Algorithmique et Structures de Donnes

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Algorithmique et Structures de Données

• Akkouche Samir
• E-mail samir.akkouche_at_liris.cnrs.fr
• http//www710.univ-lyon1.fr/sakkouch/Mias31
  

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Objectifs du cours

• Programmation avancée
• Structures de données dynamiques
• Programmation Orientée Objets (POO)

Langage C/C Environnement Unix
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Norme algorithmique

• Utilisation dun pseudo langage pour décrire les
  algorithmes

• On utilisera la norme algorithmique vue en
  première année

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Norme algorithmique

• Types primitifs entier, réel, booléen, caractère

• Déclaration de variables
• i entier,
• c caractère
• tab 1..45 de réels

• Affectation
• i ? 25 - - i reçoit la valeur 25
• c ? i - - la variable c prend la valeur i

• Comparaison
• a b - - le contenu de a est-il le même que
  celui de b ?

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Norme algorithmique

• Types composés
• type Mot tableau 1..30 de réels
• type Date enregistrement
• jour entier
• mois entier
• annee entier
• fin Date

• Exemple
• nom Mot, // la variable nom est de
  type Mot
• nom1 ? s

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• Structures de contrôle

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Actions de choix

• si condition alors - -si condition est vraie
  alors
• Actions
• finsi

delta,a,b,c reel x1,x2 reel delta ? bb
4ac si delta gt 0 alors x1 ? (-b
sqrt(delta))/2a x2 ? (-b - sqrt())/2a finsi
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Actions de choix

• si condition alors
• Actions1
• sinon
• Actions2
• finsi

delta,a,b,c reel x1,x2 reel delta ? bb
4ac si delta gt 0 alors x1 ? (-b
sqrt(delta))/2a x2 ? (-b -
sqrt(deta))/2a sinon Afficher(pas de
solution) finsi
9
Actions de choix
cas x vaut 1 y ? 2 3
y ? 7 5 y ? 1 autre y ?0 fincas
cas expression vaut constante1
action1 constante2 action2 - - - - - - - -
- - - - - - - constanten actionn autre
action fincas
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Actions itératives

• Boucle pour boucle inconditionnelle
• pour i dans 1..n
• Actions
• FinPour

pour i dans 1..20 Afficher( ti) finPour
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Actions itératives

• Boucle tant que boucle conditionnelle
• tant que condition
• Actions
• fintantque

i ? 0 tant que i lt 10 i ? i 1
afficher(i) fintantque
Attention une instruction au moins doit
modifier la condition
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Actions itératives

• Boucle répéter boucle conditionnelle
• répéter
• Actions
• jusquà condition

répéter Actions tant que condition
i ? 0 répéter i ? i 1 afficher(i)
tantque ilt10
i ? 0 répéter i ? i 1 afficher(i)
jusquà igt10
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• Les fonctions

• Une fonction est une séquence dactions qui
  produit une valeur de retour à partir de
  paramètres dentrée.

type fonction nom (liste_de paramètres)
séquence dactions finnom
reel fonction moyenne (E x réel, y réel)
c réel c ? (xy)/2 retourne c finmoyenne
14

• Les fonctions

• Appel de fonction

• x,y,mréel
• - - - - - - -
• m ? moyenne(x,y)

15
Chaîne de production dun programme
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Programme C/C
Quest-ce quun programme?

• Un programme C/C est un ensemble de fonctions.
• Une fonction et une seule porte le nom
• main() Point dentrée dans le programme

float minimum(float a, float b) /
/ float maximum(float a, float
b) // void main()
float u,v ----------------------- x
minimum(u,v) y maximum(u,v)
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Programme C/C
Quest-ce que le prototype dune fonction?

• Prototype dune fonction est caractérisé par
• Le nom de la fonction
• Le nombre de paramètres
• Le type des paramètres
• Le type de la valeur de retour

• Le prototype sexprime sous forme de déclaration
  dun
• en-tête (header)

float minimum(float , float ) float
maximum(float , float )
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Programme C/C
Quest-ce quun fichier den-tête ou fichier
header ?

• fichier contenant les prototypes des fonctions
  dun programme
• Lusage veut que lextension soit .h

minmax.h
float minimum(float , float ) float
maximum(float , float )

• Exemples ltstdio.hgt, ltstring.hgt,

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Quest-ce que le passage par valeur? Quest-ce
que le passage par référence?

• Passage par valeur

float minimum(float a, float b) if(altb)
return a else return b void main()
float x,y,u,v scanf(f f ,u,v) x
minimum(u,v)
//a et b sont des paramètres formels
Passage par valeur
minimum
a
b
main()
x
y
u
v
Mémoire
//u et v sont les paramètres réels
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• Passage par référence

il ny a pas création de variables locales a et
b
Se caractérise par la présence dun entre le
type et le nom de la variable
float minimum(float a, float b) if(altb)
return a else return b void main()
float x,y,u,v scanf(f f ,u,v) x
minimum(u,v)
minimum
main()
x
y
u
v
Mémoire
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Chaîne de production dun programme
Quest-ce quune chaîne de production?

• Ecrire un ensemble dinstructions dans un langage
  de haut niveau
• C, C, Fortran, Pascal, ADA, Scheme
• Programme source

• Traduire en langage machine Exécutable

?
Exécutable
Programme source
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Chaîne de production dun programme

• Programme C/C

f1.c
f2.c
f3.c
fn.c

• Compilation
• Edition des liens

Exécutable
Programme source 1 ou plusieurs fichiers
Remarque un seul de ces fichiers contient la
fonction main()
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Compilation
Quest-ce quune compilation?

