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1 1.Nouveau programme informatique. 2.Historique. 3.Données & Information. 4.Primitives de lalgorithmique. 5.Les méthodes danalyse. 6.Structures de données.

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1 1 1.Nouveau programme informatique. 2.Historique. 3.Données & Information. 4.Primitives de lalgorithmique. 5.Les méthodes danalyse. 6.Structures de données. 7.Langages. 8.Compilateurs.

2 2 Objectifs : - Présenter les principes de lalgorithmique et de la programmation. - Analyse et rédaction de programmes clairs, courts et précis. La 1ère partie du programme est consacrée aux primitives de lalgorithmique et les méthodes de programmation. Le but étant davoir les compétences suivantes : 1. Maîtrise de la méthode de programmation descendante. 2. Programmation modulaire. 3. Jeu de test pour validation des solutions et des documentations. 4. Maîtrise de quelques méthodes de programmation : itérative, récursive, … Nouveau programme informatique

3 3 La 2 ème partie du programme est consacrée aux structures des données. Lélève doit acquérir les compétences suivantes : 1.Représentation optimale des données afin de les traiter dans un algorithme. 2.Réalisation dalgorithmes en fonction des structures de données utilisées (influence des structures sur lalgorithme). 3.Gestion de la mémoire dynamique. 4.Utilisation des traitements des structures des données dans la résolution des problèmes théoriques et réels (réservation, file dattente, …)

4 4 Didactique : Choix des données en fonction de la problématique. Nécessité dorganisation de données et de traitement. Présentation et étude des différents types de structures des données. Choix de la méthode de programmation appropriée. Les exemples et applications sont issus des matières enseignées en CPGE. Une activité algorithmique intégrée dans les autres disciplines enseignées en termes dapplications (analyse numérique, …). Transcription des algorithmes en langage de programmation. Il est recommandé de mettre laccent sur laspect algorithmique beaucoup plus que sur le langage de programmation lui-même.

5 5 I- Préliminaire ! : 1.Information et sa représentation sur PC (binaire, codage, conversion) 2.Structure dun ordinateur : les principaux composants. 3.Principe de fonctionnement dun ordinateur. 4.Définitions : Algorithme. Code machine. Programme. Langage de programmation. Compilateur et Compilation. Programme informatique

6 6 II- Méthodes de programmation : 1- Les éléments de base dun algorithme : Les données : Notion de Données, de Variables et de Constantes. Les types simples. Affectation. Les entrées / sorties standards et fonctions prédéfinis. La sélection : La sélection simple et réduite. La sélection imbriquée. Le choix multiple. Expression logique et algèbre de boole. Litération : La boucle déterministe. La boucle indéterministe. Les boucles imbriquées. La démarche danalyse descendante

7 7 Les tableaux et chaînes de caractères : Tableau à une dimension. Tableau à deux dimensions. Manipulation de chaînes de caractères. Programmation modulaire : Définition et paramètres de Procédure et de Fonction. Variable locale et variable globale. Passage par valeur et passage par référence. Les exemples sont issus du programme de mathématiques (arithmétique, algèbre linéaire, analyse,…) : Algorithme dexponentiation rapide, Pivot de Gauss, Algorithme dEuclide, Calcul matriciel, résolution déquations numériques, calcul polynômial,... Des algorithmes de Tri et de recherche : Recherche séquentielle, Tri simple dun tableau, Tri par sélection, Tri par insertion, Tri à bulles,...

8 8 2- Récursivité simple Principe de la récursivité simple. Exemples dutilisation de la récursivité simple. Occupation de mémoire (Pile). Terminaison dune fonction récursive. Récursivité et Itération (champs dutilisation). Exemples dalgorithmes récursifs et itératifs : Factorielle, Puissances entières, Suites récurrentes, PGCD,…

9 9 III- Structures de données : Définition et rôle des structures de données en programmation. 1- Les enregistrements : Définition et manipulation denregistrement Manipulation globale et par champ. 2- Allocation dynamique de la mémoire Notion dadresse mémoire. Allocation et libération de mémoire.

