Cours algorithme les constantes et variables, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Qu’est-ce qu’un algorithme ?

DEFINITION

Un ALGORITHME est une suite finie d’instructions élémentaires (règles), qui s’appliquent dans un ordre déterminé à un nombre fini de données pour fournir un résultat.
Exemple : Suivre une recette de cuisine, calculer une somme, tracer une figure dans le plan… sont autant d’activités pour lesquelles une série d’actions sont à effectuer une ou plusieurs fois afin d’obtenir un résultat.
Tout algorithme est donc caractérisé par :
• un ensemble d’instructions à exécuter
• un ordre d’exécution de ces différentes actions, déterminé par la logique d’enchaînement et conditionné par les structures mises en œuvre
• un début et une fin
Remarque : Dans la suite du cours, on entend par TRAITEMENT soit une instruction isolée, soit une succession d’instructions.

SQUELETTE D’UN ALGORITHME

Trois phases indissociables structurent un algorithme :
1- La préparation du traitement
2- Le traitement de donnée(s)
3- La sortie de résultat(s)
Exemple 1 : Lors de la conception d’un gâteau, il faut envisager plusieurs phases, rigoureusement ordonnées.
Tout d’abord, il convient d’acheter les ingrédients (1ère phase) qui entrent dans la composition de la recette.
Attention ! Un seul oubli pourrait en compromettre la réussite ! Ensuite, il faut suivre étape par étape les actions à mener comme peser les ingrédients, battre les œufs en neige, faire fondre le beurre… (2ème phase). Attention ! Il suffit d’inverser des étapes, de ne pas respecter les proportions… et le gâteau risquerait fort d’être raté ! Enfin, quoiqu’il advienne lors du suivi de la recette, on obtient un résultat (3ème phase). En principe, ce résultat doit ressembler au gâteau attendu, tant visuellement que sur les plans gustatif, olfactif et pourquoi pas tactile !
Exemple 2 : De nos jours, il n’est pas rare d’utiliser un navigateur GPS pour obtenir un itinéraire (but de l’algorithme). On entre alors le point de départ et le point d’arrivée (données d’entrée – 1ère phase). Une série d’instructions (traitement des données – 2ème phase) fournit en sortie une ligne brisée (résultat – 3ème phase) qui symbolise le chemin à parcourir pour joindre ces deux points.
Mais comment écrire un algorithme pour qu’il soit universellement compréhensible ? Un algorithme peut être soit écrit sous forme littérale (langage algorithmique), soit représenté graphiquement (algorigramme).

LANGAGE ET REGLES D’ECRITURE D’UN ALGORITHME

Un algorithme peut être écrit en utilisant un langage de description d’algorithme (LDA). Ce langage utilise un ensemble de mots clés et de structures permettant de décrire de manière complète et claire l’ensemble des opérations à exécuter sur des données pour obtenir des résultats. Un tel langage présente un réel avantage, celui de pouvoir être transcrit dans un langage de programmation structuré et lisible. Il ne faut donc pas confondre algorithme et programme.

ALGORIGRAMME

En algorithmique, on peut aussi utiliser un algorigramme, c’est-à-dire représenter graphiquement l’algorithme
à l’aide de symboles normalisés.
Exemples :
• Symbole de traitement (symbole général)
• Symbole de test (symbole de branchement)
• Symbole auxiliaire  (symbole de début, fin ou interruption d’algorithme)
Remarque : On parle souvent indifféremment d’algorigramme ou d’organigramme.

