou plus nombreuses. Nous allons voir dans ce qui suit, comment utiliser MATLAB comme un véritable langage de programmation, en passant des fichiers de commandes (que l'on peut sauvegarder et donc réutiliser), en écrivant nos propres fonctions et en utilisant des structures de contrôle. I.1. GÉNÉRALITÉS ET NOTIONS DE BASE ORDINATEUR ET PROGRAMMATION L'informatique (INFORmation autoMATIQUE), comme son nom l'indique, permet d'automatiser l'information que nous manipulons. Cette informatisation permettra de réaliser un gain considérable en temps et en effort. Aujourd’hui, parmi les applications courantes de l’informatique on peut citer la communication, le calcul scientifique, le multimédia….Ces applications ne sont possibles que grâce à un ordinateur auquel il faut lui fournir un logiciel (ou un programme) adapté pour chaque tache. La programmation est donc une activité fondamentale dans l’automatisation de l’information. La programmation peut être vue comme l'art de déterminer un algorithme (une démarche) pour résoudre un problème et d'exprimer cet algorithme au moyen d'un langage de programmation. DÉFINITION ET UNITÉ DE MESURE Pour mieux expliquer l'utilité d'un ordinateur, prenant comme exemple le processus de réalisation d'une pièce mécanique (le schéma ci-dessous): Composition d’un ordinateur a. Carte mère Un ordinateur est composé d’un ensemble de composants électroniques reliés entre eux. Ces éléments sont placés sur un circuit appelé carte mère (plaque sur lequel est gravé le circuit de connexions électriques reliant les composants) (Figure 1). La carte mère joue un rôle principale dans le fonctionnement d’un ordinateur. Elle permet de relier un processeur à de la mémoire (tous les échanges de données partent et aboutissent à la carte-mère). Outils Processus Produit final CHAPITRE I : RAPPEL SUR LES TECHNIQUES DE PROGRAMMATION ET STRUCTURATION DES PROGRAMMES 7 b. Processeur Un autre élément essentiel dans la composition d’un ordinateur, celui qui permet d’effectuer les calculs et opérations demandées est le processeur. Les opérations, les calculs demandés au processeur sont sous forme binaire. Quand le processeur effectue une opération, le résultat peut être mémorisé de façon :  Temporaire : résultat mémorisé un temps défini, il n’existe obligatoirement plus une fois l’ordinateur éteint – mis hors tension.  Permanente : résultat mémorisé même après que l’ordinateur soit éteint – mis hors tension. On peut donc retrouver le résultat une fois l’ordinateur rallumé. c. Mémoire centrale Il existe donc dans l’ordinateur deux gestions différentes de la mémorisation du résultat :  La gestion de la mémoire temporaire appelée mémoire vive de l’ordinateur est prise en charge par des puces de mémoire qui permettent de mémoriser temporairement l’information (barrette de mémoire vive – RAM).  La gestion de la mémoire permanente, appelée mémoire morte de l’ordinateur est prise en charge par le disque dur (hard drive) qui permet de mémoriser de façon permanente l’information. Au cours du déroulement du programme, celui-ci utilise des données, soit les données fournies en entrée, soit des données intermédiaires que le programme utilise pour fonctionner. Ces données sont stockées dans des variables. Physiquement, les variables sont des données binaires dans la mémoire centrale (appelée aussi mémoire RAM). Lorsque le processeur effectue un calcul, le programmeur peut indiquer que le résultat de ce calcul doit être mémorisé dans une variable (en RAM). La quantité de mémoire RAM est mesurée en octets (mégaoctets ou gigaoctets). Les données en mémoire centrale ne sont conservées que pendant le déroulement du programme, et disparaissent lorsque le programme se uploads/Ingenierie_Lourd/ com-pro.pdf