Algo

Données et Algorithmique

Données et Algorithmique - Sommaire ●

INTRODUCTION

●

LES VARIABLES SCALAIRES

●

❍

codage binaire

❍

boucles

❍

récursivité

LES TABLEAUX STATIQUES ❍

tableaux unidimensionnels ■

généralités

■

fonctions de base (fichier inclus base_tus)

■

■

manipulations dans les tableaux (mani_tus) tris ■

généralités (valables également pour d'autres types de données)

■

le tri bulle

■

le tri par insertion

Données et Algorithmique Ce document décrit les structures de données et les algorithmes que l'on peut leur associer. Contrairement à beaucoup d'ouvrages d'algorithmique, j'ai préféré mettre l'accent sur le choix des structures de données. Il est avant tout important de définir coment modéliser le problème à traiter, ainsi que ses données. Ce choix fait, on cherchera ensuite l'algorithme optimal, adapté aux types de données choisies. Ce document n'est pas spécifique à un langage (il suffit qu'il soit structuré). Les exemples par contre sont tous donnés en C (ANSI), mais sont facilement transposables dans un autre langage. Vous trouverez les informations nécessaires dans mon document sur le langage C ou, pour un détail particulier, son index. Autres sites sur l'algorithmique : Jean-Jacques Levy (Polytechnique), Jean Beuneu (EUDIL Lille), cours de JL Bienvenu (CNAM Bordeaux), les polycopiés de Jean Fruitet (IUT Marne la Vallée) ●

INTRODUCTION

●

LES VARIABLES SCALAIRES

●

LES TABLEAUX STATIQUES

●

LES TABLEAUX DYNAMIQUES

●

LES LISTES

●

LES PILES ET FILES

●

LES ARBRES

●

LES GRAPHES

●

LES FICHIERS

●

CORRECTION DES EXERCICES

●

Sommaire

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo.htm (1 of 4) [21-11-2001 17:39:47]

Données et Algorithmique

■

■

●

■

le tri par sélection

■

le tri shell

■

le tri rapide (Quick Sort)

■

le tri par création

■

d'autres tris

recherches ■

la recherche séquentielle

■

la dichotomie

calculs mathématiques ■

calcul vectoriel

■

polynômes

❍

tableaux multidimensionnels

❍

conclusions

LES TABLEAUX DYNAMIQUES ❍

tableaux unidimensionnels en C

❍

la méthode du super-tableau

❍

les tableaux multidimensionnels ■

matrices pleines (matrices rectangulaires dynamiques : mrd)

■

tableaux de tableaux

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo.htm (2 of 4) [21-11-2001 17:39:47]

Données et Algorithmique

dynamiques ❍ ●

●

●

conclusions

LES LISTES ❍

fonctions de base et manipulations (base_lst)

❍

les tris ■

le tri bulle

■

le tri par insertion

■

le tri par sélection

■

le tri par création

■

les autres tris

❍

problèmes mathématiques

❍

conclusions

LES PILES ET FILES ❍

définition

❍

fonctions de base

❍

utilisations

LES ARBRES ❍

introduction

❍

expressions arithmétiques (arb_expr)

❍

listes triées

❍

les arbres généraux

●

LES GRAPHES

●

LES FICHIERS

●

❍

les fichiers séquentiels

❍

les fichiers à accès direct

❍

l'indexation

CORRECTION DES EXERCICES ❍

BOUCLE

❍

TUSEXO_A

❍

TUSEXO_B

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo.htm (3 of 4) [21-11-2001 17:39:47]

Données et Algorithmique

●

❍

GAUSS_MRD

❍

INSE_TTD

recherche dans l'index de mon document sur le langage C

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo.htm (4 of 4) [21-11-2001 17:39:47]

Données et Algorithmique - P.TRAU

Données et Algorithmique Ce document décrit les structures de données et les algorithmes que l'on peut leur associer. Contrairement à beaucoup d'ouvrages d'algorithmique, j'ai préféré mettre l'accent sur le choix des structures de données. Il est avant tout important de définir coment modéliser le problème à traiter, ainsi que ses données. Ce choix fait, on cherchera ensuite l'algorithme optimal, adapté aux types de données choisies. Ce document n'est pas spécifique à un langage (il suffit qu'il soit structuré). Les exemples par contre sont tous donnés en C (ANSI), mais sont facilement transposables dans un autre langage. Vous trouverez les informations nécessaires dans mon document sur le langage C ou, pour un détail particulier, son index. Autres sites sur l'algorithmique : Jean-Jacques Levy (Polytechnique), Jean Beuneu (EUDIL Lille), cours de JL Bienvenu (CNAM Bordeaux), les polycopiés de Jean Fruitet (IUT Marne la Vallée) ●

INTRODUCTION

●

LES VARIABLES SCALAIRES

●

LES TABLEAUX STATIQUES

●

LES TABLEAUX DYNAMIQUES

●

LES LISTES

●

LES PILES ET FILES

●

LES ARBRES

●

LES GRAPHES

●

LES FICHIERS

●

CORRECTION DES EXERCICES

●

Sommaire

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_t.htm [21-11-2001 17:39:57]

Données et Algorithmique - INTRODUCTION

INTRODUCTION Lorsque l'on désire créer un programme répondant à un cahier des charges bien défini (condition préalable évidement nécessaire), il faut déterminer quelles données il va falloir traiter, et comment les traiter. La première étape est donc de choisir comment représenter en mémoire ces données, et si plusieurs possibilités sont envisageables, choisir la plus appropriée aux traitements qu'il faudra effectuer (c'est à dire celle pour laquelle les algorithmes seront le plus facile à mettre en oeuvre). Dans un gros programme (C.A.O. par exemple), on appelle modèle la structure choisie pour stocker les données en mémoire. Une fois ce modèle défini, le programme doit être écrit de manière structurée, c'est à dire être décomposé en petites entités (sous programmes, fonctions en C), réalisant chacune une tâche bien définie, en ayant bien défini quelles sont les données nécessaires en entrée du sous programme, et quelles seront les données retournées en sortie du sous programme (arguments ou dans certains cas variables globales). La réalisation pratique de la tâche doit ne dépendre que de ses entrées et sorties, et n'accéder à aucune autre variable (par contre elle peut utiliser pour son propre compte autant de variables locales que nécessaire). Ceci permet d'éviter les effets de bord, qui rendent la recherche d'erreurs (débogage) presque impossible. Le choix d'un modèle est capital : devoir le modifier une fois le programme bien avancé nécessite en général la réécriture complète du programme, alors que modifier certaines fonctionnalités du programme correspond à ajouter ou modifier des sous programmes sans modifier les autres. C'est un des intérêts de la programmation structurée. Par contre, pour pouvoir plus facilement modifier le modèle, il faut des structures de données hiérarchisées et évolutives (disponibles dans les langages orientés objets). Un autre avantage de la programmation structurée est la possibilité de créer dans un premier temps chaque sous programme réalisant une tâche déterminée grâce à un algorithme simple, puis d'optimiser uniquement les sous-programmes souvent utilisés, ou demandant trop de temps de calcul, ou nécessitant trop de mémoire. Parlons encore de l'optimisation d'un programme. On n'optimise un programme (ou du moins certaines parties) que si l'on estime que son fonctionnement n'est pas acceptable (en temps ou en consommation de mémoire). On devra choisir un algorithme en fonction des conditions d'utilisation du programme (on ne trie pas de la même manière un fichier totalement mélangé et un fichier déjà trié , mais avec quelques valeurs non triées en fin de fichier). A partir d'un moment, on ne peut plus optimiser en temps et en mémoire. Il faut alors choisir. Par exemple, un résultat de calcul qui doit être réutilisé plus tard peut être mémorisé (gain de temps) ou on peut préférer refaire le calcul (gain de mémoire). Par exemple, il est rare de passer par une variable intermédiaire pour utiliser deux fois i+1.

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo01.htm [21-11-2001 17:40:12]

Sommaire général PROGRAMMATION

Sommaire général PROGRAMMATION Vous trouverez ici mes (gros) documents sur la programmation : C, C++, algorithmique, infographie, Pascal). ainsi que la possibilité de télécharger les exemples (bien que le copier - coller sous Netscape ou IE marche également très bien), mais aussi les corrections des exercices, la bibliothèque graphique, des exemples supplémentaires, des sujets de TP, d'examens.... Copyright : utilisation de ces documents libre pour tout usage personnel. Utilisation autorisée pour tout usage public non commercial, à condition de citer son auteur (Patrick TRAU, IPST, Université Louis Pasteur Strasbourg, email : ) et de me signaler tout usage intensif. Utilisation commerciale interdite sans accord écrit de ma part. Cliquez sur l'icône (à droite) pour voter pour le site n°3464 du TOP Ouaibe (cours en ligne de P. TRAU). vous pouvez accéder à : ● Cours sur le C (ANSI) (y compris correction des exercices), qui détaille complètement le langage C ● Données et Algorithmes : les différents algorithmes classiques, expliqués, comparés, en fonction des types de données choisies. Chaque algorithme est accompagné de sa mise en oeuvre en C ● Infographie : comment dessiner sur un matériel (écran, imprimante...) sur lequel on sait au moins allumer un point. Les tracés de base (droites, courbes...), les remplissages et hachurages, clipping, tracés 3D,... La documentation de la bibliothèque graphique téléchargeable. Les exemples sont en C ANSI. ● sommaire et instructions de téléchargement de la disquette d'accompagnement concernant les trois documents cités ci-dessus (mais aussi la bibliothèque graphique en version Pascal) ● le C++ (ce document suppose que vous connaissez déjà le C) ●

Cours de Pascal

●

évaluez vous avec mes sujets d'examens (dont certains avec correction) (en particulier en C)

●

Plus spécifiquement pour les étudiants d'IUP2 à l'IPST (les autres ont aussi le droit de regarder) : les sujets et correction des TP (97/98 en version détaillée, et ceux de l'année en cours, au fur et à mesure). Certains points du C expliqués par les étudiants de DEUG TI

●

La plupart de ces documents contiennent des frames (écran séparé en deux parties). Pour revenir à cette page (et quitter les frames), une solution est de cliquer sur le bon

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/ (1 of 2) [21-11-2001 17:40:27]

(à vous de trouver lequel).

Sommaire général PROGRAMMATION

Bonne lecture ! Pour toute question, envoyez moi un , ou regardez mes FAQ. S'il vous plait, signalez moi toute erreur ! Liens externes : Vous cherchez un compilateur gratuit (C/Pascal) ? utilisez gcc, gpp sous Linux/Unix, Sous DOS regardez l'ABC de la Programmation : Olivier Pecheux vous aide à démarrer (y compris à installer le compilateur freeware DJGPP). si vous cherchez d'autres sites sur la programmation, en voici des listes : en français ou en anglais.

Depuis le 20/3/1997, vous êtes le

ème lecteur de cette page

P. TRAU, ULP-IPST, 20/3/97 Vous pouvez ici accéder aux autres informations sur ce serveur, normalement ou par carte.

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/ (2 of 2) [21-11-2001 17:40:27]

Données et Algorithmique - Sommaire

Données et Algorithmique - Sommaire ●

INTRODUCTION

●

LES VARIABLES SCALAIRES

●

❍

codage binaire

❍

boucles

❍

récursivité

LES TABLEAUX STATIQUES ❍

tableaux unidimensionnels ■

généralités

■

fonctions de base (fichier inclus base_tus)

■

manipulations dans les tableaux (mani_tus)

■

tris

■

■

●

■

généralités (valables également pour d'autres types de données)

■

le tri bulle

■

le tri par insertion

■

le tri par sélection

■

le tri shell

■

le tri rapide (Quick Sort)

■

le tri par création

■

d'autres tris

recherches ■

la recherche séquentielle

■

la dichotomie

calculs mathématiques ■

calcul vectoriel

■

polynômes

❍

tableaux multidimensionnels

❍

conclusions

LES TABLEAUX DYNAMIQUES

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_c.htm (1 of 3) [21-11-2001 17:40:36]

Données et Algorithmique - Sommaire

❍

tableaux unidimensionnels en C

❍

la méthode du super-tableau

❍

les tableaux multidimensionnels

❍ ●

●

●

■

matrices pleines (matrices rectangulaires dynamiques : mrd)

■

tableaux de tableaux dynamiques

conclusions

LES LISTES ❍

fonctions de base et manipulations (base_lst)

❍

les tris ■

le tri bulle

■

le tri par insertion

■

le tri par sélection

■

le tri par création

■

les autres tris

❍

problèmes mathématiques

❍

conclusions

LES PILES ET FILES ❍

définition

❍

fonctions de base

❍

utilisations

LES ARBRES ❍

introduction

❍

expressions arithmétiques (arb_expr)

❍

listes triées

❍

les arbres généraux

●

LES GRAPHES

●

LES FICHIERS

●

❍

les fichiers séquentiels

❍

les fichiers à accès direct

❍

l'indexation

CORRECTION DES EXERCICES ❍

BOUCLE

❍

TUSEXO_A

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_c.htm (2 of 3) [21-11-2001 17:40:36]

Données et Algorithmique - Sommaire

●

❍

TUSEXO_B

❍

GAUSS_MRD

❍

INSE_TTD

recherche dans l'index de mon document sur le langage C

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_c.htm (3 of 3) [21-11-2001 17:40:36]

Données et Algorithmique - Index

Données et Algorithmique - Index A,B,C,D,E,F,G,I,L,M,N,O,P,Q,R,S, T,U,V,W A ● ●

accès direct [1] [2] ❍

séquentiel [1] [2]

●

allocation dynamique [1]

●

arbre [1]

●

binaire [1] [2]

●

argument [1]

●

bande [1] [2]

●

binaire [1]

●

bit [1]

●

boucles [1]

●

index du langage C

●

chiffres significatifs [1]

●

clef [1] [2]

B

C

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_i.htm (1 of 6) [21-11-2001 17:40:43]

Données et Algorithmique - Index

D ●

débogage [1]

●

décalage [1]

●

décalages [1]

●

défiler [1]

●

dépiler [1]

●

define [1]

●

deuxaire [1]

●

dichotomie [1] [2] [3]

●

dimension [1] [2]

●

do-while [1]

●

dynamique [1] [2] [3] [4]

E ●

effet de bord [1]

●

empiler [1]

●

encombrement [1]

●

enfiler [1]

●

feuille [1]

●

fichier [1]

●

FIFO [1]

●

file [1]

●

fils [1]

●

float [1]

●

for [1]

●

free [1]

F

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_i.htm (2 of 6) [21-11-2001 17:40:43]

Données et Algorithmique - Index

G ●

Gauss [1] [2]

●

graphe [1]

●

index [1]

●

indexation [1]

●

infixé [1] [2]

●

insertion [1] [2]

I

[3] [4] [5] ●

interpolation [1]

●

Lagrange [1]

●

largeur de bande [1]

●

LIFO [1]

●

ligne de ciel [1] [2]

●

liste [1] [2]

L

[3]

M ●

malloc [1]

●

mathématiques [1] [2] [3] [4]

●

matrice [1] [2] [3] ❍

●

triangulée [1]

modèle [1]

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_i.htm (3 of 6) [21-11-2001 17:40:43]

Données et Algorithmique - Index

N ●

noeud [1]

●

notation polonaise [1]

●

NULL [1] [2] [3]

O ●

objets [1]

●

optimisation [1]

●

parcours [1] [2]

P [3] ●

pile [1] [2] [3]

●

pivot [1]

●

de Gauss [1]

●

pointeur [1] [2] [3]

●

polynôme [1] [2]

●

postfixé [1] [2]

●

préfixé [1] [2]

●

queue [1]

●

Quick Sort [1]

●

récursif [1]

●

récursivité [1] [2]

Q

R

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_i.htm (4 of 6) [21-11-2001 17:40:43]

Données et Algorithmique - Index

[3] ●

racine [1]

●

recherche [1] [2]

●

retassage [1]

●

séquentiel [1] [2]

●

sentinelle [1]

●

spline [1]

●

stable [1]

●

(tri) [1]

●

stack [1]

●

strcmp [1]

●

structuré [1]

●

suites [1]

●

super-tableau [1] [2]

●

suppression [1] [2]

S

[3]

T ●

tableau [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] ❍

dynamique [1]

❍

multidimensionnel [1]

❍

statique [1]

●

ternaire [1]

●

tri [1] ❍

● ●

bulle [1] [2]

tri par arbre [1] ❍

comptage [1]

❍

création [1] [2] [3]

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_i.htm (5 of 6) [21-11-2001 17:40:43]

Données et Algorithmique - Index

❍

fusion [1] [2]

❍

insertion [1] [2] [3]

❍

sélection [1] [2]

●

rapide [1] [2]

●

shell [1] [2]

●

triangulation [1] [2]

●

typedef [1]

●

unaire [1]

●

vecteur [1]

●

virgule flottante [1]

U V

W ●

while [1]

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo_i.htm (6 of 6) [21-11-2001 17:40:43]

Le langage C - cours P.TRAU

Langage C Le Langage C Aujourd'hui, l'informatique est présente dans tous les domaines de la vie courante, mais à des degrés différents. Il y a pour cela trois grandes raisons : - les gains (en temps, argent, qualité) que l'informatique peut apporter, - le prix abordable des matériels, - la disponibilité de logiciels dans tous les domaines. Deux domaines sont pleinement exploités : - les logiciels généraux, vendus en grande série, et donc relativement bon marché, - les logiciels spécifiques, d'un coût total important et donc limités à des sujets très pointus, pour de très grosses industries. Le domaine intermédiaire, qui peut encore se développer, concerne les programmes spécifiques, pour des applications de moindre importance. Pour cela, il est nécessaire de disposer de langages de programmation. Les tableurs et bases de données par exemple disposent désormais de véritables langages de programmation (souvent orientés objets) qui vont plus loin que les précédents langages de macro-commandes. Pour les autres cas, le C est souvent le meilleur choix. En effet, c'est un langage structuré, avec toutes les possibilités des autres langages structurés. Mais il permet également (avec son extension C++) de gérer des objets. A l'inverse, il permet également une programmation proche du langage machine, ce qui est nécessaire pour accéder aux interfaces entre l'ordinateur et son extérieur. Mais son principal avantage est que ces trois types de programmation peuvent être combinés dans un même programme, tout en restant portable sur tous les ordinateurs existants. Le langage C a néanmoins deux inconvénients majeurs, c'est d'être un peu plus complexe d'utilisation (mais uniquement du fait de ses nombreuses possibilités), et d'être séquentiel, ce qui ne lui permettra pas d'être le langage optimal pour les machines massivement parallèles (mais aujourd'hui il n'existe pas encore de langage universel pour ce type de machines qui puisse combiner efficacement des calculs procéduraux et du déclaratif). Ceci est la première partie du livre "Programmation en C, langage et algorithmes", qui est composé de trois parties. * La première définit le langage C, avec de nombreux exemples directement dans le texte, et certains supplémentaires en annexe. * La seconde partie traite des structures de données et des algorithmes. Elle n'est pas spécifique, seuls les exemples sont en C, le texte et les algorithmes restent utilisables dans tout langage séquentiel. Les fonctionnalités du C non disponibles dans d'autres langages sont analysées, le méthodes utilisées pour

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc_t.htm (1 of 2) [21-11-2001 17:40:49]

Le langage C - cours P.TRAU

parvenir au même résultat sont précisées (par exemple, gestion d'un liste dynamique à l'aide d'un tableau). * La troisième partie quand à elle traite des algorithmes d'infographie. Elle est importante du fait de la nécessité du graphisme dans les programmes. Mais elle détaille également, pour ces cas pratiques, les méthodes et moyens utilisés pour optimiser des algorithmes. Une bibliothèque graphique est fournie en annexe. * Les parties que j'ai prévues, mais pas encore rédigées : utilisation des objets C++, programmation graphique évennementielle (Microsoft Windows, X-Windows) ●

Introduction (première partie)

●

Connaissances de base

●

Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées

●

La syntaxe du C

●

Les fichiers de données

●

Directives du pré-compilateur

●

Utiliser Turbo C (3.5 par exemple)

●

Correction des exercices

●

Autres sites sur le C

●

Sommaire

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc_t.htm (2 of 2) [21-11-2001 17:40:49]

Langage C - Index

Langage C - Index A,B,C,D,E,F,G,H,I,K,L,M,N,O,P,Q,R,S ,T,U,V,W A ●

accès direct [1] [2]

●

accès séquentiel [1]

●

addition [1]

●

adresse [1]

●

affectation [1] [2]

●

alloc.h [1]

●

allocation dynamique [1]

●

ANSI [1] [2] [3] [4]

●

antislash [1]

●

arbre [1]

●

argc [1]

●

argument [1] [2] [3] [4] [5] [6] ❍

formel [1] [2]

❍

réel [1] [2]

●

argv [1]

●

associativité [1]

●

atof [1]

●

atoi [1]

●

atol [1]

●

auto [1]

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc_i.htm (1 of 9) [21-11-2001 17:40:58]

Langage C - Index

B ●

bibliothèque [1]

●

bibliothèques standard [1]

●

bit [1]

●

blanc [1]

●

bloc [1] [2] [3] [4]

●

boucle [1]

●

break [1] [2]

●

buffer [1]

●

calloc [1]

●

caractère [1] [2]

●

case [1]

●

cast [1] [2]

●

chaîne [1] [2]

●

champ [1]

●

char [1] [2]

●

classe [1] [2]

●

close [1]

●

commentaire [1]

●

conio.h [1]

●

continue [1]

●

contrôle [1]

●

conversion [1]

●

corps [1]

●

ctype.h [1]

●

déclaration [1] [2] [3]

C

D ❍

de type [1]

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc_i.htm (2 of 9) [21-11-2001 17:40:58]

Langage C - Index

❍

globale [1]

❍

locale [1]

●

décrémentation [1]

●

default [1]

●

define [1] [2] [3]

●

deuxaire [1]

●

directive [1]

●

division [1]

●

do while [1]

●

double [1]

●

durée de vie [1]

●

else [1]

●

entête [1]

●

de fonction [1]

●

entier [1] [2]

●

entrées/sorties [1]

●

enum [1]

●

énumération [1]

●

EOF [1] [2]

●

errno.h [1]

●

exit [1]

●

expression [1] [2]

●

extern [1]

●

faire tant que [1]

●

fclose [1]

●

fcntl.h [1]

●

feof [1]

●

fflush [1]

E

F

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc_i.htm (3 of 9) [21-11-2001 17:40:58]

Langage C - Index

●

fgetc [1]

●

fgets [1]

●

fichier [1] [2]

●

filelength [1]

●

float [1]

●

fonction [1] [2] [3]

●

fopen [1]

●

for [1]

●

format printf [1]

●

formaté [1] [2]

●

fprintf [1]

●

fputc [1]

●

fputs [1]

●

fread [1]

●

free [1]

●

fscanf [1]

●

fseek [1]

●

fwrite [1]

●

getch [1]

●

getchar [1]

●

getche [1]

●

gets [1]

●

goto [1]

●

goto calculé [1]

●

handle [1]

●

heap [1]

G

H

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc_i.htm (4 of 9) [21-11-2001 17:40:58]

Langage C - Index

I ●

identificateur [1]

●

if [1] [2] ❍

imbriqué [1]

●

ifdef [1]

●

ifndef [1]

●

include [1] [2]

●

incrémentation [1]

●

instruction [1]

●

int [1]

●

isalnum [1]

●

isalpha [1]

●

isdigit [1]

●

islower [1]

●

isspace [1]

●

isupper [1]

●

Kernigham [1]

●

label [1]

●

liste [1]

●

long [1] [2] [3]

●

longueur d'identificateur [1]

●

lseek [1]

●

Lvalue [1]

●

macro [1]

●

main [1]

K L

M

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc_i.htm (5 of 9) [21-11-2001 17:40:58]

Langage C - Index

●

malloc [1] [2]

●

matrice [1]

●

mem.h [1]

●

memcmp [1]

●

memcpy [1]

●

NULL [1] [2]

●

opérande [1]

●

opérateur [1] [2]

●

open [1]

●

paramètre [1]

●

passage d'argument [1]

●

pile [1] [2] [3]

●

pointeur [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]

●

pour [1]

●

pré-compilateur [1]

●

printf [1] [2]

●

priorité [1]

●

produit [1]

●

prototype [1]

●

putch [1]

●

puts [1] [2]

●

quote [1]

N O

P

Q

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Langage C - Index

R ●

récursivité [1]

●

réel [1] [2]

●

rand [1]

●

read [1]

●

realloc [1]

●

register [1]

●

return [1] [2]

●

Ritchie [1]

●

Rvalue [1]

●

séquentiel [1]

●

scalaire [1]

●

scanf [1] [2]

●

short [1] [2]

●

si - Sinon [1]

●

soustraction [1]

●

sprintf [1]

●

sscanf [1]

●

static [1] [2] [3]

●

stdio.h [1] [2]

●

stdlib.h [1] [2]

●

strcat [1]

●

strcmp [1]

●

strcpy [1]

●

string.h [1]

●

strlen [1]

●

strncat [1]

●

strncpy [1]

●

struct [1] [2]

●

structuré [1]

S

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Langage C - Index

●

structure [1] [2]

●

switch [1]

●

tableau [1] [2] [3]

●

tailles [1]

●

tant que [1]

●

tas [1]

●

ternaire [1]

●

tolower [1]

●

toupper [1]

●

typedef [1] [2] [3] [4]

●

unaire [1]

●

undef [1]

●

ungetc [1]

●

union [1]

●

unsigned [1] [2] [3]

●

variable [1] [2]

●

variables locales [1]

●

visibilité [1]

●

visible [1]

●

void [1]

T

U

V

W ●

while [1]

●

write [1]

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Langage C - Index

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Données et Algorithmique - LES VARIABLES SCALAIRES

LES VARIABLES SCALAIRES ●

codage binaire

●

boucles

●

récursivité

codage binaire Les seules valeurs que peut traiter l'ordinateur (et d'ailleurs tout système numérique) est le 0 et le 1 (en fait, c'est nous qui représentons par 0 ou 1 le fait que le système numérique ait vu du courant ou non). Un problème important est que différents types d'informations doivent être codés : instructions machine (lignes de programmes), valeurs numériques, caractères, adresses,... et que rien ne permet de distinguer dans un groupe de 0 et de 1 le type d'information qu'il est censé représenter (10010110 est sur un PC le code machine permettant d'échanger les contenus des registres SI et AX, mais également le code du caractère 'û', de l'octet signé décimal -106, du signé 150, l'exposant du flottant 1,23x10-32, etc...). Il est donc capital d'associer à chaque mémoire que l'on utilise le type de donnée que l'on y mettra. C'est ce que permet la déclaration des variables dans les langages évolués (explicite en Pascal et en C, implicite en Basic et Fortran). Néanmoins cette erreur reste possible (en C, lors d'une erreur sur des pointeurs, par l'utilisation des unions, ou simplement par erreur de format dans un printf). Une autre erreur est due à la représentation des nombres négatifs. En effet, le signe ne peut être, lui aussi, représenté que par 0 ou 1. Le codage choisi (pour les entiers 16 bits) fait que l'ajout de 1 à 32767 (le plus grand entier signé) donne -32768 (cela devait de toute façon donner un nombre car soit il y a du courant, soit il n'y en a pas, il n'est pas prévu de combinaison de 0 et 1 représentant une erreur). La plupart des compilateurs ne signalent pas d'erreur en cas de dépassement de capacité de nombres entiers. Autre problème, la codification des réels. Représenter la présence ou non d'une virgule par un 0 ou un 1 est évidement impossible (comment la reconnaître ?), la première solution envisagée était donc la virgule fixe (un mot pour la partie entière, un autre pour la partie fractionnaire). On utilise désormais la "virgule flottante" (d'où le nom de flottants ou float), représentée par un mot pour la mantisse (qui est un réel en virgule fixe puisque pas de partie entière), un autre (souvent de taille différente) pour l'exposant (entier signé). Ceci implique deux limitations : le nombre de chiffres significatifs (dû à la taille de la mantisse), et le plus grand réel codifiable (dû à la taille de l'exposant, par exemple 2127=1,7.1038). On cherchera donc à ne combiner que des réels du même ordre de grandeur. Par exemple en mécanique, ajouter à une dimension d'un mètre une dilatation thermique d'un micron n'a de sens que si les flottants possèdent plus de 6 chiffres significatifs, donc par exemple un algorithme cumulatif ne donnera pas de résultat si le pas en température est trop faible. Dans les deux cas (virgule fixe ou flottante), un problème se pose : en fait, nous ne pouvons représenter http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo02.htm (1 of 4) [21-11-2001 17:41:05]

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qu'un sous ensemble des réels (je ne pense pas que les mathématiciens lui aient donné un nom) qui correspond à la différence, en base 10, entre D et R. En fait on ne peut représenter que les nombres pouvant s'écrire sous forme d'une partie fractionnaire comportant un nombre fini de chiffres (en binaire). Or, comme c'est impossible en base 10 pour 1/3 (qui pourtant s'écrit 0,1 en base 3) la représentation en binaire de 1/10 donne une suite infinie, qui est donc toujours tronquée (0,1d = 0,000100100100100100100...b). donc sur tout ordinateur calculant en binaire, (1/10)*10 donne 0,999999999... Cette erreur devient gênante dans le cas où le résultat du calcul précédent est utilisé dans le calcul suivant, pour de grandes suites de calculs. exemple (flottant): #include <stdio.h> void main(void) { float x=1000; int i; for (i=0;i<10000;i++)x+=0.1; printf("On obtient %12.4f au lieu de 2000.0000\n",x); } Ce problème est moins flagrant en C que dans les autres langages, le C effectuant toujours les calculs sur des réels en double précision. Il en résulte néanmoins que, par exemple, il ne faut pas tester dans un programme si le résultat d'un calcul flottant est nul mais si sa valeur absolue est inférieure à un petit nombre. On cherchera aussi, autant que possible, à choisir des algorithmes utilisant des entiers plutôt que des réels, d'autant plus que les calculs sur des flottants sont plus lents que sur des réels.

boucles Tous les langages possèdent des structures permettant de répéter des instructions, les boucles. En général, certaines sont réservées aux cas où l'on connaît à l'entrée le nombre de boucles à effectuer (for en C), et celles dont on connaît la condition d'arrêt (while et do-while en C). (voir exemples dans la première partie). Lorsqu'une valeur à calculer C dépend de n calculs intermédiaires Ci (que l'on ne désire pas mémoriser), la méthode la plus simple consiste à initialiser C à la première valeur C1, puis pour i variant de 2 à n, calculer chaque Ci et le cumuler à C. C'est en général la méthode utilisée pour les calculs de sommes, produits, suites... exemple (boucle_A) : calculer xn : #include <stdio.h> void main(void) { int n,i,x,result; printf("entrez x et n : ");

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scanf("%d %d",&x,&n); result=x; for(i=1;i void main(void) { int n=0; float note,moy=0; do { printf("entrez la note (négative pour terminer) : "); scanf("%f",¬e); if(note>=0) { moy+=note; n++; } } while(note>=0); moy/=n; printf("moyenne : %f\n",moy); } Les valeurs des notes ayant servi au calcul ne sont pas mémorisées, car toutes stockées successivement dans la même mémoire.

récursivité On appelle fonction récursive une fonction qui s'appelle elle-même. La récursivité n'est possible que dans un langage acceptant des variables locales. En effet, l'emploi de la récursivité n'est réellement utile que lorsqu'une fonction doit retrouver, après un appel récursif, toutes ses variables locales dans leur état initial. Dans le cas contraire, une méthode itérative (boucle) sera en général plus efficace (il est inutile de mémoriser les variables locales et les restaurer pour ne plus les réutiliser), comme par exemple pour le calcul d'une factorielle (voir mon document sur le C, paragraphes 4.6 et 4.7, pour l'explication de la http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo02.htm (3 of 4) [21-11-2001 17:41:05]

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récursivité, l'empilement des variables locales et l'exemple de la factorielle). Néanmoins dans un certain nombre de cas, l'emploi de la récursivité facilite la programmation. Si le temps de calcul ou la mémoire utilisée sont prohibitifs pour de grands nombres de données, il est toujours possible de traduire un algorithme récursif en itératif, et souvent de manière plus efficace que le compilateur, qui est obligé de le faire (le langage machine n'est pas récursif) sans connaître aussi bien que vous les conditions d'utilisation de l'algorithme.

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Données et Algorithmique - LES TABLEAUX STATIQUES

LES TABLEAUX STATIQUES ●

tableaux unidimensionnels ❍

généralités

❍

fonctions de base (fichier inclus base_tus)

❍

manipulations dans les tableaux (mani_tus)

❍

tris

❍

❍

■

généralités (valables également pour d'autres types de données)

■

le tri bulle

■

le tri par insertion

■

le tri par sélection

■

le tri shell

■

le tri rapide (Quick Sort)

■

le tri par création

■

d'autres tris

recherches ■

la recherche séquentielle

■

la dichotomie

calculs mathématiques ■

calcul vectoriel

■

polynômes

●

tableaux multidimensionnels

●

conclusions

tableaux unidimensionnels généralités Un tableau permet de regrouper dans une structure plusieurs valeurs scalaires de même type. Pour permettre une maintenance aisée du programme, la dimension doit être définie par une constante. C'est cette dernière qui sera utilisée pour les tests de dépassement (peu de compilateurs le font automatiquement, ils le feraient par exemple à l'intérieur d'une boucle alors que le test sur la valeur finale serait suffisant). La taille réellement utilisée peut être inférieure ou égale à la dimension du tableau, les composantes au delà de la taille utilisée peuvent être mises à 0 mais cela n'a aucun intérêt, sauf si on interdit le 0 dans le tableau (cas des caractères, en C).

