Algorithmique - SOS Devoirs Corrigés

Algorithmique – Cours
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 CHAPITRE 1 : Introduction
1) La démarche algorithmique
2) Les compétences attendues
3) Les logiciels
4) Bref historique
 CHAPITRE 2 : Qu’est-ce qu’un algorithme ?
1) Définition
2) Squelette d’un algorithme
3) Langage et règles d’écriture
4) Algorigramme
 CHAPITRE 3 : Phases d’un algorithme
1) Préparation du traitement
2) Traitement de donnée(s)
3) Sortie de résultat(s)
 CHAPITRE 4 : Constantes et variables
1) Définitions
2) Conventions de nommage
 CHAPITRE 5 : Opérateurs et opérandes
1) Définitions
2) Types d’opérateurs
3) Priorités des opérateurs
 CHAPITRE 6 : Instructions de base
1) Affectation
2) Entrée / Lecture
3) Sortie / Ecriture
 CHAPITRE 7 : Structures de contrôle
 CHAPITRE 8 : Structures linéaires
 CHAPITRE 9 : Structures alternatives
1) Structure alternative complète
2) Structure alternative réduite
3) Structures alternatives imbriquées
 CHAPITRE 10 : Structures répétitives
1) Boucle itérative « POUR … DE … A …, FAIRE »
2) Boucles conditionnelles
 « TANT QUE …, FAIRE »
 « REPETER … JUSQU'A … »
 CHAPITRE 11 : Structures de choix
Algorithmique
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La DEMARCHE ALGORITHMIQUE est une composante essentielle de l’activité mathématique.
 L’usage et le développement des algorithmes font partie de notre quotidien ; ils sont notamment à la
base du fonctionnement des automates, des calculatrices et des ordinateurs.
 De nombreux algorithmes sont connus depuis l’Antiquité, dont l’algorithme d’Euclide, qui permet de
calculer le PGCD de deux nombres entiers non nuls.
Ce cours se donne pour objectif la maîtrise des COMPÉTENCES suivantes :
 comprendre et examiner un algorithme préexistant, son fonctionnement ou son but ;
 modifier un algorithme pour obtenir un résultat précis ;
 analyser une situation : identifier les données d’entrée et de sortie, le traitement, les instructions... ;
 créer une solution algorithmique à un problème donné : comment écrire un algorithme en « langage
courant » en respectant un code, identifier les boucles, les tests, les opérations d’écriture, d’affichage... ;
 valider la solution algorithmique par des traces d’exécution et des jeux d’essais simples ;
 adapter l’algorithme aux contraintes du langage de programmation : identifier si nécessaire la nature
des variables... ;
 valider un programme simple.
Sont présentés dans ces pages quelques EXEMPLES D’ALGORITHMES dont l’écriture touche tous les
domaines du programme :
 fonctions : étude numérique, étude asymptotique…
 géométrie : affichage, positionnement et déplacement d’objets géométriques simples (points, segments,
cercles), colinéarité, orthogonalité…
 statistique : tris, détermination de certains indicateurs (moyenne, médiane, quartiles)…
 probabilités : modélisation de certains phénomènes à partir de fréquences observées…
 numérique : traitement de nombres, comparaisons, exactitude dans les calculs…
La mise en œuvre d’algorithmes peut se faire à l’aide de nombreux LOGICIELS :
 des logiciels dédiés : ALGOBOX, SCRATCH, EXECALGO, LINOTTE...
 des logiciels de programmation : PYTHON...
 des logiciels liés au calcul scientifique : SCILAB...
 des logiciels de calcul formel : XCAS, MAXIMA, WIRIS...
Le choix du logiciel (et plus généralement de l’outil informatique) dépend souvent de la complexité de
l’algorithme et notamment du temps de calcul, de la nature, de la taille ou de la précision des nombres utilisés,
de la lisibilité de l’algorithme ou de la nature de la sortie…
CHAPITRE 1 : Introduction

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En résumé, on peut considérer dans une PREMIERE APPROCHE qu’un algorithme décrit un processus de
résolution d’un problème défini, rédigé dans un langage formalisé et produisant un résultat en un temps fini.
Le mot ALGORITHME tire son nom du mathématicien persan Al-Khuwarizmi (né vers 780 - mort vers 850)
qui a écrit en langue arabe le plus ancien traité d’algèbre baptisé « Abrégé de calcul par la complétion et la
simplification » dans lequel il décrivait des procédés de calcul à suivre étape par étape pour résoudre des
problèmes ramenés à des équations. Toutefois, les algorithmes existent depuis plus longtemps : les
Mésopotamiens calculaient déjà en 1 800 avant J.-C. des valeurs approchées des racines carrées à l’aide
d’algorithmes.

