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Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'informatique avant
Ramsès II
Richard G. TERRAT
Ingénieur A&M
Maître de conférences honoraire en Informatique
Université de Montpellier
8 mars 2016
2/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Sommaire
Prolégomènes
informatique
algorithme
Périple autour des algorithmes et du codage
l'Égypte
Babylone
8 mars 2016
Prolégomènes 3/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Informatique
Quatre « piliers »
l'algorithmique
l'information : représentation, codage
la programmation (parfois improprement appelée
aussi « codage ») et ses langages
l'ordinateur
« L'ordinateur est à l'informaticien ce que le télescope est
à l'astronome » (Jacques Arsac, membre de l'Académie
des Sciences)
« L'informatique n'est pas plus la science des ordinateurs
que l'astronomie n'est celle des télescopes. » (Michael R.
Fellows et Ian Parberry - Computing Research News –
Janvier 1993)
8 mars 2016
Prolégomènes 4/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Algorithme
Etymologie
« XIIIe siècle, augorisme. Altération, sous l'influence du
grec arithmos, « nombre », d'algorisme, qui, par
l'espagnol, remonte à l'arabe Al-Khuwarizmi, surnom d'un
mathématicien »
Définition
« Méthode de calcul qui indique la démarche à suivre
pour résoudre une série de problèmes équivalents en
appliquant dans un ordre précis une suite finie de règles.
L'algorithme de la multiplication de nombres à plusieurs
chiffres »
Académie française
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Bagdad
850 1200
Alexandrie
-300 600
Thèbes
-1800 -1500
Babylone
-2500 -1500
Chine
-1000 →-300
Inde
200 →700
8 mars 2016
Bagdad 6/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
La maison de la sagesse
Numération décimale positionnelle avec zéro
issue de l'Inde
utilisée de nos jours
Fondation de l'Algèbre par Al Khuwarizmi dont
le nom est à l'origine des mots
algèbre
algorithme
et dont les algorithmes sont toujours ceux enseignés
et utilisés aujourd'hui
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8 mars 2016
Inde 7/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'inde
Apparition du zéro en tant que
chiffre
nombre
Algorithmes des opérations arithtiques
(Aryabhata)
multiplication, division
racine carrée
Solutions positives des équations
(Brahmagupta)
premier degré
second degré
ces algorithmes ont été à l'origine des travaux d'Al
Khawarizimi
8 mars 2016
Chine 8/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
La chine
Numération décimale additive puis positionnelle
Mathématiques constructivistes
Démonstrations par algorithmes
Résolution de systèmes d'équations linéaires
méthode de Gauss utilisée aujourd'hui
Codage binaire (Yi Jing)
dont Gottfried Wilhelm Leibniz s'est inspiré
utilisé aujourd'hui dans tous les codes
informatiques
8 mars 2016
Alexandrie 9/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
La bibliothèque d'Alexandrie
Numération décimale additive
Mathématiques axiomatiques
axiomatique de la géométrie par Euclide
toujours enseignée aujourd'hui
Algorithmes de calcul
Pgcd (Euclide)
Racine carrée (Héron)
qui sont ceux enseignés et utilisés aujourd'hui
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Alexandrie
-300 600
Thèbes
-1800 -1500
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'Égypte
Codage
Le papyrus Rhind
L'algorithme de multiplication
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8 mars 2016
Égypte 13/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Le papyrus « Rhind »
découvert au XIX ème
siècle dans la tombe de
Ramsès II (Thèbes)
Auteur : Ahmès
5m de long14 feuilles
daté du XVIème siècle
av. J. C.
reprend un papyrus plus
ancien du XIXème siècle
av. J. C.
8 mars 2016
Égypte 14/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Le papyrus « Rhind »
réthorique
pas d’abstraction explicite
pas de logique
pas de démonstration
problèmes « concrets »
calculs arithmétiques
les 4 opérations
tables : multiplication, inverse, ...
opérations sur les fractions (7 à 23)
équations du 1er degré (24 à 27)
résolution par la méthode des « fausses suppositions »
8 mars 2016
Égypte 15/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Le papyrus « Rhind »
Calcul des aires
carré, rectangle, triangle, trapèze
Calcul des volumes
pyramides
Valeur de π problèmes 48 à 50
aire d’un cercle de diamètre 9 unités =
aire d’un carré de côté 8 unités
π.92/4 82 π 4 x(8 /9)2 3,16
c’est la quadrature (approchée) du cercle !