Phases d’un algorithme

LA PREPARATION DU TRAITEMENT

Cette phase consiste à repérer les données, c’est-à-dire les éléments nécessaires, voire indispensables, à la résolution. Elles peuvent être de nature :
• numérique (des nombres entiers ou réels)
• textuelle (des caractères, c’est-à-dire une lettre, un chiffre ou un symbole, ou des chaînes de caractères, c’est-à-dire une suite de caractères formés de lettre(s), de chiffre(s) et/ou de symbole(s))
• booléenne (de type logique, à deux valeurs possibles « vrai » ou « faux »)
• graphique (des points)
Autrement dit, après avoir précisé en en-tête le nom de l’algorithme afin d’en identifier le but, l’algorithme se compose des déclarations de constantes, de variables et de structures, qui correspondent à une liste exhaustive des ressources utilisées et manipulées dans le corps de l’algorithme.
Remarque : L’entrée des données (saisie de caractères ou de nombres sur le clavier, lecture de la position du pointeur de la souris, lecture d’un fichier contenant ces nombres ou caractères…) s’intègre dans cette phase de préparation du traitement.

LE TRAITEMENT DE DONNEES

Cette phase, qui correspond au corps de l’algorithme, consiste à spécifier toutes les étapes des instructions à donner pour une exécution automatique.
Il existe plusieurs types d’algorithmes, déterminés selon le type d’exécution des instructions :
• si les instructions s’exécutent en séquence, on parle d’algorithme séquentiel ;
• si les opérations s’exécutent sur plusieurs processeurs en parallèle, on parle d’algorithme parallèle ;
• si les instructions s’exécutent sur un réseau de processeurs, on parle d’algorithme réparti ou distribué.
Remarque : Ce cours ne s’intéresse qu’aux algorithmes séquentiels et il faut par conséquent entendre par traitement une ou plusieurs instructions en séquence.

LA SORTIE DE RESULTATS

Les résultats obtenus, graphiques ou sonores, peuvent être :
• affichés sur l’écran
• imprimés sur papier
• conservés dans un fichier
• conservés en mémoire jusqu’à la prochaine exécution
• perdus

Constantes et variables

Les constantes et les variables sont des éléments fondamentaux, indispensables au bon déroulement d’un algorithme, caractérisés par un identificateur, une valeur et un type.

DEFINITIONS

• Une VARIABLE est une donnée (emplacement) stockée dans la mémoire de la calculatrice ou de l’ordinateur. Elle est repérée par un identificateur (nom de la variable constitué de lettres et/ou de chiffres, sans espace) et contient une valeur dont le type (nature de la variable) peut être un entier, un réel, un booléen, un caractère, une chaîne de caractères… Il ne faut pas confondre constante et variable.
• Une CONSTANTE, comme une variable, peut représenter un chiffre, un nombre, un caractère, une chaîne de caractères, un booléen. Toutefois, contrairement à une variable dont la valeur peut être modifiée au cours de l’exécution de l’algorithme, la valeur d’une constante ne varie pas.
Remarques :
• Ne pas confondre la variable et son identificateur. En effet, la variable possède une valeur (son contenu) et une adresse (emplacement dans la mémoire où est stockée la valeur). L’identificateur n’est que le nom de la variable, c’est-à-dire un constituant de cette variable.
• Le type d’une variable détermine l’ensemble des valeurs qu’elle peut prendre et les opérations réalisables qu’elle peut subir.
• L’utilisation d’une variable doit être précédée de sa déclaration. La syntaxe pour déclarer une variable est la suivante :
Variables :
identificateur de la variable_1 : type de la variable_1
identificateur de la variable_2 : type de la variable_2
identificateur de la variable_N : type de la variable_N
• Si la valeur de la variable peut changer au cours du déroulement de l’algorithme, en revanche son type est figé lors de déclaration.

CONVENTIONS DE NOMMAGE

Le nom d’un algorithme, d’une variable ou d’une constante doit respecter les règles suivantes :
• commencer par une lettre ;
• ne comporter ni caractère spécial (comme l’espace) ni ponctuation ;
• ne pas être un mot du langage algorithmique (comme « algorithme », « non », « ou », « et », « si », « sinon », « pour »…)

OPERANDES ET OPERATEURS

DEFINITIONS

• Un OPERATEUR est un outil qui permet d’agir sur une variable ou d’effectuer des calculs.
• Un OPERANDE est une donnée utilisée par un opérateur.
Exemple : Dans « », « » désigne l’opérateur ; « » et « » sont les opérandes.

