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Structure de données
ESTA, 01 Février 2017
Mohammed Khachan
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Objectif
• Connaître les structures de données élémentaires,
tableaux, listes chaînées, piles, files, arbres
• Concevoir des structures de données et les algorithmes
qui les manipulent.
• Il ne s'agit pas d'un cours de programmation de C.
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Concept
• Chaque COURS sera en partie :
• de l'algorithmique (des structures de données)
• de l'implantation dans un langage de programmation (C)
• TD/TP sur machine
• approfondir les structures de données et algorithmes du cours
• alternance TD et TP d'application
• Implémenter les exercices du TD
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Plan
• Algorithmique
• Survol de l’architecture logicielle
• Rappel
• Récursivité (utilisation dans les arbres)
• Structures
(base des structures de données)
• Tableaux statiques et dynamiques
• Chaines de caractères
• Allocation mémoire.
• Listes chainées, piles, files.
• Algorithmes de Tri et parcours.
• Arbres.
• Tables de hachage.
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Partie I
Algorithmique
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Algorithme
Al Khawarizmi, Bagdad IXè siècle.
Encyclopedia Universalis :
« Spécification d’un schéma de calcul sous forme
d’une suite finie d’opérations élémentaires obéissant
à un enchaînement déterminé. »
DONNÉES
RÉSULTATS, ACTIONS
Composition d ’un nombre fini d’opérations dont chacune est :
• définie de façon rigoureuse et non ambiguë
• effective sur les données adéquates
(exécution en temps fini)
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Différence entre problème et
instance du problème
• Exemple d’un problème: Tri d’un ensemble d’éléments
Entrée: Suite de n éléments a1,…an
Sortie: La suite ordonnée
• Instances du problème:
Suite de nombres: 475, 787, 34, 245, 56, 350
Suite de noms: Pierre, Christine, Sylvie, Samuel, Fabien
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Fonction: difference entre déclaration et definition
• Une déclaration donne le nom et le type sans apporter d'autres
détails.
int sommeInt( int , int );
• Une définition précise les détails de l'implementation ou
l'emplacement de la mémoire.
int sommeInt( int a, int b )
{
return ( a+b );
};
• La Signature d'une fonction correspond a la partie de sa
déclaration qui précise les types de paramètres et le type de
retour. Le nom de la fonction ne fait pas partie de sa signature.
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Fonction: difference entre paramètre et argument
• int sommeInt( int a, int b);
a et b sont les paramètres de la fonction.
void main()
{
int x=5, y=7;
int res= 0;
res= sommeInt( x, y );
// x et y sont les arguments de la fonction
}
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Subdivision d’un problème en sousproblèmes (programmation modulaire)
Problème: Trouver le plus petit nombre
premier strictement supérieur à un entier
positif donné
Déterminer si un entier m est un nombre
premier.
Il suffit de tester si m est divisible par un entier
entre 2 et m/2
– Utiliser cette fonction pour trouver le plus petit
nombre premier supérieur à un entier n.
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Subdivision d’un problème en sous-problèmes
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programmation modulaire
La programmation modulaire consiste à
décomposer une application en modules, groupes
de fonctions pour pouvoir les développer
indépendamment, et les réutiliser dans d'autres
applications.
Exemple:
program.c
program.h, program.c, main.c
– program.h va contenir les déclarations des fcts.
– program.c (.cpp) va contenir les définitions des fcts.
– main.c (.cpp) va contenir le programme à exécuter.
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programmation modulaire
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Organisation du code
• Organisation du code :
• En fonctions, structures, etc.
• En fichiers.
• But:
• Plus de lisibilité.
• Facilité la maintenance du code.
• Réutilisation.
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Partie II
Survol d’architecture logicielle
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Programme ??
bin
lib
a.out
Exécutable(s)
.exe
.o
.so
.lib
.dll
Librairies et fichiers objets
Programme
include
.h
Fichiers de description (header)
src
.c
Fichiers d’implantation (source code)
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Programmes et librairies
En C :
Exécutable ↔ main()
Pour la réutilisation, on utilise des bibliothèques
(ou librairies) de fonctions : une description de
chaque fonction (dans des fichier “.h” d’en-tête, ou
header), et du code compilé correspondant (des
“.lib” et “.dll” sous PC, des “.so” et “.a” sous UNIX)
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La Compilation : Résumé
Fichiers
d’en-tête C
Code source C
Préprocesseur
.h
.c
Code pré-processé
Compilateur
Librairies
.lib .so
Fichier(s) Objet
.o
Editeur de liens
exécutable
a.out
.exe
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Qualité d’un programme
Architecture claire
Réutilisabilité
Structures de données + Algorithmes;
Documentation;
Tests de robustesse;
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Efficacité d’un algorithme
• Critère de mesure : complexité, pas temps d’exécution.
• On oublie ce qui est subjectif (programmeur, matériel, ... ).
• On cherche une grandeur n pour "quantifier" les entrées.
• On calcule les performances uniquement en fonction de n.
• Complexité d'un ALGORITHME, pas d'un programme !
• On doit essayer de choisir comme grandeur (n) la dimension la plus
significative. Par exemple :
• Tableaux, listes : nombre d'éléments.
• Arbres : la hauteur, le nombre de nœuds, de feuilles, ...
• Polynômes : le degré, le nombre de coefficients différents de 0, ...
• Le choix d'une structure de données a une grande influence sur
l'efficacité d'un algorithme ! !
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Classe de complexité
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Partie III
Rappel Programmation C
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Programmation C
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