Algorithmes et Structures de Données

Université de Corse - IUP NTIC2 2005/2006 – Algorithme et Structure de Données
Algorithmes et
Structures de Données
Principes
Capocchi Laurent
[e-mail]
http://spe.univ-corse.fr/capocchiweb
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Introduction
Processus de Conception
Analyse
Programmation, codage
Édition des liens
Compilation
Test
Problème
Programme en
langage machine
Algorithme
Programme évolué
Programme exécutable
Solution acceptable
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Introduction
Un algorithme = séquence d’actions/instructions
Deux types d’actions
Actions primitives : Directement exécutable par la
machine sans infos supplémentaires
Lecture, Écriture, Affectation
Actions complexes : Non directement exécutable par
la machine, exprimées sous la forme d’une collection
d’actions primitives (sous-algorithme)
La conception d’un algorithme est basée sur
le principe de décomposition d’une action
complexe
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Introduction
Presentation d'un Algorithme
algorithme calculer la surface d’un cercle
constante PI = 3,14
variable : rayon, surface : Réel
début
écrire (‘Calcul de la surface d’un cercle’)
écrire (‘entrer un rayon’)
lire (rayon)
surface <- PI*rayon*rayon
écrire (‘la surface est’, surface)
fin

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Sommaire
Principe de l’algorithmique
Les variables dynamiques, les pointeurs
La récursivité
Les Structures de Données (I)
Les listes
Les piles, Les files
Les algorithmes de recherche, de tri simples et
évolués, calcul de complexité
Les Structures de Données (II)
Les arbres
Les graphes
Introduction au TAD
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Notions Préalables
Variables
Types de base : Entier, Réel, …
Tableaux (type Tab = tableau[0..Max-1] de Entier; …)
Enregistrements (type Individu = structure ;…)
…
Caractéristiques des variables statiques
Nom, taille connus à la compilation
Structure statique = cardinalité finie
L’espace occupé en mémoire (leur taille) reste constant
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Notions Préalables
Exemple des tableaux
Déclaration
Taille (nombre de cases)
Type des éléments
X : Tableau [0..14] de Entiers
X[0] <- 10
X[1] <- 5
X[2] <- 3
510 3
Places réservées et perdues
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Insuffisance des Structures statiques
Comment faire quand on ne connaît pas à l’avance le
nombre d’élément à stocker ?
Réserver beaucoup trop de place, pour être sûr que dans
tous les cas on en aura suffisamment quitte à perdre
beaucoup d’espace mémoire
Utiliser des structures dynamiques,
On peut créer de nouveaux objets selon les besoins
Si les objets ne sont plus utilisés on
peut libérer la mémoire associé
Optimiser l’espace mémoire

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Structure dynamique
Définition
Une structure dynamique est une structure dont la taille (le
nombre de composants) peut varier an cours d'exécution
L'allocation de l'espace se fait au fur et à mesure
des besoins
 Exemples
Listes, Files, Piles
Arbres, Graphes
 ....
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Variable dynamique
Définition
Un objet crée pendant l'exécution d'un programme
 Elle possède
Un type
Une valeur
Un emplacement mémoire
Pas d'identificateur
 Cette variable est accessible par le biais
d'un pointeur
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Definition: Pointeur (1)
Un pointeur est une variable qui contient l'adresse
mémoire d'un autre objet
Chaque objet est caractérisé par une adresse mémoire
La mémoire de l'ordinateur est découpée en mot (8, 16,
32, 64 bits)
Chaque octet est repéré par son numéro d'ordre appelé
adresse
Un pointeur a donc toujours la même taille
quelque soit l'objet pointé
Taille du pointeur dépend de la machine
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Definition: Pointeur (2)
L'objet dont l'adresse est repérée par un pointeur
s'appelle objet pointé
Si p est le pointeur qui le désigne, cet objet est
accessible par p
La déclaration d'un pointeur implique d'indiquer le
type des objets qu'il peut pointer
Pour savoir combien de cases mémoire, il faut
considérer pour récupérer l'objet pointé

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Definition: Pointeur (3)
p:  Entier // pointeur sur entier
Pointeur: variable dont le contenue indique
l'emplacement en mémoire d'une autre variable
créée dynamiquement et d'un type donnée
Les pointeurs servent à désigner des objets
109 237
@109
p
Espace réservé non pas
pour un entier mais
pour une adresse
L’entier 237 est « pointé »
par p : on note p
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Utilisation possibles des pointeurs
Permettre l'accès à une structure créée dynamiquement
Une liste, une file ou une pile...
Un objet quelconque
Opération possibles
Associer un objet à un pointeur
Accéder , détruire ou modifier l'objet pointé
Indiquer l'absence d'objet pointé
Permettre à deux pointeurs de pointer le même objet
Comparer deux pointeurs pour savoir s'ils
pointent le même objet....
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Variable dynamique de type pointeur
Une variable de type pointeur doit spécifier un type d'objets
pointés
Les objets pointés peuvent être de tout type, même du type
pointeur
Exemple de déclarations:
P: Caractère //se lit p, pointeur sur caractère
P1: Personne ou Personne = structure
nom: Chaîne(15)
prénom: Chaîne(15)
age: Entier
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Pointeur sur rien
Un pointeur est susceptible de ne pointer sur rien (aucune
variable dynamique)
On appellera nil une valeur de type pointeur qui caractérise
l'absence de pointage: p <- nil
Cette valeur permet l'initialisation des pointeurs qui est
très importante

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Pointeur sur un objet (1)
Création dynamique de l'objet pointé
Déclaration du pointeur
P: Caractère // pointeur sur caractère
P <- nil
Création de l'objet pointé
Reservation de mémoire: p <- obtenir()
Assignation: P <- 'C'
La variable pointée n'est accessible que par
l'intermédiaire du pointeur
nil
p
@
p
c
C
@
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Pointeur sur un objet (2)
Destruction de l'objet pointé
Il faut libérer l'espace mémoire qui a été crée
dynamiquement
Libérer (p)
p
@@c
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Creation et Destruction
Creation
On utiliser la fonction « obtenir » qui renvoie comme
résultat l'adresse de l'espace réservé
Fonction obtenir()  : Type
Destruction
On utilise la procédure « libérer » qui détruit l'espace
pointé par l'adresse passée en paramètre.
Procédure libérer (entrée
Type)
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Attention
Ne pas confondre la variable de type pointeur avec la
variable dynamique qu'elle désigne....
Variable de
type pointeur
@
p
237
@
Variable dynamique
de type entier