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Nous allons travailler dans un premier temps sur des tableaux de flottants. Nous utiliserons des tableaux dont le premier indice est 0 puisque c'est la seule possibilité en C, et la solution optimale dans les autres langages puisque nécessitant moins de calculs dans le code compilé. Si tous les tableaux utilisés ont la même dimension, on peut définir de manière globale : #define composante float #define dim_tus 100 typedef composante type_tus[dim_tus]; Ces déclarations sont nécessaires dans les langages effectuant un contrôle très strict des types de données (comme le Pascal) et refusant de combiner des tableaux de tailles différentes. En C, nous pouvons préparer des fonctions sur tous tableaux de réels, quelle que soit leur dimension : #define composante float typedef composante type_tus[]; /* ou typedef composante *type_tus */ C'est cette seconde déclaration que nous utiliserons dans les exemples suivants. Remarque : dans notre cas il peut être intéressant de définir un tableau comme une structure regroupant le tableau, sa dimension et sa taille effective.

fonctions de base (fichier inclus base_tus) Les fonctions de base sur les tableaux unidimensionnels sont l'initialisation du tableau, l'ajout d'une valeur en fin du tableau, et l'affichage de tout le tableau : void init_tus(type_tus tab,int *taille,int dim) { int i; for(i=0;i=dim) { puts("dépassement de capacité du tableau"); return(1); } /* le else n'est pas nécessaire du fait du return précédent */ tab[(*taille)++]=val; return(0); } void affiche_tus(type_tus tab,int taille) { http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo03.htm (2 of 15) [21-11-2001 17:41:35]

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int i; for(i=0;i #include "base_tus.inc" #define dim 100 void main(void) { int nb; composante v,t[dim]; init_tus(t,&nb,dim); do { printf("entrez la %dième note (fin si <0 ou >20) :",nb+1); scanf("%f",&v); if(v<0||v>20) break; /* on aurait pu le mettre dans la condition du while */ } while (!ajoute_val_tus(t,&nb,dim,v)); affiche_tus(t,nb); } Exercice (tusexo_a) : modifier ce programme pour qu'il calcule la moyenne et affiche, pour chaque note, l'écart avec la moyenne (ce qui nécessite l'utilisation d'un tableau car il faut d'abord calculer la moyenne puis utiliser les notes mémorisées auparavant).

manipulations dans les tableaux (mani_tus) L'insertion et la suppression de composantes d'un tableau nécessitent des décalages des autres composantes du tableau: void suppr_tus(type_tus tab,int *taille,int position) { int i; if(position>=*taille||position<0)return; (*taille)--; for(i=position;i<*taille;i++)tab[i]=tab[i+1]; } On peut remarquer que la suppression de la dernière composante n'entraîne aucun décalage. int insert_tus(type_tus tab,int *taille,int dim,int position,composante val) /* retourne 0 si pas d'erreur */ { int i; if(position<0)return(1); http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo03.htm (3 of 15) [21-11-2001 17:41:35]

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if(position>*taille)position=*taille; if (*taille>=dim) { puts("dépassement de capacité du tableau"); return(2); } for(i=*taille;i>position;i--)tab[i]=tab[i-1]; tab[position]=val; (*taille)++; return(0); } Le décalage doit se faire par indice décroissant (par indice croissant, on recopierait progressivement la composante à l'indice position dans tout le reste du tableau). Les rotations sont également des manipulations fréquentes sur les tableaux : void rot_gauche_tus(type_tus tab,int taille) { composante tampon; int i; tampon=tab[0]; for(i=1;i0;i--)tab[i]=tab[i-1]; tab[0]=tampon; } Exercice (tusexo_b) : faire un programme permettant de tester ces fonctions, à l'aide d'un menu permettant d'essayer dans n'importe quel ordre ces fonctions.

tris généralités (valables également pour d'autres types de données) Les exemples qui suivent traitent des tableaux de flottants, les méthodes étant identiques pour tout type de composante à condition d'y définir une relation d'ordre (par exemple, pour des chaînes de caractères on utilisera strcmp au lieu de <, > et =). Mais il ne faut pas oublier que l'efficacité de l'algorithme dépend également des types de données traitées : une comparaison de chaînes de caractères étant relativement longue, les algorithmes effectuant beaucoup de tests seront moins efficaces qu'avec des flottants. De même, les tableaux trop gros pour entrer en mémoire devront être traités sur support externe, rendant l'accès aux données (plusieurs millisecondes) bien plus lent que les tests ou calculs (micro voire nanosecondes). Dans les cas plus complexes, comme par exemple les tableaux de structures, on appelle clef le champ servant pour le tri (par exemple le nom pour un tableau contenant nom, prénom, adresse,...). Dans ce cas, les calculs sur les clefs seront souvent plus rapides que les déplacements des structures entières. Les méthodes de tris présentées ici sont souvent utilisables également http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo03.htm (4 of 15) [21-11-2001 17:41:35]

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avec les autres types de données, mais les conclusions sur leur efficacité varieront. On qualifiera de stable un tri laissant dans le l'ordre initial les éléments de clef identique (par exemple, un stock saisi au fur et à mesure des arrivées de matériel, le classement par ordre alphabétique gardant les matériels de même nom dans leur ordre d'arrivée sera stable). Tous les algorithmes décrits ici sont stables, à condition d'y prendre garde (scruter le tableau du début vers la fin et non l'inverse par exemple). Dans ce chapitre, nous noterons N le nombre de composantes du tableau (appelé taille auparavant). le tri bulle Cet algorithme est relativement connu, bien qu'il soit rarement efficace (en termes de temps de calcul, le tri est néanmoins correct, bien évidement). Il consiste à balayer tout le tableau, en comparant les éléments adjacents et les échangeant s'ils ne sont pas dans le bon ordre. Un seul passage ne déplacera un élément donné que d'une position, mais en répétant le processus jusqu'à ce plus aucun échange ne soit nécessaire, le tableau sera trié. (bull_tus) void tri_bulle_tus(type_tus tab, int N) { int ok,i; composante tampon; do { ok=1; /* vrai */ for(i=1;itab[i]) { ok=0; tampon=tab[i-1]; tab[i-1]=tab[i]; tab[i]=tampon; } } while(!ok); } Ce tri va nécessiter un grand nombre de déplacements d'éléments, il est donc inutilisable dans les cas où ces déplacements sont coûteux en temps. Il va nécessiter N-1 boucles principales dans le cas où le dernier élément doit être placé en premier. Le nombre de boucles internes maximal est donc de l'ordre de (N-1)2. Il peut par contre être intéressant quand le tableau initial est déjà pré-trié, les éléments n'étant pas disposés trop loin de leur position finale (par exemple classement alphabétique où les éléments sont déjà triés par leur première lettre). Plutôt que de déplacer un élément dans une position meilleure que la précédente mais néanmoins mauvaise, les deux algorithmes qui suivent tentent de déplacer les éléments directement en bonne position. le tri par insertion Plutôt que de déplacer les éléments d'une position, on peut prendre un élément après l'autre dans l'ordre initial, et le placer correctement dans les éléments précédents déjà triés, comme on le fait lorsque l'on classe ses cartes à jouer après la donne (inse_tus) : void tri_insertion_tus(type_tus tab, int N) {

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int pt,ppg; /* position testée, premier plus grand */ composante tampon; for(pt=1;pttampon&&dpg>=0) {tab[dpg+1]=tab[dpg];dpg--;} tab[dpg+1]=tampon; } Le tri par insertion peut être intéressant pour des tableaux ayant déjà été triés, mais où l'on a rajouté quelques nouveaux éléments en fin de tableau (dans ce cas il faut améliorer l'implantation pour découvrir rapidement le premier élément mal placé, puis utiliser l'algorithme complet pour les éléments restants). Dans les autres cas, il sera plutôt réservé aux types de données permettant une insertion rapide (listes chaînées par exemple). le tri par sélection Le but est désormais de déplacer chaque élément à sa position définitive. On recherche l'élément le plus petit. Il faut donc le placer en premier. Or cette position est déjà occupée, on se propose donc d'échanger les deux éléments. Il ne reste plus qu'à répéter l'opération N fois (sele_tus): void tri_selection_tus(type_tus tab, int N) { int pd,pp,i; /* place définitive, plus petit */ composante tampon; for(pd=0;pd
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{ pp=pd; for(i=pp+1;i0;P/=3) /* inutile de soustraire 1 car division entière */ { for(pt=P;pttampon&&dpg>=P-1) {tab[dpg+P]=tab[dpg];dpg-=P;} tab[dpg+P]=tampon; } } } L'intérêt de ce tri, bien qu'il ait une boucle autour du tri par insertion, est qu'il crée rapidement un fichier presque trié, le dernier tri par insertion sera donc beaucoup plus rapide. Il est en général plus rapide que le tri par insertion pour les fichiers complètement mélangés, mais pour certains tableaux et pour certaines suites de P, il peut être

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bien plus mauvais que les autres tris. le tri rapide (Quick Sort) Ce tri est récursif. On cherche à trier une partie du tableau, délimitée par les indices gauche et droite. On choisit une valeur de ce sous-tableau (une valeur médiane serait idéale, mais sa recherche ralentit plus le tri que de prendre aléatoirement une valeur, par exemple la dernière), que l'on appelle pivot. Puis on cherche la position définitive de ce pivot, c'est à dire qu'on effectue des déplacements de valeurs de telle sorte que tous les éléments avant le pivot soient plus petits que lui, et que toutes celles après lui soient supérieures, mais sans chercher à les classer pour accélérer le processus. Puis on rappelle récursivement le tri de la partie avant le pivot, et de celle après le pivot. On arrête la récursivité sur les parties à un seul élément, qui est donc nécessairement triée. (Quick_tus) void tri_rapide_tus(type_tus tab,int gauche,int droite) { int g,d; composante tampon,val; if(droite<=gauche)return; /* fin de récursivité si tableau d'une seule case à trier */ /* choix du pivot : on prend par exemple la valeur de droite */ val=tab[droite]; g=gauche-1; d=droite; do { while(tab[++g]val); /* d pointe le premier élément (par la droite) plus petit (ou égal) que le pivot */ if(g= */ /* on place le pivot en position g (d serait aussi possible), donc dans sa bonne position (tous ceux à gauche sont <=, à droite sont >=) */ tampon=tab[g];tab[g]=tab[droite];tab[droite]=tampon; /* il ne reste plus qu'à trier les deux parties, à droite et à gauche du pivot */ tri_rapide_tus(tab,gauche,g-1); tri_rapide_tus(tab,g+1,droite); } On appelle le tri d'un tableau complet par : tri_rapide_tus(tableau, 0, N-1). On peut remarquer que cette implantation du tri n'est pas stable, mais peut l'être en gérant les égalités avec le pivot, mais en ralentissant le tri. On effectue dans la boucle deux tests (g
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longues et gourmandes en mémoire du fait de la récursivité: chaque appel de fonction est assez long, il faut mémoriser l'état actuel. On peut optimiser le tri en remplaçant la récursivité par des boucles (obligatoire si le langage utilisé n'est pas récursif), ce qui évite d'empiler des adresses, mais la gestion des variables locales doit être remplacée par gestion par pile (voir plus loin) pour mémoriser les sous-tris en attente, ce qui permettra d'accélérer le tri mais nécessite une programmation complexe (rappel : la récursivité sera automatiquement supprimée par le compilateur, cette transformation par le programmateur peut être plus efficace). Plutôt que d'arrêter la récursivité sur des sous-tableaux de taille 1, on peut s'arrêter avant (entre 5 et 25 en général) pour éviter une profondeur de récursivité trop importante. Le fichier est alors presque trié, on peut alors effectuer un tri par insertion qui dans ce cas sera très rapide. Une autre amélioration possible est de mieux choisir le pivot. la solution idéale est de trouver à chaque fois la valeur médiane du sous-tableau à trier, mais sa recherche précise rend le tri plus lent que sans elle. Une solution quelquefois utilisée est de prendre par exemple trois valeurs, pour en prendre la valeur médiane, par exemple tab[droite], tab[gauche] et tab[(droite+gauche)/2] (dans le cas d'un fichier parfaitement mélangé, le choix de trois positions n'a pas d'importance, mais dans des fichiers presque triés le choix ci-dessus est plus judicieux). La totalité de ces améliorations peut apporter un gain de l'ordre de 20% par rapport à la version de base. le tri par création Lorsqu'il est nécessaire de disposer simultanément du tableau initial et du tableau trié, on peut recopier le tableau initial puis effectuer un tri sur la copie, ou adapter un des algorithmes précédents. Par exemple, à partir du tri par sélection, l'algorithme consiste à rechercher l'élément le plus petit, le copier en première position du tableau final, rechercher le suivant, le placer en seconde position, etc... En cas d'éléments identiques, il y a lieu de marquer les éléments déjà choisis, par exemple à l'aide d'un troisième tableau d'indicateurs (le tri est alors stable), ou suivant l'exemple (crea_tus) ci-dessous (ceci n'est qu'un exemple, d'autres possibilités existent) : int le_suivant(type_tus ti, int taille, int precedent) { int pos,i; /* 1) recherche du premier égal au précédent */ pos=precedent+1; while(pos precedent */ for(i=pos+1;iti[precedent]&&ti[i]
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imin=le_suivant(ti,taille,imin); tf[i]=ti[imin]; } } On peut remarquer que ce tri minimise le nombre de copies des éléments, mais nécessite beaucoup de comparaisons de clefs (en particulier un élément déjà sélectionné sera encore comparé par la suite). Ceci peut être acceptable pour un fichier séquentiel à grands champs, sur bande par exemple, mais dont les clefs peuvent être stockées complètement en mémoire. On verra d'autres propositions dans le cas des fichiers. d'autres tris Suivant les données à trier, il peut être plus efficace de construire un algorithme de tri spécifique. Par exemple, si le tableau contient un grand nombre de valeurs similaires (exemple : gestion annuelle d'un stock où la plupart des articles entrent et sortent plusieurs fois par jour), on peut utiliser l'algorithme simple (par création) consistant à rechercher l'élément le plus petit, compter le nombre de ces éléments, les mettre dans le tableau destination, et répéter l'opération jusqu'à la fin du fichier destination. C'est le tri par comptage. Dans le cas où le nombre de clefs différentes est suffisamment faible, on peut utiliser un tableau de compteurs, ce qui permet d'effectuer le comptage en un seul balayage du fichier. Dans la cas où les clefs sont bornées (c'est à dire comprises entre un minimum et un maximum connus à l'avance) et en nombre fini, on peut utiliser le tri basique : par exemple si toutes les clefs sont des entiers entre 000 et 999, on peut séparer le tableau en 10 parties en fonction des centaines, puis récursivement traiter les dizaines puis les unités (tri en base 10). Evidement, un tri en base 2 sera plus efficace sur ordinateur : on part à gauche ,on avance jusqu'à trouver un nombre commençant par 1, puis par la droite jusqu'à trouver un nombre commençant par 0, les échanger et continuer jusqu'à croisement des deux côtés. Puis on recommence (récursivement par exemple) sur le bit suivant, jusqu'à tri complet. Pour trier des clefs alphabétiques, on peut effectuer un tri en base 26, sur les N premiers caractères (N pouvant valoir 2 ou 3 par exemple), le fichier est alors presque trié. Il est alors plus efficace d'effectuer un tri par insertion (passe de finition) plutôt que de répéter le tri basique jusqu'à tri complet. Le tri par fusion utilise un algorithme de fusion de deux tableaux triés en un seul plus grand, appelé récursivement sur les deux moitiés du tableau, jusqu'à une taille de tableau de 1 (ou plus, avec un tri spécifique pour petits tableaux, par exemple par échange sur des sous-tableaux de 3 éléments)

recherches On a souvent besoin de rechercher, dans un grand tableau, la position d'un élément donné. Un point particulier à ne pas oublier pour tous les algorithmes est le traitement du cas où l'élément cherché n'est pas dans le tableau. Une autre caractéristique importante d'un algorithme de recherche est son comportement désiré en cas d'éléments identiques (doit-il donner le premier, le dernier, tous ?). la recherche séquentielle Il suffit de lire le tableau progressivement du début vers la fin. Si le tableau n'est pas trié, arriver en fin du tableau signifie que l'élément n'existe pas, dans un tableau trié le premier élément trouvé supérieur à l'élément recherché permet d'arrêter la recherche, de plus cette position correspond à celle où il faudrait insérer l'élément cherché pour garder un tableau trié. Une recherche sur un tableau trié nécessitera en moyenne N/2 lectures, mais on se rapprochera de N pour un fichier non trié avec beaucoup de recherches d'éléments inexistants. int rech_sequentielle_tus(type_tus tab, int N, composante val) /* rend -1 si val non trouvée, première occurence trouvée sinon */ http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo03.htm (10 of 15) [21-11-2001 17:41:35]

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{ int i; for(i=0;itab[m])g=m+1; else return(m) } return(-1); } L'utilisation de la variable m permet d'éviter plusieurs calculs de (g+d)/2. Dans certains cas il peut être intéressant de prévoir également une mémorisation de tab[m], mais pas pour les tableaux puisqu'ils permettent d'accès direct. L'ordre des tests est important, l'égalité ayant statistiquement moins de chances, elle doit être traitée en dernier (donc faire le maximum de tests dans le cas le moins probable). Si on avait traité l'égalité en premier, tous les autres cas auraient nécessité deux tests, l'égalité puis la sélection de la partie droite ou gauche. En cas de multiples éléments correspondants à la valeur cherchée, on retourne la position de l'un d'eux, mais pas nécessairement le premier ou le dernier. Pour retourner le premier par exemple, il suffit de rajouter une boucle testant l'égalité vers la gauche, à n'effectuer qu'une seule fois bien évidement, lorsque une valeur adéquate a été localisée. On peut améliorer l'algorithme en comparant val à tab[g] et tab[d], pour estimer la position recherchée plutôt que de la supposer au milieu, comme on effectue une recherche dans un dictionnaire : m=g+(int)((val-tab[g])*(d-g)/(tab[d]-tab[g])). Attention, ce calcul se fait sur des composantes (par exemple des flottants), ce qui est toujours plus long que de simples calculs sur des entiers.

calculs mathématiques Les tableaux unidimensionnels permettent de résoudre simplement divers problèmes mathématiques. Nous allons en traiter certains. calcul vectoriel L'utilisation des tableaux statiques est bien indiquée pour le calcul vectoriel. En effet, toutes les variables seront

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de même dimension. Il est aisé de prévoir une bibliothèque de fonctions vectorielles comportant toutes les opérations de base (multiplication par un réel, produit scalaire, produit vectoriel, produit mixte, norme...). Un grand nombre de problèmes géométriques se résoudront bien plus facilement par calcul vectoriel que de manière paramétrique. polynômes Une manière (mais il y en a d'autres) de représenter un polynôme est le tableau de ses coefficients. Par exemple f(x)=4x3+x+2 sera représenté par le tableau 2,1,0,4 (en mettant le coefficient de xi en position i). L'évaluation d'un polynôme (c'est à dire le calcul de sa valeur pour un x donné) ne doit pas utiliser de fonction puissances mais uniquement des multiplications successives, puisque toutes les puissances intermédiaires sont nécessaires. La somme de polynômes est triviale (somme des coefficients), le produit à peine plus compliqué (à moins que l'on ait besoin d'une optimisation poussée, dans ce cas on peut réduire d'1/4 le nombre de multiplications mais avec une complexité accrue). La résolution de l'équation f(x)=0 (recherche de racines) peut se faire par dichotomie par exemple (il faut alors donner le premier intervalle de recherche), en cas de racines multiples on en trouve une au hasard. Une recherche de racines plus efficace nécessite des algorithmes complexes, rarement universels (c'est à dire que dans certains cas ils ont un résultat déplorable, voire faux ou plantage de l'ordinateur en cas de divergence) qui ne seront pas traités ici, mais une littérature abondante existe sur ce sujet. L'interpolation polynomiale correspond elle à la recherche d'une courbe polynomiale passant par N+1 points donnés : P(xi)=yi pour i entre 0 et N. La solution la plus simple consiste à choisir le polynôme de Lagrange (d'ordre N): N

N ( yj

P(x)=

(x-xi)/(xj-xi) ) i=0

j=0 i!=j qui est le plus rapide à déterminer mais donne des résultats décevants pour N assez grand (100 par exemple), puisque les seules conditions imposées sont des points de passage, on obtient (souvent près des points extrêmes) une courbe assez "folklorique" entre certains points. Une méthode souvent plus satisfaisante est l'utilisation des "splines", qui cherche parmi les multiples polynômes d'ordre N passant par N+1 points celui qui minimise une quadratique (en fait, correspond à la minimisation de l'énergie de déformation d'une poutre passant par ces points, d'où le nom de spline, "latte" en anglais) (voir mon support de cours sur l'infographie). Ou alors on peut utiliser une approximation (polynôme d'ordre M
tableaux multidimensionnels Un tableau à N dimensions est en fait un tableau unidimensionnel de tableaux de N-1 dimensions. Tout ce qui a été présenté auparavant reste donc valable. La décision d'utiliser des tableaux multidimensionnels doit être bien réfléchie : ces tableaux nécessitant beaucoup de mémoire, il faut évaluer le ratio de composantes utiles par rapport aux places mémoire utilisées. Par exemple un tableau 10x10x10 utilisant dans chacune des 3 directions une seule fois les 10 mémoires prévues, les autres fois on s'arrête en moyenne à 7 (si ce n'est pas moins), réserve 1000 mémoires, dont seulement 352 utiles (7x7x7+3+3+3). Outre les tableaux de chaînes de caractères, les tableaux multidimensionnels les plus utilisés sont les matrices Les algorithmes de base du calcul matriciel (base_mat) sont la mise à 0, la recopie, l'addition et le produit de matrices, qui sont simples à mettre en place (le produit entraîne néanmoins N3 multiplications, des algorithmes plus performants existent mais ne commencent à être rentables que pour N très grand, entre 10000 et un million http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo03.htm (12 of 15) [21-11-2001 17:41:35]

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!). Par contre, le problème de l'inversion d'une matrice est plus complexe. Elle est utilisée principalement pour la résolution de N équations à N inconnues, représentées par une matrice NxN. La méthode de Gauss est certainement la plus simple à mettre en oeuvre, bien que pouvant poser problème dans certains cas particuliers. On utilise en fait la méthode de résolution d'un système d'équations A.X=B par substitution. Nous allons le préciser sur un exemple : x1

1 1 -2 1 3 -4

*

2

x2 = 6

-1 -2 6

x3

-1

A

X

B

On utilise le fait que de remplacer une ligne du système d'équations par une combinaison linéaire entre elle et d'autres lignes ne modifie pas le résultat, pour éliminer le premier élément de la seconde ligne. En soustrayant la première ligne à la seconde on obtient : 1 1 -2

x1

2

0 2 -2 * x2 = 4 -1 -2 6

x3

-1

Puis on élimine les deux premiers éléments de la troisième ligne (on ajoute la première puis on ajoute 1/2 fois la seconde) : 1 1 -2

x1

2

0 2 -2 * x2 = 4 00 1

x3

1

On peut désormais résoudre le système (en commençant par le bas) : x3=1, donc (seconde ligne) 2x2-2.1=4, donc x2=3, donc (première ligne) x1+3-2.1=2 donc x1=1. void gauss_triangulation_simpliste(type_mat A,type_mat B, int N) /* A de taille (N,N), B (N,1). On aurait pu gagner de la place en prenant B tableau unidimensionnel, ou même le rajouter en colonne N de A */ { int ce,l,c; composante coef; for(ce=0;ce
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est une combinaison linéaire des autres), soit aucune (0=N). Mais cette méthode n'est pas directement applicable pour des coefficients réels (ou du moins flottants). En effet, si les substitutions précédentes ont amené un coefficient nul, on obtient une division par zéro. S'il est proche de 0, l'utilisation de ce coefficient pour en annuler d'autres nécessitera un multiplicateur très grand, ce qui entraînera une multiplication importante de l'erreur inhérente à l'utilisation de réels et donc un résultat faux (en fait on se trouvera en présence de coefficients d'ordre de grandeur très différent, et donc les petits deviendront négligeables devant l'erreur sur les très grands). La solution est de ne pas traiter les lignes dans l'ordre mais pour une colonne donnée, choisir pour celle qui aura son premier terme non nul celle dont ce terme est le plus grand (on l'appelle le pivot). Il suffit alors d'échanger la ligne que l'on veut traiter avec la ligne contenant le pivot (échanger des lignes d'un système d'équations ne modifie pas la solution) (gauss): void gauss_triangulation(type_mat A,type_mat B, int N) { int ce,l,c,lpivot; composante coef; for(ce=0;cefabs(A[lpivot][ce]))lpivot=l; /*Echange de la ligne du pivot et de la ligne ce (ne pas oublier B)*/ for(c=ce;c=0;l--) { tampon=B[l][0]; for(c=l+1;c
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Remarque : on pourrait retourner le résultat dans B (si l'utilisateur désire le garder, il lui suffirait de le copier avant). Ceci économise le tableau X et le tampon. D'autres algorithmes existent, mais ils ne sont plus efficaces que Gauss que pour de très grosses matrices. Mais souvent les grosses matrices possèdent des propriétés particulières nécessitant d'utiliser d'autres structures de données que les tableaux à 2 dimensions (en cas de matrices triangulaires, symétriques, bandes, en "ligne de ciel", creuses..., voir paragraphe 11.3.2), pour lesquelles Gauss n'est pas la meilleure solution, car la triangulation supprime ces propriétés.

conclusions Les tableaux unidimensionnels statiques sont d'une utilisation simple. Ils permettent un accès direct (donc quasi immédiat) à une donnée dont on connaît la position. Les seules manipulations de base rapides sont l'insertion et la suppression en fin du tableau. La dimension du tableau doit être connue (ou du moins maximisée) dès la phase d'écriture du programme, ces tableaux sont donc intéressants dans le cas de dimensions petites ou presque constantes.

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LES TABLEAUX DYNAMIQUES ●

tableaux unidimensionnels en C

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la méthode du super-tableau

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les tableaux multidimensionnels

●

❍

matrices pleines (matrices rectangulaires dynamiques : mrd)

❍

tableaux de tableaux dynamiques

conclusions

tableaux unidimensionnels en C Les tableaux statiques nécessitent de maximiser lors de l'écriture du programme la dimension des tableaux. En cas de tableaux nombreux, il serait plus utile de ne réserver, pour chaque exécution, que la taille nécessaire à l'application en cours. En C, cette transformation est triviale grâce à la fonction malloc et à l'équivalence d'écriture entre les tableaux unidimensionnel et les pointeurs. Il suffira donc, pour utiliser les fonctions décrites pour les tableaux unidimensionnels statiques, de ne remplacer que la déclaration des tableaux : #define composante float typedef composante *type_tus; /* ou typedef composante type_tus[] */ reste identique, mais la déclaration composante tab[dim] sera remplacée par : tab=(type_tus)malloc(taille*sizeof(composante)); à partir du moment où l'on a besoin du tableau, puis free(tab); quand il redevient inutile. Le problème des tableaux dynamiques en C est que l'on doit connaître la dimension d'un tableau avant sa première utilisation, ce qui empêchera par exemple une introduction de données du type "entrez vos données, tapez FIN pour terminer" mais nécessitera de demander en premier le nombre de données. L'autre problème provient du fait de la gestion de la mémoire inaccessible au programmeur : des créations et suppressions successives de tableaux vont créer une mémoire morcelée, et donc l'impossibilité de réserver un gros tableau, alors que la mémoire était disponible mais non continue. On est alors obligé de passer par la méthode du super-tableau pour pouvoir effectuer des retassages de mémoire.

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la méthode du super-tableau Dans les langages ne disposant pas de fonctions spécifiques à l'allocation dynamique de mémoire, on crée un grand tableau, appelé super-tableau, dimensionné au maximum de mémoire disponible. On crée ensuite les fonctions utilitaires nécessaires : réservation de mémoire (bloc) d'une taille donnée en argument (la fonction rend l'indice dans le super-tableau du début du sous-tableau alloué), libération d'un bloc préalablement alloué,... L'utilisation d'un bloc alloué est alors très simple : on remplace l'écriture bloc[i] par super_tableau[indice_debut_bloc+i]. Les parties du super-tableau utilisées n'ont pas absolument besoin d'une gestion poussée, mais on préfère en général prévoir un tableau annexe contenant les adresses et tailles des blocs actuellement réservés. Par contre il faut gérer les parties libres. Une solution est d'utiliser une pile (voir plus loin), mais la libération d'un bloc autre que le dernier soit nécessite un décalage des blocs suivants (attention, les indices de début de blocs sont modifiés), soit un marquage spécifique de cette zone (la place ne sera effectivement libérée que lorsque tous les blocs suivants seront libérés). Cette méthode est utilisable dans beaucoup de cas, il suffit de réserver en premier les blocs qui seront utilisés tout au long du programme, les blocs à durée de vie plus faible par la suite. L'autre solution consiste à gérer les blocs libres sous forme d'une liste chaînée (voir plus loin), chaque bloc libéré contenant l'indication de sa taille et l'adresse du bloc libre suivant (la place utilisée par ces informations est "masquée" puisque n'utilisant que des zones libres). L'allocation d'un bloc consiste alors en la recherche du premier bloc libre de taille suffisante. Un retassage (et donc modification des indices de débuts de blocs) n'est nécessaire qu'en cas de mémoire trop morcelée. Cette méthode du super-tableau permet de manière très simple d'accéder à toutes les possibilités des pointeurs, dans tout langage. C'est la raison pour laquelle des programmes très efficaces continuent à être développés dans ces langages (pratiquement tous les gros programmes scientifiques (C.A.O., éléments finis,...) de plusieurs centaines de milliers de lignes sont écrits en FORTRAN, et utilisent cette méthode). De plus la gestion par le programmeur de l'allocation de mémoire peut permettre d'être plus efficace que la gestion par le compilateur, puisque pouvant être spécifique au problème traité.

les tableaux multidimensionnels Il n'y a pas en C d'équivalence d'écriture permettant une utilisation directe de l'allocation dynamique pour les tableaux multidimensionnels. On utilise donc la même méthode pour l'allocation dynamique en C (la mémoire est en fait un tableau unidimensionnel d'octets) qu'avec un super-tableau. Nous n'allons traiter que les tableaux à deux dimensions, l'extension à N dimensions ne posant aucun problème.

matrices pleines (matrices rectangulaires dynamiques : mrd) Pour allouer dynamiquement une matrice de taille (nbl,nbc), on réserve un tableau unidimensionnel de taille nbl*nbc : typedef composante * mat_dyn; mat_dyn alloc_mrd(int nbl;int nbc) {return((mat_dyn)malloc(nbl*nbc*sizeof(composante)));} On accède à l'élément en ligne l et colonne c par m[l*nbc+c] (pour l et c commençant à 0, comme en C).