TYPES D’OPERATEURS

Il existe plusieurs types d’opérateurs :
• Les opérateurs arithmétiques qui permettent d’effectuer des opérations arithmétiques entre opérandes numériques :
o Opérateurs élémentaires : « », « », « », « », « » (division entière)
o Changement de signe : « »
o Elévation à la puissance : « »
o Reste d’une division entière : « » (ou « »)
Les opérateurs de comparaison (« », « », « », « », « » et « ») qui permettent de
comparer deux opérandes et produisent une valeur booléenne, en s’appuyant sur des relations d’ordre :
o Ordre naturel pour les entiers et les réels
o Ordre lexicographique ASCII pour les chaînes de caractère
• Les opérateurs logiques qui combinent des opérandes booléennes pour former des expressions logiques plus complexes :
o Opérateur unaire : « » (négation)
o Opérateurs binaires : « » (conjonction), « » (disjonction), « »
• L’opérateur de concaténation qui permet de créer une chaîne de caractères à partir de deux chaînes de caractère en les mettant bout à bout.
• L’opérateur d’affectation, représenté par le symbole « », qui confère une valeur à une variable ou à une constante.  (affectation de la valeur à la variable (ou à la constante) )
Remarque : Les opérateurs dépendent du type de la constante ou de la variable :
• Opérateurs sur les entiers et les réels : addition, soustraction, multiplication, division, division entière, puissance, comparaisons, modulo (reste d’une division entière)
• Opérateurs sur les booléens : comparaisons, négation, conjonction, disjonction
• Opérateurs sur les caractères : comparaisons
• Opérateurs sur les chaînes de caractères : comparaisons, concaténation

PRIORITE DES OPERATEURS

A chaque opérateur est associée une priorité. Lors de l’évaluation d’une expression, la priorité de chaque opérateur permet de définir l’ordre d’exécution des différentes opérations. Aussi, pour lever toute ambiguïté ou pour modifier l’ordre d’exécution, on peut utiliser des parenthèses.
• Ordre de priorité décroissante des opérateurs arithmétiques et de concaténation :
o « » (élévation à la puissance)
o « » (changement de signe)
o « », « » et « »
o « »
o « » et « »
o « » (concaténation)
• Ordre de priorité décroissante des opérateurs logiques :
o « »
o « »
o « »
o « »
Remarques :
• La question de l’ordre de priorité des opérateurs de comparaison ne se pose pas.
• Les opérations entre parenthèses sont prioritaires.

 CHAPITRE 1 : Introduction
1) La démarche algorithmique
2) Les compétences attendues
3) Les logiciels
4) Bref historique
 CHAPITRE 2 : Qu’est-ce qu’un algorithme ?
1) Définition
2) Squelette d’un algorithme
3) Langage et règles d’écriture
4) Algorigramme
 CHAPITRE 3 : Phases d’un algorithme
1) Préparation du traitement
2) Traitement de donnée(s)
3) Sortie de résultat(s)
 CHAPITRE 4 : Constantes et variables
1) Définitions
2) Conventions de nommage
 CHAPITRE 5 : Opérateurs et opérandes
1) Définitions
2) Types d’opérateurs
3) Priorités des opérateurs
 CHAPITRE 6 : Instructions de base
1) Affectation
2) Entrée / Lecture
3) Sortie / Ecriture
 CHAPITRE 7 : Structures de contrôle
 CHAPITRE 8 : Structures linéaires
 CHAPITRE 9 : Structures alternatives
1) Structure alternative complète
2) Structure alternative réduite
3) Structures alternatives imbriquées
 CHAPITRE 10 : Structures répétitives
1) Boucle itérative « POUR … DE … A …, FAIRE »
2) Boucles conditionnelles
 « TANT QUE …, FAIRE »
 « REPETER … JUSQU’A … »
 CHAPITRE 11 : Structures de choix