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1) DEFINITION
Un ALGORITHME est une suite finie d’instructions élémentaires (règles), qui s’appliquent dans un ordre
déterminé à un nombre fini de données pour fournir un résultat.
Exemple : Suivre une recette de cuisine, calculer une somme, tracer une figure dans le plan… sont autant
d’activités pour lesquelles une série d’actions sont à effectuer une ou plusieurs fois afin d’obtenir un résultat.
Tout algorithme est donc caractérisé par :
 un ensemble d’instructions à exécuter
 un ordre d’exécution de ces différentes actions, déterminé par la logique d’enchaînement et
conditionné par les structures mises en œuvre
 un début et une fin
Remarque : Dans la suite du cours, on entend par TRAITEMENT soit une instruction isolée, soit une
succession d’instructions.
2) SQUELETTE D’UN ALGORITHME
Trois phases indissociables structurent un algorithme :
1- La préparation du traitement
2- Le traitement de donnée(s)
3- La sortie de résultat(s)
Exemple 1 : Lors de la conception d’un gâteau, il faut envisager plusieurs phases, rigoureusement ordonnées.
Tout d’abord, il convient d’acheter les ingrédients (1ère phase) qui entrent dans la composition de la recette.
Attention ! Un seul oubli pourrait en compromettre la réussite ! Ensuite, il faut suivre étape par étape les actions
à mener comme peser les ingrédients, battre les œufs en neige, faire fondre le beurre… (2ème phase). Attention !
Il suffit d’inverser des étapes, de ne pas respecter les proportions… et le gâteau risquerait fort d’être raté !
Enfin, quoiqu’il advienne lors du suivi de la recette, on obtient un résultat (3ème phase). En principe, ce résultat
doit ressembler au gâteau attendu, tant visuellement que sur les plans gustatif, olfactif et pourquoi pas tactile !
Exemple 2 : De nos jours, il n’est pas rare d’utiliser un navigateur GPS pour obtenir un itinéraire (but de
l’algorithme). On entre alors le point de départ et le point d’arrivée (données d’entrée – 1ère phase). Une série
d’instructions (traitement des données – 2ème phase) fournit en sortie une ligne brisée (résultat – 3ème phase) qui
symbolise le chemin à parcourir pour joindre ces deux points.
CHAPITRE 2 : Qu’est-ce qu’un algorithme ?

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Mais comment écrire un algorithme pour qu’il soit universellement compréhensible ? Un algorithme peut être
soit écrit sous forme littérale (langage algorithmique), soit représenté graphiquement (algorigramme).
3) LANGAGE ET REGLES D’ECRITURE D’UN ALGORITHME
Un algorithme peut être écrit en utilisant un langage de description d’algorithme (LDA). Ce langage utilise
un ensemble de mots clés et de structures permettant de décrire de manière complète et claire l’ensemble des
opérations à exécuter sur des données pour obtenir des résultats. Un tel langage présente un réel avantage, celui
de pouvoir être transcrit dans un langage de programmation structuré et lisible. Il ne faut donc pas confondre
algorithme et programme.
4) ALGORIGRAMME
En algorithmique, on peut aussi utiliser un algorigramme, c’est-à-dire représenter graphiquement l’algorithme
à l’aide de symboles normalisés.
Exemples :
 Symbole de traitement
(symbole général)
 Symbole de test
(symbole de branchement)
 Symbole auxiliaire
(symbole de début, fin ou interruption
d’algorithme)
Remarque : On parle souvent indifféremment d’algorigramme ou d’organigramme.