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On peut prévoir une fonction (ou même une macro, plus rapide) pour effectuer ce calcul : #define adr_mrd(l,c,nbc) ((l)*(nbc)+(c)) Les algorithmes pour les matrices statiques doivent être réécrits, en remplaçant chaque mat[l][c] par mat[adr_mrd(l,c,nbc)]. Souvent, on choisira un nom plus court pour adr_mrd. Dans les cas simples uniquement, on peut choisir nbc comme variable globale pour éviter sa transmission en argument (par exemple si l'on utilise des matrices carrées toutes de même taille), mais ce n'est pas conseillé (dans le cas d'une macro, ce ne sont pas de vrais passages d'arguments et donc ne prend pas de temps supplémentaire). Exercice (gauss_mrd) : écrire une version de la méthode de Gauss pour des matrices dynamiques. La solution donnée en annexe 2 (du document papier) est un exemple de matrices dynamiques.

tableaux de tableaux dynamiques Dans le cas de matrices non pleines, la gestion sera plus complexe mais le résultat très efficace. On gère en fait un ensemble de lignes de longueur différente (donc des tableaux dynamiques). Dans quelques cas, la longueur et la position de chaque ligne se trouve par calcul : matrices triangulées, matrices bandes (réorganisées pour que tous les éléments non nuls soient au maximum à la distance B (largeur de bande) de la diagonale),... Un utilise alors la même méthode que pour les matrices pleines, en changeant simplement le calcul pour accéder à une composante (adr_mrd). Dans tous les autres cas, chaque ligne est allouée dynamiquement, l'adresse et la longueur de chaque ligne étant stockée dans un tableau statique ou dynamique, voire liste chaînée... La longueur peut être omise si la ligne est terminée par un signe particulier (chaînes de caractères en particulier). Les manipulations deviennent alors plus efficaces : les manipulations de composantes (dans les lignes) restent des manipulations de type tableaux, donc efficaces tant que les lignes ne sont pas de taille exagérée, alors que les manipulations de lignes (plus volumineuses) se font par manipulation d'adresses (par exemple pour échanger deux lignes, il suffit d'échanger les deux adresses de lignes, les lignes elles-mêmes n'étant physiquement pas déplacées). Ce type de données est certainement le plus efficace pour du traitement de textes. Mais il permet aussi de traiter les matrices en "ligne de ciel:" dans le cas (fréquent en mécanique) de matrices symétriques contenant beaucoup de 0, on peut avoir du mal à réorganiser la matrice efficacement pour qu'elle soit sous forme de bande, par contre il est plus facile de la réorganiser pour qu'un maximum de lignes soient regroupées près de la diagonale, quelques lignes restant à grande largeur. On stocke alors uniquement, pour chaque ligne, les éléments de la diagonale au dernier non nul. Ce type de stockage est également appelé quelquefois "à largeur de bande variable". Ces tableaux de tableaux dynamiques permettent toujours un accès presque direct à un élément l,c : tab[adresse_ligne[l]][c]. Mais ils gardent les problèmes des tableaux dynamiques, en particulier de ne pas être totalement dynamiques puisqu'une fois une ligne créée, on ne peut pas directement l'agrandir (en fait il suffit de réserver une nouvelle ligne plus grande, y recopier la précédente, changer l'adresse de la ligne dans le tableau d'adresses de lignes puis supprimer l'ancienne ligne). Souvent dans ce cas on préfère directement créer un ligne un peu plus longue que nécessaire, pour ne pas répéter l'opération trop souvent. Exercice (inse_ttd) : écrire un programme pour trier des lignes de texte, utilisant les tableaux de tableaux dynamiques. On choisira un tri par insertion, puisque les échanges de lignes ne sont que des

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Données et Algorithmique - LES TABLEAUX DYNAMIQUES

échanges d'adresses, le texte en lui-même ne sera jamais déplacé.

conclusions Les tableaux dynamiques ne sont pas totalement dynamiques, c'est à dire que leur taille, bien que définie en cours d'exécution du programme, ne peut pas facilement être modifiée (c'est néanmoins presque toujours possible mais relativement coûteux en temps et mémoire). Mais ils gardent la principale qualité des tableaux statiques : l'accès immédiat à une composante dont on connaît la position. Ils en gardent également la faible efficacité en cas d'insertions et suppressions. Les tableaux dynamiques sont néanmoins la solution minimisant la place occupée en mémoire pour de gros ensembles de données : Seule la place nécessaire est réservée (excepté une mémoire pour l'adresse du début du tableau), aucune mémoire n'est utilisée pour indiquer où se trouve la composante suivante, puisqu'elle est placée directement après la précédente (contrairement aux listes par exemple).

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Données et Algorithmique - LES LISTES

LES LISTES ●

fonctions de base et manipulations (base_lst)

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les tris ❍

le tri bulle

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le tri par insertion

❍

le tri par sélection

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le tri par création

❍

les autres tris

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problèmes mathématiques

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conclusions

fonctions de base et manipulations (base_lst) Les listes sont un regroupement ordonné de données effectué de manière à ce que chaque composante sache où se trouve la suivante. En C, une composante sera une structure contenant la valeur mémorisée, mais également un pointeur sur la composante suivante. Sur fichier ou dans les langages ne possédant pas de pointeurs, on utilisera la méthode du super-tableau, le pointeur étant remplacé par l'indice, dans le super-tableau, de la composante suivante. Une liste est accessible par l'adresse de sa première composante. On supposera dans la suite que les valeurs à mémoriser sont de type flottant, mais évidement tout autre type de données est possible (même tableaux, structures, listes...). La déclaration en C sera donc : typedef float type_val; typedef struct scomp {type_val val; struct scomp *suiv;} type_comp; typedef type_comp *adr_comp; Nous représenterons les composantes des listes (de type type_comp) ainsi :

Supposons disposer de la liste ci-dessous en mémoire (nous verrons plus loin comment la créer en mémoire). La variable prem, de type adr_comp (donc pointeur sur une composante) contient l'adresse de la première composante. Le champ suiv de la dernière composante contient la valeur NULL, donc ne pointe sur rien.

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Données et Algorithmique - LES LISTES

Pour simplifier les algorithmes, on peut mettre d'office une composante particulière en début et fin de liste (appelée sentinelle). Ceci évite de devoir traiter de manière particulière le premier et dernier élément de la liste, puisque chaque composante utile possède toujours un précédent et un suivant. Cette méthode prend un peu plus de mémoire (négligeable en % pour de longues listes) et évite des tests systématiques dans le boucles, alors qu'ils ne servent que pour les extrémités (d'où gain de temps appréciable, toujours en cas de longues listes). Une autre méthode pour repérer le dernier élément est de le faire pointer sur lui-même. Nous utiliserons dans la suite des listes sans sentinelle, le dernier élément pointant sur NULL. L'appel de : affiche_lst(prem) affichera à l'écran le contenu de la liste : void affiche_lst(adr_comp l) { while(l!=NULL) { printf("%6.1f ",l->val); l=l->suiv; } printf("\n"); } l pointe sur la première composante. On affiche la valeur pointée par l puis on fait pointer l sur son suivant. On répète le processus jusqu'en fin de liste (lorsque l'on pointe sur NULL). La variable l doit être locale (donc passée par valeur) pour ne pas modifier le contenu de prem, et donc perdre l'adresse du début de la liste, ce qui empêcherait tout accès ultérieur à la liste. Comme pour les chaînes de caractères, plutôt que de gérer un variable entière indiquant toujours la longueur actuelle de la liste, c'est la spécificité du dernier élément (ici, le champ suiv contient NULL) qui permet de préciser que l'on est en fin de liste. Pour connaître la longueur d'une liste, on utilisera : int longueur_lst(adr_comp l) { int n=0; while(l!=NULL) { l=l->suiv; n++; } return(n); } Les listes ont l'avantage d'être réellement dynamiques, c'est à dire que l'on peut à loisir les rallonger ou les raccourcir, avec pour seule limite la mémoire disponible (ou la taille du super-tableau). Par exemple pour insérer une nouvelle composante en début de liste, on utilisera :

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void insert_premier(adr_comp *prem,type_val val) { adr_comp nouv; nouv=(adr_comp)malloc(sizeof(type_comp)); nouv->val=val; nouv->suiv=*prem; *prem=nouv; } En insérant la valeur 5 à notre exemple précédent, on obtient la liste :

La variable prem a dû être passée par adresse, pour que l'on récupère bien l'adresse de la nouvelle première composante (appel : insert_premier(&prem,5)). En fait le schéma ci-dessus n'est qu'une représentation abstraite de la liste (chaque composante pointe sur la suivante), alors que les composantes sont physiquement placées différemment en mémoire. Dans le meilleur des cas, la nouvelle composante créée a été placée juste derrière celles déjà existantes (premier emplacement libre). Un schéma plus proche de la réalité serait donc :

Ces deux schémas sont équivalents (les liens partent des mêmes cases, et pointent sur les mêmes cases), seule la disposition des cases diffère. En fait ceci nous montre bien que la disposition réelle en mémoire ne nous intéresse pas (jamais la valeur effective de l'adresse contenue dans un pointeur ne nous intéressera). Dans nos schémas, nous choisirons donc une disposition des composantes correspondant plus au problème traité qu'à la disposition réelle en mémoire (par exemple dans le schéma suivant, on utilise une représentation bidimensionnelle, alors que la mémoire n'est qu'unidimensionnelle). Le second avantage des listes est que l'insertion d'une composante au milieu d'une liste ne nécessite que la modification des liens avec l'élément précédent et le suivant, le temps nécessaire sera donc indépendant de la longueur de la liste. Supposons disposer d'une variable X de type adr_comp, pointant sur la composante de valeur 10. L'appel de insert_après(X,15) donnera le résultat suivant :

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void insert_après(adr_comp prec,type_val val) { adr_comp nouv; nouv=(adr_comp)malloc(sizeof(type_comp)); nouv->val=val; nouv->suiv=prec->suiv; prec->suiv=nouv; } Cette fonction permet l'insertion en tout endroit de la liste, sauf en première position (qui n'a pas de précédent dans notre cas puisque sans sentinelle), il faut traiter spécifiquement le premier de la liste (voir plus haut). L'insertion nécessite la connaissance de l'adresse du précédent et du suivant. Les composantes ne comportant que des liens vers l'élément suivant, il faut nécessairement donner à la fonction insert_après l'adresse du précédent, alors que d'habitude on préfère donner l'élément devant lequel on veut faire l'insertion (tableaux par exemple). Ceci nous montre le principal problème des listes : l'accès est séquentiel. On devra, pour chercher la composante précédente, parcourir toute la liste depuis son début (on donne l'adresse du début de la liste et de l'élément dont on cherche le précédent): adr_comp rech_prec(adr_comp prem, adr_comp suiv) /* rend l'adresse, NULL si non trouvé */ { while(prem->suiv!=suiv && prem!=NULL) prem=prem->suiv; return(prem); } Une autre solution, si l'on a fréquemment besoin de parcourir la liste vers l'avant et vers l'arrière, est de stocker dans chaque composante l'adresse du suivant et celle du précédent. Ceci nécessite plus de place en mémoire et ralentit un peu les manipulations de base (il y a plus de liens à mettre à jour). Mais même dans ce cas, l'accès reste séquentiel. Ceci empêche d'utiliser un certain nombre d'algorithmes utilisant l'accès direct (la dichotomie par exemple). Pour trouver l'adresse du Nième élément d'une liste il faudra utiliser (on suppose numéroter 0 le premier) : adr_comp rech_ind(adr_comp l, int i) /* rend l'adresse du (i+1)ième, NULL si liste trop courte */ { int j; for(j=0;jsuiv; return(l); } La recherche d'un élément, même si la liste est triée, se fera donc toujours séquentiellement : adr_comp rech_val(adr_comp l, type_val v) /* rend l'adresse, NULL si non trouvé */ { while(l!=NULL && l->val!=v) l=l->suiv; return(l); } Pour créer une liste, la solution la plus simple consiste à boucler sur un appel de la fonction insert_premier,

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mais les éléments seront stockés dans l'ordre inverse de leur introduction (le dernier saisi sera placé en premier). Pour une création de liste dans l'ordre, on fera : adr_comp saisie_lst(void) { adr_comp prem=NULL,prec,actu; /* premier, précédent, actuel*/ type_val v; int err; do { printf("entrez votre prochaine valeur, un caractère pour finir :"); err=scanf("%f",&v); if(err<=0)break; /*scanf rend le nombre de variables lues sans erreur*/ actu=(adr_comp)malloc(sizeof(type_comp)); actu->val=v; if(prem==NULL)prem=actu; else prec->suiv=actu; prec=actu; } while(1); actu->suiv=NULL; return(prem); } Cette fonction crée la liste en mémoire, effectue la saisie et retourne l'adresse du début de la liste. Il nous reste à traiter les suppressions dans une liste. Il faut ici encore préciser l'élément précédent celui à supprimer, et traiter de manière particulière le début de la liste : void suppr_suivant(adr_comp prec) { adr_comp a_virer; if(prec==NULL || prec->suiv==NULL) {puts("rien à supprimer");return;} a_virer=prec->suiv; prec->suiv=a_virer->suiv; free(a_virer); } void suppr_premier(adr_comp *prem) { adr_comp a_virer; if(*prem==NULL) {puts("rien à supprimer");return;} a_virer=*prem; *prem=(*prem)->suiv; free(a_virer); } La suppression complète d'une liste permet de récupérer la place en mémoire. Cette opération n'est pas nécessaire en fin de programme, le fait de quitter un programme remet la mémoire dans son état initial et libère donc automatiquement toutes les mémoires allouées dynamiquement :

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void suppr_tout(adr_comp prem) /* attention : ne met pas NULL dans prem qui pointe donc toujours sur la liste, qui n'est plus allouée mais dont le contenu n'a peut-être pas changé */ { adr_comp deuxieme; while(prem!=NULL) { deuxieme=prem->suiv; free(prem); prem=deuxieme; } } Il n'était à priori pas obligatoire d'utiliser la variable deuxième car la libération par free n'efface pas les mémoires, le suivant est donc encore disponible après free et avant tout nouveau malloc. Néanmoins cette écriture est plus sure, ne gérant pas la mémoire nous même (sauf si méthode du super-tableau), en particulier en cas de multitâche, d'interruption matérielle... On trouvera un exemple utilisant ces fonctions dans test_lst.c (disquette d'accompagnement)

les tris Seuls les tris n'utilisant pas l'accès direct pourront être efficaces pour les listes. Au lieu de déplacer les valeurs dans la liste, on changera uniquement les liens. Dans la plupart des configurations, le tri par insertion sera le plus efficace.

le tri bulle Le tri bulle est donc assez efficace (n'ayant pas de lien sur la composante précédente, on mémorisera toujours l'adresse du précédent dans une variable auxiliaire). Mais il reste peu efficace lorsque des éléments sont loin de leur position finale, puisque chaque passage ne peut déplacer un élément que d'une position (de l'ordre de N2/2 échanges, autant de boucles internes), on le réservera donc aux listes presque triées. Les autres tris, comme le tri par insertion déplaceront chaque élément directement en bonne position, mais le temps nécessaire à la recherche peut être assez long, alors qu'ici la position destination est directement connue (mais pas nécessairement juste) (bull_lst) : void tri_bulle_lst(adr_comp *prem) /* le premier ne sera peut-être plus le même donc passage par adresse */ { int ok; adr_comp prec,actu,suiv; do { ok=1; /* vrai */ prec=NULL; actu=*prem; suiv=actu->suiv;

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while(suiv!=NULL) { if(actu->val > suiv->val) { ok=0; if(prec!=NULL) prec->suiv=suiv; else *prem=suiv; actu->suiv=suiv->suiv; suiv->suiv=actu; } prec=actu; actu=suiv; suiv=actu->suiv; } } while(!ok); } En utilisant prec->suiv et prec->suiv->suiv, on pouvait éviter d'utiliser les variables actu et suiv. Le temps d'accès aux variables aurait été un peu plus long mais on supprimait deux des trois affectations situées en fin de boucle.

le tri par insertion Le tri par insertion sera bien plus intéressant, dans la majorité des cas : il nécessite une boucle principale (séquentielle), dans laquelle on appelle une seule recherche pour placer l'élément, les déplacements se faisant très rapidement et sans s'occuper du reste de la liste (inse_lst) : void tri_insertion_lst(adr_comp *prem) { /*position testée, précédent,dernier plus petit*/ adr_comp pt,prec,dpp; for(prec=*prem,pt=(*prem)->suiv;pt!=NULL;prec=pt,pt=pt->suiv) if(prec->val>pt->val) /*inutile de chercher si en bonne position */ { prec->suiv=pt->suiv; if((*prem)->val > pt->val) /*cas particulier du premier*/ { pt->suiv=*prem; *prem=pt; } else { dpp=*prem; while(dpp->suiv->val <= pt->val)dpp=dpp->suiv; /* on est sur d'en trouver un, vu les tests effectués plus haut */ pt->suiv=dpp->suiv; dpp->suiv=pt; } http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo05.htm (7 of 10) [21-11-2001 17:42:10]

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} } Ici également, on aurait pu tenter d'éviter l'utilisation des deux variables prec et pt puisque pt est le suivant de prec, mais les échanges auraient alors nécessité une variable tampon. Cette version du tri est stable (le nouveau est inséré derrière les valeurs égales), mais ceci ralentit un peu la recherche de la position définitive d'une valeur en cas de nombreuses valeurs égales (si la stabilité n'est pas nécessaire, il suffit d'arrêter la recherche au premier élément supérieur ou égal). Dans tous les cas, on fera au maximum N échanges (aucun en bonne position), en moyenne N/2 pour les fichiers mélangés. Dans la cas d'un fichier mélangé, le nombre de boucles internes est de N(N-1)/2 en moyenne. Dans le cas d'un fichier presque trié, dans le cas de quelques éléments (en nombre P) pas du tout à leur place, ce tri est très efficace : P échanges, (P+2)*N/2 boucles internes, donc on devient linéaire en N. Par contre dans le cas de nombreux éléments pas tout à fait à leur place (à la distance D), il l'est moins que le tri bulle, la recherche de la position exacte se faisant à partir du début de la liste (proche de N2 : (N-D)(N-1) boucles internes). Dans ce cas, si l'on peut également disposer d'un chaînage arrière, on fera la recherche à partir de la position actuelle, ce qui rendra le tri très efficace également dans ce cas : D(N-1) boucles internes donc linéaire en N. Sinon, on peut mémoriser la position du Dième précédent, le comparer à la valeur à insérer et donc dans la majorité des cas (si D bien choisi) rechercher derrière lui, dans les quelques cas où il faut l'insérer devant lui, on effectue une recherche depuis le début.

le tri par sélection Le tri par sélection prendra environ N2/2 boucles internes, et ceci quel que soit l'ordre initial du fichier. Le nombre maximal d'échanges sera de N, N/2 en moyenne pour un fichier mélangé, P pour uniquement P éléments mal placés (sele_lst) : void tri_selection_lst(adr_comp *prem) { type_comp faux_debut; adr_comp pdpd,pdpp,i; faux_debut.suiv=*prem; for(pdpd=&faux_debut;pdpd->suiv!=NULL;pdpd=pdpd->suiv) { /*recherche du plus petit (du moins son précédent)*/ pdpp=pdpd; /*le plus petit est pour l'instant l'actuel, on va tester les suivants*/ for(i=pdpd->suiv;i->suiv!=NULL;i=i->suiv) if(i->suiv->val < pdpp->suiv->val)pdpp=i; /* échange (si beaucoup d'éléments déjà en place, rajouter un test pour ne pas échanger inutilement) */ i=pdpp->suiv; pdpp->suiv=i->suiv; i->suiv=pdpd->suiv; pdpd->suiv=i; } *prem=faux_debut.suiv; /* retourner le bon premier */ } pdpd représente le Précédent De la Place Définitive (boucle principale : de place définitive valant *prem jusqu'à fin de la liste), pdpp représente le Précédent Du Plus Petit (de la suite de la liste, pas encore traitée). On a dans

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cette implantation évité les variables pour la place définitive et le plus petit, ceux-ci étant les suivants des variables précisées ci-dessus. Ceci nuit à la clarté mais améliore l'efficacité. On pouvait améliorer la clarté (définir les "variables" pd et pp) sans nuire à l'efficacité (ne pas devoir les remplacer par leur suivant en fin de boucle) par des #define : #define pd pdpd->suiv #define pp pdpp->suiv Pour limiter la portée de ces substitutions à cette fonction, il suffit de déclarer juste derrière la fin de la fonction : #undef pd #undef pp De plus, afin d'éviter de tester partout le cas particulier du premier de la liste, on a choisi d'ajouter un élément en début de liste (faux_début), pointant sur le premier de la liste. Dans ce cas, tous les éléments y compris le premier ont un précédent. Le gain est donc appréciable (en temps car moins de tests et en taille du code source), pour un coût limité à une variable locale supplémentaire.

le tri par création Ce tri nécessite de recréer tous les liens. En fait on utilisera un algorithme par insertion (ou par sélection) un peu modifié, puisque ces deux tris créent progressivement la liste triée. en cas de valeurs de grande taille, on préférera ne créer qu'une nouvelle liste de liens, pour éviter de doubler la place mémoire utilisée par les valeurs (la composante de base contiendra donc deux pointeurs : l'adresse de la valeur et l'adresse de la composante suivante).

les autres tris Le tri shell, quand à lui, n'améliore pas le tri par sélection puisqu'il traite les composantes séparées d'une distance P. Pour le tri rapide, le nombre de boucles internes est de l'ordre de Nlog(N) (N sur toute la liste, puis deux fois N/2 sur les deux moitiés.... donc N*P, P étant la profondeur de récursivité, qui est de log(N)). Par contre les échanges sont plus nombreux que les autres tris (en moyenne une boucle interne sur deux pour un fichier mélangé). Pour transposer l'implantation détaillée pour les tableaux, il faut disposer d'une liste à chaînage avant et arrière, mais il est facile de n'utiliser que le chaînage avant : l'algorithme devient donc : ● choix d'un pivot (le premier par exemple, puisqu'on y accède directement), ● scruter la liste pour créer deux sous-listes (celle des valeurs plus petites et celle des plus grandes), ● appel récursif sur les deux sous-listes. ● mise à jour des liens (fin de la première liste, pivot, début de la deuxième) Cette gestion des liens ralentit beaucoup l'algorithme, son implantation doit donc être soigneusement optimisée pour espérer un gain, du moins pour les très longues listes.

problèmes mathématiques On utilisera les listes pour les cas nécessitant de nombreuses manipulations (en particulier dans les problèmes graphiques). On les utilise également pour les polynômes ou matrices creuses (c'est à dire avec de nombreux coefficients nuls, on ne stocke que les coefficients non nuls (ainsi que leur indice ou le nombre de 0 qui les séparent du suivant). Les algorithmes restent similaires à ceux s'appliquant aux tableaux, mais sont souvent moins http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo05.htm (9 of 10) [21-11-2001 17:42:10]

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efficaces (une triangulation de Gauss rend non nuls une grande partie des coefficients nuls, nécessitant de nombreuses insertions de nouveaux éléments).

conclusions Les listes sont parfaitement dynamiques. Toutes les modifications peuvent se faire en cours d'utilisation. Par contre l'accès est séquentiel, ce qui peut être très pénalisant dans certains cas. Il est néanmoins possible d'utiliser un double chaînage avant et arrière, mais au détriment de la place mémoire. L'encombrement des listes en mémoire est important : chaque élément doit contenir l'adresse du suivant (alors que pour les tableaux elle était facile à calculer donc non stockée). Pour de très grandes listes, on peut remédier à ce problème en utilisant des listes de tableaux, mais l'utilisation devient complexe. Un autre avantage des listes est que l'on utilise toujours un adressage indirect, et donc que les manipulations dans les listes ne font que des modifications du chaînage, sans réellement déplacer les valeurs stockées, ce qui est capital en cas de champs de grande taille.

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Données et Algorithmique - LES PILES ET FILES

LES PILES ET FILES ●

définition

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fonctions de base

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utilisations

définition Ce sont des structures de données ordonnées, mais qui ne permettent l'accès qu'à une seule donnée. On utilise souvent le nom générique de pile pour les piles et les files, un seul nom existant en anglais (stack). Les piles (stack LIFO : Last In First Out) correspondent à une pile d'assiettes : on prend toujours l'élément supérieur, le dernier empilé. Les files (on dit aussi queues) (stack FIFO: First In First Out) correspondent aux files d'attente : on prend toujours le premier élément, donc le plus ancien (on ne tolère pas ici les resquilleurs). Les piles et files sont très souvent utiles : elles servent à mémoriser des choses en attente de traitement. Elles permettront une clarification des algorithmes quand effectivement on n'a pas besoin d'accéder directement à tous les éléments. Elles sont souvent associées à des algorithmes récursifs. Il n'y a pas de structures spécifiques prévues dans les langages (sauf FORTH), il faut donc les créer de toutes pièces. Pour les piles, on utilisera un tableau unidimensionnel (statique ou dynamique) en cas de piles de hauteur maximale prévisible (la hauteur de la pile est mémorisée par une variable entière), ou une liste en cas de longueur très variable (ne pas oublier que dans ce cas on a un surcoût en mémoire d'autant de liens (pointeurs) que d'éléments empilés). Pour les files, l'utilisation d'un tableau nécessite deux variables : la position du premier et celle du dernier. La suppression du premier élément ne se fait pas par décalage des suivants mais en incrémentant la variable indiquant le premier. La gestion est alors un peu plus complexe que pour les piles, puisque le suivant de la fin du tableau est le début du tableau (en fait, l'indice du suivant est l'indice plus 1, modulo la taille du tableau. La fonction modulo est en fait très rapide pour les nombres correspondants à une puissance de 2, à condition de l'implanter à l'aide d'un masquage. L'utilisation d'une liste pour une file par contre est aussi simple que pour une pile.

fonctions de base Les fonctions de base pour les piles sont l'empilage et le dépilage, pour les files l'enfilage et le défilage. Dans les deux cas on prévoira également un fonction d'initialisation, et une fonction indiquant si la pile est vide. Seules ces fonctions de base dépendent de la méthode réelle de mise en oeuvre (tableau, liste,...). Tous les algorithmes n'utiliseront que ces fonctions. C'est le grand avantage des piles et files, puisque l'on va pouvoir modifier facilement le type d'implantation en mémoire sans réécrire les programme. Ceci permet de tester d'abord la faisabilité du programme sur des petites quantités de données puis seulement on l'optimise pour l'utilisation réelle. Pour une implantation par tableaux, on écrira par exemple, pour une pile de flottants (base_p_t) : #define dim_pile 100 #define composante float http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo06.htm (1 of 6) [21-11-2001 17:42:18]

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/* static pour empêcher l'accès direct extérieur*/ static composante pile[dim_pile]; static int sommet; void init_pile(void) {sommet=0;} int pile_vide(void) {return(sommet=0);} int empiler(composante x) /* retourne 0 si pas d'erreur (donc il restait de la place dans la pile) */ { if(sommet0) return(pile[--sommet]); else puts("pile vide");return(0); } Si l'on désire un dimensionnement totalement dynamique de la pile, on utilisera une liste (base_p_l) : #include #include <stdio.h> #define composante float typedef struct s_comp {composante val;struct s_comp *prec;}type_comp; static type_comp *sommet=NULL; int empiler(composante x) /* retourne 0 si pas d'erreur (donc il restait de la place dans la pile)*/ { type_comp *nouv; if((nouv=(type_comp*)malloc(sizeof(type_comp)))!=NULL) { nouv->val=x; nouv->prec=sommet; sommet=nouv; return(0);} else {puts("pile saturée");return(1);} }

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composante depiler(void) { composante x; if (sommet!=NULL) { x=sommet->val; free(sommet); /*pour plus de sûreté, on peut passer par une variable*/ sommet=sommet->prec; return(x); } else puts("pile vide");return(0); } void init_pile(void) {while(sommet!=NULL)depiler();} int pile_vide(void) {return(sommet==NULL);} Pour certaines applications, on pourra préférer ne pas libérer la mémoire au dépilage pour gagner du temps : au dépilage, mais aussi à l'empilage, on ne prend du temps que s'il faut agrandir la pile. On peut également utiliser une pile de tableaux dynamiques, ce qui permet d'économiser de la place mémoire, sans être limité en taille. Pour les files, l'implantation des fonctions de base est similaire, par exemple par tableaux (base_f_t) : #define dim_file 100 #define composante float static composante file[dim_file]; static int bas,sommet,taille; #define suiv(i) ((i)
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Données et Algorithmique - LES PILES ET FILES

{ composante x; if (taille>0) {x=file[bas];bas=suiv(bas);taille--;return(x);} else {puts("file vide");return(0);} } Il faut prévoir un indice pour chaque extrémité de la file. Il en serait de même pour une implantation par liste chaînée (un pointeur pour chaque extrémité).

utilisations Les piles sont souvent nécessaires pour rendre itératif un algorithme récursif. Une application courante des piles est pour les calculs arithmétiques: l'ordre dans la pile permet d'éviter l'usage des parenthèses. Il existe trois possibilités pour représenter une équation (du moins de manière unidimensionnelle, les arbres en sont une généralisation bidimensionnelle), suivant la position relative des opérateurs et de leurs opérandes. Il faut avant tout définir l'arité d'une opération : une opération unaire nécessite un opérateur (- unaire, cosinus, log, factorielle...), une opération deuxaire (dénomination P. Trau, pour différencier d'une opération binaire qui pour moi traite des nombres en base 2) nécessite deux arguments (+, -, *, /, produit vectoriel,...), une opération ternaire nécessite trois opérandes (produit mixte,...). La notation préfixée (dite polonaise) consiste à placer l'opérateur, suivi de ses arguments. La notation postfixée (polonaise inverse) consiste à placer les opérandes devant l'opérateur. La notation infixée (parenthèsée) consiste à entourer les opérateurs deuxaires par leurs opérandes, pour les autres arités on place l'opérateur en premier, suivi de ses opérandes (entre parenthèses, séparés par des virgules pour les opérateurs ternaires). Les parenthèses sont nécessaires uniquement en notation infixée, certaines règles permettent d'en réduire le nombre (priorité de la multiplication par rapport à l'addition, en cas d'opérations unaires représentées par un caractère spécial (-, !,...). Les notations préfixée et postfixée sont d'un emploi plus facile puisqu'on sait immédiatement combien d'opérandes il faut rechercher. Détaillons ici la saisie et l'évaluation d'une expression postfixée (polonais) : on modifie le type de composantes de la pile (et donc les fonctions de base) : #define operande 1 #define operateur 0 typedef struct {int type; union {float op_r;char op_c;}val; }composante; void saisie(void) /* marche pour toute notation puisque ne vérifie rien */ { composante x; char txt[100],*deb; char rep; init_pile(); printf("entrez opérandes (nombres) et opérateurs (+,-,*,/,C (cos),S)\n"); printf("séparés par des blancs ou virgules\n"); fflush(stdin); gets(txt); /* on lit un texte qui sera traité par après */ deb=txt; /* deb pointe le début du texte non encore traité */

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Données et Algorithmique - LES PILES ET FILES

do { while(*deb==' '||*deb==',') deb++; if(*deb==0)break; if(isdigit(*deb)||*deb=='.'||(*deb=='-'&&isdigit(*(deb+1)))) { x.type=operande; sscanf(deb,"%f",&(x.val.op_r)); empiler(&x); while(isdigit(*deb)||*deb=='.') deb++; /*pointer la suite*/ } else /*cas d'un opérateur */ { x.val.op_c=toupper(*(deb++)); x.type=operateur; empiler(&x); } } while(1); } float eval_post(void) { float r1,r2; composante x; if(depiler(&x)!=0) {puts("expression non postfixée");return(0);} if(x.type==operande) return(x.val.op_r); /* else inutile car les autres cas se finissent par return */ /* on traite d'abord les opérateurs unaires */ if (x.val.op_c=='C') return(cos(eval_post())); if (x.val.op_c=='S') return(sin(eval_post())); /* les deuxaires maintenant */ r2=eval_post(); r1=eval_post(); switch (x.val.op_c) { case '+':return(r1+r2); case '-':return(r1-r2); case '*':return(r1*r2); case '/':return(r1/r2); } puts("erreur (code opératoire inconnu par exemple)"); return(0); } void main(void) { saisie();

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Données et Algorithmique - LES PILES ET FILES

printf("l'expression postfixée vaut %6.1f\n",eval_post()); } Les piles permettent très souvent de clarifier l'implantation d'un algorithme, bien qu'évidemment on puisse utiliser le principe tout en n'utilisant que des tableaux ou listes.

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Données et Algorithmique - LES ARBRES

LES ARBRES ●

introduction

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expressions arithmétiques (arb_expr)

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listes triées

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les arbres généraux

introduction Les listes et piles sont des structures dynamiques unidimensionnelles. Les arbres sont leur généralisation multidimensionnelle (une liste est un arbre dont chaque élément a un et un seul fils). On utilise un vocabulaire inspiré des arbres généalogiques (sexiste il est vrai, bien qu'on utilise quelquefois les termes fille et mère). Chaque composante d'un arbre contient une valeur, et des liens vers ses fils. On peut distinguer un noeud, qui est une composante ayant des fils, et une feuille, qui n'en possède pas (mais est fils d'un noeud) mais souvent on préfère utiliser un type noeud y compris pour les feuilles (tous les fils sont mis à NULL), surtout si l'arbre est évolutif (une feuille peut devenir un noeud, et inversement). Une branche rassemble un lien vers un fils mais aussi ce fils et toute sa descendance. Le noeud racine est le seul qui n'est le fils d'aucun noeud (tous les autres noeuds sont donc sa descendance). Comme pour le premier d'une liste, l'adresse de la racine est nécessaire et suffisante pour accéder à l'intégralité d'un arbre. Un arbre N-aire ne contient que des noeuds à N fils (et des feuilles). Une liste est donc un arbre unaire. De nombreux algorithmes ont été développés pour les arbres binaires (nous verrons que tout arbre peut être représenté par un arbre binaire). Comme les listes, les arbres sont complètement dynamiques, mais les liens sont également gourmands en mémoire. L'accès aux données est encore séquentiel, mais on verra qu'il reste néanmoins rapide.

expressions arithmétiques (arb_expr) Nous allons détailler les fonctionnalités de base des arbres à l'aide d'un exemple : la représentation et l'évaluation d'expressions arithmétiques. Nous supposerons (voir chapitre sur les piles) utiliser uniquement des opérandes flottants, les opérateurs deuxaires +,-,*,/ et les opérateurs unaires C (pour cosinus) et S (sinus). L'expression 2*5 + 2*{cos[(5*3.14)/180]} se représentera :

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Données et Algorithmique - LES ARBRES

Les composantes de l'arbre seront donc soit des opérateurs (noeuds), soit des opérandes (feuilles). Nous allons choisir les déclarations suivantes : typedef float type_feuille; typedef struct s_noeud_2 {char op_c; struct s_comp*fils1; struct s_comp*fils2; }type_noeud_2; typedef struct s_noeud_1 {char op_c; struct s_comp*fils; }type_noeud_1; typedef struct s_comp {int arite; union {type_noeud_2 n2; type_noeud_1 n1; type_feuille f; }val; }composante; typedef composante *lien; Nous prévoyons donc deux types de noeuds : à arité 1 (avec un fils) ou à arité 2 (deux fils). On aurait pu utiliser un seul type (à arité 2) en mettant NULL dans le second fils en cas d'arité 1. Une feuille par contre ne contient aucun lien. Une composante de l'arbre contiendra donc un indicateur de son type (ici l'arité) et, suivant ce type, soit une feuille, soit un noeud (d'arité 1 ou 2). Nous allons écrire une fonction créant un tel arbre (à partir d'une chaîne de caractères préalablement saisie, contenant l'expression en notation polonaise préfixée par exemple) : lien saisie_prefixe(char **deb)

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Données et Algorithmique - LES ARBRES

/* on donne une chaîne de char contenant l'expression en notation préfixée. les opérateurs possibles sont +,-,*,/(deuxaires), C,S(cos,sin,unaires). Les nombres sont séparés par des blancs (optionnels pour les opérateurs) Les nombres commencent par un chiffre (exemple 0.5 au lieu de .5).*/ /* deb pointe sur le début de chaîne, il pointera ensuite sur le reste de la chaîne (pas encore traitée) donc passage par adresse d'un pointeur */ { lien x; char c; while(**deb==' '||**deb==',') (*deb)++; if(**deb==0) /* on est arrivé en fin de chaîne */ {puts("erreur : il doit manquer des opérandes"); return(NULL);} x=(composante*)malloc(sizeof(composante)); if(isdigit(**deb)) { x->arite=0; sscanf(*deb,"%f",&(x->val.f)); while(isdigit(**deb)||**deb=='.') (*deb)++; } else { c=toupper(*((*deb)++)); if(c=='*'||c=='/'||c=='+'||c=='-') { x->arite=2; x->val.n2.op_c=c; x->val.n2.fils1=saisie_prefixe(deb); x->val.n2.fils2=saisie_prefixe(deb); } else if(c=='C'||c=='S') { x->arite=1; x->val.n1.op_c=c; x->val.n1.fils=saisie_prefixe(deb); } else printf("erreur, '%c'n'est pas un opérateur prévu\n",c); } return(x); } On peut remarquer que cette fonction est récursive. La création de l'arbre à partir d'une expression postfixée est similaire (scruter la chaîne dans l'autre sens par exemple), à partir d'une expression infixée c'est un peu plus dur, surtout si l'on ne veut pas imposer d'entrer toutes les parenthèses, par exemple 1+2+3 au lieu de (1+(2+3)).

