[PDF] Algorithmique et programmation

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Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Universite des sciences et de la technologie

Mohamed Boudiaf (Oran)

Faculté : Génie Mécanique

Département : Génie Maritime

Par Dr. Nateche tahar

Année Universitaire 2016-2017

Cours

Travaux dirigés

Travaux pratiques

SUPPORT DE COURS EN

INFORMATIQUE O2

Algorithmique et programmation

Table des Matières

Introduction Générale

Leçon 1 :

1.1 Ordinateur et programmation

1.2 Définitions et unités de mesure

1.3 Algorithmes

1.4 Langage de programmation

1.5 Structure d'un fichier Fortran

1.6 Le Codage

1.7 Les variables et les constantes

1.8 Opérandes et operateurs

1.9 L'instruction d'affectation

Travaux Dirigés 1-

Solutions des exercices

Travaux Pratiques 1-

Solutions

Leçon 2 :

2.1 Introduction

2.2 Syntaxe générale

2.3 Entrées-sorties standards : Ecriture en format libre

2.4 Entrées-sorties standards : Lecture en format libre

2.4 Les formats

2.5 Les fichiers

Travaux Dirigés 2- Les opérations de lecture et d

Solutions des exercices

Travaux Pratiques 2-

Solutions

Leçon 3 : Les structures itératives

3.1 Définition

3.2 La boucle " POUR »..

3.3 La boucle TANT QUE

3.4 La boucle REPETER ... JUSQUA ...

Travaux Dirigés 3- Les structures itératives

Solutions des exercices

Travaux Pratiques 3- Les structures itératives

Solutions

1 2 2 2 4 5 6 7 12 13 14 15 16 19 21
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Leçon 4 : Structures de contrôle conditionnel

4.1 Introduction

4.2 Expression logique

4.3 Evaluation d'une expression logique

4.4 Tableaux d'évaluations

4.5 Test alternatif double

4.6 TESTS IMBRIQUES

Travaux Dirigés 4- Structures de contrôle conditionnel

Solutions des exercices

Travaux Pratiques 4- Structures de contrôle conditionnel

Solutions

Leçon 5: Les tableaux

5.1 Définition

5.2 Déclaration des tableaux

5.3 Terminologie des tableaux

5 5.5

Travaux Dirigés 5- Les tableaux

Solutions des exercices

Travaux Pratiques 5- Les tableaux

Solutions

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46
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78

Introduction

1

Introduction

Ce polycopie est le fruit d'une expérience dans le domaine de l'algorithmique et de la programmation Il constitue un support de cours pour des étudiants n'ayant aucune

connaissance en programmation. Il est aussi destiné à des étudiants ayant déjà une

première expérience en programmation et qui veulent connaître davantage sur l'art de la programmation. On trouvera l'ensemble des questions posées aux différents examens écrits depuis que le cours d'Informatique est devenu obligatoire pour la majorité des sections de la Faculté de génie mécanique. Les exercices proprement dits sont ceux repris dans l'application "Le langage Fortran" qui se trouve à disposition sur les ordinateurs de la salle de travaux pratiques. Pour ces exercices, nous donnons tout d'abord l'ensemble

des énoncés pour permettre aux étudiant(e)s d'y réfléchir, de tenter de les résoudrai

sans être influencés par la lecture des solutions proposées. Toutefois, pour faciliter la lecture, nous redonnons l'énoncé avant chaque solution; celle-ci reprend non seulement l'algorithme mais aussi le programme Fortran correspondant avec éventuellement une ou

des variantes et également les données nécessaires à son exécution. Toutes les solutions

proposées ne sont pas commentées autant que nous l'aurions voulu! On soumettra toutes les solutions proposées à une critique attentive. Nous accueillerons volontiers les remarques, corrections que les lecteurs voudront bien formuler. La première partie de la polycopie traite les notions fondamentales types de base, instructions simples, etc. La seconde partie est consacrée aux La deuxième et la troisième partie sont consacrées aux structures de contrôle itératives et conditionnelles. Elles la programmation en Fortran afin que ce dernier puisse maitriser pour les applications au a dernière partie, elle notations matricielles et des fonctions intrinsèques manipulant les tableaux multidimensionnels. Pour terminer, la polycopie contient environ une ce comme une application du cours à des situations de la vie professionnelle. La solution et la simplicité.

Leçon 1 :

Leçon 1 :

2

Leçon 1 :

Objectifs

- Connaître le vocabulaire de base en programmation - Comprendre la démarche de programmation

1.1 Ordinateur et programmation

L'informatique intervient aujourd'hui dans de nombreux secteurs d'activité. Parmi les applications courantes on peut citer la bureautique, la gestion, le calcul scientifique, la communication, l'accès à des ressources d'information (au travers d'internet en

particulier), le multimédia, les jeux etc. Ces applications ne sont possibles que grâce à un

ordinateur. Cependant, l'ordinateur seul ne suffit pas. Pour chaque application, il est nécessaire de lui fournir un logiciel (ou programme) adapté. La programmation est donc une activité fondamentale en informatique. 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.

