Premiers éléments de programmation impérative

Premiers éléments de programmation impérative#

Prélude#

Résumé des épisodes précédents …#

Info 111: modalités et infrastructure

Informatique: usage, technologie, science

Objectif d’Info 111: initier à la science via la technologie

Concrètement: bases de la programmation impérative + …

Rappel#

Definition 13 (Programmes)

Programme : séquence d’instructions qui spécifie étape par étape les opérations à effectuer pour obtenir à partir des entrées un résultat (la sortie).

Example 18

debut()
droite()
avance()
prend()
gauche()
avance()
pose()
droite()
avance()
gauche()
avance()
avance()
droite()
ouvre()

Comment rompre la monotonie?#

Faire des calculs : expressions et variables

Découper en petits programmes : les fonctions

S’adapter au contexte : les instructions conditionnelles

Répéter : les instructions itératives (boucles)

Expressions#

Definition 14 (Expressions)

Expression : combinaison de valeurs par des opérations donnant une nouvelle valeur

Example 19

L’expression 3 * (1 + 3) + (1 + 4) * (2 + 4) vaut 42

Opérations sur les entiers

Opération	Exemple	Résultat
opposé	`-(-5)`	5
addition	`17 + 5`	22
soustraction	`17 - 5`	12
multiplication	`17 * 5`	85
division entière	`17 / 5`	3
reste de la division entière	`17 % 5`	2

Astuce

Aparté : syntaxe, sémantique, algorithme

Syntaxe : comment on l’écrit

Sémantique : ce que cela fait

Algorithme : comment c’est fait

Example 20

Syntaxe : 17 / 5
Sémantique : calcule la division entière de 17 par 5
Algorithme : division euclidienne

Expressions booléennes#

Definition 15 (Expressions booléennes (conditions))

Une expression booléenne est une expression dont la valeur est «vrai» ou «faux» (type : bool).

Une expression booléenne est aussi appelée une condition.

Exemples :

true

false

regarde() == Vide
x > 3.14
2 <= n and n <= 5

Opérations booléennes usuelles

Opération	Exemple	Résultat
comparaison	`3 <= 5`	`true`
comparaison stricte	`3 < 5`	`true`
comparaison stricte	`3 > 5`	`false`
égalité	`3 == 5`	`false`
inégalité	`3 != 5`	`true`
négation	`not 3 <= 5`	`false`
et	`3 < 5 and 3 > 5`	`false`
ou	`3 < 5 or 3 > 5`	`true`

Variables#

1./2 * 14.5 * 1 * 1

1./2 * 14.5 * 10 * 10

1./2 * 14.5 * 100 * 100

1./2 * 14.5 * 1000 * 1000 

Qu’est-ce qui n’est pas satisfaisant?

double v;
double m;

v = 1000;
m = 14.5;

1./2 * m * v * v

Definition 16 (Variables)

Une variable est un espace de stockage nommé où le programme peut mémoriser une donnée

Le nom de la variable est choisi par le programmeur

Objectif : stocker des informations durant l’exécution d’un programme
Analogie : utiliser un récipient pour stocker des ingrédients en cuisine :
- Verser le sucre dans un saladier
- Ajouter la farine dans le saladier
- Laisser reposer
- Verser le contenu du saladier dans …

À retenir

En C++, une variable possède quatre propriétés :

un nom (ou identificateur)
une adresse
à préciser la semaine prochaine
un type
une valeur

La valeur peut changer en cours d’exécution du programme (d’où le nom de variable)

Notion de type#

Les variables peuvent contenir toutes sortes de données différentes :

nombres entiers, réels, booléens, …
textes
relevés de notes, images, musiques, …

Definition 17 (Types)

Une variable C++ ne peut contenir qu’une seule sorte de données.
On appelle cette sorte le type de la variable.
On dit que C++ est un langage typé statiquement.

Definition 18 (Types de base)

Les types de base en C++ sont :

Les entiers (mots clés int, long int)
Exemples : 1, 42, -32765

les réels (mots clés float, double)
Exemples : 10.43, 1.0324432e22

les caractères (mot clé char)
Exemples : “a”, “b”, “ “, “]”

les chaînes de caractères (mot clé string)
Exemples : « bonjour », « Alice aime Bob »

les booléens (mot clé bool)
Exemples : true (vrai), false (faux)

Les entiers, les caractères et les booléens forment les types ordinaux.

La déclaration des variables #

Pour chaque variable, il faut donner au programme son nom et son type. On dit que l’on déclare la variable.

Syntaxe : déclaration des variables

type nomvariable;
type nomvariable1, nomvariable2, ...;

Example 21

int x, y, monEntier;
double f, g;
bool b;

Note : en C++ (compilé) on ne peut pas redéclarer une variable avec le même nom!

L’affectation#

Syntaxe

identificateur = expression;

Example 22

x = 3 + 5;

Sémantique

Calcul (ou évaluation) de la valeur de l’expression
Stockage de cette valeur dans la case mémoire associée à cette variable.
La variable et l’expression doivent être de même type!

Exemples d’affectations#

int x, y;

On affecte la valeur 1 à la variable x :

x = 1;

On affecte la valeur 3 à la variable y :

y = 3;

Valeurs des variables après l’affectation :

Exemple : affecter la valeur d’une variable à une autre variable

x = y;

Note

Affectation x = y : copie de la valeur

y garde sa valeur
L’ancienne valeur de x est perdue!