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Données et Algorithmique - LES ARBRES

L'utilisation d'un tel arbre devient maintenant très simple. On utilisera la récursivité. Pour évaluer l'expression, si c'est une feuille unique la valeur est celle de la feuille, si c'est un noeud, la valeur est obtenue en effectuant l'opération correspondante, après évaluation (récurrente, donc soit directement la valeur si feuille soit nouveau calcul) de ses fils : float eval(lien x) { float r1,r2; if(x->arite==0) return(x->val.f); else if (x->arite==1) { if (x->val.n1.op_c=='C') return(cos(eval(x->val.n1.fils))); else if (x->val.n1.op_c=='S') return(sin(eval(x->val.n1.fils))); } else { r1=eval(x->val.n2.fils1); r2=eval(x->val.n2.fils2); switch (x->val.n2.op_c) { case '+':return(r1+r2); case '-':return(r1-r2); case '*':return(r1*r2); case '/':return(r1/r2); } } /* si aucun return n'a été effectué jusqu'ici*/ puts("erreur (code opératoire inconnu par exemple)"); return(0); } Le parcours des arbres (c'est à dire le passage par tous les noeuds et feuilles) se fait d'habitude de manière récursive. On doit évidement parcourir l'arbre pour afficher son contenu. On peut utiliser dans le cas des arbres binaires trois possibilités de parcours : afficher la valeur du noeud puis récursivement de ses deux fils, afficher le premier fils, la valeur du noeud, puis le second fils, ou afficher les deux fils avant la valeur du noeud. On obtient dans notre cas directement les notations préfixé, infixée et postfixée (avec un petit travail supplémentaire pour la gestion des parenthèses en notation infixée, qu'on aurait pu simplifier si l'on avait accepté des parenthèses surabondantes) : void affiche_prefixe(lien x) { switch(x->arite) { case 0:printf("%6.1f ",x->val.f);break; http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo07.htm (4 of 9) [21-11-2001 17:42:39]

Données et Algorithmique - LES ARBRES

case 1:printf(" %C ",x->val.n1.op_c); affiche_prefixe(x->val.n1.fils); break; case 2:printf(" %c ",x->val.n2.op_c); affiche_prefixe(x->val.n2.fils1); affiche_prefixe(x->val.n2.fils2); } } void affiche_postfixe(lien x) { switch(x->arite) { case 0:printf("%6.1f ",x->val.f);break; case 1:affiche_postfixe(x->val.n1.fils); printf(" %C ",x->val.n1.op_c); break; case 2:affiche_postfixe(x->val.n2.fils1); affiche_postfixe(x->val.n2.fils2); printf(" %c ",x->val.n2.op_c); } } void affiche_infixe(lien x) { switch(x->arite) { case 0:printf("%6.1f ",x->val.f);break; case 1:printf(" %C( ",x->val.n1.op_c); affiche_infixe(x->val.n1.fils); putch(')'); break; case 2:if(x->val.n2.fils1->arite!=0)putch('('); affiche_infixe(x->val.n2.fils1); if(x->val.n2.fils1->arite!=0)putch(')'); printf(" %c ",x->val.n2.op_c); if(x->val.n2.fils2->arite!=0)putch('('); affiche_infixe(x->val.n2.fils2); if(x->val.n2.fils2->arite!=0)putch(')'); } } Notre exemple est un peu plus complexe que dans véritable arbre binaire, puisque nous acceptions également des noeuds à un seul fils.

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Données et Algorithmique - LES ARBRES

listes triées Il est possible de mémoriser une liste ordonnée à l'aide d'un arbre binaire. Chaque noeud de l'arbre contient une valeur et deux liens : l'un vers un sous-arbre ne contenant que des valeurs inférieures, l'autre vers des valeurs supérieures. Nous allons traiter cette fois des chaînes de caractères plutôt que des réels. Nous définirons donc les types suivants : typedef struct s_noeud *lien; typedef struct s_noeud {char *nom; lien fils1; lien fils2; }type_noeud; Il vaut mieux ne pas prévoir de type spécifique pour les feuilles, l'arbre étant géré de manière évolutive (une feuille sera donc un noeud avec ses deux fils valant le pointeur NULL). Le nom contenu dans chaque noeud aurait pu être un tableau statique de caractères, mais pour optimiser le coût mémoire, nous utiliserons un tableau dynamique. Donc, pour allouer la mémoire d'un nouveau noeud, deux malloc seront nécessaires : un pour le noeud lui-même, et un pour le nom qui lui est associé. Ecrivons une fonction de création d'un noeud (on lui transmet le nom associé, elle retourne l'adresse allouée): lien cree_feuille(char *nouv_nom) { lien x; int taille; x=(lien)malloc(sizeof(type_noeud)); taille=strlen(nouv_nom)+1; /* compter le \0 */ x->nom=(char*)malloc(taille); strcpy(x->nom,nouv_nom); x->fils1=NULL; x->fils2=NULL; return(x); } Supposons entrer dans l'ordre : Jean, Bernard, Lucie, Anne, Jacques, Laurent, Maud, Luc, Julie, Elsa. Si vous créez progressivement l'arbre, vous pourrez voir que toute nouvelle valeur trouve toujours sa place, les feuilles se transformant petit à petit en noeuds, au fur et à mesure de l'augmentation de la taille de l'arbre.

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Données et Algorithmique - LES ARBRES

La fonction effectuant la saisie et la création de cet arbre devra donc, après la saisie du nouveau nom à insérer, rechercher sa position définitive. Cette recherche sera récursive: sur un noeud donné, si le nouveau nom est plus petit, rechercher dans la descendance du fils1, sinon rechercher dans la descendance du fils2. La recherche s'arrête quand on arrive à un pointeur NULL (qui sera remplacé par l'adresse du nouveau noeud). En cas d'égalité, si l'on désire une création stable, un nouveau nom sera placé derrière ceux déjà existants. : void insert_feuille(lien racine, lien x) { while(racine!=NULL) /* ou boucle infinie */ { if(strcmp(x->nom,racine->nom)<0) if(racine->fils1==NULL){racine->fils1=x;return;} else racine=racine->fils1; else if(racine->fils2==NULL){racine->fils2=x;return;} else racine=racine->fils2; } } lien saisie(void) { lien racine=NULL; char txt[100]; do { printf("entrez un nouveau nom, @@@ pour finir : "); gets(txt); if(strcmp(txt,"@@@")) if(racine==NULL)racine=cree_feuille(txt); else insert_feuille(racine,cree_feuille(txt)); } while(strcmp(txt,"@@@")); return(racine); } http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo07.htm (7 of 9) [21-11-2001 17:42:39]

Données et Algorithmique - LES ARBRES

On remarque l'efficacité de cette méthode : aucun déplacement d'élément, le tri se fait par insertion, mais avec recherche optimisée (du type dichotomie : l'espace de recherche est réduit à chaque test). Pour N insertions, on fait donc N recherches donc N*P lectures de composantes (P profondeur de l'arbre). Une fois l'arbre créé, on peut afficher la liste triée par ordre alphabétique par un simple parcours infixé (arbr_nom): void affiche(lien x) { if(x!=NULL) { affiche(x->fils1); printf("%s, ",x->nom); affiche(x->fils2); } } L'utilisation d'un arbre binaire pour une liste triée permet donc une programmation relativement aisée, des algorithmes rapides, mais moyennant un peu de place mémoire supplémentaire. L'arbre va posséder simultanément tous les avantages des autres structures de données: ● totalement dynamique: l'insertion d'un élément se fait sans aucun déplacement d'élément (ni même d'échange de liens comme c'était le cas pour les listes) ● rapide : la recherche d'un élément se fait en P tests maximum, P étant la profondeur de l'arbre (ce qui donne la même efficacité qu'une recherche dichotomique dans un tableau, dans le cas d'un arbre équilibré). ● parcours facile des données sans coût trop important en mémoire (avec deux liens on obtient une structure bidimensionnelle, alors qu'avec une liste à chaînage avant et arrière on garde une structure unidimensionnelle, bien que bidirectionnelle). Par contre l'arbre binaire nécessite d'être équilibré pour profiter pleinement de ces avantages. Un arbre équilibré est un arbre organisé de telle manière à ce que sa profondeur soit minimale. A l'extrême, en cas d'introduction d'une liste de noms déjà triée, tous les fils1 pointeront sur NULL alors que les fils2 pointeront sur le suivant, on se retrouve dans le cas d'une liste chaînée simple. Différents algorithmes d'équilibrage d'arbres binaires existent, mais en général un algorithme simple permet un résultat satisfaisant (sauf en cas d'un très grand nombre de données), l'équilibre parfait n'étant pas nécessaire.

les arbres généraux Quand le nombre de fils de chaque élément est variable, on peut soit prévoir un tableau statique des adresses des fils, soit prévoir un tableau dynamique, ce qui optimise l'occupation mémoire mais complique l'ajout de fils supplémentaires. Pour avoir une gestion parfaitement dynamique, on peut créer une liste des adresses des fils :

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Données et Algorithmique - LES ARBRES

En fait, plutôt que de créer cette liste hors des noeuds, le plus simple (et qui utilise autant de mémoire) est d'associer à chaque noeud l'adresse de son fils aîné, et de son frère cadet. Accéder à tous les fils revient donc à accéder au fils aîné puis à tous ses frères:

On peut remarquer qu'un tel arbre est un arbre binaire: chaque noeud possède deux liens. On peut donc traiter tout arbre sous forme d'un arbre binaire. Une autre amélioration possible d'un arbre est de permettre un accès toujours séquentiel mais bidirectionnel : pour un arbre binaire, chaque noeud possède en plus l'adresse de son père, pour un arbre généralisé ceci revient à ce que chaque frère connaît son aîné, l'aîné connaissant leur père commun. Cet accès bidirectionnel est coûteux en mémoire, mais complique également les modifications (plus de liens à gérer), pour par contre accélérer les parcours dans l'arbre. On ne prévoira cette amélioration que lorsque l'on utilise de fréquentes remontées (l'utilisation d'algorithmes récursifs ne nécessite en général pas ces liens, le fait de quitter une fonction appelée pour gérer un fils fait automatiquement retrouver le père).

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Données et Algorithmique - LES GRAPHES

LES GRAPHES Un graphe est en ensemble de noeuds reliés par des liens. Ce n'est plus un arbre dès qu'il existe deux parcours différents pour aller d'au moins un noeud à un autre. Un graphe est connexe lorsqu'il est possible de trouver au moins un parcours permettant de relier les noeuds deux à deux (un arbre est un graphe connexe, deux arbres forment un graphe non connexe). Un graphe est dit pondéré lorsqu'à chaque lien est associée une valeur (appelée poids). On utilisera un graphe pondéré par exemple pour gérer des itinéraires routiers (quelle est la route la plus courte pour aller d'un noeud à un autre), pour gérer des fluides (noeud reliés par des tuyauteries de diamètre différent) ou pour des simulations de trafic routier, pour simuler un circuit électrique, pour prévoir un ordonnancement dans le temps de tâches... Un graphe est dit orienté lorsque les liens sont unidirectionnels. Nous ne traiterons pas ici en détail les algorithmes associés aux graphes, mais nous aborderons quelques problèmes rencontrés. On peut représenter un graphe de manière dynamique, comme les arbres (le nombre de liens par noeud est souvent variable). Une autre solution est de numéroter les N sommets, et d'utiliser une matrice carrée NxN, avec en ligne i et colonne j un 0 si les noeuds i et j ne sont pas reliés, ou le poids de la liaison sinon (1 pour les graphes non pondérés). Pour des graphes non orientés, la matrice est symétrique (par rapport à la diagonale), ce qui permet d'économiser de la mémoire mais peut compliquer les programmes (c'est la technique employée pour les éléments finis). Une représentation par matrice est surtout intéressante lorsqu'il y a beaucoup de liens (graphe presque complet), la représentation à l'aide de pointeurs étant moins gourmande en mémoire pour les graphes comportant peu de liens par noeud. Un problème important est le parcours d'un graphe : il faut éviter les boucles infinies, c'est à dire retourner sur un noeud déjà visité et repartir dans la même direction. On utilise par exemple des indicateurs de passage (booléens), ou une méthode à jetons (on place des "jetons" dans différents noeuds bien choisis et on les fait suivre les liens). Une méthode souvent utilisée est de rechercher avant tout (et une seule fois) l'arbre recouvrant : c'est un arbre permettant de visiter tous les noeuds, n'utilisant que des liens existants dans le graphe (mais pas tous). Cet arbre recouvrant n'est évidement pas unique. En cas de graphe non connexe, il faut rechercher plusieurs arbres recouvrants. On peut remarquer qu'un arbre recouvrant d'un graphe connexe à N sommets aura nécessairement N-1 liens. Pour les graphes pondérés, on peut rechercher l'arbre recouvrant de poids minimum (somme des poids des liens minimale). Différents algorithmes existent pour traiter ce problème.

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Données et Algorithmique - LES FICHIERS

LES FICHIERS ●

les fichiers séquentiels

●

les fichiers à accès direct

●

l'indexation

Les fichiers ont pour avantage d'être dynamiques (la taille peut varier ou du moins augmenter au cours de l'utilisation, du moins tant qu'il reste de la place sur le support), et de ne pas être volatiles comme l'est la mémoire (c'est à dire que les informations restent présentes en l'absence d'alimentation électrique). Leur principal inconvénient est le temps d'accès à une donnée (de l'ordre de 106 fois plus lent que la mémoire, en général plus de 10 ms pour un disque dur, mais jusqu'à plusieurs secondes pour une bande magnétique). L'insertion et la suppression d'éléments autre part qu'en fin d'un fichier est quasiment impossible, en général on devra passer par la création d'un nouveau fichier, y recopier le début du fichier initial jusqu'à la modification prévue, puis écrire les données modifiées puis recopier le reste du fichier. Les fichiers peuvent être séquentiels ou à accès direct.

les fichiers séquentiels Un fichier séquentiel permet uniquement d'accéder aux données dans l'ordre de leur écriture. L'exemple le plus courant est la bande magnétique (ou streamer ou DAT). On n'utilise plus que rarement les fichiers stockés sur bande directement dans les programmes : du fait des possibilités des disques durs (jusqu'à plusieurs Giga-octets), on préfère utiliser des fichiers à accès direct, et les sauvegarder sur bande (séquentiellement) une fois le traitement terminé. Certaines grosses applications nécessitent néanmoins des traitements directement sur bandes magnétiques, il faut alors choisir les algorithmes en conséquence (en général dans ces cas on utilisera au moins deux lecteurs de bandes, un pour le fichier initial, un pour le fichier traité), en choisissant plus particulièrement des algorithmes divisant le fichier en sous-fichiers qui eux tiendront en mémoire centrale et pourront être traités plus rapidement (par exemple pour les tris, on utilisera par exemple un tri par fusion, surtout si l'on dispose de trois lecteurs : deux pour les sous fichiers à fusionner, le troisième pour le fichier final). Le grand avantage du fichier séquentiel est qu'il peut contenir des données de tout type, de taille différente (c'est désormais la seule raison de son utilisation). Pour stocker un graphique, on pourra enregistrer le nombre de segments, puis les caractéristiques de chacun des segments, puis le nombre d'arcs de cercles, puis leurs caractéristiques,... On classe souvent sous la dénomination de fichiers séquentiels les fichiers de texte : se sont en fait souvent des fichiers à accès direct aux caractères (on peut accéder directement au Nième caractère), mais en fait l'accès est séquentiel au niveau des lignes : pour accéder à la Nième ligne, il faut lire le fichier depuis le début, jusqu'à compter N-1 signes de fin de ligne. Les fichiers de texte peuvent également être utilisés pour stocker des valeurs numériques : les nombres sont alors formatés pour être écrits en décimal à l'aide de caractères ASCII, et peuvent donc directement être imprimés ou réutilisés par un autre

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Données et Algorithmique - LES FICHIERS

programme ou sur une autre machine, alors que la sauvegarde directe d'une valeur numérique est faite en binaire (recopie des 0 et 1 en mémoire), ce qui prend moins de place mais n'est plus lisible que par un programme qui utilise le même format. Les fichiers séquentiels ne peuvent en général pas être modifiés, la seule possibilité étant l'ajout derrière les données déjà stockées (pour un fichier texte, sur disque, on peut remplacer des caractères mais pas en ajouter ni en supprimer sauf en fin de fichier).

les fichiers à accès direct Un fichier à accès direct correspond à un tableau en mémoire : toutes ses composantes ont la même taille, on peut donc accéder directement à la Nième. Comme pour un tableau, les insertions et suppressions nécessitent des décalages des composantes suivantes, ce qui est en général trop long pour être envisageable. Ceci exclut donc l'utilisation de tout algorithme utilisant l'insertion (le tri par insertion par exemple), mais aussi ceux qui déplacent des éléments sans les positionner à leur place définitive (le tri bulle par exemple). Une méthode de tri sera par exemple un tri par sélection et création d'un nouveau fichier. L'accès au données devra être optimisé : on préférera bien évidement la dichotomie à la recherche séquentielle, et même on préférera une dichotomie pondérée (avec estimation par calcul de la position probable), puisque tout calcul sera beaucoup plus rapide qu'une lecture dans le fichier. Un fichier à accès direct peut également être utilisé pour stocker et traiter des listes, arbres ou graphes : on utilise la méthode du super-tableau : chaque élément est numéroté, en fonction de sa position dans le fichier, les liens étant ces numéros. Il faut bien garder à l'esprit qu'il ne faut jamais stocker sur fichier un pointeur : l'adresse où a été mise la valeur pointée a peu de chances d'être la même à la prochaine utilisation du programme. Ils est alors toujours nécessaire de numéroter les composantes et remplacer les pointeurs par le numéro de la valeur pointée avant de faire une sauvegarde sur fichier.

l'indexation La méthode souvent la plus efficace pour l'utilisation de fichiers séquentiels est l'indexation (elle est également utilisable pour les autres types de données, stockées en mémoire). Les composantes sont stockées dans le fichier dans l'ordre de leur création. On utilise alors un tableau d'index, donnant en première position le numéro de la première composante, puis de la seconde,... L'avantage de cette méthode est que l'ajout de composantes est optimal : on rajoute la valeur en fin de fichier, on met à jour le tableau d'index. Tout déplacement d'une composante sera donc remplacé par une modification du tableau d'index, sans déplacement réel de la valeur dans le fichier. En général, ce tableau peut tenir en mémoire, ce qui permet une modification rapide, en général on préfère le sauver également sur support magnétique avant de quitter le programme, ce qui évitera de le recréer (par exemple refaire un tri) à la prochaine utilisation. On peut également utiliser une liste d'index si les déplacements sont fréquents (mais alors l'accès devient séquentiel). Le second avantage de cette méthode est que l'on peut utiliser simultanément plusieurs index : par exemple pour une liste de personnes, on peut créer un index pour le classement alphabétique des noms, un autre sur les villes, on accédera donc plus rapidement à tous les champs indexés, alors que les champs non indexés devront se satisfaire d'une recherche séquentielle, et ce sans modification dans le fichier (un tri par nom puis par ville auraient été nécessaires sans indexation). Par contre toute modification nécessitera la mise à jour de tous les tableaux d'index. http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo09.htm (2 of 3) [21-11-2001 17:42:54]

Données et Algorithmique - LES FICHIERS

Exemple:

La suppression, par contre, pose problème. En général, toujours pour éviter les décalages dans les fichiers, on préfère marquer d'un signe distinctif les champs supprimés (par exemple un nom non alphabétique ou vide), puis remettre à jour les index qui ne pointeront plus sur ce champ. Le retassage, assez long, n'est effectuée que sur ordre de l'utilisateur ou lorsqu'il quitte le programme. On peut aussi (comme dans la méthode du super-tableau) créer une liste des champs vides, ce qui permettra d'y accéder, plus rapidement que par une recherche séquentielle, lors de la prochaine insertion. Sur un fichier indexé, on peut à nouveau se permettre des algorithmes utilisant l'insertion, puisque celle-ci n'affecte que l'index (à accès rapide). Pour un tri par exemple, on pourra utiliser le tri par insertion, à condition d'optimiser la recherche de la position d'insertion (par dichotomie pondérée par exemple), puisque celle-ci nécessite des lectures de champs dans le fichier alors que l'insertion n'entraîne que des décalages dans un tableau, d'une durée généralement négligeable devant le temps pris par la recherche. On peut également utiliser une liste d'index plutôt qu'un tableau si nécessaire.

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Données et Algorithmique - CORRECTION DES EXERCICES

CORRECTION DES EXERCICES ●

BOUCLE

●

TUSEXO_A

●

TUSEXO_B

●

GAUSS_MRD

●

INSE_TTD

BOUCLE #include <stdio.h>; void main(void) { float puiss,x,result; printf("entrez x "); scanf("%f",&x); result=2 -5*x +(puiss=x*x) -3*(puiss*=x) +2*puiss*x; printf("résultat : %f\n",result); }

TUSEXO_A #include <stdio.h> #include "base_tus.inc" #define dim 10 void main(void) { int i,nb; composante v,t[dim],moy=0; init_tus(t,&nb,dim); do { printf("entrez la %dième note (fin si <0 ou >20) :",nb+1); scanf("%f",&v); if(v<0||v>20) break; /* on aurait pu le mettre dans la condition du while */ moy+=v; } while (!ajoute_val_tus(t,&nb,dim,v)); if(nb) moy/=nb; printf("moyenne des %d notes : %5.2f\n",nb,moy); for(i=0;i
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Données et Algorithmique - CORRECTION DES EXERCICES

TUSEXO_B #include <stdio.h> #include #include "base_tus.inc" #include "mani_tus.inc" #define dim 10 void lecture(type_tus t,int *nb) { composante v; do { printf("entrez la %dième note (fin si <0 ou >20) :",(*nb)+1); scanf("%f",&v); if(v<0||v>20) break; /* on aurait pu le mettre dans la condition du while */ } while (!ajoute_val_tus(t,nb,dim,v)); } void main(void) { int nb; composante t[dim]; char rep; init_tus(t,&nb,dim); lecture(t,&nb); do { printf("0 fin, 1 affiche, 2 rot gauche, 3 rot droite, 4 suppr, 5 ins :"); rep=getche()-'0'; printf("\n"); switch (rep) { case 0:puts("au revoir");break; case 1:affiche_tus(t,nb);break; case 2:rot_gauche_tus(t,nb);break; case 3:rot_droite_tus(t,nb);break; case 4:{int pos; printf("position de l'élément à supprimer ? "); scanf("%d",&pos); suppr_tus(t,&nb,pos); break;} case 5:{int pos;composante v; printf("position de l'élément à insérer ? "); scanf("%d",&pos); printf("valeur à insérer ? "); scanf("%f",&v); insert_tus(t,&nb,dim,pos,v); break;} default:puts("code erroné !"); } } while (rep); } http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algo10.htm (2 of 6) [21-11-2001 17:43:01]

Données et Algorithmique - CORRECTION DES EXERCICES

GAUSS_MRD #include <stdio.h> #include #include <math.h> /* pour fabs */ #define composante float typedef composante *mat_dyn; #define adr_mrd(l,c,nbc) ((l)*(nbc)+(c)) mat_dyn alloc_mrd(int nbl,int nbc) {return((mat_dyn)malloc(nbl*nbc*sizeof(composante)));} void affiche_mrd(mat_dyn tab,int nblig, int nbcol) { int l,c; printf("\n"); for(l=0;l
Données et Algorithmique - CORRECTION DES EXERCICES

lpivot=ce; for(l=ce+1;lfabs(A[adr_mrd(lpivot,ce,N)])) lpivot=l; /* echange de la ligne du pivot et de la ligne ce (ne pas oublier B)*/ for(c=ce;c=0;l--) { tampon=B[l]; for(c=l+1;c
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Données et Algorithmique - CORRECTION DES EXERCICES

affiche_mrd(A,nblA,nbcA); affiche_mrd(B,nblB,nbcB); X=alloc_mrd(nblB,nbcB); gauss_resolution(A,B,X,nblA); puts("solution :"); affiche_mrd(X,nblB,1); }

INSE_TTD #include <stdio.h> #include #include <string.h> typedef char composante; typedef composante *ligne; /* ou composante ligne []*/ typedef ligne *mat_ttd; /* ou ligne mat_ttd[] */ void affiche(mat_ttd tab,int nblig) { int l; for(l=0;l
Données et Algorithmique - CORRECTION DES EXERCICES

ligne tampon; for(pt=1;pt0 && dpg>=0) {tab[dpg+1]=tab[dpg];dpg--;} tab[dpg+1]=tampon; } } void main(void) { int nbl; mat_ttd txt; lecture(&txt,&nbl); puts("avant tri :"); affiche(txt,nbl); tri_insertion(txt,nbl); puts("après tri :"); affiche(txt,nbl); }

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Données et Algorithmique - Index

Données et Algorithmique - Index A,B,C,D,E,F,G,I,L,M,N,O,P,Q,R,S, T,U,V,W A ● ●

accès direct [1] [2] ❍

séquentiel [1] [2]

●

allocation dynamique [1]

●

arbre [1]

●

binaire [1] [2]

●

argument [1]

●

bande [1] [2]

●

binaire [1]

●

bit [1]

●

boucles [1]

●

index du langage C

●

chiffres significatifs [1]

●

clef [1] [2]

B

C

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Données et Algorithmique - Index

D ●

débogage [1]

●

décalage [1]

●

décalages [1]

●

défiler [1]

●

dépiler [1]

●

define [1]

●

deuxaire [1]

●

dichotomie [1] [2] [3]

●

dimension [1] [2]

●

do-while [1]

●

dynamique [1] [2] [3] [4]

E ●

effet de bord [1]

●

empiler [1]

●

encombrement [1]

●

enfiler [1]

●

feuille [1]

●

fichier [1]

●

FIFO [1]

●

file [1]

●

fils [1]

●

float [1]

●

for [1]

●

free [1]

F

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algofi.htm (2 of 6) [21-11-2001 17:43:08]

Données et Algorithmique - Index

G ●

Gauss [1] [2]

●

graphe [1]

●

index [1]

●

indexation [1]

●

infixé [1] [2]

●

insertion [1] [2]

I

[3] [4] [5] ●

interpolation [1]

●

Lagrange [1]

●

largeur de bande [1]

●

LIFO [1]

●

ligne de ciel [1] [2]

●

liste [1] [2]

L

[3]

M ●

malloc [1]

●

mathématiques [1] [2] [3] [4]

●

matrice [1] [2] [3] ❍

●

triangulée [1]

modèle [1]

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algofi.htm (3 of 6) [21-11-2001 17:43:08]

Données et Algorithmique - Index

N ●

noeud [1]

●

notation polonaise [1]

●

NULL [1] [2] [3]

O ●

objets [1]

●

optimisation [1]

●

parcours [1] [2]

P [3] ●

pile [1] [2] [3]

●

pivot [1]

●

de Gauss [1]

●

pointeur [1] [2] [3]

●

polynôme [1] [2]

●

postfixé [1] [2]

●

préfixé [1] [2]

●

queue [1]

●

Quick Sort [1]

●

récursif [1]

●

récursivité [1] [2]

Q

R

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algofi.htm (4 of 6) [21-11-2001 17:43:08]

Données et Algorithmique - Index

[3] ●

racine [1]

●

recherche [1] [2]

●

retassage [1]

●

séquentiel [1] [2]

●

sentinelle [1]

●

spline [1]

●

stable [1]

●

(tri) [1]

●

stack [1]

●

strcmp [1]

●

structuré [1]

●

suites [1]

●

super-tableau [1] [2]

●

suppression [1] [2]

S

[3]

T ●

tableau [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] ❍

dynamique [1]

❍

multidimensionnel [1]

❍

statique [1]

●

ternaire [1]

●

tri [1] ❍

● ●

bulle [1] [2]

tri par arbre [1] ❍

comptage [1]

❍

création [1] [2] [3]

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algofi.htm (5 of 6) [21-11-2001 17:43:08]

Données et Algorithmique - Index

❍

fusion [1] [2]

❍

insertion [1] [2] [3]

❍

sélection [1] [2]

●

rapide [1] [2]

●

shell [1] [2]

●

triangulation [1] [2]

●

typedef [1]

●

unaire [1]

●

vecteur [1]

●

virgule flottante [1]

U V

W ●

while [1]

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algofi.htm (6 of 6) [21-11-2001 17:43:08]

Données et Algorithmique - Sommaire

Données et Algorithmique - Sommaire ●

INTRODUCTION

●

LES VARIABLES SCALAIRES

●

❍

codage binaire

❍

boucles

❍

récursivité

LES TABLEAUX STATIQUES ❍

tableaux unidimensionnels ■

généralités

■

fonctions de base (fichier inclus base_tus)

■

manipulations dans les tableaux (mani_tus)

■

tris

■

■

●

■

généralités (valables également pour d'autres types de données)

■

le tri bulle

■

le tri par insertion

■

le tri par sélection

■

le tri shell

■

le tri rapide (Quick Sort)

■

le tri par création

■

d'autres tris

recherches ■

la recherche séquentielle

■

la dichotomie

calculs mathématiques ■

calcul vectoriel

■

polynômes

❍

tableaux multidimensionnels

❍

conclusions

LES TABLEAUX DYNAMIQUES

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algofc.htm (1 of 3) [21-11-2001 17:43:13]

Données et Algorithmique - Sommaire

❍

tableaux unidimensionnels en C

❍

la méthode du super-tableau

❍

les tableaux multidimensionnels

❍ ●

●

●

■

matrices pleines (matrices rectangulaires dynamiques : mrd)

■

tableaux de tableaux dynamiques

conclusions

LES LISTES ❍

fonctions de base et manipulations (base_lst)

❍

les tris ■

le tri bulle

■

le tri par insertion

■

le tri par sélection

■

le tri par création

■

les autres tris

❍

problèmes mathématiques

❍

conclusions

LES PILES ET FILES ❍

définition

❍

fonctions de base

❍

utilisations

LES ARBRES ❍

introduction

❍

expressions arithmétiques (arb_expr)

❍

listes triées

❍

les arbres généraux

●

LES GRAPHES

●

LES FICHIERS

●

❍

les fichiers séquentiels

❍

les fichiers à accès direct

❍

l'indexation

CORRECTION DES EXERCICES ❍

BOUCLE

❍

TUSEXO_A

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algofc.htm (2 of 3) [21-11-2001 17:43:13]

Données et Algorithmique - Sommaire

●

❍

TUSEXO_B

❍

GAUSS_MRD

❍

INSE_TTD

recherche dans l'index de mon document sur le langage C

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/algofc.htm (3 of 3) [21-11-2001 17:43:13]

Langage C - Sommaire

Langage C - Sommaire ●

Introduction (première partie) ❍

Organisation de l'ordinateur

❍

Langages de programmation

●

Connaissances de base

●

Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées

●

La syntaxe du C ❍

Second exemple, définitions

❍

Variables / identificateurs / adresse / pointeurs

❍

Expressions / opérateurs ■

■

■

Arithmétiques ■

unaires

■

deuxaires

Relationnels ■

comparaisons

■

logique booléenne

■

binaires

Affectation ■

affectation simple =

■

incrémentation / décrémentation

■

affectation élargie

■

Opérateurs d'adresses

■

Autres

■

■

conditionnel ? :

■

séquentiel ,

Ordre de priorité et associativité

❍

Instructions

❍

Structures de contrôle ■

Boucles

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcfc.htm (1 of 3) [21-11-2001 17:43:18]

Langage C - Sommaire

■

■

❍

❍

❍

While (tant que)

■

Do While (faire tant que)

■

For (pour)

Branchements conditionnels ■

If - Else (Si - Sinon)

■

Switch - Case (brancher - dans le cas)

Branchements inconditionnels ■

Break (interrompre)

■

Continue (continuer)

■

Goto (aller à)

■

Return (retourner)

■

Exit (sortir)

Déclaration et stockage des variables ■

Déclarations locales

■

Déclarations globales

■

Déclaration de type

Fonctions ■

Définitions générales

■

Récursivité, gestion de la pile

■

Arguments passés par adresse

■

La fonction main

■

Fonction retournant un pointeur et pointeur de fonction

Les types de données du C ■

❍

■

Variables scalaires ■

char : caractère (8 bits)

■

int : entier

■

float : réel

■

Tailles et plages

■

Conversions de type / cast

■

Enumérations

Tableaux ■

Tableaux unidimensionnels

■

Tableaux et pointeurs / arithmétique des pointeurs

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcfc.htm (2 of 3) [21-11-2001 17:43:18]

Langage C - Sommaire

❍

●

■

Chaînes de caractères

■

Bibliothèques de fonctions pour tableaux et chaînes

■

Allocation dynamique de mémoire

■

Tableaux multidimensionnels

Structures et unions ■

Déclaration

■

Utilisation

■

Champs de bits

■

Unions

■

Structures chaînées

Les fichiers de données ❍

Fichiers bruts

❍

Fichiers bufférisés

●

Directives du pré-compilateur

●

Utiliser Turbo C (3.5 par exemple)

●

Correction des exercices

●

Autres sites sur le C

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcfc.htm (3 of 3) [21-11-2001 17:43:18]

Langage C

Langage C Sommaire ●

Langage C Le Langage C

❍

Organisation de l'ordinateur

Aujourd'hui, l'informatique est présente dans tous les domaines de la vie courante, mais à des degrés différents. Il y a pour cela trois grandes raisons :

❍

Langages de programmation

- les gains (en temps, argent, qualité) que l'informatique peut apporter,

Introduction (première partie)

●

Connaissances de base

●

Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées

- la disponibilité de logiciels dans tous les domaines.