1.2 Définitions et unités de mesure

Un bit (binary digit) est un élément binaire. Sa valeur est donc 0 ou 1. Un octet (ou byte) est un ensemble de 8 bits. Les longueurs couramment utilisées sont des ensembles de

16, 32 ou 64 bits. Un kilo-octet (abréviation : Ko) correspond à 1024 bits, soit 210 bits.

Un méga-octet (Mo) correspond à 1024 Ko, soit 210 Ko. Un giga-octet (Go) est un ensemble de 1024 Mo, soit 210 Mo. Ces unités de mesures sont fréquemment utilisées pour indiquer des tailles (ou capacités) de mémoires.

1.3 Algorithmes

1.3.1 Définition

élémentaires, qui une fois exécutée correctement, conduit à un résultat donné.

1.3.2 Représentation graphique ou organigramme

La représentation graphique permet une lecture aisée des algorithmes mais présente inconvénient de consommer une place importante. Les opérations dans un organigramme sont représentées par les symboles dont les formes sont normalisées. Ces

Leçon 1 :

3

symboles sont reliés entre eux par des lignes fléchées qui indiquent le chemin. C'est ainsi qu'on a:

Exemple :

Créer un algorithme pour calculer la moyenne de 3 notes.

Solution :

Algo moyenne

Variables note, moyenne : entier

Début

Ecrire (entrer les notes)

Lire (note1, note2, note3)

Moyenne= (note1+note2+note3)/3

Ecrire (la moyenne est :, moyenne)

Fin utilisé pour représenter des testsest utilisé pour le debut et fin est utilisé pour la lecture et l'afficest utilisé pour les calculs debut

Variables

note, moyenne : entier entrer les notes note1, note2, note3

Moyenne= (note1+note2+note3)/3

La moyenne est :,

moyenne Fin

Leçon 1 :

4 1.3.3

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 données.

4. Elaboration d'un algorithme.

1.4 Langage de programmation

Il existe de nombreux langages de programmation : C, C++, Java, Basic, Pascal, Fortran, ... Le langage Fortran est utilisé dans ce cours en raison de son caractère pédagogique.

Exemple :

et la longueur et afficher la surface (S) et le péri

Solution :

Algorithme :

Algo rectangle

Début

Variables largeur, longueur, S, P : réel

Ecrire (entrer la largeur)

Lire (largeur)

Ecrire (entrer la longueur)

Lire (longueur)

S = largeur*longueur

P = 2*(largeur+longueur)

Ecrir Fin

Programme fortran :

program rectangle real largeur, longueur, S, P read(*,*) largeur

Leçon 1 :

5 read(*,*) longueur

S = largeur*longueur

P = 2*(largeur+longueur)

Fin

Exécution du programme :

entrer la largeur 5 entrer la longueur 10 le est : 50

Etat de la mémoire

1.5 Structure d'un fichier Fortran

Le fichier fortran doit posséder un suffixe .for pour être reconnu par le compilateur (par exemple : perim.for). La ligne comprend 80 caractères. Elle comprend plusieurs zones (1-5 type, 6 suite, 7-72 ordre fortran, 73-80 identification)

Les colonnes 1 à 5 contiennent le type:

Si la colonne 1 contient un C, cette ligne est ignorée par le programme, cela vous permet de mettre des commentaires pour faciliter la lecture de votre programme (ou des lignes blanches pour l'alléger). Il est important que votre programme soit bien lisible; les commentaires aident beaucoup. largeur 5 longueur 10

S 50

P 30

Leçon 1 :

6 Les colonnes 1 à 5 contiennent éventuellement des étiquettes, c'est-à-dire un nombre repérant une ligne et qui sert de référence ailleurs. La colonne 6 indique, si elle contient un caractère, qu'il faut trouver dans cette ligne la suite de l'instruction de la ligne précédente. Les colonnes 7 à 72 contiennent l'instruction proprement dite. Les colonnes 73 à 80 sont ignorées par le compilateur. Vous pouvez y mettre un commentaire; elles servaient autrefois pour numéroter les cartes. Le programme est structuré de la manière suivante : - Déclarations des variables - Lecture des données - Traitement des données - Sortie des résultats - Le mot END pour signaler la fin du programme

1.6 Le Codage

Le système de numération utilisé habituellement est le système décimal. Un ordinateur

étant basé sur le système binaire, il est utile de connaître les systèmes binaire (base 2),

hexadécimal (base 16) et octal (base 8), ainsi que les techniques de conversion entre ces différents systèmes.

