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Rmy Malgouyres
Rita Zrour
Fabien Feschet
Cours avec 129 exercices corrigés
Initiation
àlalgorithmique
et à laprogrammation en C 3 editionRetrouver ce titre sur Numilog.com
Illustration de couverture : © alwyncooper - istock.com©Dunod, 2008, 2011, 2014
5 rue Laromiguière, 75005 Paris
www.dunod.com ISBN 978-2-10-071001-0Retrouver ce titre sur Numilog.comTABLE DES MATIèRES
Avant-proposXIII
PARTIE1
BASES DU LANGAGEC
Chapitre 1. QuÔest-ce quÔun ordinateur? 3
1.1 Exemples d"applications de l"informatique
31.2 Codage des données3
1.3 Fonctionnement d"un ordinateur4
1.3.1 Système d"exploitation4
1.3.2 Processeur4
1.3.3 Mémoire centrale5
1.3.4 Périphériques5
Chapitre 2. Premiers programmes 7
2.1 Qu"est-ce qu"un programme?
72.2 Afficher un mot8
2.3 Lire un nombre8
2.4 Effectuer un calcul et mémoriser le résultat9
Exercices10
Corrigés11
Chapitre 3. Types de donnes 15
3.1 Variables et opérations
153.2 Type entierint15
3.3 Les types réelsfloatetdouble16
3.4 Le typechar17
3.5 Les typesunsigned17
3.6 Affectations et conversions17
3.7 Les constantes et le #define18
3.8 Définir ses propres types19
Exercices20
Corrigés21
Chapitre 4. Entres-sorties :stdio.h23
4.1 Qu"est-ce qu"une bibliothèque d"entrées-sorties?
234.2 L"affichagededonnéessousformedetexte23
4.2.1 Afficher des caractères23
4.2.2 Afficher d"autres données24
4.3 Lecture au clavier25
©Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.VRetrouver ce titre sur Numilog.com