La syntaxe du C

Deux domaines sont pleinement exploités :

●

- le prix abordable des matériels,

❍

Second exemple, définitions

- les logiciels généraux, vendus en grande série, et donc relativement bon marché,

❍

Variables / identificateurs / adresse / pointeurs

❍

Expressions / opérateurs

- les logiciels spécifiques, d'un coût total important et donc limités à des sujets très pointus, pour de très grosses industries.

■

■

■

Arithmétiques ■

unaires

■

deuxaires

Relationnels ■

comparaisons

■

logique booléenne

■

binaires

Affectation ■

affectation simple =

■

incrémentation / décrémentation

■

affectation

Le domaine intermédiaire, qui peut encore se développer, concerne les programmes spécifiques, pour des applications de moindre importance. Pour cela, il est nécessaire de disposer de langages de programmation. Les tableurs et bases de données par exemple disposent désormais de véritables langages de programmation (souvent orientés objets) qui vont plus loin que les précédents langages de macro-commandes. Pour les autres cas, le C est souvent le meilleur choix. En effet, c'est un langage structuré, avec toutes les possibilités des autres langages structurés. Mais il permet également (avec son extension C++) de gérer des objets. A l'inverse, il permet également une programmation proche du langage machine, ce qui est nécessaire pour accéder aux interfaces entre l'ordinateur et son extérieur. Mais son principal avantage est que ces trois types de programmation peuvent être combinés dans un même programme, tout en restant portable sur tous les ordinateurs existants. Le langage C a néanmoins deux inconvénients majeurs, c'est d'être un peu plus complexe d'utilisation (mais uniquement du fait de ses nombreuses possibilités), et d'être

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc.htm (1 of 4) [21-11-2001 17:43:29]

Langage C

élargie ■

Opérateurs d'adresses

■

Autres ■

■ ■

conditionnel ? : séquentiel ,

Ordre de priorité et associativité

❍

Instructions

❍

Structures de contrôle ■

■

■

Boucles ■

While (tant que)

■

Do While (faire tant que)

■

For (pour)

Branchements conditionnels ■

If - Else (Si Sinon)

■

Switch - Case (brancher dans le cas)

Branchements inconditionnels

* La première définit le langage C, avec de nombreux exemples directement dans le texte, et certains supplémentaires en annexe. * La seconde partie traite des structures de données et des algorithmes. Elle n'est pas spécifique, seuls les exemples sont en C, le texte et les algorithmes restent utilisables dans tout langage séquentiel. Les fonctionnalités du C non disponibles dans d'autres langages sont analysées, le méthodes utilisées pour parvenir au même résultat sont précisées (par exemple, gestion d'un liste dynamique à l'aide d'un tableau). * La troisième partie quand à elle traite des algorithmes d'infographie. Elle est importante du fait de la nécessité du graphisme dans les programmes. Mais elle détaille également, pour ces cas pratiques, les méthodes et moyens utilisés pour optimiser des algorithmes. Une bibliothèque graphique est fournie en annexe. * Les parties que j'ai prévues, mais pas encore rédigées : utilisation des objets C++, programmation graphique évennementielle (Microsoft Windows, X-Windows) ●

Introduction (première partie)

●

Connaissances de base

Continue (continuer)

●

Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées

●

La syntaxe du C

■

Goto (aller à)

●

Les fichiers de données

■

Return (retourner)

●

Directives du pré-compilateur

●

Utiliser Turbo C (3.5 par exemple)

●

Correction des exercices

●

Autres sites sur le C

●

Sommaire

■

■

Exit (sortir)

Déclaration et stockage des variables ■

Ceci est la première partie du livre "Programmation en C, langage et algorithmes", qui est composé de trois parties.

Break (interrompre)

■

❍

séquentiel, ce qui ne lui permettra pas d'être le langage optimal pour les machines massivement parallèles (mais aujourd'hui il n'existe pas encore de langage universel pour ce type de machines qui puisse combiner efficacement des calculs procéduraux et du déclaratif).

Déclarations locales

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc.htm (2 of 4) [21-11-2001 17:43:29]

Langage C

❍

❍

■

Déclarations globales

■

Déclaration de type

Fonctions ■

Définitions générales

■

Récursivité, gestion de la pile

■

Arguments passés par adresse

■

La fonction main

■

Fonction retournant un pointeur et pointeur de fonction

Les types de données du C ■

❍

Variables scalaires ■

char : caractère (8 bits)

■

int : entier

■

float : réel

■

Tailles et plages

■

Conversions de type / cast

■

Enumérations

Tableaux ■

Tableaux unidimensionnels

■

Tableaux et pointeurs / arithmétique des pointeurs

■

Chaînes de caractères

■

Bibliothèques de fonctions pour tableaux et chaînes

■

Allocation dynamique de mémoire

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc.htm (3 of 4) [21-11-2001 17:43:29]

Langage C

■

❍

●

Tableaux multidimensionnels

Structures et unions ■

Déclaration

■

Utilisation

■

Champs de bits

■

Unions

■

Structures chaînées

Les fichiers de données ❍

Fichiers bruts

❍

Fichiers bufférisés

●

Directives du pré-compilateur

●

Utiliser Turbo C (3.5 par exemple)

●

Correction des exercices

●

Autres sites sur le C

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc.htm (4 of 4) [21-11-2001 17:43:29]

Infographie

Sommaire Infographie ●

JUSTIFICATION

●

BIBLIOTHEQUE GRAPHIQUE DE BASE ❍

❍

❍

❍

❍

❍

tracés simples ■

matériel existant

■

fonctions élémentaires

représentation d'une droite (en mode point ou sur table traçante) autres courbes ■

par tâtonnements

■

approximation par la tangente

■

formulation paramétrique

remplissages / hachurages ■

remplissage d'une frontière déjà tracée

■

frontière totalement définie

Infographie ●

JUSTIFICATION

●

BIBLIOTHEQUE GRAPHIQUE DE BASE

●

TRANSFORMATIONS MATRICIELLES

●

PROJECTIONS 3D

●

ELIMINATION LIGNES / SURFACES CACHEES

●

COURBES ET SURFACES

●

ANNEXE : DOCUMENTATION DE LA BIBLIOTHEQUE GRAPHIQUE

●

télécharger la disquette d'accompagnement

●

Sommaire détaillé

Vous trouverez ici un cours sur l'infographie (c'est à dire, ici, les algorithmes pour faire du graphique). On débute par les tracés les plus simples (le pixel, la ligne) pour les matériels de base, on passe aux cas plus complesxes, progressivement pour aborder le 3D, les surfaces complexes... Les algorithmes sont expliqués en clair, les exemples pratiques sont en C. Une bibliothèque graphique (en C) est accessible en téléchargement (gratuit). Autres liens : Paul Bourke (en anglais)

les échelles ■

fenêtre objet et fenêtre papier

■

clipping

intersections ■

droite - droite

■

droite - cercle / cercle - cercle

❍

contraintes

❍

Conclusion

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/infogr.htm (1 of 5) [21-11-2001 17:43:40]

Infographie ●

●

TRANSFORMATIONS MATRICIELLES ❍

représentation de fonctions planes par matrices 2x2

❍

matrices 3x3 (coordonnées homogènes 2D)

❍

transformations 3D

PROJECTIONS 3D ❍

parallèle

❍

perspective ■

●

■

méthode vectorielle :

■

méthode matricielle :

■

clipping

■

points particuliers

ELIMINATION LIGNES / SURFACES CACHEES ❍

lignes cachées

❍

faces cachées

❍

●

méthodes

■

surfaces orientées

■

algorithme du peintre

■

calculs de facettes

■

élimination des arrêtes cachées

■

tubes de projection

■

plans de balayage

■

rayons de projection

■

éclairage de surfaces

problème des surfaces gauches

COURBES ET SURFACES

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/infogr.htm (2 of 5) [21-11-2001 17:43:40]

Infographie ❍

introduction

❍

courbes

❍

●

■

représentation des points

■

polynômes de Lagrange

■

splines

■

courbes de Bezier ■

conditions

■

détermination des polynômes de Bezier

■

forme polynomiale

■

intérêt

■

exemples

surfaces ■

Coons

■

surfaces de Bezier

ANNEXE : DOCUMENTATION DE LA BIBLIOTHEQUE GRAPHIQUE ❍

❍

G2D Librairie graphique de base en C ■

Préliminaire

■

Passage en mode graphique

■

Les fenêtres

■

Les échelles

■

Attributs de tracé

■

Tracés de base

■

Table traçante

■

Autres bibliothèques

■

Exemple :

bibliothèque GECR

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/infogr.htm (3 of 5) [21-11-2001 17:43:40]

Infographie ❍

remplissage - hachurage de polygones (GPOLY)

❍

remplissage suivant l'écran (GREMPL)

❍

bibliothèque GPLUS

❍

bibliothèque tridimensionnelle

❍

❍

■

G3D

■

précisions sur le mode G34VUES

■

G3ECR

■

G3POLY

■

Vecteurs

■

OBJets à lier à votre EXEcutable

■

EXEMPLE G3D

SOURIS : utilisation de la souris sous G2D ■

types utilisés

■

fonctions d'usage courant

■

forme du curseur

■

fonctions de bas niveau

■

exemple

Bibliothèque MENUG ■

Descriptif général

■

Description détaillée

■

■

Détails pratiques

■

Menus

■

lectures (clavier ou souris)

référence ■

Constante prédéfinie

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/infogr.htm (4 of 5) [21-11-2001 17:43:40]

Infographie ■

Variable globale prédéfinie

■

Types prédéfinis

■

Gestion du mode MENU

■

Fonctions principales

■

Ecritures dans la fenêtre menu

■

Lectures (clavier ou souris)

■

Ecrire dans la fenetre de gauche (58 caractères, 25 lignes)

■

Exemple complet

■

télécharger la disquette d'accompagement

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/infogr.htm (5 of 5) [21-11-2001 17:43:40]

Disquette d'accompagnement - P. TRAU

télécharger la Disquette d'accompagnement - P. TRAU ●

●

CONTENU DE LA DISQUETTE D'ACCOMPAGNEMENT ❍

correction des exercices de la première partie

❍

exemples pour la première partie

❍

correction des exercices de la seconde partie

❍

exemples pour la seconde partie

❍

exemples pour la troisième partie

❍

Bibliothèque graphique

TELECHARGER CES DOCUMENTS sommaire documents programmation

CONTENU DE LA DISQUETTE D'ACCOMPAGNEMENT Cedocument contient la liste des fichiers disponibles sur la disquette d'accompagnement. Ils sont regroupés par répertoires

correction des exercices de la première partie noms des fichiers (répertoire exercices.c). Le listing complet est donné en annexe 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9

while_puiss while_err do_while for jeu calcul moyenne rotation classer

WH_PUISS.C WH_ERR.C DO_WHILE.C FOR.C JEU.C CALCUL.C MOYENNE.C ROTATION.C CLASSER.C

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/disk-acc.htm (1 of 6) [21-11-2001 17:43:49]

Disquette d'accompagnement - P. TRAU

10 chaîne CHAINES.C 11 matrices MATRICES.C 12 determinant DETERMIN.C 13 tel TEL.C 14 liste & insertion LISTE_CH.C 15 agenda AGENDA.C

exemples pour la première partie L'intérêt de ces fichiers est qu'il contiennent la fonction décrite en exemple mais aussi une fonction main qui l'utilise, ainsi que quelques exemples supplémentaires. (répertoire exemples.c) PREM_EX.C premier petit programme du chapitre 2 SECONDEX.C programme du chapitre 4.1 WHILE.C exemple de boucle while WH_ERR.C source du programme "while_err" dont on doit expliquer la fonction FACTORIE.C calcul de factorielle par boucle for et par récursivité FONCT_PT.C exemple de fonction retournant un pointeur ENUM.C utilisation des énumérations TABLO_PT équivalence d'écriture entre tableau et pointeur quatre méthodes différentes pour stocker un tableau multidimensionnel en mémoire MULTIDIM.C (matrice statique, tableau unidimensionnel, tableau de lignes, pointeurs de pointeurs) arguments de la fonction main (un programme à mettre dans AUTOEXEC.BAT pour ARG_MAIN.C initialiser les couleurs de l'écran) FIC_BRUT.C utilisation de fichiers bruts (accès par blocs de taille constante)

correction des exercices de la seconde partie Le listing est donné en annexe 2 (répertoire exercices.a) BOUCLE.C exercice du paragraphe 9.2 TUSEXO_A.C exercice du paragraphe 10.1.2 TUSEXO_B.C exercice du paragraphe 10.1.3 exercice du paragraphe 11.3.1. Il montre une application des matrices rectangulaires GAUS_MRD.C dynamiques. exercice du paragraphe 11.3.2. C'est également un exemple d'utilisation d'un stockage INSE_TTD.C dynamique pour une grande matrice.

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/disk-acc.htm (2 of 6) [21-11-2001 17:43:49]

Disquette d'accompagnement - P. TRAU

exemples pour la seconde partie exemples donnés dans le document. En particulier les fichiers inclus contenant les manipulations de base sur les types de données sont regroupés (.INC). Les différentes fonctions données dans le document (tris par exemple) sont accompagnés d'une fonction main permettant de les utiliser directement. Certains exemples supplémentaires présents sur la disquette ne sont pas listés dans le document par manque de place (répertoire exemples.a) FLOTTANT.C exemple du paragraphe 9.1 BOUCLE_A.C, BOUCLE_B.C exemples du paragraphe 9.2 fonctions de base pour les tableaux unidimensionnels statiques BASE_TUS.INC (paragraphe 10.1.2) EX_TUS.C exemple du paragraphe 10.1.2 fonctions de manipulation des tableaux unidimensionnels statiques MANI_TUS.INC (paragraphe 10.1.3) implantation d'un tri bulle pour les tableaux unidimensionnels statiques BULL_TUS.C (paragraphe 10.1.4.2) implantation d'un tri par insertion pour les tableaux unidimensionnels INSE_TUS.C statiques (paragraphe 10.1.4.3). Les deux implantations (simple et optimisée) sont prévues. implantation d'un tri par sélection pour les tableaux unidimensionnels SELE_TUS.C statiques (paragraphe 10.1.4.4) implantation d'un tri shell pour les tableaux unidimensionnels statiques SHEL_TUS.C (paragraphe 10.1.4.5) implantation d'un tri rapide (Quick Sort) pour les tableaux QUIC_TUS.C unidimensionnels statiques (paragraphe 10.1.4.6) implantation d'un tri par création pour les tableaux unidimensionnels CREA_TUS.C statiques (paragraphe 10.1.4.7) fonctions de base pour la gestion des matrices statiques (paragraphe BASE_MAT.INC 10.2) résolution matricielle de AX=B avec triangulation simpliste ou GAUSS.C améliorée (paragraphe 10.2) BASE_LST.INC fonctions de base sur les listes chaînées (paragraphe 12.1) TEST_LST.C test des fonctions de listes chaînées (paragraphe 12.1) BULL_LST.C implantation d'un tri bulle dans une liste chaînée (paragraphe 12.2.1) INSE_LST.C implantation d'un tri insertion dans une liste chaînée (paragraphe 12.2.2) implantation d'un tri par sélection dans une liste chaînée (paragraphe SELE_LST.C 12.2.3) fonctions de base pour l'implantation de piles par tableaux statiques BASE_P_T.INC (paragraphe 13.2). fonctions de base pour l'implantation de piles par listes chaînées BASE_P_L.INC (paragraphe 13.2). http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/disk-acc.htm (3 of 6) [21-11-2001 17:43:49]

Disquette d'accompagnement - P. TRAU

BASE_F_T.INC POLONAIS.C ARB_EXPR.C ARB_NOMS.C

fonctions de base pour l'implantation de files par tableaux statiques (paragraphe 13.2). exemple de mise en oeuvre d'une pile pour évaluer une expression en notation polonaise (paragraphe 13.3) représentation d'une expression mathématique sous forme d'un arbre (paragraphe 14.2) gestion d'une liste de noms à l'aide d'un arbre binaire (paragraphe 14.3)

exemples pour la troisième partie répertoire exemples.g : BIB_BASE.INC une bibliothèque de base sous TURBO C++ (initialisation, allumer un point) G_LIGNE.INC mise en oeuvre d'un tracé de droite quelconque en n'utilisant que BIB_BASE test du tracé d'arc de cercle par la méthode de la dérivée, comparaison avec la méthode CERCLES.C paramétrique (sinus, cosinus) remplissage d'une courbe fermée par un algorithme récursif. On voit (car c'est lent) REMPLIR.C l'ordre des appels récursifs par un remplissage qui semble désordonné exemple de tracé de surface avec élimination de lignes cachées par la méthode de la CRETE.C ligne de crête (nécessite la bibliothèque graphique G2D) PARALLEL.C projection parallèle : vue d'un cube dans toutes les positions programme permettant de tester l'interpolation de Lagrange (nécessite G2D et une LAGRANGE.C souris compatible). BEZIER.C programme de tracé de courbes de Bezier

Bibliothèque graphique répertoire bib_graph : Fichiers inclus : Vous devez inclure les fichiers dont vous avez besoin dans votre fichier source. Il est inutile d'inclure les fichiers qui ne vous servent pas directement. G2D.H

Bibliothèque graphique de base Définition du type CARACT qui définit un caractère. Ceci est nécessaire car en TURBO CHAR.H C les caractères sont définis autrement que par un char (unsigned char). Si vous utilisez un autre compilateur il suffit de modifier ce fichier. CHAINES.H Fonctions de base traitement de caractères VECTEURS.H onctions de base de traitement de vecteurs (produit scalaire, vectoriel...) utilisé par G3D. GECR.H Fonctions d'écriture GPOLY.H Tracé, remplissage et hachurage de polygones fermés GREMPL.H Remplissage d'une courbe déjà tracée à l'écran http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/disk-acc.htm (4 of 6) [21-11-2001 17:43:49]

Disquette d'accompagnement - P. TRAU

GPLUS.H G3D.H G3ECR.H G3POLY.H SOURIS.H MENUG.H

Quelques fonctions supplémentaires à G2D Bibliothèque de base 3D Ecritures (2D) mais débutant en un point défini en 3D Tracé, remplissage et hachurage de polygones définis en 3D. Attention, le remplissage se fait sur la projection du polygone, donc peut poser des problèmes si la surface est "trop gauche". Utilisation d'une souris pour entrer des coordonnées 2D à votre échelle. Fonctions de menus

Fichiers sources à compiler et lier à vos programmes objets. Il faut lier les fichiers dont vous vous servez explicitement mais également indirectement (par exemple si vous avez inclus dans votre programme G3ECR.H, il faut lier votre programme à G3ECR.C mais aussi à GECR.C puisqu'il utilise ce dernier (par contre il était inutile d'inclure GECR.H dans votre programme si vous ne vous en servez pas directement). G2D.C CHAINES.C

Bibliothèque graphique de base Fonctions de base traitement de caractères Fonctions de base de traitement de vecteurs (produit scalaire, vectoriel...) utilisé par VECTEURS.C G3D. Fonctions d'écriture. Implantation standard : tous les graphismes des 255 caractères d'un PC y sont définis, un caractère sera donc dessiné à l'aide d'un ensemble de segments. GECR_STD.C Ceci prend pas mal de place en mémoire et est assez lent mais marchera partout (si la couche 0 de G2D est bien définie). Fonctions d'écriture. Implantation spécifique au TURBO C : On utilise les fonctions existantes sur le PC pour écrire. Ceci prend moins de place et va plus vite, mais on ne GECR_ECR.C peut pas modifier la taille des caractères, ni leur inclinaison, ni faire d'écritures sur une table traçante. Si vous avez inclus GECR.H dans votre programme, il faudra soit lui lier GECR_ECR.C, soit GECR_STD.C. GPOLY.C Tracé, remplissage et hachurage de polygones fermés GREMPL.C Remplissage d'une courbe déjà tracée à l'écran GPLUS.C Quelques fonctions supplémentaires à G2D G3D.C Bibliothèque de base 3D Ecritures (2D) mais débutant en un point défini en 3D. Utilise les écritures en 2D, donc G3ECR.C GECR_ECR ou GECR_STD. Tracé, remplissage et hachurage de polygones définis en 3D. Attention, le remplissage se G3POLY.C fait sur la projection du polygone, donc peut poser des problèmes si la surface est "trop gauche". SOURIS.C Utilisation d'une souris pour entrer des coordonnées 2D à votre échelle. Fonctions de menus. Ceci est donné en exemple, cette bibliothèque mérite d'être MENUG.C complètement modifiée (en particulier en utilisation Windows) Exemples de programmes utilisant les différentes bibliothèques : TST2D.C

test de pratiquement toutes les fonctions de G2D

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Disquette d'accompagnement - P. TRAU

Démonstration des possibilités d'écriture. On pourra comparer les résultats obtenus en liant GECR_STD (plus de possibilités mais lent) ou GECR_ECR (rapide mais limité) TSTPOLY.C Démonstration de remplissage / hachurage de polygones convexes ou non TSTREMPL.C Test des fonctions de remplissage (frontière tracée auparavant) TST3D.C Fonctions 3D : On peut regarder un cube sous toutes ses faces TST3POLY.C Démonstration de polygones 3D TSTSOURI.C Utilisation des fonctions de base utilisant la souris TSTMENU.C Démonstration de quelques possibilités de la bibliothèque de menus TSTECR.C

TELECHARGER CES DOCUMENTS c'est facile, il suffit de cliquer ici (transfert par FTP, le fichier est compressé en .ZIP). Vous pouvez également télécherger de la même manière la bibliothèque graphique en PASCAL (sources, documentation et programmes d'exemples). Cette version est un peu plus ancienne que celle en C, mais reste presque similaire (mêmes noms de procédures et fonctions, mêmes arguments)

P. TRAU, ULP-IPST, 20/3/97 sommaire documents programmation

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Introduction C++ - P. Trau

P. Trau ULP-IPST 24/2/97

Introduction au C++ On trouvera un document complet sur www.mis.enac.fr/~dancel ou www.mygale.org/~dancel Si la couleur de ce document ne vous plait pas, cliquez ici.

Table des matières 1) INTRODUCTION ❍

a) qu'est-ce qu'un objet ?

❍

b) pourquoi un L.O.O. ?

❍

c) avantages - inconvénients ?

❍

d) Pourquoi C++ ?

2) PREMIÈRES SPÉCIFICITÉS C++ ❍

a) commentaires

❍

b) entrées-sorties (flux)

❍

c) mot clef const

❍

d) passage d'arguments par adresse

❍

e) arguments par défaut

❍

f) résolution de portée

3) VOCABULAIRE ❍

a) la classe

❍

b) l'instance

❍

c) l'héritage

❍

d) la surcharge

❍

e) le constructeur

4)APPLICATIONS ❍

a)simple

❍

b) accès aux membres d'une classe

❍

c) héritage

❍

d) new, delete

❍

e) surcharge d'un opérateur

❍

f) classes virtuelles

❍

g) polymorphisme

5) EXEMPLE COMPLET (COMMENTÉ)

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Introduction C++ - P. Trau

le C++ Introduction pour qui connaît le C Cette page n'est pas destinée au débutant. Je suppose que le lecteur connait bien le C standard (ANSI). Sinon, vous pouvez d'abord voir mon cours C complet. Pour un problème précis, allez directement à son index.

1) INTRODUCTION Le C++ est LA solution pour passer aux L.O.O. (langages orientés objet) sans trop de problèmes.

a) qu'est-ce qu'un objet ? une STRUCTure regroupant des données et les fonctions pour les manipuler.

b) pourquoi un L.O.O. ? Le passage de l'assembleur aux langages structurés a permis d'obtenir des programmes maintenables : on peut les comprendre, les modifier, les améliorer : on a une structure de programme claire. Par contre si l'on décide de modifier la structure des données importantes (par exemple remplacer le tableau des données par une liste chaînée), il fallait réécrire tout le programme. Les objets structurent les données : en changeant la structure d'un objet, il suffit de modifier ses "méthodes" pour que la transformation s'applique à tout le programme. La programmation est plus simple, les méthodes (fonctions en C) sont classées par types de données plutôt que séquentiellement. De plus elles sont organisées hiérarchiquement (arborescence=bidimensionnel plutôt que séquentiel=linéaire).

c) avantages - inconvénients ? ●

●

Programmes plus faciles à écrire et à maintenir. Modification aisée, y compris des types de données. Modularité accrue (un objet bien défini reservira dans de nombreux programmes) Programme résultant (exécutable) un peu moins efficace (plus gros et moins rapide, mais aujourd'hui le prix de la vitesse et de la mémoire est inférieur au coût d'une optimisation de programme, on n'écrit plus grand chose en assembleur).

d) Pourquoi C++ ? C++ est sûrement un mauvais L.O.O. (du point de vue de l'informaticien puriste), par contre il permet de garder tous les avantages du C : portable, possibilité d'utiliser différents niveaux d'optimisation au sein d'un même programme (objets langage structuré classique - assembleur). Il permet de passer en douceur aux objets, mais surtout de garder et réutiliser toutes les bibliothèques existantes. Bien que plus strict que C, il acceptera à peu près tout, donc sera avare en messages d'erreur de compilation. C'est le programmeur qui doit se forcer à programmer "objets", s'il ne le fait pas le compilateur ne le prévient même pas. Comme vous le verrez ici, le passage aux objets (si l'on connaît déjà C) est très simple.

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2) PREMIERES SPECIFICITES C++ a) commentaires Les commentaires /* ... */ restent possibles, on y a ajouté les commentaires commençant par // et se finissant à la fin de la ligne.

b) entrées-sorties (flux) à condition d'inclure (et donc pas <stdio.h>), on peut utiliser cout (pour afficher à l'écran) et cin (pour lire sur le clavier). Exemple : float P; int Nb; cout << "prix unitaire ? "; cin >> P; cout << "Nombre ? "; cin >> Nb; cout.precision(2); //manipulateur (fonction membre)de cout : tous les //flottants QUI SUIVENT seront affichés avec // 2 chiffres après la virgule cout << "prix total : " << P*Nb << "F \n"; L'avantage de ces fonctions est qu'elles peuvent être plus facilement surchargées que printf et scanf (par exemple étendues aux tableaux). Les flux fstream possèdent les mêmes fonctionnalités pour les fichiers (je ne détaille pas).

c) mot clef const const type var=valeur; contrairement au #define, permet une analyse syntaxique (on garde les define pour les "réécritures" et compilations conditionnelles).

d) passage d'arguments par adresse il suffit d'ajouter le signe & dans l'entête de la fonction (qui doit être prototypée avant toute utilisation). Ceci évite l'écriture "pointeur" tant pour les arguments réels que formels : void echange(int &a, int &b) {int z=a;a=b;b=z;} int X,Y;echange(X,Y);

e) arguments par défaut On peut déclarer des valeurs par défaut des arguments d'une fonction (uniquement dans le prototype, pas dans l'entête). Les arguments réels peuvent être omis en commençant par le dernier (impossible d'omettre les premiers si l'on veut préciser un suivant).

f) résolution de portée Si vous disposez de deux (ou plus) entités (donnée ou méthode) de même nom, en C standard seule la plus locale est accessible. ou::nom permet en C++ de préciser de quel nom on parle (en général ou correspond à une classe, ::nom

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pour accéder à une variable globale).

3) VOCABULAIRE a) la classe Une classe est un regroupement de données et de méthodes. C'est donc une extension des STRUCT du C : class MaClasse {déclaration données et méthodes } MonInstance; Ne pas oublier le ; final même quand on ne déclare pas d'instance ici (en général les classes sont globales, les variables devraient plutôt être locales). En fait les mots clef struct et union permettent également la déclaration de méthodes en plus de données, simplement elles sont par défaut publiques (public) (accessibles aux autres classes) alors que pour une classe elles sont par défaut privées (private).

b) l'instance On utilisera le terme "instanciation" à chaque création d'une instance (ce qu'on appelait avant une variable). L'adresse de l'instance actuelle est appelée "this" (sans avoir à la déclarer).

c) l'héritage les classes sont structurées de manière arborescente. Si l'on crée une classe d'objets A (dite classe de base), on peut créer une classe B qui "dérive" de A : elle en hérite toutes les composantes (données et méthodes). On peut, à partir de C++ version 2, utiliser l'héritage multiple (une classe hérite de plusieurs classes de base), alors que ce n'était pas possible avant.

d) la surcharge On peut décrire plusieurs méthodes de même nom, à condition que chacune s'applique à des types de données différents. Par exemple on peut définir int puissance(int,int) et float puissance(float,float), les deux fonctions ayant une implémentation différente suivant le type de données, c'est le compilateur qui choisira en fonction des types des arguments. On peut même surcharger les opérateurs classiques du C (redéfinir + pour les vecteurs par exemple). On ne peut pas surcharger deux fonctions ayant exactement les mêmes types d'arguments mais retournant un type différent (produits scalaire et vectoriel par exemple)

e) le constructeur Pour chaque classe, il existe une méthode nécessaire (mais non obligatoire, si on ne la définit pas le compilateur en crée une par défaut) : le constructeur. Son nom est toujours le même que celui de la classe. Il est appelé implicitement à chaque nouvelle création d'instance ou explicitement par la fonction new (correspond au malloc, mais c'est le compilateur qui détermine la taille nécessaire). Le constructeur est une fonction qui ne retourne rien (même pas void). Le destructeur est appelé implicitement à la destruction d'un objet ou explicitement par delete. Remarque : le constructeur peut affecter une valeur à un membre constant (mais qui ne pourra pas changer jusqu'à sa destruction).