Différent de transférer un ingrédient d’un récipient à l’autre

Exemple : incrémentation

int x; x = 1;

x = x + 1;
x

Variantes :

x -= 2;
x

x++;
x

Quelques raccourcis pratiques

Syntaxe	Sémantique	Syntaxe équivalente
`x += a`	Incrémenter `x` de `a`	`x = x + a`
`x -= a`	Décrémenter `x` de `a`	`x = x - a`
`x++`	Incrémenter `x`	`x = x + 1`
`x--`	Décrémenter `x`	`x = x - 1`

Avertissement

Affectation et égalité : deux concepts différents

L’affectation x = 5 :

Une instruction modifiant l’état de la mémoire.
Le test d’égalité x == 5 :

Une expression booléenne (valeur vrai ou faux) :

« x est égal à 5? »

Autrement dit : est-ce que la valeur contenue dans la variable x est 5?

Fonctions#

Retour sur notre exemple :

Calculer l’énergie cinétique \(\frac12 m v^2\) d’un objet de masse \(14,5\) kg selon qu’il aille à \(1\), \(10\), \(100\), ou \(1000\) km/h.

Voilà comment nous avions procédé :

m = 14.5;
v = 100;
1./2 * m * v * v

Comment éviter de retaper chaque fois la formule?

Fonctions#

Definition 19 (Fonctions)

Informellement, une fonction est un petit programme :

Entrées
Traitement
Sortie

Exemple :

double energie_cinetique(double m, double v) {
    return 1./2 * m * v * v;
}

energie_cinetique(14.5, 10)

Entrées : la masse et la vitesse (des nombres réels)
Sortie : l’énergie cinétique (un nombre réel)
Traitement : 1./2 * m * v * v

Autres exemples de fonctions#

Structures de contrôle#

Rôle des structures de contrôle#

Rappel#

Les instructions sont exécutées de manière séquentielle (les unes après les autres), dans l’ordre du programme.

Exemple :

debut()
droite()
avance()
prend()
gauche()
avance()
pose()
droite()
avance()
gauche()
avance()
avance()
droite()
ouvre()

Le problème#

On a souvent besoin de rompre l’exécution séquentielle :

Des instructions différentes selon le contexte :

Des instructions répétées :

Nous avons besoin des structures de contrôle.

Instructions conditionnelles#

En fonction d’une condition, on va exécuter ou non un bloc d’instructions.

#include <laby/global_fr.hpp>
LABY("3a")

debut();
droite();
avance();
gauche();

Solution complète :

LABY("3a")

debut()
droite();
avance();
gauche();

if ( regarde() == Toile ) {
    gauche();
    avance();
    avance();
    droite();
    avance();
    avance();
    droite();
    avance();
    gauche();
} else {
    avance();
    avance();
    gauche();
    avance();
    droite();
}
ouvre();

Definition 20 (Blocs d’instructions)

Un bloc d’instructions est une suite d’instructions à exécuter successivement. Il est décrit par la syntaxe suivante :

{
    instruction 1;
    instruction 2;
    ...
    instruction n;
}

Une instruction toute seule est aussi considérée comme un bloc d’instructions.

Instruction conditionnelle simple : «si … alors …»#

Syntaxe :

if ( condition ) {
    bloc d instructions;
}

Sémantique

Évaluation de la condition
Si sa valeur est vraie, exécution du bloc d’instructions

Example 23

if ( regarde() == Toile ) {     // Au secours, fuyons!
    gauche();
    gauche();
}

if ( x >= 0 ) gauche();

Instruction conditionnelle : «si … alors … sinon …»#

Syntaxe

if ( condition ) {
    bloc d instructions 1;
} else {
    bloc d instructions 2;
}

Sémantique

Évaluation de la condition
Si sa valeur est «Vrai», exécution du bloc d’instructions 1
Si sa valeur est «Faux», exécution du bloc d’instructions 2

Exemples d’instruction alternative#

Example 24

if ( regarde() == Toile ) {     // Au secours, fuyons!
    gauche();
    gauche();
} else {                        // Tout va bien
    avance();
}

Exemples d’instruction alternative (2)#

Exemple : Calcul du maximum et du minimum de x et y

int x = 3, y = 5;              // Les entrées
int maximum, minimum;          // Les sorties

if ( x > y ) {
    maximum = x;
    minimum = y;
} else {
    maximum = y;
    minimum = x;
}

minimum

maximum

Résumé#

Un aperçu de premiers éléments de programmation :

Expressions, valeurs et types
Variables (affectation ≠ égalité!)
Fonctions
Instructions conditionnelles (if)

On reviendra dessus!

Premiers éléments de programmation impérative

Contenu

Premiers éléments de programmation impérative#

Prélude#

Résumé des épisodes précédents …#

Rappel#

Comment rompre la monotonie?#

Expressions#

Expressions booléennes#

Variables#

Notion de type#

La déclaration des variables#

L’affectation#

Exemples d’affectations#

Fonctions#

Fonctions#

Autres exemples de fonctions#

Structures de contrôle#

Rôle des structures de contrôle#

Rappel#

Le problème#

Instructions conditionnelles#

Instruction conditionnelle simple : «si … alors …»#

Instruction conditionnelle : «si … alors … sinon …»#

Exemples d’instruction alternative#

Exemples d’instruction alternative (2)#

Résumé#

La déclaration des variables #