Initiation ‡ lÔalgorithmique et ‡ la programmation enCExercices
27Corrigés28
Chapitre 5. Excution conditionnelle 29
5.1 Qu"est-ce l"exécution conditionnelle?
295.2 Conditionsi-alors29
5.3 Conditionsi-alors-sinon30
5.4 Notions de calcul booléen31
5.4.1 Expressions de base31
5.4.2 Opérations booléennes32
5.5 Leswitch34
Exercices35
Corrigés36
Chapitre 6. Structuration dÔun programmeC41
6.1 Qu"est-ce qu"un sous-programme?
416.2 Exemple de fonctionC41
6.3 Exemple de structuration d"un programme42
6.4 Forme générale d"une fonctionC44
6.4.1 Prototype44
6.4.2 Déclaration et définition45
6.4.3 Variables locales45
6.5 Passage de paramètres par valeur45
Exercices46
Corrigés48
Chapitre 7. Structures 51
7.1 Déclaration d"une structure
517.2 Utilisation d"une structure51
Exercices54
Corrigés55
Chapitre 8. Itration 59
8.1 Bouclewhile
598.2 Bouclefor60
Exercices62
Corrigés63
PARTIE2
STRUCTURES SÉQUENTIELLES
Chapitre 9. Tableaux 71
9.1 Déclaration d"un tableau
719.2 Accès aux éléments72
9.3 Nombre d"éléments fixé72
VIRetrouver ce titre sur Numilog.com
Table des matiŽres
9.4 Nombre d"éléments variable borné
739.5 Initialisation lors de la déclaration75
Exercices76
Corrigés77
Chapitre 10. Fichiers texte 81
10.1 Qu"est-ce qu"un fichier texte?
8110.2 Ouverture et fermeture d"un fichier texte81
10.3 Lire et écrire des données formatées83
10.3.1 Lire des données formatées83
10.3.2 Écrire des données formatées86
Exercices87
Corrigés88
Chapitre 11. Adresses, pointeurs et passage par adresse 9311.1 Mémoire centrale et adresses
9311.2 Variables de type pointeur93
11.3 Cas d"un pointeur sur structure95
11.4 Passage de paramètre par valeur95
11.5 Passage de paramètre par adresse96
Exercices98
Corrigés99
Chapitre 12. Allocation dynamique 103
12.1 Gestion de la mémoire centrale
10312.2 Allocation avecmalloc103
12.3 Allocation aveccalloc105
Exercices107
Corrigés109
Chapitre 13. Cha"nes de caractŽres 115
13.1 Qu"est-ce qu"une chaîne de caractères?
11513.2 Opérations prédéfinies sur les chaînes116
13.2.1 Fonctions de116
13.2.2 La bibliothèque119
Exercices122
Corrigés123
Chapitre 14. Fichiers binaires 129
14.1 Différence entre fichiers texte et binaire
12914.2 Ouverture et fermeture d"un fichier binaire129
14.3 Lecture dans un fichier binaire130
14.4 Écriture dans un fichier binaire132
14.5 Se positionner dans un fichier binaire133
Exercices135
Corrigés136
©Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.VIIRetrouver ce titre sur Numilog.com
Initiation ‡ lÔalgorithmique et ‡ la programmation enCChapitre 15. Tableaux ‡ double entre 145
15.1 Tableaux de dimension 2
14515.2 Allocation dynamique et libération d"un tableau de dimension 2146
Exercices148
Corrigés150
PARTIE3
ALGORITHMES
Chapitre 16. Langage algorithmique et complexit 16116.1 Pourquoi un autre langage?
16116.2 Types161
16.3 Entrées-sorties161
16.3.1 Clavier et écran161
16.3.2 Fichiers texte162
16.4 Syntaxe162
16.5 Fonctions et procédures163
16.5.1 Fonctions163
16.5.2 Procédures164
16.6 Enregistrements165
16.7 Pointeurs, adresses et allocation165
16.8 Notion de complexité d"un algorithme166
16.8.1 Définition intuitive de la complexité166
16.8.2 Notion de grandO166
Exercices168
Corrigés171
Chapitre 17. Algorithmes de tri quadratiques 175
17.1 Qu"est-ce qu"un tri?
17517.2 Tri par sélection175
17.2.1 Principe du tri par sélection175
17.2.2 Algorithme de tri par sélection176
17.2.3 Estimation du nombre d"opérations176
17.3 Tri par insertion177
17.3.1 Principe du tri par insertion177
17.3.2 Algorithme de tri par insertion178
17.3.3 Estimation du nombre d"opérations178
17.4 Tri par bulles179
17.4.1 Principe du tri par bulles179
17.4.2 Algorithme du tri par bulles179
17.4.3 Estimation du nombre d"opérations180
VIIIRetrouver ce titre sur Numilog.com
Table des matiŽres
Chapitre 18. Le tri rapide (quicksort) 181
18.1 Partitionnement
18118.2 L"algorithme de tri rapide182
18.3 Comparaison de temps de calcul183
Exercices184
Corrigés184
PARTIE4
STRUCTURES DE DONNÉES
QuÔest-ce que les structures de donnes? 189Chapitre 19. Listes cha"nes 191
19.1 Qu"est-ce qu"une liste chaînée?
19119.2 Déclarer une liste chaînée191
19.3 Insertion en tête de liste193
19.4 Construction d"une liste chaînée193
19.5 Parcours de liste194
19.6 Insertion en queue de liste196
19.7 Libération de mémoire197
Exercices199
Corrigés202
Chapitre 20. Piles 221
20.1 Qu"est-ce qu"une pile?
22120.2 Implémentation sous forme de tableau222
20.2.1 Types222
20.2.2 Créer une pile vide222
20.2.3 Pile vide, pile pleine222
20.2.4 Accéder au sommet de la pile223
20.2.5 Ajouter un élément au sommet223
20.2.6 Supprimer un élément223
20.2.7 Vider et détruire224
20.3 Implémentation sous forme de liste chaînée224
20.3.1 Types224
20.3.2 Créer une pile vide225
20.3.3 Pile vide, pile pleine225
20.3.4 Accéder au sommet de la pile225
20.3.5 Ajouter un élément au sommet225
20.3.6 Supprimer un élément226
20.3.7 Vider et détruire226
20.4 Comparaison entre tableaux et listes chaînées227
Exercices227
Corrigés228
©Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.IXRetrouver ce titre sur Numilog.com