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4)APPLICATIONS a)simple class Point { int X;intY; //les données int GetX(void) {return X;} // déclaration "interne" ou "inline" int GetY(void); // déclaration externe Point (int NewX=0, int NewY=0) {X=NewX;Y=NewY;} //déclaration //interne du constructeur, avec initialisation par défaut }; int Point::GetY(void) {return Y;} //déclaration "externe", il faut préciser //à quelle classe elle se rapporte ici POINT. //dans la réalité j'aurai plutot utilisé une déclaration interne si je déclare : Point P(5,10); //appel automatique du constructeur à ladéclaration int coordX; je peux par exemple appeler la fonction (attention, pas n'importe où, voir paragraphe suivant) : coordX=P.GetX();

b) accès aux membres d'une classe les membres d'une classe peuvent être ● privés (private), c'est à dire accessible uniquement aux autres membres de cette classe; ● protégés (protected), c'est à dire accessibles au membres de la classe et des classes dérivées; ● publics (public), c'est à dire accessibles "classiquement" : même portée qu'une déclaration classique C Exemple : class Point { int X;intY; //privé par défaut public : // tout ce qui suit est public int GetX(void) {return X;} // ceci permet d'accéder aux //infos sans savoir comment elles ont été stockées int GetY(void) {return Y;} Point (int NewX, int NewY) {X=NewX;Y=NewY;} }; On peut utiliser les 3 accès, autant de fois que l'on veut et dans n'importe que ordre. L'accès qui s'applique est le dernier spécifié (ou celui par défaut, private pour class et public pour struct).

c) héritage class Point { protected: //accessible uniquement par héritage

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int X;intY; public : // accessible partout int GetX(void) {return X;} int GetY(void) {return Y;} Point (int NewX=0, intNewY=0) {X=NewX;Y=NewY;} }; class Pixel : public Point //dérive de point, { protected: int couleur; public : Pixel (int nx,int ny,int coul=0); void allume(void); void allume(int couleur); //surcharge : on peut allumer avec une autre couleur void eteind(void); }; Les accès dérivés sont le plus restrictif entre celui défini dans la classe de base et celui précisé lors de la dérivation (ici dérivation publique, les accès restent inchangés sauf pour les privés qui sont inaccessibles). Pixel::Pixel(int nx,int ny,int coul):Point(nx,ny) // je précise la //liste (séparée par des virgules) des constructeurs //(sinon val par défaut), je n'ai plus qu'à construire les //ajouts par rapport à la classe de base {couleur=coul;} void Pixel::allume(void) {g_pixel(X,Y,couleur);} //g_pixel : une fonction qui allume un pixel à l'écran void Pixel::allume(int coul) {g_pixel(X,Y,couleur=coul);} void Pixel::eteind(void) {allume(0);} On pourrait maintenant définir une classe segment contenant un pixel et un point (la couleur n'a besoin d'être stockée qu'une fois). On redéfinirait des méthodes de même nom : Segment::allume...

d) new, delete Pixel *ptrPixel = new Pixel(100,100,1); // construction explicite ptrPixel->allume(); //utilisation delete ptrPixel; //destruction, le destructeur par défaut est souvent suffisant Si l'on veut définir explicitement le destructeur d'une classe (pour fermer un fichier par exemple), on utilise le nom de la classe précédé de ~ : Point::~Point() {...}

e) surcharge d'un opérateur utilisons le signe + pour additionner deux Points (par adresse pour éviter de recopier en local): Point operator+ (Point &P1, Point &P2) { Point res(P1.GetX()+P2.GetX(),P1.GetY()+P2.GetY(),P1); return res;} On peut aussi surcharger << (pour cout) :

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ostream& operator << (ostream& flux, Point& P) { flux << "[" << P.GetX() << "," << P.GetY() << "]"; return flux; } Ces deux surcharges sont globales. Mais on peut également les définir comme fonctions membres : class Point { ..... Point operator + (Point &P); Point operator = (Point &P); }; Point::Point::operator + (Point & P) {Point r;r.X=this->X+P.X;r.Y=this->Y+P.Y;return r;} void main(void) { Point A,B,C; A=B; //appelle A.operator=(B) B+C; //appelle A.operator+(B) A=B+C; //marchera aussi, mais A=B=C je n'en suis pas sur }

f) classes virtuelles Soient : une classe A, deux classes B et C dérivant de A, une classe D dérivant de B et C. Nous aurons dans D deux instances de A (qui peuvent être différentes). Mais si une seule instance de A suffisait, il suffit de les déclarer : class A {...}; class B : virtual public A {...}; class C : virtual public A {...}; class D : public C, public D {...}; Le constructeur de D appellera une seule fois celui de A

g) polymorphisme Si plusieurs classes (point, ligne, segment) possèdent des méthodes de même signature (écriture similaire du prototype), on peut éviter de réécrire des fonctions dont le contenu serait identique mais d'appliquant à des objets différents (déplacer=éteindre+ajouter+allumer pout tous mes objets). On peut pour cela utiliser les fonctions virtuelles (dynamiques : le choix de la fonction a utiliser est déterminée à l'exécution) ou les fonctions templates (statiques : le choix des fonctions est fait à la compilation). Voyez l'exemple complet.

5) EXEMPLE COMPLET (commenté) #include #include "graphiq0.cpp"

// petite biblio graphique. contient g_init, // g_fin, g_pixel, g_ligne (voir plus loin)

class Point { protected: //accessible uniquement par héritage int X;int Y; public : // accessible partout int GetX(void) {return X;} //hors héritage on ne peut que lire, http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/cpp.htm (7 of 11) [21-11-2001 17:44:08]

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//pas écrire int GetY(void) {return Y;} Point (int NewX=0, int NewY=0) {X=NewX;Y=NewY;} }; //On peut surcharger << (pour cout) : marche pour le point et ses héritiers : ostream& operator << (ostream& flux, Point& P) { flux << "[" << P.GetX() << "," << P.GetY() << "]"; return flux; } class Pixel : public Point //dérive de point { protected: int couleur; public : Pixel (int nx=0,int ny=0,int coul=0); virtual void allume(void); virtual void allume(int couleur); //surcharge : on peut allumer avec une autre couleur void eteind(void); // héritable dynamiquement void ajoute(int plusx=1,int plusy=1); void deplace(int plusx=1,int plusy=1);// héritable dynamiquement int GetCouleur(void); }; Pixel::Pixel(int nx,int ny,int coul):Point(nx,ny) //je passe ainsi les // arguments au constructeur de Point (sinon il prend // celui par défaut, cad sans arguments {couleur=coul;} void Pixel::allume(void) {g_pixel(X,Y,couleur);} void Pixel::allume(int coul) {g_pixel(X,Y,couleur=coul);} void Pixel::eteind(void) {allume(0);} //allume est virtuelle, toute classe dérivée //possédant allume possèdera automatiquement éteint void Pixel::ajoute(int plusx,int plusy) {X+=plusx;Y+=plusy;} void Pixel::deplace(int plusx,int plusy) { int OldCol=couleur;eteind();couleur=OldCol; ajoute(plusx,plusy);allume();} int Pixel::GetCouleur(void) {return couleur;} class Segment : public Pixel { protected : int LX;int LY; public : Segment (int x0=0,int y0=0,int lx=0,int ly=0,int coul=1); void allume(void); void allume(int couleur);

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//le reste est hérité }; Segment::Segment(int x0,int y0,int lx,int ly,int coul):Pixel(x0,y0,coul) {LX=lx;LY=ly;} void Segment::allume(void) {g_ligne(X,Y,X+LX,Y+LY,couleur);} void Segment::allume(int coul) {g_ligne(X,Y,X+LX,Y+LY,couleur=coul);} class Rectangle : public Pixel { protected : int LX;int LY; public : Rectangle (int x0=0,int y0=0,int lx=0,int ly=0,int coul=1); void allume(void); void allume(int couleur); }; Rectangle::Rectangle(int x0,int y0,int lx,int ly,int coul):Pixel(x0,y0,coul) {LX=lx;LY=ly;} void Rectangle::allume(void) { g_ligne(X,Y,X+LX,Y,couleur); g_ligne(X+LX,Y,X+LX,Y+LY,couleur); g_ligne(X+LX,Y+LY,X,Y+LY,couleur); g_ligne(X,Y+LY,X,Y,couleur); } void Rectangle::allume(int coul) {couleur=coul;this->allume();} //utilisons le signe + pour additionner deux objets quels qu'ils soient: template //T est un type de classe "variable" T operator+ (T &P1,Point &P2) {T res(P1.GetX()+P2.GetX(),P1.GetY()+P2.GetY(),P1);return res;} // ce qui ne marche pas pour les types autres que point : le constructeur // prend les autres arguments par défaut (longueur, couleur) void main(void) { g_init(); Pixel *ptrPixel = new Pixel(100,100,1); ptrPixel->allume(); //utilisation cout << *ptrPixel << ':' << ptrPixel->GetCouleur()<< '\n'; delete ptrPixel; //destruction, le destructeur par défaut est souvent suffisant Segment s(50,50,100,0,10); s.allume(); Rectangle r(150,150,100,100,4); r.allume(); cin.get(); //équivalent du getch Point decal(-25,25); cout << (s+decal) << endl;

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(r+decal).allume(); s.deplace(0,100); r.deplace(0,100); cout << r << endl; //endl envoie un \n cin.get(); g_fin(); } ----------- La bibliothèque graphique pour Tubo C (DOS) - Graphiq0.cpp ----------/* fichier inclus pour INTRO.CPP, version Turbo C 3.0 P.Trau 22/2/97 */ /* bibliothèque graphique minimale . Ce fichier contient les fonctions qu'il faudra réécrire si l'on change de compilateur. Il faut savoir : - passer en mode graphique : g_init (sauf si vous y êtes déjà) - quitter le mode graphique : g_fin - allumer un point : g_pixel - à la rigueur tracer une ligne : g_ligne (ou le laisser tel quel, il n'utilise que g_pixel) */ #include #define abs(X) ((X>0)?(X):(-(X))) void g_init(void) { int gdriver = DETECT, gmode, errorcode; initgraph(&gdriver, &gmode, ""); errorcode = graphresult(); if (errorcode != grOk) #ifdef __cplusplus cout << "g_erreur: " << grapherrormsg(errorcode) <<"\n"; #else printf("g_erreur: %s\n", grapherrormsg(errorcode)); #endif setcolor(getmaxcolor()); } void g_fin(void) {closegraph();} void g_pixel(int x,int y,int color) {putpixel(x,y,color);} void g_ligne(int xd,int yd,int xf,int yf,int color) { int somme,pasx,pasy,deltax,deltay; deltax=abs(xf-xd);deltay=abs(yf-yd); pasx=(xd<xf)?1:-1; pasy=(yddeltay) /* ils sont déjà positifs */

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{ somme=deltax/2; while(xd!=xf) { xd+=pasx; somme+=deltay; if(somme>=deltax) {somme-=deltax;yd+=pasy;} g_pixel(xd,yd,color); } } else { somme=deltay/2; while(yd!=yf) { yd+=pasy; somme+=deltax; if(somme>=deltay) {somme-=deltay;xd+=pasx;} g_pixel(xd,yd,color); } } } P. Trau ULP-IPST 24/2/97 sommaire documents programmation

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le Langage PASCAL

le Langage PASCAL Sommaire ●

INTRODUCTION ❍

LES LOGICIELS

❍

ORGANISATION DE L'ORDINATEUR

❍

LANGAGES DE PROGRAMMATION

●

UN PREMIER PETIT PROGRAMME

●

CONSTANTES

●

INSTRUCTION D'AFFECTATION

●

LES TYPES DE VARIABLES STANDARD SIMPLES ET OPERATEURS ASSOCIES ❍

ENTIERS

❍

REELS

❍

BOOLEENS

❍

CARACTERES

●

LES FONCTIONS STANDARD

●

INSTRUCTION

●

STRUCTURES DE CONTROLE ❍

BOUCLE WHILE - DO (tant que - faire)

❍

BOUCLE REPEAT UNTIL (répéter jusqu'à ce que)

le Langage PASCAL Patrick TRAU Janvier 92 version HTML mars 97 Ce document présente (de manière claire je crois, d'après ce qu'en ont dit certains) le langage PASCAL. Il a été publié dans APTEP INFO il y a quelques années. Depuis, bien que je maîtrisais bien ce langage et avais développé de nombreux programmes en Pascal, je suis passé au C. Le C est d'après moi plus souple et plus efficace à condition de bien en comprendre les mécanismes (il faut d'après moi comprendre à la fois l'assembleur et les objets pour bien programmer en C). De plus le C est plus utilisé dans mon environnement d'informaticiens. Néanmoins le Pascal reste bien meilleur pour le débutant et le programmeur moyen : parfaitement structuré et clair, il conduit rapidement à un programme de bonne qualité et assez facilement maintenable (ce qui l'est moins en C, qui possède trop souvent trop de possibilités pour résoudre le même problème). De plus, on trouve des compilateurs Pascal très conviviaux (Turbo Pascal sur PC, avec aide en ligne, déboguage,...). Ce document reste donc d'actualité : le Pascal est d'après moi une très bonne manière d'aborder la programmation. C'est pourquoi j'ai choisi de mettre à disposition ce document sur Internet, qu'il serve à qui en a besoin ! Néanmoins, je n'ai pas passé trop de temps à sa mise en page, les graphiques restent en mode caractère, il n'y a pas de lien direct entre les sujets d'exercices et leur correction (que l'on trouvera en fin du document). Voici quelques adresses intéressantes : ● ABC de la Programmation : Olivier Pecheux vous aide à démarrer (y compris à installer le compilateur freeware DJGPP) ● Pascalissime ●

Point de rencontre des utilisateurs de Borland Pascal

●

Site officiel de Borland France, et en particulier les compilateurs gratuits (sous Dos-Windows évidement, sous Unix vous saviez déjà que les meilleurs compilateurs sont chez GNU).

●

le cours de Sylvain Bellefeuille (Université de Trois Rivières -

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le Langage PASCAL

●

❍

BOUCLE FOR - DO (pour - faire)

❍

INSTRUCTION IF THEN - ELSE (si alors - sinon)

❍

LA STRUCTURE CASE - OF (cas parmi)

TYPES ENUMERES NON STANDARDS

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INTRODUCTION

●

UN PREMIER PETIT PROGRAMME

●

LES TYPES INTERVALLES

●

CONSTANTES

●

TABLEAUX

●

INSTRUCTION D'AFFECTATION

❍

TABLEAUX UNIDIMENSIONNELS

●

LES TYPES DE VARIABLES STANDARD SIMPLES ET OPERATEURS ASSOCIES

❍

LES CHAINES DE CARACTERES

●

LES FONCTIONS STANDARD

●

INSTRUCTION

TABLEAUX DE TABLEAUX

●

STRUCTURES DE CONTROLE

●

TYPES ENUMERES NON STANDARDS

TABLEAUX COMPACTES

●

LES TYPES INTERVALLES

●

TABLEAUX

ENREGISTREMENTS

●

ENREGISTREMENTS

❍

DECLARATION

●

PROCEDURES ET FONCTIONS

❍

UTILISATION DES ENREGISTREMENTS

●

LES ENTREES / SORTIES

●

LA STRUCTURE WITH - DO (avec faire)

ENSEMBLES

❍

●

POINTEURS

●

CORRECTION DES EXERCICES

●

Sommaire détaillé

❍

❍

●

❍

●

ENREGISTREMENTS AVEC VARIANTES

PROCEDURES ET FONCTIONS ❍

GENERALITES

❍

PORTEE DES DECLARATIONS

❍

ARGUMENTS (OU PARAMETRES)

❍

LES FONCTIONS

❍

RECURSIVITE

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le Langage PASCAL ●

LES ENTREES / SORTIES ❍

SUR LA CONSOLE

❍

LES FICHIERS DE TEXTE

❍

EXTENSIONS NON STANDARD ■

ACCES DIRECT

■

IMPRIMANTE

■

AUTRES

●

ENSEMBLES

●

POINTEURS

●

❍

LES LISTES CHAINEES ET ARBRES

❍

LES POINTEURS EN PASCAL

CORRECTION DES EXERCICES ❍

-- Ex ex_tva

❍

-- Ex ex_puiss

❍

-- Ex ex_jeu

❍

-- Ex ex_moy

❍

-- Ex ex_jeu_bis

❍

-- Ex ex_calc

❍

-- EX moy.a

❍

-- Ex rot.b

❍

-- Ex clas.c

❍

-- Ex str

❍

--Ex mat

❍

-- Ex tel

❍

-- Ex rec

❍

-- Ex fichier

❍

-- Ex pointeurs

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Correction des TP d'informatique IUP2 97/98

Correction des TP d'informatique IUP2 Vous trouverez ici la correction des TP d'informatique en IUP 2, en 97/98. Depuis, si chaque année les TP sont un peu différents, l'ensemble des points que je désire aborder avec mes étudiants reste le même, c'est pourquoi je ne les refais pas systématiquement chaque année. ● TP 1 : prise en main de Turbo C, les boucles ●

TP 2 : fonctions, aguments, pointeurs, récursivité

●

TP 3 : tableaux statiques et dynamiques, comment agrandir un tableau dynamique

●

TP 4 : Chaînes de caractères, tableaux de chaînes (et donc tableaux de tableaux)

●

TP 5 : pointeurs et arbres

pour l'année 99/2000, je vous propose quelques indications : TP 1, TP 2, TP 3, TP 4, TP 5. Même remarque pour 2001/2002, ceux-ci sont disponibles (peut-être dès que le quatrième groupe a fini le TP), en fonction de l'avancement des TP. retour au sommaire des documents d'informatique.

P. TRAU, ULP-IPST, 15/10/00

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpinfo/ [21-11-2001 17:44:22]

Langage C - Introduction (première partie)

Introduction (première partie) ●

Organisation de l'ordinateur

●

Langages de programmation

Organisation de l'ordinateur - Multipostes : plusieurs consoles sur un même ordinateur (CPU puissant, tout est partageable) - Réseau : plusieurs CPU et MC non partageable (sauf réseau de multipostes), MdM et périphériques partageables ou locaux.

Langages de programmation Un ordinateur est une machine bête, ne sachant qu'obéir, et à très peu de choses : * addition, soustraction, multiplication en binaire, uniquement sur des entiers, * sortir un résultat ou lire une valeur binaire (dans une mémoire par exemple), * comparer des nombres. Sa puissance vient du fait qu'il peut être PROGRAMME, c'est à dire que l'on peut lui donner, à l'avance, la séquence (la suite ordonnée) des ordres à effectuer l'un après l'autre. Le grand avantage de l'ordinateur est sa rapidité. Par contre, c'est le programmeur qui doit TOUT faire. L'ordinateur ne comprenant que des ordres codés en binaire (le langage machine), des langages dits "évolués" ont été mis au point pour faciliter la programmation, au début des années 60, en particulier FORTRAN (FORmula TRANslator) pour le calcul scientifique et COBOL pour les applications de gestion. Puis, pour des besoins pédagogiques principalement, ont été créés le BASIC, pour une approche simple de la programmation, et PASCAL au début des années 70. Ce dernier (comme le C) favorise une approche méthodique et disciplinée (on dit "structurée"). Le C a été développé conjointement au système d'exploitation UNIX, dans les Laboratoires BELL, par Brian W Kernigham et Dennis M Ritchie, qui ont défini en 78, dans "The C Language", les règles de base de ce langage. Le but principal était de combiner une approche structurée (et donc une programmation facile) avec des possibilités proches de celles de l'assembleur (donc une efficacité maximale en exécution, quitte à passer plus de temps de programmation), tout en restant standard (c'est à dire pouvoir être implanté sur n'importe quelle machine). Puis ce langage a été normalisé en 88 (norme ANSI), cette norme apportant un nombre non négligeable de modifications au langage. Le C est un langage compilé, c'est à dire qu'il faut : http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc01.htm (1 of 2) [21-11-2001 17:44:26]

Langage C - Introduction (première partie)

* entrer un texte dans l'ordinateur (à l'aide d'un programme appelé EDITEUR), * le traduire en langage machine (c'est à dire en codes binaires compréhensibles par l'ordinateur) : c'est la compilation et, si plusieurs modules ont été compilés séparément, l'édition de liens (LINK ou BIND), * l'exécuter. Contrairement à un basic interprété, l'exécution sera beaucoup plus rapide puisqu'il n'y a plus de traduction à effectuer, mais la phase de mise au point sera plus complexe. Bien que le langage soit normalisé, un certain nombre de points dépendent de la machine et du compilateur utilisé (par exemple comment appeler le compilateur). Ces indications ne seront pas données ici. Si vous avez le choix, je vous conseille TURBO C, le plus pratique d'emploi (en particulier parce qu'il possède son propre éditeur de texte). Il permet une mise au point aussi simple que si le langage était interprété

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc01.htm (2 of 2) [21-11-2001 17:44:26]

Langage C - Sommaire

Langage C - Sommaire ●

Introduction (première partie) ❍

Organisation de l'ordinateur

❍

Langages de programmation

●

Connaissances de base

●

Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées

●

La syntaxe du C ❍

Second exemple, définitions

❍

Variables / identificateurs / adresse / pointeurs

❍

Expressions / opérateurs ■

■

■

Arithmétiques ■

unaires

■

deuxaires

Relationnels ■

comparaisons

■

logique booléenne

■

binaires

Affectation ■

affectation simple =

■

incrémentation / décrémentation

■

affectation élargie

■

Opérateurs d'adresses

■

Autres

■

■

conditionnel ? :

■

séquentiel ,

Ordre de priorité et associativité

❍

Instructions

❍

Structures de contrôle ■

Boucles

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Langage C - Sommaire

■

■

❍

❍

❍

While (tant que)

■

Do While (faire tant que)

■

For (pour)

Branchements conditionnels ■

If - Else (Si - Sinon)

■

Switch - Case (brancher - dans le cas)

Branchements inconditionnels ■

Break (interrompre)

■

Continue (continuer)

■

Goto (aller à)

■

Return (retourner)

■

Exit (sortir)

Déclaration et stockage des variables ■

Déclarations locales

■

Déclarations globales

■

Déclaration de type

Fonctions ■

Définitions générales

■

Récursivité, gestion de la pile

■

Arguments passés par adresse

■

La fonction main

■

Fonction retournant un pointeur et pointeur de fonction

Les types de données du C ■

❍

■

Variables scalaires ■

char : caractère (8 bits)

■

int : entier

■

float : réel

■

Tailles et plages

■

Conversions de type / cast

■

Enumérations

Tableaux ■

Tableaux unidimensionnels

■

Tableaux et pointeurs / arithmétique des pointeurs

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Langage C - Sommaire

❍

●

■

Chaînes de caractères

■

Bibliothèques de fonctions pour tableaux et chaînes

■

Allocation dynamique de mémoire

■

Tableaux multidimensionnels

Structures et unions ■

Déclaration

■

Utilisation

■

Champs de bits

■

Unions

■

Structures chaînées

Les fichiers de données ❍

Fichiers bruts

❍

Fichiers bufférisés

●

Directives du pré-compilateur

●

Utiliser Turbo C (3.5 par exemple)

●

Correction des exercices

●

Autres sites sur le C

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Langage C - Connaissances de base

Connaissances de base regardons ce petit programme :

#include <stdio.h> #define TVA 18.6 void main(void) { float HT,TTC; puts ("veuillez entrer le prix H.T."); scanf("%f",&HT); TTC=HT*(1+(TVA/100)); printf("prix T.T.C. %f\n",TTC); } On trouve dans ce programme : * des directives du pré processeur (commençant par #) #include : inclure le fichier définissant (on préfère dire déclarant) les fonctions standard d'entrées/sorties (en anglais STanDard In/Out), qui feront le lien entre le programme et la console (clavier/écran). Dans cet exemple il s'agit de puts, scanf et printf. #define : définit une constante. A chaque fois que le compilateur rencontrera, dans sa traduction de la suite du fichier en langage machine, le mot TVA, ces trois lettres seront remplacées par 18.6. Ces transformation sont faites dans une première passe (appelée pré compilation), où l'on ne fait que du "traitement de texte", c'est à dire des remplacements d'un texte par un autre sans chercher à en comprendre la signification. * une entête de fonction. Dans ce cas on ne possède qu'une seule fonction, la fonction principale (main function). Cette ligne est obligatoire en C, elle définit le "point d'entrée" du programme, c'est à dire l'endroit où débutera l'exécution du programme. * un "bloc d'instructions", délimité par des accolades {}, et comportant : * des déclarations de variables, sous la forme : type listevariables; Une variable est un case mémoire de l'ordinateur, que l'on se réserve pour notre programme. On définit le nom que l'on choisit pour chaque variable, ainsi que son type, ici float, c'est à dire réel (type dit à virgule flottante, d'où ce nom). Les trois types scalaires de base du C sont l'entier (int), le réel (float) et le caractère (char). On ne peut jamais utiliser de variable sans l'avoir déclarée auparavant. Une faute de frappe devrait donc être facilement détectée, à condition d'avoir choisi des noms de variables

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Langage C - Connaissances de base

suffisamment différents (et de plus d'une lettre). * des instructions, toutes terminées par un ;. Une instruction est un ordre élémentaire que l'on donne à la machine, qui manipulera les données (variables) du programme, ici soit par appel de fonctions (puts, scanf, printf) soit par affectation (=). Détaillons les 4 instructions de notre programme : puts affiche à l'écran le texte qu'on lui donne (entre parenthèses, comme tout ce que l'on donne à une fonction, et entre guillemets, comme toute constante texte en C). scanf attend que l'on entre une valeur au clavier, puis la met dans la mémoire (on préfère dire variable) HT, sous format réel (%f). une affectation : on commence par diviser TVA par 100 (à cause des parenthèses), puis on y ajoute 1, puis on le multiplie par le contenu de la variable HT. Le résultat de ce calcul est stocké (affecté) dans la variable cible TTC. Une affectation se fait toujours dans le même sens : on détermine (évalue) tout d'abord la valeur à droite du signe =, en faisant tous les calculs nécessaires, puis elle est transférée dans la mémoire dont le nom est indiqué à gauche du =. On peut donc placer une expression complexe à droite du =, mais à sa gauche seul un nom de variable est possible, aucune opération. printf affichera enfin le résultat stocké dans TTC.

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Langage C - Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées

Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées Le langage C se veut totalement indépendant du matériel sur lequel il est implanté. Les entrées sorties, bien que nécessaires à tout programme (il faut lui donner les données de départ et connaître les résultats), ne font donc pas partie intégrante du langage. On a simplement prévu des bibliothèques de fonctions de base, qui sont néanmoins standardisées, c'est à dire que sur chaque compilateur on dispose de ces bibliothèques, contenant les même fonctions (du moins du même nom et faisant apparemment la même chose, mais programmées différemment en fonction du matériel). Ces bibliothèques ont été définies par la norme ANSI, on peut donc les utiliser tout en restant portable. Nous détaillerons ici deux bibliothèques : CONIO.H et STDIO.H. Dans CONIO.H on trouve les fonctions de base de gestion de la console : putch(char) : affiche sur l'écran (ou du moins stdout) le caractère fourni en argument (entre parenthèses). stdout est l'écran, ou un fichier si on a redirigé l'écran (en rajoutant >nomfichier derrière l'appel du programme, sous DOS ou UNIX). Si besoin est, cette fonction rend le caractère affiché ou EOF en cas d'erreur. getch(void) : attend le prochain appui sur le clavier, et rend le caractère qui a été saisi. L'appui sur une touche se fait sans écho, c'est à dire que rien n'est affiché à l'écran. En cas de redirection du clavier, on prend le prochain caractère dans le fichier d'entrée. getche(void) : idem getch mais avec écho. On pourrait réécrire cette fonction en fonction des deux précédentes : char getche(void); { char caractere; caractere=getch(); putch(caractere); return(caractere); } ou même {return(putch(getch))} Dans la pratique, ce n'est pas ainsi que getche est réellement défini, mais en assembleur pour un résultat plus rapide. Dans STDIO.H, on trouve des fonctions plus évoluées, pouvant traiter plusieurs caractères à la suite (par les fonctions de conio.h), et les transformer pour en faire une chaîne de caractères ou une valeur http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc03.htm (1 of 3) [21-11-2001 17:44:39]

Langage C - Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées

numérique, entière ou réelle par exemple. Les entrées sont dites "bufférisées", c'est à dire que le texte n'est pas transmis, et peut donc encore être modifié, avant le retour chariot. puts(chaîne) affiche, sur stdout, la chaîne de caractères puis positionne le curseur en début de ligne suivante. puts retourne EOF en cas d'erreur. gets(chaîne) lecture d'une chaîne sur stdin. Tous les caractères peuvent être entrés, y compris les blancs. La saisie est terminée par un retour chariot. Gets retourne un pointeur sur le premier caractère entré (donc égal à son paramètre d'entrée, ou le pointeur NULL en cas d'erreur (fin du fichier stdin par exemple). printf(format,listevaleurs) affiche la liste de valeurs (variables ou expressions) dans le format choisi. Le format est une chaîne de caractères entre guillemets (doubles quote "), dans laquelle se trouve un texte qui sera écrit tel quel, des spécifications de format (débutant par %) qui seront remplacées par la valeur effective des variables, dans l'ordre donné dans listevaleurs, et de caractères spéciaux (\). Printf retourne le nombre de caractères écrits, ou EOF en cas de problème. Une spécification de format est de la forme : % [flag][largeur][.précision][modificateur]type (entre [] facultatifs) Le flag peut valoir : - (cadrage à gauche, rajout de blancs si nécessaire à droite), + (impression du signe, même pour les positifs), blanc (impression d'un blanc devant un nombre positif, à la place du signe), 0 (la justification d'un nombre se ferra par rajout de 0 à gauche au lieu de blancs). D'autres Flags sont possibles mais moins utiles, pour plus de détails voir l'aide en ligne de Turbo C. La largeur est le nombre minimal de caractères à écrire (des blancs sont rajoutés si nécessaire). Si le texte à écrire est plus long, il est néanmoins écrit en totalité. En donnant le signe * comme largeur, le prochain argument de la liste de valeurs donnera la largeur (ex printf("%*f",largeur,réel)). La précision définit, pour les réels, le nombre de chiffres après la virgule (doit être inférieur à la largeur). Dans la cas d'entiers, indique le nombre minimal de chiffes désiré (ajout de 0 sinon), alors que pour une chaîne (%s), elle indique la longueur maximale imprimée (tronqué si trop long). La précision peut, comme la largeur, être variable en donnant .* Le modificateur peut être : h (short, pour les entiers), l (long pour les entiers, double pour les réels), L (long double pour les réels). Le type est : c (char), s (chaîne de caractères, jusqu'au \0), d (int), u (entier non signé), x ou X (entier affiché en hexadécimal), o (entier affiché en octal), f (réel en virgule fixe), e ou E (réel en notation exponentielle), g ou G (réel en f si possible, e sinon), p (pointeur), % (pour afficher le signe %). Les caractères spéciaux utilisables dans le format sont \t (tabulation), \n (retour à la ligne), \\ (signe \), \nb tout code ASCII, en décimal, hexa ou octal (\32=\040=\0x20=' '). scanf(format,listeadresse) lecture au clavier de valeurs, dans le format spécifié. Les arguments sont des pointeurs sur les variables résultats (dans le cas de variables scalaires, les précéder par l'opérateur &). Scanf retourne le nombre de valeurs effectivement lues et mémorisées (pas les %*). Le format peut contenir (entre ") : du texte (il devra être tapé exactement ainsi par l'utilisateur, et ne sera pas stocké), des séparateurs blancs (l'utilisateur devra taper un ou plusieurs blancs, tabulations, retours à

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Langage C - Fonctions d'entrées/sorties les plus utilisées

la ligne), et des spécifications de format, sous la forme %[*][largeur][modificateur] type. * signifie que la valeur sera lue mais ne sera pas stockée (ex scanf("%d%*c%d",&i,&j) : lecture de deux entiers séparés par n'importe quel caractère) la largeur est la largeur maximale lue, scanf s'arrête avant s'il trouve un séparateur (blanc, tab, CR). les modificateurs et types sont les mêmes que pour printf (excepté d,o,x : pour entiers short, D,O,X pour long). Dans le cas des chaînes (%s), le blanc est également un séparateur. On ne pourra donc pas entrer une chaîne avec des blancs par scanf, il faut utiliser gets. Scanf lit dans stdin en considérant les retours chariot (CR) comme des blancs. on peut donc séparer par des CR plusieurs valeurs demandées dans le même scanf. Mais de même, si scanf a pu lire tous ses arguments sans arriver à la fin de la ligne, la suite servira au prochain scanf. Utilisez gets(bidon) avant (pour être sur de commencer sur une nouvelle ligne) ou après scanf (pour ignorer la fin de la ligne) si nécessaire. getchar(void) fonctionne comme getche, mais utilise le même tampon que scanf. On dispose aussi de sprintf(chaîne, format, listevaleurs) qui permet d'écrire dans une chaîne plutôt que sur l'écran, et donc faire des conversions numériques ->ASCII; et de sscanf(chaîne, format,l isteadresse) qui lit dans une chaîne plutôt qu'au clavier. On possède encore d'autres fonctions dans STDIO, en particulier pour gérer les fichiers.