8 mars 2016
Égypte 16/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
Calcul de 19 x 35
35 1
35 x 2 = 70 2
70 x 2 = 140 4
140 x 2 = 280 8
280 x 2 = 560 16
----------------------
665 19
19
19 ÷ 2 9
9 ÷ 2 4
4 ÷ 2 2
2 ÷ 2 1
1 ÷ 2 0
8 mars 2016
Égypte 17/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
Calcul de 19 x 35
19 = 16 + 2 + 1 = 24 + 21 + 20
décomposition de 19 en … binaire !
1910 = 100112
19 = 2 x 9 + 1
9 = 2 x 4 + 1
4 = 2 x 2 + 0
2 = 2 x 1 + 0
1 = 2 x 0 + 1
8 mars 2016
Égypte 18/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
35 x 19
35 x 18 + 35
70 x 9 + 35
70 x 8 + 70 + 35
70 x 8 + 105
140 x 4 + 105
280 x 2 + 105
560 x 1 + 105
1120 x 0 + 560 + 105
560 + 105
665
Dite aussi « du paysan russe »
! !
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8 mars 2016
Égypte 19/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
Pour multiplier a par b avec r comme résultat
je pose r = 0
tant que b n'est pas nul
si b est impair
j'ajoute a à r
je multiplie a par 2
je divise b par 2 (par défaut)
maintenant que b est nul, r est le résultat
8 mars 2016
Égypte 20/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
def ahmès (a,b) :
# données : 2 entiers naturels
# résultat : leur produit selon la méthode d'Ahmès
r = 0
while b != 0 : # invariant : r + a*b
c = b%2
if c != 0 :
r = r+a
a = a*2
b = b//2
return r
Le programme en Python
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
19 x 35
10 x 35 + 9 x 35
10 x 35 + 315
1 x 350 + 315
350 + 315
665
9 x 35
9 x 30 + 9 x 5
9 x 30 + 45
9 x 3 x 10 + 45
27 x 10 + 45
315
selon Pythagore
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
Pour multiplier a par b avec r comme résultat
je pose r = 0
tant que b n'est pas nul :
je prends le dernier chiffre de b
je multiplie ce dernier chiffre par a
cf. table de multiplication de Pythagore
je l'ajoute à r
je multiplie a par dix
je divise b par dix (par défaut)
maintenant que b est nul, r est le résultat
selon Pythagore
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
def pythagore (a,b) :
# données : 2 entiers naturels
# résultat : leur produit selon la méthode de Pythagore
r = 0
while b != 0 : # invariant : r + a*b
c = b%10
if c != 0 :
r = r + produitParUnChiffre (c,a)
a = a*10
b = b//10
return r
Le programme en Python
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
L'algorithme de multiplication
def produitParUnChiffre (a,b) :
# données : a chiffre décimal, b entier naturel
# résultat : le produit de a par b
r = 0
while b != 0 : # invariant : r + a*b
c = b%10
if c != 0 :
r = r + c*a # table de multiplication
a = a*10
b = b//10
return r
Le programme en Python
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8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Et dans les ordinateurs ...
On fait comment ?
comme les égyptiens ?
comme Pythagore ?
autrement ?
Préférences ?
beaucoup d'opérations simples
peu d'opérations complexes
Un indice :
les nombres sont codés en binaire !
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Thèbes
Babylone
Thèbes
-1800 -1500
Babylone
-2500 -1500
8 mars 2016Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Babylone
Historique
Codage
Algorithmes
8 mars 2016
Babylone 28/45
Pierre-rouge Sciences - Assas Richard Terrat
Historique
Sources
400 tablettes d'argile mises au jour
depuis les années 1850 datées de -2 500 à -1 500
Contenus
calculs arithmétiques : multiplications, divisions,
fractions, racines carrées
géométrie : calculs d'hypoténuse, triplets
pythagoriciens, théorème de Pythagore
algèbre : équations du premier, second et troisième
degré
éléments de trigonométrie
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