Initiation ‡ lÔalgorithmique et ‡ la programmation enCChapitre 21. Files 235
21.1 Qu"est-ce qu"une file?
23521.2 Gestion naïve par tableaux236
21.3 Gestion circulaire par tableaux238
21.3.1 Enfiler et défiler238
21.3.2 Autres primitives238
21.4 Gestion par listes chaînées240
21.4.1 Structures de données240
21.4.2 Primitives241
Exercices243
Corrigés243
Chapitre 22. Rcursivit 247
22.1 Qu"est-ce que la récursivité?
24722.2 Comment programmer une fonction récursive?247
22.2.1 Résolution récursive d"un problème247
22.2.2 Structure d"une fonction récursive248
22.3 Pile d"appels248
Exercices249
Corrigés251
Chapitre 23. Arbres binaires 257
23.1 Qu"est-ce qu"un arbre binaire?
25723.2 Parcours d"arbres binaires258
23.2.1 Parcours préfixé258
23.2.2 Parcours postfixé260
23.2.3 Parcours infixé260
23.3 Libération de mémoire261
Exercices262
Corrigés264
Chapitre 24. Graphes 277
24.1 Définition mathématique d"un graphe
27724.2 Chemins dans un graphe277
24.3 Représentation par matrices d"adjacence278
Exercices279
Corrigés280
Chapitre 25. Parcours de graphes 285
25.1 Parcours en profondeur récursif
28525.2 Parcours en largeur286
Exercices287
Corrigés289
XRetrouver ce titre sur Numilog.com
Table des matiŽres
Chapitre 26. Listes dÔadjacence 293
26.1 Représentation par listes d"adjacence
293Exercices295
Corrigés296
Annexes
Annexe A. Notions sur la compilation 305
A.1 Qu"est-ce qu"un compilateurCANSI?
305A.2 Compiler son premier programme305
A.2.1 Créer un répertoire306
A.2.2 Lancer un éditeur de texte306
A.2.3 Compileretexécuterleprogramme306
Annexe B. Programmation multiÝchiers 307
B.1 Mettre du code dans plusieurs fichiers
307B.2 Compiler un projet multifichiers308
B.2.1 Sansmakefile308
B.2.2 Avecmakefile309
Annexe C. Complments sur le langageC311
C.1 Énumérations
311C.2 Unions312
C.3 Variables globales313
C.4Do...while314
C.5i++et++i314
C.6 Le générateur aléatoire : fonctionrand315C.7breaketcontinue316
C.8 Macros317
C.9atoi,sprinfetsscanf318
C.10 Arguments d"un programme319
C.11fgetcetfputc320
C.11.1 Lire caractère par caractère320
C.11.2 Écrire caractère par caractère321
C.12 Arithmétique de pointeurs322
Exercices323
Corrigés324
Bibliographie329
Index331
©Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.XIRetrouver ce titre sur Numilog.com
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AVANT-PROPOS
)C &BA A & 3, Cet ouvrage est destiné aux étudiants de première année des filières informatique (L1, DUT, certaines licences professionnelles), et à tous ceux qui veulent acquérir des bases solides en programmation, sans connaissances préalables, avec la volonté d"approfondir. Il inclut la programmation en langageC(syntaxe, exécution condi- tionnelle, boucles itératives, tableaux, fichiers, allocation dynamique de mémoire, récursivité...), les algorithmes et la complexité (langage algorithmique, complexitéd"algorithmes, tris...), ainsi que les structures de données (listes chaînées, piles, files,
arbres, graphes et parcours de graphes). L"un des objectifs fixés lors de la rédaction de ce livre était de produire un ouvrage digeste. Le texte ne vise pas l"exhaustivité sur le langageC.ÊLÔ'TUDIANT