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Langage C - La syntaxe du C

La syntaxe du C ●

Second exemple, définitions

●

Variables / identificateurs / adresse / pointeurs

●

Expressions / opérateurs ❍

❍

❍

Arithmétiques ■

unaires

■

deuxaires

Relationnels ■

comparaisons

■

logique booléenne

■

binaires

Affectation ■

affectation simple =

■

incrémentation / décrémentation

■

affectation élargie

❍

Opérateurs d'adresses

❍

Autres

❍

■

conditionnel ? :

■

séquentiel ,

Ordre de priorité et associativité

●

Instructions

●

Structures de contrôle ❍

❍

❍

Boucles ■

While (tant que)

■

Do While (faire tant que)

■

For (pour)

Branchements conditionnels ■

If - Else (Si - Sinon)

■

Switch - Case (brancher - dans le cas)

Branchements inconditionnels

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Langage C - La syntaxe du C

●

●

●

●

Break (interrompre)

■

Continue (continuer)

■

Goto (aller à)

■

Return (retourner)

■

Exit (sortir)

Déclaration et stockage des variables ❍

Déclarations locales

❍

Déclarations globales

❍

Déclaration de type

Fonctions ❍

Définitions générales

❍

Récursivité, gestion de la pile

❍

Arguments passés par adresse

❍

La fonction main

❍

Fonction retournant un pointeur et pointeur de fonction

Les types de données du C ❍

●

■

Variables scalaires ■

char : caractère (8 bits)

■

int : entier

■

float : réel

■

Tailles et plages

■

Conversions de type / cast

■

Enumérations

Tableaux ❍

Tableaux unidimensionnels

❍

Tableaux et pointeurs / arithmétique des pointeurs

❍

Chaînes de caractères

❍

Bibliothèques de fonctions pour tableaux et chaînes

❍

Allocation dynamique de mémoire

❍

Tableaux multidimensionnels

Structures et unions ❍

Déclaration

❍

Utilisation

❍

Champs de bits

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Langage C - La syntaxe du C

❍

Unions

❍

Structures chaînées

Second exemple, définitions Considérons le programme ci-dessous : #include <stdio.h> void affiche_calcul(float,float); /* prototype */ float produit(float,float); int varglob; void main(void) { float a,b; /* déclaration locale */ varglob=0; puts("veuillez entrer 2 valeurs"); scanf("%f %f",&a,&b); affiche_calcul(a,b); printf("nombre d'appels à produit : %d\n",varglob); } float produit(float r, float s) { varglob++; return(r*s); } void affiche_calcul(float x,float y) { float varloc; varloc=produit(x,y); varloc=produit(varloc,varloc); printf("le carré du produit est %f\n",varloc); } Un programme C est composé : * de directivess du pré-processeur, commençant par #, terminées par un retour à la ligne (pas de ;) * de déclarations globales (terminées par un ;) * d'une suite de fonctions, écrites les unes après les autres (sans imbrication comme on le ferait en Pascal) Les fonctions sont écrites sous la forme : entête { corps } L'entête est de la forme : type_résultat nom (arguments) . Le type_résultat n'était obligatoire (avant la http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (3 of 34) [21-11-2001 17:45:32]

Langage C - La syntaxe du C

norme ANSI) que s'il était différent de int (entier). Il doit désormais être void (rien) si la fonction ne renvoie rien (dans un autre langage on l'aurait alors appelé sous-programme, procédure, ou sous-routine). Les arguments, s'ils existent, sont passés par valeur. Si la fonction ne nécessite aucun argument, il faut indiquer (void) d'après la norme ANSI, ou du moins (). Le corps est composé de déclarations de variables locales, et d'instructions, toutes terminées par un ;

Variables / identificateurs / adresse / pointeurs On appelle variable une mémoire de l'ordinateur (ou plusieurs), à laquelle on a donné un nom, ainsi qu'un type (on a précisé ce qu'on mettra dans cette variable (entier, réel, caractère,...), pour que le compilateur puisse lui réserver la quantité de mémoire nécessaire. Dans cette variable, on pourra y stocker une valeur, et la modifier au cours du programme. Exemple : int a; a est une variable entière, le compilateur va lui réserver en mémoire la place nécessaire à un entier (2 octets en Turbo C). Le nom de cette variable est choisi par le programmeur. On préfère utiliser le terme identificateur plutôt que nom, car il permet d'identifier tout objet que l'on voudra utiliser (pas seulement les variables). Les identificateurs doivent suivre quelques règles de base : il peut être formé de lettres (A à Z), de chiffres et du caractère _ (souligné). Le premier caractère doit être une lettre (ou _ mais il vaut mieux le réserver au compilateur). Par exemple valeur1 ou prem_valeur sont possibles, mais pas 1ere_valeur. En C, les minuscules sont différentes des majuscules (SURFace et surFACE désignent deux objets différents). Le blanc est donc interdit dans un identificateur (utilisez _). Les lettres accentuées sont également interdites. La plupart des compilateurs acceptent n'importe quelle longueur d'identificateurs (tout en restant sur la même ligne) mais seuls les 32 premiers caractères sont significatifs. On considère comme blanc : soit un blanc (espace), soit un retour à la ligne, soit une tabulation, soit un commentaire, soit plusieurs de ceux-ci. Les commentaires sont une portion de texte commençant par /* et finissant par le premier */ rencontré. les commentaires ne peuvent donc pas être imbriqués. mais un commentaire peut comporter n'importe quel autre texte, y compris sur plusieurs lignes. Un identificateur se termine soit par un blanc, soit par un signe non autorisé dans les identificateurs (parenthèse, opérateur, ; ...). Le blanc est alors autorisé mais non obligatoire. L'endroit où le compilateur a choisi de mettre la variable est appelé adresse de la variable (c'est en général un nombre, chaque mémoire d'un ordinateur étant numérotée de 0 à ? ). Cette adresse ne nous intéresse que rarement de manière explicite, mais souvent de manière indirecte. Par exemple, dans un tableau, composé d'éléments consécutifs en mémoire, en connaissant son adresse (son début), on retrouve facilement l'adresse des différentes composantes par une simple addition. On appelle pointeur une variable dans laquelle on place (mémorise) une adresse de variable (où elle est) plutôt qu'une valeur (ce qu'elle vaut). Les types de variables scalaires simples que l'on utilise le plus couramment sont le char (un caractère), l'int (entier) et le float (réel). Le char est en fait un cas particulier des int, chaque caractère étant représenté par son numéro de code ASCII.

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Langage C - La syntaxe du C

Expressions / opérateurs Une expression est un calcul qui donne une valeur résultat (exemple : 8+5). Une expression comporte des variables, des appels de fonction et des constantes combinés entre eux par des opérateurs (ex : MaVariable*sin(VarAngle*PI/180) ). Une expression de base peut donc être un appel à une fonction (exemple sin(3.1416). Une fonction est un bout de programme (que vous avez écrit ou faisant partie d'une bibliothèque) auquel on "donne" des valeurs (arguments), entre parenthèses et séparés par des virgules. La fonction fait un calcul sur ces arguments pour "retourner" un résultat. Ce résultat pourra servir, si nécessaire, dans une autre expression, voire comme argument d'une fonction exemple atan(tan(x)). Les arguments donnés à l'appel de la fonction (dits paramètres réels ou effectifs) sont recopiés dans le même ordre dans des copies (paramètres formels), qui elles ne pourront que modifier les copies (et pas les paramètres réels). Dans le cas de fonctions devant modifier une variable, il faut fournir en argument l'adresse (par l'opérateur &, voir plus bas), comme par exemple pour scanf. Pour former une expression, les opérateurs possibles sont assez nombreux, nous allons les détailler suivant les types de variables qu'ils gèrent.

Arithmétiques Ces opérateurs s'appliquent à des valeurs entières ou réelles. unaires Ce sont les opérateurs à un seul argument : - et + (ce dernier a été rajouté par la norme ANSI). Le résultat est du même type que l'argument. deuxaires Le terme "deuxaire" n'est pas standard, je l'utilise parce que binaire est pour moi associé à la base 2. Ces opérateurs nécessitent deux arguments, placés de part et d'autre de l'opérateur. Ce sont + (addition), (soustraction), * (produit), / (division), % (reste de la division). % nécessite obligatoirement deux arguments entiers, les autres utilisent soit des entiers, soit des réels. Les opérandes doivent être du même type, le résultat sera toujours du type des opérandes. Lorsque les deux opérandes sont de type différent (mais numérique évidement), le compilateur prévoit une conversion implicite (vous ne l'avez pas demandée mais il la fait néanmoins) suivant l'ordre : { char -> int -> long -> float -> double } et { signed -> unsigned }. On remarque qu'il considère les char comme des entiers, les opérations sont en fait faites sur les numéros de code (ASCII). Les calculs arithmétiques sont faits uniquement soit en long soit en double, pour éviter des dépassements de capacité. exemples : int a=1,b=2,c=32000; float x=1,y=2; a=(c*2)/1000; /* que des int, le résultat est 64, bien que l'on soit passé par un résultat intermédiaire (64000) qui dépassait la capacité

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des entiers (mais pas celle des long) */ b=7/b; /* signe = donc en premier calcul de l'argument à droite : 7 (entier) / 2 (entier) donne 3 (entier, reste 1, que l'on obtient par 5%2). donc b=3 */ x=7/b; /* 7 et b entiers => passage en réel inutile, calcul de 7/3 donne 2 (entier, reste 1) puis opérateur = (transformation du 2 en 2.0 puis transfert dans X qui vaut donc 2.0) */ x=7/y; /* un int et un float autour de / : transformation implicite de 7 en réel (7.0), division des deux réel (3.5), puis transfert dans x */ x=((float)(a+1))/b; /* calcul (entier) de a+1, puis transformation explicite en float, et donc implicite de b en float, division 65.0/3.0 -> 21.666... */

Relationnels comparaisons Ces opérateurs sont deuxaires : = = (égalité), != (différent), <, >, <=, >=. Des deux côtés du signe opératoire, il faut deux opérandes de même type (sinon, transformation implicite) mais numérique (les caractères sont classés suivant leur numéro de code ASCII). Le résultat de l'opération est 0 si faux, 1 si vrai (le résultat est de type int). Exemple : (5<7)+3*((1+1)= =2) donne 4. Attention, le compilateur ne vous prévient pas si vous avez mis = au lieu de = = (= est aussi un opérateur, voir plus loin), mais le résultat sera différent de celui prévu. logique booléenne Le résultat est toujours 0 (faux) ou 1 (vrai), les opérandes devant être de type entier (si char conversion implicite), 0 symbolisant faux, toute autre valeur étant considérée vraie. Opérateur unaire : ! (non). !arg vaut 1 si arg vaut 0, et 0 sinon. Opérateurs deuxaires : && (ET, vaut 1 si les 2 opérandes sont non nuls, 0 sinon) et || (OU, vaut 0 si les deux opérandes sont nuls, 1 sinon). Le deuxième opérande n'est évalué que si le premier n'a pas suffi pour conclure au résultat (ex (a= =0)&&(x++<0) incrémente x si a est nul, le laisse intact sinon). binaires Ces opérateurs ne fonctionnent qu'avec des entiers. Ils effectuent des opérations binaires bit à bit. On peut utiliser ~ (complément, unaire), & (et), | (ou inclusif), ^ (ou exclusif), >> (décalage à droite, le 2ème opérande est le nombre de décalages), << (décalage à gauche). Contrairement aux opérateurs relationnels, les résultats ne se limitent pas à 0 et 1. exemples : 7&12 donne 4 (car 0111&1100 donne 0100); ~0 donne -1 (tous les bits à 1, y compris celui de signe); 8>>2 donne 32.

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Affectation affectation simple = En C, l'affectation (signe =) est une opération comme une autre. Elle nécessite deux opérantes, un à droite, appelé Rvalue, qui doit être une expression donnant un résultat d'un type donné, et un à gauche (Lvalue) qui doit désigner l'endroit en mémoire où l'on veut stocker la Rvalue. Les deux opérandes doivent être de même type, dans le cas d'opérandes numériques si ce n'est pas le cas le compilateur effectuera une conversion implicite (la Lvalue doit être de type "plus fort" que la Rvalue). L'opération d'affectation rend une valeur, celle qui a été transférée, et peut donc servir de Rvalue. Exemples : a=5 (met la valeur 5 dans la variable a. Si a est float, il y a conversion implicite en float); b=(a*5)/2 (calcule d'abord la Rvalue, puis met le résultat dans b); a=5+(b=2) (Le compilateur lit l'expression de gauche à droite. la première affectation nécessite le calcul d'une Rvalue : 5+(b=2). Celle ci comporte une addition, dont il évalue le premier opérande (5) puis le second (b=2). Il met donc 2 dans b, le résultat de l'opération est 2, qui sera donc ajouté à 5 pour être mis dans a. A vaut donc 7 et b, 2. Le résultat de l'expression est 7 (si l'on veut s'en servir). Remarque : il ne faut pas confondre = et = =. Le compilateur ne peut pas remarquer une erreur (contrairement au Pascal ou Fortran) car les deux sont possibles. Exemple : if (a=0) est toujours faux car quelle que soit la valeur initiale de a, on l'écrase par la valeur 0, le résultat de l'opération vaut 0 et est donc interprété par IF comme faux. incrémentation / décrémentation ++a : ajoute 1 à la variable a. Le résultat de l'expression est la valeur finale de a (c'est à dire après incrémentation). On l'appelle incrémentation préfixée. a++ : ajoute 1 à la variable a. Le résultat de l'expression est la valeur initiale de a (c'est à dire avant incrémentation). C'est l'incrémentation postfixée. de même, la décrémentation --a et a-- soustrait 1 à a. exemple : j=++i est équivalent à j=(i=i+1) affectation élargie += , -= , *= , /= , %= , <<= , >>= , &= , ^= , |= a+=5 est équivalent à a=(a+5). Il faut encore ici une Rvalue à droite et une Lvalue à gauche.

Opérateurs d'adresses Ces opérateurs sont utilisées avec des pointeurs. On utilise ● &variable : donne l'adresse d'une variable ● *pointeur : réfère à la variable pointée (opérateur d'indirection) ● . : champ d'une structure ● -> : champ pointé

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exemple : supposons déclarer : int i1=1,i2=2; int *p1,*p2; i1 et i2 sont deux mémoires contenant un entier, alors que p1 et p2 sont des pointeurs, puisqu'ils contiennent une adresse d'entier. p1=&i1; met dans p1 l'adresse de i1. p2=p1; met la même adresse (celle de i1) dans p2. printf("%d\n",*p1) affiche ce qui est désigné (pointé) par p1 donc i1 donc 1. p2=&i2;*p2=*p1; à l'adresse pointée par p2 mettre ce qui est pointé par p1, donc copier la valeur de i1 dans i2. printf("%d\n",i2) affiche donc 1.

Autres conditionnel ? : C'est un (le seul) opérateur ternaire. L'expression a?b:c vaut la valeur de b si a est vrai (entier, différent de 0), et c si a est faux. Exemple : max=a>b?a:b séquentiel , Cet opérateur permet de regrouper deux sous expressions en une seule. On effectue le premier opérande puis le second, la valeur finale de l'expression étant celle du second opérande. On l'utilise pour évaluer deux (ou plus) expressions là où la syntaxe du C ne nous permettait que d'en mettre une, exemple : for(i=j=0;i>10;i++,j++). Dans le cas d'une utilisation de cet opérateur dans une liste, utilisez les parenthèses pour distinguer les signes , : exemple (inutile) : printf("%d %d",(i++,j++),k) i est modifié mais sa valeur n'est pas affichée.

Ordre de priorité et associativité opérateurs

associativité

description

() [] -> . ! ~ ++ -- - + & * (cast)

-> <-

unaires (* pointeurs)

*/% +-

-> ->

multiplicatifs addition

>> <<

->

décalages

< <= > >= = = !=

-> ->

relations d'ordre égalité

&

->

binaire

^

->

binaire

| &&

-> ->

binaire logique

||

->

logique

?:

->

conditionnel (ternaire)

= += -= *= etc.

<-

affectation

,

<-

séquentiel

Dans ce tableau, les opérateurs sont classés par priorité décroissante (même priorité pour les opérateurs http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (8 of 34) [21-11-2001 17:45:32]

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d'une même ligne). Les opérateurs les plus prioritaires se verront évaluer en premier. L'associativité définit l'ordre d'évaluation des opérandes. La plupart se font de gauche à droite ( 4/2/2 donne (4/2)/2 donc 1 (et pas 4/(2/2))). Les seules exceptions sont : ● les opérateurs unaires, écrits à gauche de l'opérateur. L'opérande est évalué puis l'opération est effectuée, le résultat est celui de l'opération; sauf dans le cas de l'incrémentation / décrémentation postfixée, où le résultat de l'expression est la valeur de l'argument avant l'opération. ● L'affectation : on calcule l'opérande de droite, puis on l'affecte à celui de gauche. Le résultat est la valeur transférée. ● La virgule : la valeur à droite est calculée avant celle à gauche (en particulier lors d'un appel de fonction) ● Les opérateurs logiques et conditionnel évaluent toujours leur premier argument. Le second par contre n'est évalué que si c'est nécessaire.

Instructions Une instruction peut être : - soit une expression (pouvant comprendre une affectation, un appel de fonction...), terminé par un ; qui en fait signifie "on peut oublier le résultat de l'expression et passer à la suite", - soit une structure de contrôle (boucle, branchement...), - soit un bloc d'instructions : ensemble de déclarations et instructions délimités par des accolades {}. Un bloc sera utilisé à chaque fois que l'on désire mettre plusieurs instructions là où on ne peut en mettre qu'une. Seule la première forme est terminée par un ;. Un cas particulier est l'instruction vide, qui se compose uniquement d'un ; (utilisé là où une instruction est nécessaire d'après la syntaxe).

Structures de contrôle Normalement, les instructions s'effectuent séquentiellement, c'est à dire l'une après l'autre. Pour accéder à une autre instruction que la suivante, on a trois solutions : le branchement inconditionnel, le branchement conditionnel et la boucle.

Boucles Une boucle permet de répéter plusieurs fois un bloc d'instructions. While (tant que) structure : while (expression) instruction Tant que l'expression est vraie (!=0), on effectue l'instruction, qui peut être simple (terminée par ;), bloc (entre {}) ou vide (; seul). L'expression est au moins évaluée une fois. Tant qu'elle est vraie, on effectue l'instruction, dès qu'elle est fausse, on passe à l'instruction suivante (si elle est fausse dès le début, l'instruction n'est jamais effectuée). http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (9 of 34) [21-11-2001 17:45:32]

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exemple : #include <stdio.h> void main(void) { float nombre,racine=0; puts("entrez un nombre réel entre 0 et 10"); scanf("%f",&nombre); while (racine*racine<nombre) racine+=0.01; printf("la racine de %f vaut %4.2f à 1%% près\n", nombre, racine); } Exercice (while_puiss) : faire un programme qui affiche toutes les puissances de 2, jusqu'à une valeur maximale donnée par l'utilisateur. On calculera la puissance par multiplications successives par 2. Cliquez ici pour une solution. Exercice (while_err) : que fait ce programme ? #include <stdio.h> #include <math.h> #define debut 100 #define pas 0.01 void main(void) { float nombre=debut; int compte=0,tous_les; puts("afficher les résultats intermédiaires tous les ? (333 par exemple) ?"); scanf("%d",&tous_les); while (fabs(nombre-(debut+(compte*pas)))<pas) { nombre+=pas; if (!(++compte%tous_les)) printf("valeur obtenue %12.8f, au lieu de %6.2f en %d calculs\n", nombre,(float)(debut+(compte*pas)), compte); } printf("erreur de 100%% en %d calculs\n",compte); } Cliquez ici pour une solution. Do While (faire tant que) structure : do instruction while (expression); (attention au ; final) comme while, mais l'instruction est au moins faite une fois, avant la première évaluation de l'expression.

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exemple : #include <stdio.h> void main(void) { int a; do { puts("entrez le nombre 482"); scanf("%d",&a); } while (a!=482); puts("c'est gentil de m'avoir obéi"); } Exercice (do_while) : écrivez un programme de jeu demandant de deviner un nombre entre 0 et 10 choisi par l'ordinateur. On ne donnera pas d'indications avant la découverte de la solution, où l'on indiquera le nombre d'essais. La solution sera choisie par l'ordinateur par la fonction rand() qui rend un entier aléatoire (déclarée dans stdlib.h). Cliquez ici pour une solution. For (pour) structure : for ( expr_initiale;expr_condition;expr_incrémentation) instruction Cette boucle est surtout utilisée lorsque l'on connaît à l'avance le nombre d'itération à effectuer. L'expr_initiale est effectuée une fois, en premier. Puis on teste la condition. On effectue l'instruction puis l'incrémentation tant que la condition est vraie. L'instruction et l'incrémentation peuvent ne jamais être effectuées. La boucle est équivalente à : expr_initiale; while (expr_condition) { instruction expr_incrémentation; } Une ou plusieurs des trois expressions peuvent être omises, l'instruction peut être vide. for(;;); est donc une boucle infinie. exemple : { char c; for(c='Z';c>='A';c--)putchar(c); } Exercice (for) : faire un programme qui calcule la moyenne de N notes. N et les notes seront saisies par scanf. Le calcul de la moyenne s'effectue en initialisant une variable à 0, puis en y ajoutant progressivement les notes saisies puis division par N. Cliquez ici pour une solution.

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Branchements conditionnels On a souvent besoin de n'effectuer certaines instructions que dans certains cas. On dispose pour cela du IF et du SWITCH. If - Else (Si - Sinon) structure : if (expression) instruction1 ou : if (expression) instruction1 else instruction2 Si l'expression est vraie (!=0) on effectue l'instruction1, puis on passe à la suite. Sinon, on effectue l'instruction 2 puis on passe à la suite (dans le cas sans else on passe directement à la suite). Exercice (jeu) : modifier le jeu de l'exercice (do_while) en précisant au joueur à chaque essai si sa proposition est trop grande ou trop petite. Cliquez ici pour une solution. L'instruction d'un if peut être un autre if (imbriqué) exemple : if(c1) i1; else if (c2) i2; else if (c3) i3; else i4; i5; si c1 alors i1 puis i5, sinon mais si c2 alors i2 puis i5, ... Si ni c1 ni c2 ni c3 alors i4 puis i5. Le else étant facultatif, il peut y avoir une ambiguïté s'il y a moins de else que de if. En fait, un else se rapporte toujours au if non terminé (c'est à dire à qui on n'a pas encore attribué de else) le plus proche. On peut aussi terminer un if sans else en l'entourant de {}. exemple : if(c1) if(c2) i1; else i2; : si c1 et c2 alors i1, si c1 et pas c2 alors i2, si pas c1 alors (quel que soit c2) rien. if (c1) {if (c2) i1;} else i2; : si c1 et c2 alors i1, si c1 et pas c2 alors rien, si pas c1 alors i2. Switch - Case (brancher - dans le cas) Cette structure de contrôle correspond à un "goto calculé". structure : switch (expression_entière) { case cste1:instructions case cste2:instructions ........

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case csteN:instructions default :instructions } L'expression ne peut être qu'entière (char, int, long). L'expression est évaluée, puis on passe directement au "case" correspondant à la valeur trouvée. Le cas default est facultatif, mais si il est prévu il doit être le dernier cas. exemple : fonction vérifiant si son argument c est une voyelle. int voyelle(char c) { switch(c) { case 'a': case 'e': case 'i': case 'o': case 'u': case 'y':return(1); /* 1=vrai */ default :return(0); } } Remarque : l'instruction break permet de passer directement à la fin d'un switch (au } ). Dans le cas de switch imbriqués on ne peut sortir que du switch intérieur. Exemple : switch (a) { case 1:inst1;inst2;....;break; case 2:....;break; default:..... } /*endroit où l'on arrive après un break*/ Exercice (calcul) : faire un programme simulant une calculatrice 4 opérations. Cliquez ici pour une solution.

Branchements inconditionnels Quand on arrive sur une telle instruction, on se branche obligatoirement sur une autre partie du programme. Ces instructions sont à éviter si possible, car ils rendent le programme plus complexe à maintenir, le fait d'être dans une ligne de programme ne suffisant plus pour connaître immédiatement quelle instruction on a fait auparavant, et donc ne permet plus d'assurer que ce qui est au dessus est correctement terminé. Il ne faut les utiliser que dans certains cas simples. Break (interrompre) http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (13 of 34) [21-11-2001 17:45:33]

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Il provoque la sortie immédiate de la boucle ou switch en cours. Il est limité à un seul niveau d'imbrication. exemples : do {if(i= =0)break;....}while (i!=0); /* un while aurait été mieux */ for (i=0;i<10;i++){....;if (erreur) break;} /* à remplacer par for(i=0;(i<10)&&(!erreur);i++){...} */ Continue (continuer) Cette instruction provoque le passage à la prochaine itération d'une boucle. Dans le cas d'un while ou do while, saut vers l'évaluation du test de sortie de boucle. Dans le cas d'un for on passe à l'expression d'incrémentation puis seulement au test de bouclage. En cas de boucles imbriquées, permet uniquement de continuer la boucle la plus interne. exemple : for (i=0;i<10;i++) {if (i= =j) continue; ...... } peut être remplacé par : for (i=0;i<10;i++) if (i!=j) { ...... } Goto (aller à) La pratique des informaticiens a montré que l'utilisation des goto donne souvent des programmes non maintenables (impossibles à corriger ou modifier). Les problèmes qu'ils posent ont amené les programmeurs expérimentés à ne s'en servir qu'exceptionnellement. structure : goto label; Label est un identificateur (non déclaré, mais non utilisé pour autre chose), suivi de deux points (:), et indiquant la destination du saut. Un goto permet de sortir d'un bloc depuis n'importe quel endroit. Mais on ne peut entrer dans un bloc que par son { (qui créera proprement les variables locales du bloc). {..... {..... goto truc; ..... } ..... truc: ..... } Return (retourner) Permet de sortir de la fonction actuelle (y compris main), en se branchant à son dernier }. Return permet également (et surtout) de rendre la valeur résultat de la fonction. structure : return ou return(valeur) exemple : http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (14 of 34) [21-11-2001 17:45:33]

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int max(int a, int b) {if (a>b) return(a); else return(b);} Exit (sortir) Ceci n'est pas un mot clef du C mais une fonction disponible dans la plupart des compilateurs (définie par ANSI, dans STDLIB.H). Elle permet de quitter directement le programme (même depuis une fonction). On peut lui donner comme argument le code de sortie (celui que l'on aurait donné à return dans main). Cette fonction libère la mémoire utilisée par le programme (variables + alloc) et ferme (sur beaucoup de compilateurs) les fichiers ouverts. structure : exit(); ou exit(valeur);

Déclaration et stockage des variables Une variable doit être définie par le programmateur dans une déclaration, où l'on indique le nom que l'on désire lui donner, son type (int, float,...) pour que le compilateur sache combien de mémoire il doit lui réserver et les opérateurs qui peuvent lui être associés, mais aussi comment elle doit être gérée (visibilité, durée de vie,...).

Déclarations locales Dans tout bloc d'instructions, avant la première instruction, on peut déclarer des variables. Elles seront alors "locales au bloc" : elles n'existent qu'à l'intérieur du bloc. Ces variables sont mises en mémoire dans une zone de type "pile" : quand, à l'exécution, on arrive sur le début du bloc ({), on réserve la mémoire nécessaire aux variables locales au sommet de la pile (ce qui en augmente la hauteur), et on les retire en quittant le bloc. L'intérêt consiste à n'utiliser, à un instant donné, que la quantité nécessaire de mémoire, qui peut donc resservir par après pour d'autres variables. Le désavantage (rarement gênant et pouvant être contrecarré par la classe STATIC) est qu'en quittant le bloc (par } ou un branchement), et y entrant à nouveau plus tard (par son {), les variables locales ne sont plus nécessairement recréées au même endroit, et n'auront plus le même contenu. De plus la libération/réservation de la pile aura fait perdre un peu de temps. Par contre, lorsque l'on quitte temporairement un bloc (par appel à une fonction), les variables locales restent réservées. La sortie d'un bloc par un branchement gère la libération des variables locales, mais seule l'entrée dans un bloc par son { gère leur création. Exemple : #include <stdio.h> int doubl(int b) {int c; c=2*b; b=0; return(c); } void main(void) { int a=5; printf("%d %d\n",doubl(a),a); } A l'entrée du bloc main, création de a, à qui l'on donne la valeur 5. Puis appel de doubl : création de b au sommet de la pile, on lui donne la valeur de a. Puis entrée dans le bloc, création sur la pile de c, on lui

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donne la valeur b*2=10, on annule b (mais pas a), on rend 10 à la fonction appelante, et on libère le sommet de la pile (c et b n'existent plus) mais a reste (avec son ancienne valeur) jusqu'à la sortie de main. On affichera donc : 10 5. Une variable locale est créée à l'entrée du bloc, et libérée à la sortie. Cette période est appelée sa durée de vie. Mais pendant sa durée de vie, une variable peut être visible ou non. Elle est visible : dans le texte source du bloc d'instruction à partir de sa déclaration jusqu'au }, mais tant qu'une autre variable locale de même nom ne la cache pas. Par contre elle n'est pas visible dans une fonction appelée par le bloc (puisque son code source est hors du bloc). autre exemple : void main(void); {int a=1; [1] {int b=2; [2] {int a=3; [3] fonction(a); [4] } [5] fonction(a); [6] } [7] } [8] int fonction (int b) [a] {int c=0; [b] c=b+8; [c] } [d] analysons progressivement l'évolution de la pile au cours du temps (en gras : variable visible) : [1] a=1 [2] a=1 | b=2 [3] a=1 | b=2 | a=3 : seul le a le plus haut est visible (a=3), l'autre vit encore (valeur 1 gardée) mais n'est plus visible. [4a] a=1 | b=2 | a=3 | b=3 : entrée dans la fonction, recopie de l'argument réel (a) dans l'argument formel (b). Mais a n'est plus visible. [4b] a=1 | b=2 | a=3 | b=3 | c=0 [4c] a=1 | b=2 | a=3 | b=3 | c=11 : quand le compilateur cherche la valeur de b, il prend la plus haute de la pile donc 3 (c'est la seule visible), met le résultat dans le c le plus haut. L'autre b n'est pas modifié. [4d] a=1 | b=2 | a=3 : suppression des variables locales b et c du sommet de la pile [5] a=1 | b=2 : sortie de bloc donc libération de la pile [6a] a=1 | b=2 | b=1 : l'argument réel (a) n'est plus le même qu'en [4a] [6b] a=1 | b=2 | b=1 | c=0 [6c] a=1 | b=2 | b=1 | c=9 [6d] a=1 | b=2 : suppression b et c [7] a=1 [8] la pile est vide, on quitte le programme Notez que la réservation et l'initialisation prennent un peu de temps à chaque entrée du bloc. Mais ne présumez jamais retrouver une valeur sur la pile, même si votre programme n'a pas utilisé la pile entre

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temps (surtout sur système multitâche ou avec mémoire virtuelle). Une déclaration a toujours la structure suivante : [classe] type liste_variables [initialisateur]; (entre [] facultatif) Le type peut être simple (char, int, float,...) ou composé (tableaux, structures..., voir plus loin). La liste_variables est la liste des noms des variables désirées, séparées par des virgules s'il y en a plusieurs. Chaque nom de la liste peut être précédés d'une *, ceci spécifiant un pointeur. L'initialisateur est un signe =, suivi de la valeur à donner à la variable lors de sa création (à chaque entrée du bloc par exemple). La valeur peut être une constante, mais aussi une expression avec des constantes voire des variables (visibles, déjà initialisées). La classe peut être : ● auto (ou omise, c'est la classe par défaut pour les variables locales) : la variable est créée à l'entrée du bloc (dans la pile) et libérée automatiquement à sa sortie (comme expliqué plus haut). ● register : la variable est créée, possède la même durée de vie et visibilité qu'une classe auto, mais sera placée dans un registre du (micro)processeur. Elle sera donc d'un accès très rapide. Si tous les registres sont déjà utilisés, la variable sera de classe auto. Mais le compilateur peut avoir besoin des registres pour ses besoins internes ou pour les fonctions des bibliothèques, s'il n'en reste plus le gain peut se transformer en perte. De plus les compilateurs optimisés choisissent de mettre en registre des variables auto, et souvent de manière plus pertinente que vous. Mais le compilateur ne sait pas à l'avance quelles fonctions seront appelées le plus souvent, dans ce cas une optimisation manuelle peut être utile, par exemples dans le cas des éléments finis où une même instruction peut être répétée des milliards de fois. ● static : la variable ne sera pas dans la pile mais dans la même zone que le code machine du programme. Sa durée de vie sera donc celle du programme. Elle ne sera initialisée qu'une fois, au début du programme, et restera toujours réservée. En retournant dans un bloc, elle possédera donc encore la valeur qu'elle avait à la précédente sortie. Sa visibilité reste la même (limitée au bloc). Une variable statique permet en général un gain en temps d'exécution contre une perte en place mémoire.

Déclarations globales Une déclaration faite à l'extérieur d'un bloc d'instructions (en général en début du fichier) est dite globale. La variable est stockée en mémoire statique, sa durée de vie est celle du programme. Elle est visible de sa déclaration jusqu'à la fin du fichier. Elle sera initialisée une fois, à l'entrée du programme (initialisée à 0 si pas d'autre précision). Le format d'une déclaration globale est identique à une déclaration locale, seules les classes varient. Par défaut, la variable est publique, c'est à dire qu'elle pourra même être visible dans des fichiers compilés séparément (et reliés au link). La classe static, par contre, rend la visibilité de la variable limitée au fichier actuel. La classe extern permet de déclarer une variable d'un autre fichier (et donc ne pas lui réserver de mémoire ici, mais la rendre visible). Elle ne doit pas être initialisée ici. Une variable commune à plusieurs fichiers devra donc être déclarée sans classe dans un fichier (et y être initialisée), extern dans les autres.