• Vérification syntaxique
• Production dun fichier binaire

f1.c
f2.c
f3.c
fn.c
f1.o
f2.o
f3.o
fn.o
Compilateur
Programme source 1 ou plusieurs fichiers
Fichiers objets
Remarque On peut compiler séparément chacun des
fichiers
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minmax.h
principal.c
float minimum(float , float ) float
maximum(float , float )
include ltstdio.hgt include minmax.h void
main() float x,y,u,u scanf(f f
,u,v) x minimum(u,v) y
maximum(u,v) printf(le min vaut f , x)

minmax.c
float minimum(float a, float b) if(altb)
return a else return b /
/ float maximum(float a, float b)
if(agtb) return a else return b
25
Quest-ce quune édition des liens?

• Edition des liens

minmax.o
exécutable
principal.o
machin

librairies
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Structures dynamiques

• Problème La mémoire dun ordinateur est limitée
  en taille.
• Ne réserver de la mémoire quen cas de nécessité.
• Libérer cette mémoire une fois le traitement
  terminé.
• Cette place libérée est ainsi disponible pour une
  autre utilisation dans le même programme.

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Structures dynamiques

• Exemple

Tant quil y a un fichier en attente Récupérer
le contenu du fichier Effectuer le traitement
Afficher les résultats Fin
Traitement
Résultats
Fichier 1
Fichier 2
Fichier 3
Fichier n
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Structures dynamiques

• réel fonction P()
• I entier
• existe Booléen
• T tableau1..25 de reels
• finP

TAS
existe
I
PILE (Stack)
Zone de données de P
T1..25
Mémoire
29
Structures dynamiques

• Pour manipuler des structures dynamiques il faut
  utiliser des variables de type pointeurs

Quest-ce quun pointeur ?
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Notion de pointeur

• Un pointeur est une variable qui contient une
  valeur.
• Cette valeur est interprétée comme étant
  ladresse dun autre objet.
• Ce nest pas la valeur du pointeur qui nous
  intéresse, ce sont les informations contenues
  dans lobjet sur lequel il pointe
• Exemple
• X entier X?122 Toto Ref
  entier Toto ? X
• X case N 22005 Toto Ref entier
  Toto ? X

122
?
22005
125
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Point sur la norme

• Déclaration dun pointeur Y Ref reel
• Ladresse dun objet X X (adresse de
  X)
• Accès à lobjet pointé Y
• Exemple Y ? 12.64
• Y
• case N 31500

31500
12.64
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Allocation-libération
TAS

• Déclaration Y Ref TYPE (ex Y Ref entier )
  

PILE (Stack)
Y
?

• Allocation Y ? reserve TYPE

Mémoire
Si TYPE est un tableau de 4 éléments Alors Il
y a réservation de 4 éléments dans le tas.
Ladresse du premier élément est renvoyée dans
le pointeur Y
TAS
12000
PILE (Stack)

• libération libère Y

Y
12000
Mémoire
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Traduction en C/C

• Déclaration dun pointeur sur un type donné
• toto Ref entier ? int toto
• toto est un pointeur sur un entier (zone
  représentant un entier)
• Interprétation
• toto est une variable statique dont le contenu
  représente une adresse

• x Ref Type ? Type x
• x est un pointeur sur un Type (zone représentant
  un Type)

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Traduction en C/C

• Exemple Définition dun type utilisateur Boite
• struct Boite
• int taillenom
• int tailleadresse
• char nom50
• char adresse150

• x Ref Boite ? Boite x
• x NULL ? x ne pointe sur aucune Boite

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Traduction en C/C

• Allocation dune Boite référencée(pointée) par x
• x ? reserve Boite ? x new Boite

• Rappel struct Boite
• int taillenom // 2 octets
• int tailleadresse // 2 octets
• char nom50 // 50 octets
• char adresse150 // 150 octets
• ? il y a réservation de 204 octets contigus dans
  le TAS

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Traduction en C/C

• Allocation dune Boite référencée(pointée) par x
• x ? reserve Boite ? x new Boite
• 2 actions - Réservation dans le TAS de 204
  octets
• - Stockage dans la variable x de ladresse
  du premier octet

204 octets
13120
TAS
PILE (Stack)
13120
x
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Traduction en C/C

• Accès à linformation x représente lobjet
  pointé par x
• (x).taillenom 12
• (x).tailleadresse 20
• strcpy( (x).nom, machin bidul)
• strcpy( (x).adrese, 24 rue de limpasse)
• Autre syntaxe plus simple
• x -gttaillenom 12 // x flèche taillenom
• x -gttailleadresse 20 // x flèche
  tailleadresse
• etc

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Traduction en C/C

• Libération
• libère x ? delete x

• La place allouée dans le TAS est maintenant
  considérée comme disponible

• Attention x contient toujours ladresse 13120

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Un exemple dutilisation

• Allocation dynamique des chaînes de caractères
• Déclaration de la chaîne char nom

• Quand la taille N de la chaîne est connue à
  lavance alors
• nom new charN1 // réservation de N1
  caractères

• nom est maintenant considéré comme un tableau de
  taille N1
• Le dernier caractère est spécial \0

• Exemple N 12 nom new charN1
• strcpy(nom, machin bidul)

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Un exemple dutilisation

• struct Boite
• int taillenom // 2 octets
• int tailleadresse // 2 octets
• char nom50 // 50 octets
• char adresse150 // 150 octets

• struct Boite
• char nom char
  adresse

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Un exemple dutilisation

• Boite a
• a.nom new charN11 //N1 taille connue
  de nom
• a.adresse new charN21 //N2 taille
  connue de adresse

• Après utilisation on libère la place réservée
  pour nom et adresse
• delete a.nom delete a.adrese
• a.nom NULL a.adresse NULL