Ce livre permet d"aborder la programmation en langageCsans connaissance préa- lable de l"informatique. Il est conçu pour pouvoir être utilisé comme un outil d"ap- prentissage en autodidacte. L"étudiant peut utiliser ce livre, et notamment les exer- cices corrigés, en complément de l"enseignement qu"il reçoit par ailleurs. Il peut aussi apprendre seul, en abordant les chapitres dans l"ordre, encontrôlant ses connais- sances avec les exercices corrigés et avec les travaux pratiques sur machine. Le texte présente de manière concise les bases qui sont nécessaires aux exercices. Les exercices de chaque chapitre sont progressifs et doivent de préférence être traités dans l"ordre. Une indication de la difficulté des exercices est donnée par des étoiles lors de l"énoncé. Les pièges et les erreurs les plus courants sont mis en évidence clairement dans le texte par des panneaux spéciauxAttention!Complments
Des compléments sont donnés au fil du texte; ils apportent un éclairage sur cer- taines notions difficiles et peuvent être abordés lors d"une seconde lecture ou lors de la phase d"exercices. ©Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.XIIIRetrouver ce titre sur Numilog.com
Initiation ‡ lÔalgorithmique et ‡ la programmation enC Des annexes expliquent comment compiler un programmeCsur son ordinateur personnel avec le compilateur gratuitgcc. Des sujets supplémentaires de travaux pra- tiques sur machine pour chaque chapitre sont disponibles sur le site web de l"auteurRémy Malgouyreshttp://www.malgouyres.org/.
ÊLÔENSEIGNANT
Le langageC, dont découlent de très nombreux autres langages actuels, reste la réfé- rence pour la programmation bas niveau. En particulier, ce langage est très présent en programmation système et réseaux. L"apprentissage de l"algorithmique enCpermet notamment de percevoir la gestion mémoire à partir d"une gestion manuelle, qui ap- porte une meilleure compréhension des constructeurs et destructeurs duC++ou des subtilités dugarbage collectorenJava... L"apprentissage des structures de données enCpermet de comprendre en détail la nature des objets manipulés à travers les li- brairiesJavaou laSTLduC++. L"abord de la programmation par leCest le moyen le plus efficace de former des informaticiens complets, ayant au final une maîtrise parfaite du bas niveau comme du haut niveau et une compréhension profonde des concepts. L"enseignant pourra s"appuyer sur la structure de l"ouvrage, qui permet de dé- rouler le contenu sans référence à ce qui suit. L"exposé, mais surtout les exercices contiennent de très nombreux exemples qui peuvent être réutilisés. L"ouvrage est conçu pour un apprentissage autonome. Les exercices de chaque chapitre sont pro- gressifs. En complément des exercices propres à chaque enseignant, les exercices du livre peuvent être donnés à faire aux étudiants qui peuvent consulter la solutiona posteriori.XIVRetrouver ce titre sur Numilog.com
Partie 1
Bases du langageCRetrouver ce titre sur Numilog.comRetrouver ce titre sur Numilog.com
QUÔEST-CE
QUÔUN ORDINATEUR?