10 10 3- Les listes chaînées. Déclaration dune liste chaînée. Création dune liste chaînée. Fonctions de manipulation de listes : insertion, suppression, recherche, tri, MAJ, … (utilisation de la récursivité et de litération). 4- Les Piles et les Files. Définition dune Pile / dune File. Fonctions de manipulation dune Pile / dune File. Exemples : Évaluation dexpressions arithmétiques, … Létude des structures de données (enregistrement, liste chaînée, etc.) doit se faire à laide dexemples illustratifs accompagnés de schémas.

11 11 La science informatique Une définition : « la science informatique est létude des algorithmes, incluant: leurs propriétés formelles et mathématiques; leurs réalisations concrètes; leurs descriptions dans un langage donné; et, leurs applications. » selon cette définition … : les ordinateurs sont aux informaticiens ce que les télescopes sont aux astronomes (Dijkstra)

12 12 Fondements mathématiques et théoriques –Logique. –mathématiques discrètes. Architecture des ordinateurs. Systèmes dexploitation. Langages de programmation. Réseaux informatiques. Gestion de linformation. Sécurité. Systèmes intelligents. Interaction entre ordinateurs et humains. etc.

13 13 Algorithme du surnom latin Algorismi du mathématicien Arabe Al Khwarizmi. Al Khwarizmi ( ), natif de la région de Khwarezm (aujourd'hui Khiva), au sud de la Mer d'Aral (Ouzbékistan), mort à Bagdad. On connaît son manuscrit d'algèbre "Kitab al-Mukhtasar fi Hisab al-Jabr w'al- Muqàbala", traitant de la résolution des équations traduit en occident sous le titre "Dixit Algorismi". Autre ouvrage : "Kitab al Jami wa al Tafriq bi Hisab al Hind" (livre de l'addition et de la soustraction d'après le calcul des indiens). C'est le 1er livre arabe connu où la numération décimale de position et les méthodes de calcul d'origine indienne font l'objet d'explications détaillées. Historique

14 14 Lalgorithmique est une science ancienne (ex: algorithme dEuclide pour calculer le PGCD) pgcd(m, n) = pgcd(m n, n) si m > n pgcd(m, n) = pgcd(m, n m) si m < n La programmation est une science nouvelle [Knuth, the Art of Computer programming]). Métier à tisser (1801) : ancêtre des cartes perforées Développement de programmes assembleur à partir des 40s.

15 15 Une machine est un objet, réel ou théorique, qui est capable de : –mémoriser un algorithme, –exécuter les opérations élémentaires qui composent cet algorithme, –enchaîner ces opérations élémentaires en respectant lordre imposé par lalgorithme. Exemples de telles machines –La machine de Turing –Un PC –La machine virtuelle de Java (JVM - Java Virtual Machine) Lalgorithme est une solution conceptuelle, le programme est la solution technique mettant en œuvre lalgorithme. Au début de linformatique, les langages étaient proches de la machine –une solution conceptuelle était difficile à mettre en œuvre sans de bonnes connaissances techniques. Machine

16 16 Architecture interne dun ordinateur unité centralemémoire principale contrôleur lecteur CD/DVD contrôleur disque dur contrôleur port USB carte graphique moniteur carte réseau internet unité de contrôle unité arithmétique et logique registres cache bus carte mère

17 17 Abaque romain chiffres notés par des cailloux (calculus) Mémoire de sauvegarde Données & information RAM Disque Dur –Identificateur : Y –Type : réel –Valeur : 3,7 Mémoire centrale (mémoire vive) 25X 3,7Y –Identificateur : X –Type : entier –Valeur : 25

18 18 Nombres entiers: –8 bits donnent : nombres positifs : 0 à 255 nombres signés: -128 à +127 Nombres réels sur 32 bits (e.g. 6.02×10 23 ) Caractères : codage (valeur numérique caractère) –ex.: code ASCII à 8 bits (256 choix) ASCII : « American Standard Code for Information Interchange » –ex.: code Unicode à 16 bits (65536 choix) Représenter de linformation binaire Code ASCIIcaractère correspondant

19 19 La Fonction Mémoire MEM Adresse Donnée Ecriture MEM Adresse Donnée LectureCaractéristiques Nombre de mots (Largeur du bus dadresse) Taille dun mot (Largeur du bus de données) Temps daccès Coût

20 20 Code objet du programme Valeurs constantes Piles dappels de fonctions Allocation dynamique de mémoire Code Données statiques Tas Pile Mémoire et exécution


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