1.6.1 La base décimale

Dans le cas du système décimal :

- a base est 10 - 10 chiffres : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9 - Ecriture d'un nombre décimal N quelconque : N = an10n + an-110n-1 + ..... + a2102 + a

1101 + a0100 + a-110-1 + a-210-2 + ..... + a-p10-p

i

Ou encore : N = a

n, an-1,....., a2, a1, a0, a-1, a-2, ..... , a-p

Exemple :

123,45 = 1x

(base)102 + 2x101 + 3x100 + 4x10-1 + 5*10-2

1.6.2 La base binaire

Leçon 1 :

7

Dans le cas du système binaire :

- la base est 2 - 2 chiffres : 0, 1

Représentation d'un entier naturel N :

N = a n2n + an-12n-1 +..... + a222 + a121 + a020 + a-12-1 + a-22-2 +..... + a-p2-p i

Exemple :

1010,101 = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20 + 1*2-1 + 0*2-2 + 1*2-3

1010,101 = 8 + 2 + 0,5 + 0,125

1010,101 = 10,625 en base 10

1010,101 = 10,625

10 Remarque : le nombre de bits nécessaires à la représentation d'un nombre N donné est k tel que : 2k-

1.6.3 Autres systèmes

Le système octal

- la base est 8 - 8 chiffres : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7

Système hexadécimal

- la base est 16 - 16 chiffres : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E et F (A correspond à 10 en décimal, B à 11, ..., F à 15)

1.6.4 Correspondances entre bases

Il est recommandé de bien connaître la correspondance des 16 premiers nombres dans les quatre bases

Leçon 1 :

8 Tableau 1 : Table de conversions des 17 premiers symboles

Décimal binaire Octal Hexa décimal

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 1 10 11 100
101
110
111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
10000
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10

1.6.5 Conversion base b système décimal

On développe le nombre selon les puissances de la base b.

Exemple :

10011101012 = 1 x 20 + 1 x 22 + 1 x 24 + 1 x 25 + 1 x 26 + 1 x 29 = 62910

1.6.6 Conversion système décimal base b

On applique le principe de la division euclidienne : n = b * q + r avec : 0 <= r < b On fait des divisions euclidiennes des quotients successifs par b jusqu'à ce que l'un des quotients devienne inférieur à b-1. La liste inversée des restes ainsi obtenus constitue la décomposition recherchée.

Ainsi, on a : 125

10 = 11111012

Leçon 1 :

9 1622
125
0312
1152
172
132
112
Figure 1 : Conversion système décimal base b

1.7 Les variables et les constantes

1.7.1 Les variables

tilisée, rient selon le langage, mais en général un nom doit commencer par une lettre alphabétique exemple : E1 (1E

soulignement (" _ ») (Éviter les caractères de alphanumérique et les espaces), doit être

différent des mots réservés du langage fortran. Exemples : G20, Nom, TTC_2012 (TTC 2012, TTC-2012, TTC+2012, read, end) : sont non valides).

1.7.2 Types des variables

emplacement mémoire; il

8 = 256 valeurs

différentes. Cela peut signifier par exemple les nombres entiers de 1 à 256, ou de 0 à

255, ou de 16 =65 536 valeurs ;

avec trois octets, 2

24 =16 777 216, etc.

Les variables et les constantes peuvent avoir les types suivants :

Leçon 1 :

10 a)Le type INTEGER (entiers) nombre entier. Un bit va servir pour coder le signe du nombre. bits représente 2

7=128 combinaison possible. Considérant que 0 est coder comme +0, on

peut écrire sur 7 bits les nombres entre 0 127. Pour les entiers négatifs, on peut commencer à -1 -128. Donc avec 1 bit de signe, on pourra coder tous les entiers entre (-2

7 ;-1) U (0 ; 27-

(-128 et 127) entier, il y aura toujours une limite à sa taille.

Question : Que se passe-t-

127.
Il se produit une erreur : plantage ou effet de bords.

Conclusion :

De ce fait, sur n bits, les nombres représentables sont : -2 - leur domaine d'utilisation est : -128 à 127 (1 octet) pour INTEGER*1 (pour un entier coder sur 1 octet). -32 768 à 32 767 (2 octets) pour INTEGER*2 (pour un entier coder sur 2 octets). -2 147 483 648 à 2 147 483 647 (4 octets) pour INTEGER*4 (pour un entier coder sur

3 octets).

Exemples :

Type entier tels que : 0, 405, -

b)Le type REAL (réels) Un nombre réel ou flottant est caractérisé par : son signe, son exposant ou caractéristique et sa mantisse. réel sur 32 bits (codage en 4 octets). Ce type de

réel, appelé réel simple précision, admet un motif binaire de la forme .m. Bit de poids fort7 bits

Signe

Leçon 1 :

11 s : bit de signe, e : exposant sur 8 bits à excédent 127, et m : mantisse sur 23 bits. Ce type de représentation permet de représenter les nombres :

1.2*10

38 +38 avec 6 chiffres significatifs. La déclaration en fortran se fait

Ce type de

réel, appelé réel double précision, admet un motif binaire de la forme : seeeeeeeeeeemm s : bit de signe, e : exposant sur 11 bits à excédent 1047, m : mantisse sur 52 bits. Le nombre représenté correspond à :quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46

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