'(' %. *.. & BA * AB )C Voici quelques exemples d"utilisation des ordinateurs : BureautiqueL"ordinateur emmagasine des données saisies par une secrétaire par exemple (textes, chiffres, fichiers clients, etc.) ou des données issues d"archives, et les met en forme pour permettre une compréhension synthétique, un affichage ou une communication de ces données. Jeux vidéoL"ordinateur combine des données entrées par le concepteur du jeu (données sur l"univers) avec les événements créés par l"utilisateur du jeu (clics de souris, etc.) pour générer des images, du son, etc.Prévision météorologiqueÀ partir de la donnée des relevés de toutes les stations
météo d"une zone géographique, l"ordinateur calcule une situation future et génère des cartes de températures et de pressions atmosphériques. Applications multimédia sur InternetL"ordinateurtéléchargedes données sto- ckées sur unserveurdistant et affiche ces données sur l"ordinateur de l"utilisateur. Éventuellement, des actions de l"utilisateur peuvent influer sur les données affi- chées (on parle alors d"applications interactives). Dans tous ces exemples, l"ordinateurtraite des données, et produit un résultat, soit communiqué à l"utilisateur (son, images, texte), soit affiché sur un écran, ou stocké sur un disque, ou un autre support.1.2 CODAGE DES DONN'ES
Les données informatiques sont toujours, en fin de compte,codées en binaire, c"est- à-dire qu"elles sont représentées par des suites de 0 et de 1. En effet, les données binaires sont plus faciles à mémoriser sur des supports physiques (bandes magné- tiques, disques, etc.). Par exemple, si l"on veut stocker un nombre entier sur le disque dur d"un ordina- teur, on code généralement ce nombre en base 2 au lieu de le coder en base 10 comme nous y sommes naturellement habitués. ©Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.3Retrouver ce titre sur Numilog.com
Chapitre 1
QuÔest-ce quÔun ordinateur?
Ainsi le nombre 12 (en base 10) sera codé en base 2 par la suite binaire 00001100, ce qui signifie que :12=0+0+0+0+8+4+0+0
=0×2 7 +0×2 6 +0×2 5 +0×2 4 +1×2 3 +1×2 2 +0×2 1 +0×2 0 Une donnée égale soit à 0 soit à 1 s"appelle unbit. Une séquence de 8 bits consé- cutifs s"appelle unoctet(en anglaisbyte). On mesure la quantité de mémoire stockée dans les ordinateurs en :Octets : 1 octet=8 bits;
Kilo-octets (en abrégéKoou en anglaisKb):unKovaut 1024 octets. Méga-octets (en abrégéMoouMb):unMovaut 1 048 576 octets Giga-octets (en abrégéGoouGb):unGovaut 1 073 741 824 octets L"apparition des nombres 1024, 1 048 576 et 1 073 741 824 peut paraître surpre- nante, mais ce sont des puissances de 2. On retient en général qu"unKofait environ mille octets, unMoenviron un million, et unGoenviron un milliard.1.3 FONCTIONNEMENT DÔUN ORDINATEUR
'((' 9 5$ Un programme informatique doit recevoir des données pour les traiter et produire d"autres données. Pourqueleprogramme puisse fonctionner, ilfaut dumatériel (com- posants électroniques), et il faut une couche logicielle intermédiaire avec le matériel, appeléesystème d"exploitation. Le système assure la communication entre le pro- gramme informatique et le matériel, et permet au programme d"agir sur le matériel.1.3.2 Processeur
Le processeur effectue des opérations (par exemple des opérations arithmétiques comme des additions ou des multiplications). Ces opérations sontcâbléesdans le processeur, c"est-à-dire qu"elles sont effectuées par des circuits électroniques pour être efficaces. Avec le temps, de plus en plus d"opérations complexes sont câblées au niveau du processeur, ce qui augmente l"efficacité. La vitesse d"un processeur, c"est- à-dire en gros le nombre d"opérations par seconde, appeléevitesse d"horloge, est mesurée en hertz (Hz), kilohertz (1kHz=1000Hz) , megahertz (1MHz=10 6 Hz,et gigahertz (1GHz=10 9 Hz). Sur les architectures récentes, la puce contient plusieurs cores, chaque core étant l"équivalent d"un processeur etlescores communiquant entre eux très rapidement par desbusde données. Pour la personne qui programme enC, la configuration et la structure de la puce esttransparente, c"est-à-dire que l"on n"a pas à s"en préoccuper (sauf pour l"optimisation en programmation très avancée).4Retrouver ce titre sur Numilog.com
1.3. Fonctionnement dÔun ordinateur
Au cours du déroulement du programme, celui-ci utilise des données, soit les don- nées fournies en entrée, soit des données intermédiaires que le programme utilise pour fonctionner. Ces données sont stockées dans desvariables. Physiquement, lesquotesdbs_dbs22.pdfusesText_28[PDF] comment faire un quadrillage sur scratch
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