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Toute fonction, pour pouvoir être utilisée, doit également être déclarée. Une déclaration de fonction ne peut être que globale, et connue des autres fonctions. Une déclaration de fonction est appelée "prototype". Le prototype est de la forme : [classe] type_retourné nom_fonction(liste_arguments); elle est donc identique à l'entête de la fonction mais : - est terminée par un ; comme toute déclaration - les noms des arguments n'ont pas besoin d'être les mêmes, il peuvent même être omis (les types des arguments doivent être identiques). Sans précision de classe, la fonction est publique. Sinon, la classe peut être extern (c'est ce que l'on trouve dans les fichiers .H) ou static (visibilité limitée au fichier). Le prototype peut être utilisé pour utiliser une fonction du même fichier, mais avant de l'avoir définie (par exemple si l'on veut main en début du fichier). En général, lorsque l'on crée une bibliothèque (groupe de fonctions et variables regroupées dans un fichier compilé séparément), on prépare un fichier regroupant toutes les déclarations extern, noté .H, qui pourra être inclus dans tout fichier utilisant la bibliothèque. exemples de déclarations globales : int i,j; /* publiques, initialisées à 0 */ static int k=1; /* privée, initialisée à 1 */ extern int z; /* déclarée (et initialisée) dans un autre fichier */ float produit(float,float); /* prototype d'une fonction définie plus loin dans ce fichier */ extern void échange(int *a, int *b); /* prototype d'une fonction définie dans un autre fichier */ Avant la norme ANSI, le prototype n'existait pas. Une fonction non définie auparavant était considérée comme rendant un int (il fallait utiliser un cast si ce n'était pas le cas).

Déclaration de type La norme ANSI permet de définir de nouveaux types de variables par typedef. structure : typedef type_de_base nouveau_nom; Ceci permet de donner un nom à un type donné, mais ne crée aucune variable. Une déclaration typedef est normalement globale et publique. exemple : typedef long int entierlong; /* définition d'un nouveau type */ entierlong i; /* création d'une variable i de type entierlong */ typedef entierlong *pointeur; /* nouveau type : pointeur = pointeur d'entierlong */ pointeur p; /* création de p (qui contiendra une adresse), peut être initialisé par =&i */ Remarque : Le premier typedef pouvait être remplacé par un #define mais pas le second.

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Fonctions Définitions générales Une fonction est définie par son entête, suivie d'un bloc d'instructions entête : type_retourné nom_fonction(liste_arguments) (pas de ;) Avant la norme ANSI, le type_retourné pouvait être omis si int. Désormais il est obligatoire, si la fonction ne retourne rien on indique : void. La liste_arguments doit être typée (ANSI), alors qu'auparavant les types étaient précisés entre l'entête et le bloc : ANSI: float truc(int a, float b) {bloc} K&R: float truc(a,b) int a;float b; {bloc} Si la fonction n'utilise pas d'arguments il faut la déclarer (ANSI) nom(void) ou (K&R) nom(). L'appel se fera dans les deux cas par nom() (parenthèses obligatoires). Les arguments (formels) sont des variables locales à la fonction. Les valeurs fournies à l'appel de la fonction (arguments réels) y sont recopiés à l'entrée dans la fonction. Les instructions de la fonction s'exécutent du début du bloc ({) jusqu'à return(valeur) ou la sortie du bloc (}). La valeur retournée par la fonction est indiquée en argument de return. exemple : float produit(float a;float b) { float z; z=a*b; return(z); }

Récursivité, gestion de la pile Une fonction peut s'appeler elle-même : int factorielle(int i) { if (i>1) return(i*factorielle(i-1)); else return(1); } analysons la pile en appelant factorielle(3) : i=1 i=2 i=2 i=2 i=3 i=3 i=3 i=3 i=3

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(a) (b) (c) (d) (e) (a) appel de factorielle(3), création de i, à qui on affecte la valeur 3. comme i>1 on calcule i*factorielle(i-1) : i=3,i-1=2 on appelle factorielle(2) ● (b) création i, affecté de la valeur 2, i>1 donc on appelle factorielle(1) ● (c) création de i, i=1 donc on quitte la fonction, on libère le pile de son sommet, on retourne où la fonction factorielle(1) a été appelée en rendant 1. ● (d) on peut maintenant calculer i*factorielle(1), i (sommet de la pile) vaut 2, factorielle(1) vaut 1, on peut rendre 2, puis on "dépile" i ● (e) on peut calculer i*factorielle(2), i vaut 3 (sommet de la pile), factorielle(2) vaut 2 3*2=6, on retourne 6, la pile est vidée et retrouve sont état initial. Attention, la récursivité est gourmande en temps et mémoire, il ne faut l'utiliser que si l'on ne sait pas facilement faire autrement : ●

int factorielle(int i) { int result; for(result=1;i>1;i--) result*=i; return(result); }

Arguments passés par adresse Imaginons la fonction : void échange(int i;int j) {int k;k=i;i=j;j=k;} Lors d'un appel à cette fonction par échange(x,y), les variables locales i,j,k sont créées sur la pile, i vaut la valeur de x, j celle de y. Les contenus de i et j sont échangés puis la pile est libérée, sans modifier x et y. Pour résoudre ce problème, il faut passer par des pointeurs. On utilisera les opérateurs unaires : & (adresse de) et * (contenu de). Définissons donc la fonction ainsi : void échange(int *i;int *j) {int k;k=*i;*i=*j;*j=k;} On appelle la fonction par échange(&x,&y); les deux arguments formels de la fonction (i et j) sont des pointeurs sur des int, c'est à dire qu'à l'appel, on crée sur la pile des variables i et j pouvant contenir une adresse, dans i on recopie l'argument réel qui et l'adresse de x, et l'adresse de y dans j. en entrant dans le bloc, on crée une variable locale k pouvant contenir un entier. Puis on met dans k non pas la valeur de i mais le contenu pointé par i (donc ce qui se trouve à l'adresse marquée dans i, qui est l'adresse de x), donc le contenu de x. On place la valeur pointée par j (donc y) à l'adresse pointée par j (donc x). Puis on place la valeur de k à l'adresse pointée par j (y). On a donc échangé x et y. On a tout intérêt à essayer cet exemple en se fixant des adresses et des valeurs, et voir l'évolution des contenus des variables.

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En conclusion, pour effectuer un passage d'argument par adresse, il suffit d'ajouter l'opérateur & devant l'argument réel (à l'appel de la fonction), et l'opérateur * devant chaque apparition de l'argument formel, aussi bien dans l'entête que le bloc de la fonction.

La fonction main Si on le désire, la fonction main peut rendre un entier (non signé) au système d'exploitation (sous MSDOS, on récupère cette valeur par ERRORLEVEL). Une valeur 0 signale en général une fin normale du programme, sinon elle représente un numéro d'erreur. L'arrivée sur le } final retourne la valeur 0, dans le cas où on n'a pas indiqué de return(code). De même, le système d'exploitation peut transmettre des arguments au programme. La déclaration complète de l'entête de la fonction main est : int main(int argc,char *argv[], char *env[]) Le dernier argument est optionnel). On peut aussi utiliser char **argv, mais cela peut paraître moins clair. argc indique le nombre de mots de la ligne de commande du système d'exploitation, argv est un tableau de pointeurs sur chaque mot de la ligne de commande, env pointe sur les variables de l'environnement (sous MSDOS obtenues par SET, mais aussi très utilisées sous UNIX par env). Si votre programme s'appelle COPIER, et que sous MSDOS vous ayez entré la commande COPIER TRUC MACHIN alors argc vaut 3, argv[0] pointe sur "COPIER", argv[1] sur "TRUC" et argv[2] sur "MACHIN". argv[3] vaut le pointeur NULL. env est un tableau de pointeurs sur les variables d'environnement, on n'en connaît pas le nombre mais le dernier vaut le pointeur NULL.

Fonction retournant un pointeur et pointeur de fonction type*fonc(arguments) est une fonction qui renvoie un pointeur. exemple : int *max(int tableau[], int taille) { int i,*grand; for(grand=tableau,i=1;i*grand) grand=tableau+i; return(grand); } Cette fonction rend l'adresse du plus grand entier du tableau. type (*fonc)(arguments) est un pointeur sur une fonction exemple : int max(int,int); int min(int,int); http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (21 of 34) [21-11-2001 17:45:34]

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void main(void); { int (*calcul)(int,int); /* calcul est un pointeur donc une variable qui peut être locale */ char c; puts("utiliser max (A) ou min (I) ?"); do c=getchar(); while ((c!='A')&&(c!='I')); calcul=(c= ='A')?&max:&min; printf("%d\n",(*calcul)(10,20)); } int max(int a,int b) {return(a>b?a:b);} int min(int a,int b) {return(a
Les types de données du C Nous allons définir les différents types de variables existantes en C. On verra les types scalaires (entiers,...) et les types agrégés (combinaisons de scalaires, tableaux par exemple).

Variables scalaires On appelle variable scalaire une variable ne contenant qu'une seule valeur, sur laquelle on pourra faire un calcul arithmétique. On possède trois types de base (char, int, float) que l'on peut modifier par 3 spécificateurs (short, long, unsigned). char : caractère (8 bits) Une constante caractère est désignée entre apostrophes (simples quotes). 'a' correspond à un octet (alors que "a" à deux octets : 'a' et '\0', pour plus de détails voir le paragraphe chaînes de caractères). On peut définir certains caractères spéciaux, par le préfixe \ (antislash) : ● \n nouvelle ligne ● \t tabulation ● \b backspace ● \r retour chariot (même ligne) ● \f form feed (nouvelle page) ● \' apostrophe ● \\ antislash ● \" double quote ● \0 nul ● \nombre en octal sur 3 chiffres (ou moins si non suivi d'un chiffre). ● \xnombre : en hexa Les char sont considérés dans les calculs comme des int (on considère leur code ASCII). Par défaut en C un http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (22 of 34) [21-11-2001 17:45:34]

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char est signé donc peut varier de -128 à +127. Pour utiliser les caractères spéciaux du PC (non standard), il vaut mieux utiliser des unsigned char (de 0 à 255). Mais le comme C fait les calculs modulo 256, ça marche presque pareil. int : entier Si l'on désire une taille précise, utiliser short int (16 bits) ou long int (32 bits). Sans précision, int donnera les programmes les plus rapides pour une machine donnée (int = short sur PC, mais long sur les stations 32 bits). Par défaut, les int sont signés, mais on peut préciser unsigned int. Désormais certains compilateurs considèrent short comme 16 bits, int comme 32 bits et long comme 64 bits. float : réel Un flottant est un nombre stocké en deux parties, une mantisse et un exposant. La taille de la mantisse définit le nombre de chiffres significatifs, alors que la taille de l'exposant définit le plus grand nombre acceptable par la machine. Les opérations sur les réels sont plus lents que sur les entiers. Pour une addition par exemple, il faut d'abord décaler la mantisse pour égaliser les exposants puis faire l'addition. Les réels sont toujours signés. On peut par contre utiliser le spécificateur long pour des réels avec une précision accrue. On peut également utiliser le nom double au lieu de long float. Certains compilateurs acceptent même des long double (quadruple précision). Tailles et plages type

taille (en bits) plage de valeurs

char

8

-128 à +127

unsigned char

8

0 à 255

short (short int)

16

-32768 à 32767

unsigned short long (long int)

16 32

0 à 65535 -2.147.483.648 à 2.147.483.647

unsigned long

32

0 à 4.294.967.295

float

32

-3.4e38 à 3.4e38 (7 chiffres significatifs)

double (long float) long double (non standard)

64 80

-1.7e308 à 1.7e308 (15 chiffres significatifs) 3.4E-4932 à 1.1E+4932 (19 chiffres signif.)

Conversions de type / cast Dans les calculs, les char sont automatiquement transformés en int. Quand un opérateur possède des arguments de type différent, une transformation de type est effectuée automatiquement, suivant l'ordre : char -> int -> long -> float -> double signed -> unsigned Attention la transformation n'est effectuée que le plus tard possible, si nécessaire. 5/2+3.5 donnera donc 5.5. De plus les opérations arithmétiques sont toujours effectuées sur des long ou double, pour une http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (23 of 34) [21-11-2001 17:45:34]

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précision maximale quels que soient les résultats intermédiaires (voir exemples au chapitre expressions arithmétiques). On peut forcer une transformation en utilisant le cast, qui est un opérateur unaire. La syntaxe est : (type_résultat) valeur_à_transformer exemple : {float x;int a=5; x=(float)a;} Un cast transformant un réel en entier prendra la partie entière. Cette transformation doit être explicite, elle est impossible implicitement. Pour obtenir l'entier le plus proche , utiliser (int)(réel_positif+0.5). Il faut bien noter que le cast n'est une opération de transformation que pour les types scalaires, pour tous les autres types, le cast ne permet que de faire croire au compilateur que la variable est d'un autre type que ce qu'il attendait, pour qu'il n'émette pas de message d'erreur (à utiliser avec grande prudence). Enumérations On peut définir un nouveau type (d'entiers) sous la forme : [classe] enum nomdutype {liste_valeurs} [liste_variables]; ([] facultatifs) exemple : enum jour {lundi, mardi, mercredi, jeudi, vendredi, samedi, dimanche}; On a créé un nouveau type. toute variable de type jour pourra valoir soit lundi, soit mardi, etc... On peut directement mettre la liste des variables à créer (entre le "}" et le ";"), ou indiquer : enum nomdutype liste_variables; exemple : enum jour aujourd_hui=mardi;) En fait le type jour est un type int, avec lundi=0, mardi=1,... On peut donc faire toutes les opérations entières (aujourd_hui++ par exemple). Il n'y a aucun test de validité (dimanche+1 donne 7). Ceci permet de rendre les programmes plus clairs. On obtiendrait un résultat équivalent avec #define. Attention, printf affichera un entier, mais on peut faire: char *nom[7]={"lundi", "mardi", "mercredi", "jeudi", "vendredi", "samedi"," dimanche"}; puis printf("%s",nom[aujourd_hui]); On peut aussi prévoir une codification non continue : enum truc {a=4,b,c,d=2,e,f} : d=2,e=3,f=a=4,b=5,c=6 En utilisant typedef, on n'a pas besoin de répéter enum dans la déclaration de variables : typedef enum {coeur,carreau,pique,trèfle}couleurs; couleurs i,j,k;

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Tableaux Tableaux unidimensionnels Un tableau est un regroupement, dans une même variable, de plusieurs variables simples, toutes de même type. déclaration : [classe] type nom [nombre_d'éléments]; exemple : int tab[10]; Ceci réserve en mémoire un espace contigu pouvant contenir 10 entiers. Le premier est tab[0], jusqu'à tab[9]. Attention, en utilisant tab[10] ou plus, aucune erreur ne sera signalée et vous utiliserez une partie de mémoire qui a certainement été réservée pour autre chose. Il est possible de définir un tableau de n'importe quel type de composantes (scalaires, pointeurs, structures et même tableaux). Il est également possible de définir un type tableau par typedef : typedef float vecteur[3]; vecteur x,y,z; On peut aussi initialiser un tableau. Dans ce cas la dimension n'est pas nécessaire. Mais si elle est donnée, et est supérieure au nombre de valeurs données, les suivantes seront initialisées à 0 : vecteur vect0={0,0,0}; int chiffres[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; int tableau[20]={1,2,3}; /* les 17 autres à 0 */ On peut également déclarer un tableau sans en donner sa dimension. Dans ce cas là le compilateur ne lui réserve pas de place, elle aura du être réservée autre part (par exemple tableau externe ou argument formel d'une fonction). Exercice (moyenne) : Ecrire le programme qui lit une liste de Nb nombres, calcule et affiche la moyenne puis l'écart entre chaque note et cette moyenne. Cliquez ici pour une solution.

Tableaux et pointeurs / arithmétique des pointeurs En déclarant, par exemple, int TAB[10]; l'identificateur TAB correspond en fait à l'adresse du début du tableau. Les deux écritures TAB et &TAB[0] sont équivalentes (ainsi que TAB[0] et *TAB). On définit l'opération d'incrémentation pour les pointeurs par TAB+1=adresse de l'élément suivant du tableau. L'arithmétique des pointeurs en C a cette particularité que l'opération dépend du type de variable pointée, ajouter 1 consistant à ajouter à l'adresse la taille de l'objet pointé. On définit donc l'addition (pointeur+entier): TAB+i=&TAB[i], la soustraction (pointeur - entier), mais également la soustraction (pointeur - pointeur) qui donne un nombre d'éléments. Les opérations de comparaisons entre pointeurs sont donc également possibles. Déclarons : int TAB[10],i,*ptr; Ceci réserve en mémoire - la place pour 10 entiers, l'adresse du début de cette zone est TAB, - la place pour l'entier i, - la place pour un pointeur d'entier (le type pointé est important pour définir l'addition). http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (25 of 34) [21-11-2001 17:45:34]

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Analysons les instructions suivantes : ptr=TAB; /*met l'adresse du début du tableau dans ptr*/ for(i=0;i<10;i++) { printf("entrez la %dième valeur :\n",i+1); /* +1 pour commencer à 1*/ scanf("%d",ptr+i); /* ou &TAB[i] puisque scanf veut une adresse*/ } puts("affichage du tableau"); for(ptr=TAB;ptr void annule_tableau(int *t,int max) { for(;max>0;max--)*(t++)=0; } void affiche_tableau(int t[], int max) { int i; for(i=0;i<max;i++) printf("%d : %d\n",i,t[i]); } void main(void) { int tableau[10]; annule_tableau(tableau,10); affiche_tableau(tableau,10); } Exercice (rotation) : Ecrire un programme qui lit une liste de Nb nombres, la décale d'un cran vers le haut http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (26 of 34) [21-11-2001 17:45:34]

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(le premier doit se retrouver en dernier), l'affiche puis la décale vers le bas. On pourra décomposer le programme en fonctions. Cliquez ici pour une solution. Exercice (classer) : Classer automatiquement un tableau de Nb entiers puis l'afficher dans l'ordre croissant puis décroissant. On pourra utiliser des fonctions de l'exercice précédent. On pourra créer un (ou plusieurs) tableau temporaire (donc local). Si vous vous en sentez la force, prévoyez le cas de valeurs égales. Cliquez ici pour une solution.

Chaînes de caractères En C, comme dans les autres langages, certaines fonctionnalités ont été ajoutées aux tableaux dans le cas des tableaux de caractères. En C, on représente les chaînes par un tableau de caractères, dont le dernier est un caractère de code nul (\0). Une constante caractères est identifiée par ses délimiteurs, les guillemets " (double quote). exemples : puts("salut"); char mess[]="bonjour"; /* évite de mettre ={'b','o',..,'r',\0} */ puts (mess); mess est un tableau de 8 caractères (\0 compris). On peut au cours du programme modifier le contenu de mess, à condition de ne pas dépasser 8 caractères (mais on peut en mettre moins, le \0 indiquant la fin de la chaîne). Mais on peut également initialiser un pointeur avec une chaîne de caractères : char *strptr="bonjour"; Le compilateur crée la chaîne en mémoire de code (constante) et une variable strptr contenant l'adresse de la chaîne. Le programme pourra donc changer le contenu de strptr (et donc pointer sur une autre chaîne), mais pas changer le contenu de la chaîne initialement créée. Exercice (chaînes) : écrire un programme qui détermine le nombre et la position d'une sous-chaîne dans une chaîne (exemple ON dans FONCTION : en position 1 et 6). Cliquez ici pour une solution.

Bibliothèques de fonctions pour tableaux et chaînes Toutes les fonctions standard d'entrée / sortie de chaînes considèrent la chaîne terminée par un \0, c'est pourquoi en entrée elles rajoutent automatiquement le \0 (gets, scanf), en sortie elles affichent jusqu'au \0 (puts, printf). La bibliothèque de chaînes (inclure string.h) possède des fonctions utiles à la manipulation de chaînes : ● int strlen(chaîne) donne la longueur de la chaîne (\0 non compris) ● char *strcpy(char *destination,char *source) recopie la source dans la destination, rend un pointeur sur la destination ● char *strncpy(char *destination,char *source,int longmax) idem strcpy mais s'arrête au \0 ou longmax (qui doit comprendre le \0) ● char *strcat(char *destination,char *source) recopie la source à la suite de la destination, rend un pointeur sur la destination ● char *strncat(char *destination,char *source,int longmax) idem

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int strcmp(char *str1,char*str2) rend 0 si str1= =str2, <0 si str1<str2, >0 si str1>str2. Idem strncmp Des fonctions similaires, mais pour tous tableaux (sans s'arrêter au \0) sont déclarées dans mem.h. La longueur est à donner en octets (on peut utiliser sizeof) : ● int memcmp(void *s1,void *s2,int longueur); ● void *memcpy(void *dest,void *src,int longueur); On possède également des fonctions de conversions entre scalaires et chaînes, déclarées dans stdlib.h ● int atoi(char *s) traduit la chaîne en entier (s'arrête au premier caractère impossible, 0 si erreur dès le premier caractère) ● de même atol et atof Dans ctype.h, on trouve des fonctions utiles (limitées au caractères) : ● int isdigit(int c) rend un entier non nul si c'est un chiffre ('0' à '9'), 0 sinon. ● de même : isalpha (A à Z et a à z, mais pas les accents), isalnum (isalpha||isdigit), isascii (0 à 127), iscntrl (0 à 31), islower (minuscule), isupper, isspace (blanc, tab, return...), isxdigit (0 à 9,A à F,a à f)... ● int toupper(int c) rend A à Z si c est a à z, rend c sinon. Egalement tolower ●

Allocation dynamique de mémoire La taille déclarée d'un tableau est définie à la compilation. Dans le cas d'une taille inconnue à l'avance, il faut donc surdimensionner le tableau (et donc réserver des mémoires dont on ne servira que rarement, au dépends d'autres variables ou tableaux. En C, le lien entre les tableaux et pointeurs permet de réserver, lors de l'exécution, une zone de mémoire contiguë, de la taille désirée (mais pas plus). Il faut d'abord déclarer une variable pointeur qui contiendra l'adresse du début du tableau. A l'exécution, lorsque l'on connaît la taille désiré, on peut réserver une zone mémoire (dans la zone appelée "tas" ou "heap") par les fonctions : - void *malloc(int taille) : réserve une zone mémoire contiguë de taille octets, et retourne un pointeur sur le début du bloc réservé. Retourne le pointeur NULL en cas d'erreur (en général car pas assez de mémoire). - void *calloc(int nb, int taille) : équivalent à malloc(nb*taille). exemple : float *tab; int nb; puts("taille désirée ?"); scanf("%d",&nb); tab=(float*)calloc(nb,sizeof(float)); malloc et calloc nécessitent un cast pour que le compilateur ne signale pas d'erreur. - void free(void *pointeur) libère la place réservée auparavant par malloc ou calloc. Pointeur est l'adresse retournée lors de l'allocation. En quittant proprement le programme, la mémoire allouée est automatiquement restituée même si on omet d'appeler free. - void *realloc(void *pointeur,int taille) essaie, si possible, de réajuster la taille d'un bloc de mémoire déjà alloué (augmentation ou diminution de taille). Si nécessaire, le bloc est déplacé et son contenu recopié. En

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retour, l'adresse du bloc modifié (pas nécessairement la même qu'avant) ou le pointeur NULL en cas d'erreur. Ces fonctions sont définies dans stdlib.h ou alloc.h (suivant votre compilateur). Une erreur fréquente consiste à "perdre" l'adresse du début de la zone allouée (par tab++ par exemple) et donc il est alors impossible d'accéder au début de la zone, ni de la libérer.

Tableaux multidimensionnels On peut déclarer par exemple int tab[2][3] : matrice de 2 lignes de 3 éléments. Un tableau peut être initialisé : int t[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}} mais cette écriture est équivalente à {1,2,3,4,5,6}, car il place dans l'ordre t[0][0],t[0][1],t[0][2],t[1][0],t[1][1],t[1][2], c'est à dire ligne après ligne. Dans un tableau multidimensionnel initialisé, seule la dimension la plus à gauche peut être omise (ici int t[][3]={...} était possible). t correspond à l'adresse &t[0][0], mais t[1] est aussi un tableau (une ligne), donc désigne l'adresse &t[1][0]. En fait, une matrice est un tableau de lignes. On peut expliciter cela par typedef : typedef int ligne[3]; typedef ligne matrice[2]; En utilisant pointeurs et allocation dynamique, pour gérer un tableau de NBLIG lignes de NBCOL éléments, , on peut : ● soit créer une matrice complète : allocation par t=malloc(NBLIG* NBCOL* sizeof(élément)), accès à l'élément l,c par *(t+l*NBCOL+c). ● soit créer un tableau de NBLIG pointeurs de lignes, puis chaque ligne séparément. Ceci permet une optimisation si les lignes n'ont pas toutes la même longueur (traitement de textes par exemple) mais aussi de manipuler facilement les lignes (exemple : échanger deux lignes sans recopier leur contenu). Cette méthode est plus rapide que la précédente, car les adresses de chaque début de ligne sont immédiatement connues, sans calcul. ● soit utiliser des pointeurs de pointeurs (même principe que le cas précédent, mais remplacement du tableau de pointeurs (dimension prévue à l'avance) par une allocation dynamique. Exercice (matrices) : faire le calcul de multiplication d'une matrice (M lignes, L colonnes) par une matrice (L,N) : résultat (M,N). Cliquez ici pour une solution. Exercice (déterminant) : écrire un programme qui calcule le déterminant d'une matrice carrée (N,N), sachant qu'il vaut la somme (sur chaque ligne) de l'élément de la ligne en 1ère colonne par le déterminant de la sous-matrice obtenue en enlevant la ligne et la 1ère colonne (en changeant le signe à chaque fois). Le déterminant d'une matrice (1,1) est sont seul élément. On utilisera bien évidement la récursivité. Il existe (heureusement) d'autres méthodes plus rapides. Cliquez ici pour une solution.

Structures et unions Dans un tableau, tous les constituants doivent être du même type. Ce n'est pas le cas des structures, qui sont des variables composées de plusieurs variables (ou CHAMPS) de types différents. Chaque champ n'est plus

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désigné par un numéro comme dans un tableau, mais par un identificateur.

Déclaration déclaration : struct nom_type {déclaration des champs} liste_variables ; exemple : struct identite { char nom[30]; char prenom[20]; int age; }jean,jacques,groupe[20]; Toute variable de type identité (jean, jacques, groupe[i]) comporte trois champs : nom, prenom et age. sizeof(jacques) retournera 52. Les champs peuvent être de n'importe quel type valable (scalaires, tableaux, pointeurs...), y compris une structure (à condition d'être déclaré plus haut). nom_type et liste_variables sont optionnels mais au moins l'un des deux doit être présent. Les noms de champs ont une portée limitée à la structure (c'est à dire qu'un autre objet peut avoir le même nom, s'il n'est pas cité dans cette structure). Nom_type (ici identite) est le nom d'un nouveau type, il peut être utilisé plus loin pour déclarer d'autres variables, voire d'autres types: struct identite lui; struct prisonnier {long numero; struct identite id;} moi; Il est également possible d'utiliser typedef, et (pas sur tous les compilateurs) d'initialiser une structure : typedef struct {int jour;int mois;int année;}date; date aujourdhui={24,12,1992}; /*évite de répéter struct*/

Utilisation On accède à une composante par NOM_VARIABLE . NOM_CHAMP , par l'opérateur unaire "." gets(jean.nom); printf("initiales : %c %c\n",lui.nom[0],lui.prenom[0]); printf("nom %s \n",groupe[10].nom); scanf("%d",&moi.id.age); Une composante d'enregistrement s'utilise comme une variable du même type (avec les mêmes possibilités mais aussi les mêmes limitations). Depuis la norme ANSI, on peut utiliser l'affectation pour des structures (recopie de tous les champs), ainsi que le passage des structures en arguments de fonction passés par valeur. Sur les compilateurs non ANSI, il faut utiliser des pointeurs. On utilise des pointeurs de structures comme des pointeurs sur n'importe quel autre type. L'opérateur -> permet une simplification d'écriture (il signifie champ pointé) : date *ptr; ptr=(struct date *)malloc(sizeof(date)); *ptr.jour=14;ptr->mois=7;

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Champs de bits En ne définissant que des champs entiers (signés ou non), on peut définir la taille (en bits) de chaque champ. Il suffit pour cela de préciser, derrière chaque champ, sa taille après un ":". struct état{unsigned ReadOnly:1;int Crc:6;} Les champs sont créés à partir des bits de poids faible. Le nom du champ est optionnel (dans le cas de champs réservés, non utilisés par le programme). Les champs n'ont alors pas d'adresse (impossible d'utiliser & sur un champ). On utilise ces structures comme les autres.

Unions déclaration : union nom_type {déclaration des champs} liste_variables ; Les différents champs commenceront tous à la même adresse (permet d'utiliser des variables pouvant avoir des types différents au cours du temps, mais un seul à un instant donné). Les champs peuvent être de tout type, y compris structures. On les utilise comme les structures, avec les opérateurs "." et "->". Exercice (tel) A l'aide d'un tableau de personnes (nom, prénom, numéro dans la rue, rue, code postal, ville, numéro de téléphone), faire un programme de recherche automatique de toutes les informations sur les personnes répondant à une valeur d'une rubrique donnée (tous les PATRICK , tous ceux d'Obernai, travaillant à l'IPST, etc...). On suppose que le tableau est déjà initialisé. Cliquez ici pour une solution.

Structures chaînées Le principal problème des données stockées sous forme de tableaux est que celles-ci doivent être ordonnées : le "suivant" doit toujours être stocké physiquement derrière. Imaginons gérer une association. Un tableau correspond à une gestion dans un cahier : un adhérent par page. Supposons désirer stocker les adhérents par ordre alphabétique. Si un nouvel adhérent se présente, il va falloir trouver où l'insérer, gommer toutes les pages suivantes pour les réécrire une page plus loin, puis insérer le nouvel adhérent. Une solution un peu plus simple serait de numéroter les pages, entrer les adhérents dans n'importe quel ordre et disposer d'un index : un feuille où sont indiqués les noms, dans l'ordre, associés à leur "adresse" : le numéro de page. Toute insertion ne nécessitera de décalages que dans l'index. Cette méthode permet l'utilisation de plusieurs index (par exemple un second par date de naissance). La troisième solution est la liste chaînée : les pages sont numérotées, sur chaque page est indiquée la page de l'adhérent suivant, sur le revers de couverture on indique l'adresse du premier. L'utilisation d'une telle liste nécessite un véritable "jeu de piste", mais l'insertion d'un nouvel adhérent se fera avec le minimum d'opérations. Appliquons cela , de manière informatique, à une liste d'entiers, avec pour chaque valeur l'adresse (numéro de mémoire) du suivant :

Si l'on veut insérer une valeur dans la liste, les modifications à apporter sont minimes :

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En C on définira un type structure regroupant une valeur entière et un pointeur : struct page {int val; struct page *suivant; }; Un pointeur (souvent global) nous indiquera toujours le début de la liste: struct page *premier; Au fur et à mesure des besoins on se crée une nouvelle page : nouveau=(struct page *)malloc(sizeof(struct page)); En n'oubliant pas de préciser le lien avec le précédent : precedent->suivant=nouveau; le dernier élément ne doit pas pointer sur n'importe quoi, on choisit généralement soit le pointeur NULL, soit le premier (la liste est dite bouclée). exemple : #include <stdio.h> #include #include #include /*ou stdlib.h*/ struct page {int val; struct page *suivant; }; struct page *premier;

int encore(void) /* demande si on en veut encore*/ { printf("encore (O/N) ? "); return(toupper(getche())= ='O'); } void lecture(void) { struct page *precedent,*nouveau; premier=(struct page *)malloc(sizeof(struct page)); puts("entrez votre premier entier"); scanf("%d",&premier->val); precedent=premier; while (encore()) { nouveau=(struct page *)malloc(sizeof(struct page)); precedent->suivant=nouveau; precedent=nouveau; http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc04.htm (32 of 34) [21-11-2001 17:45:35]

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puts("\nentrez votre entier"); scanf("%d",&nouveau->val); } precedent->suivant=NULL; } void affiche(struct page *debut) { printf("\nliste : "); while(debut!=NULL) { printf("%d ",debut->val); debut=debut->suivant; } printf("\n"); } void main(void) { lecture(); affiche(premier); } Exercice (liste) : modifier la fonction lecture ci-dessus pour que la liste soit stockée dans l'ordre inverse de son introduction (chaque nouvel élément est placé devant la liste déjà existante). Cliquez ici pour une solution de cet exercice (et du suivant). Les modifications sont aisées, une fois que l'on a repéré l'endroit de la modification. Exemple : suppression d'un élément : void suppression(void) { struct page *actu,*prec; actu=premier; while (actu!=NULL) { printf("\nvaleur : %d - supprimer celui_ci (O/N) ? ", actu->val); if (toupper(getche())= ='O') { if(actu= =premier)premier=actu->suivant; else prec->suivant=actu->suivant; free(actu); break; } else { prec=actu; actu=prec->suivant;

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} } } Exercice (insertion) : ajouter au programme précédent une procédure d'insertion d'une valeur dans la liste. La solution de l'exercice précédent contient également cette insertion Ce type de données (structure pointant sur un même type) est utilisé dans d'autres cas. Par exemple, pour représenter un arbre, il suffit pour chaque élément de connaître l'adresse de chaque fils :

Remarque : si le nombre de fils n'est pas constant, on a intérêt à stocker uniquement le fils aîné, ainsi que le frère suivant(voir partie algorithmique et structures de données).

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Langage C - Les fichiers de données

Les fichiers de données ●

Fichiers bruts

●

Fichiers bufférisés

Les données stockées en mémoire sont perdues dès la sortie du programme. Les fichiers sur support magnétique (bande, disquette, disque) sont par contre conservables, mais au prix d'un temps d'accès aux données très supérieur. On peut distinguer les fichiers séquentiels (on accède au contenu dans l'ordre du stockage) ou à accès direct (on peut directement accéder à n'importe quel endroit du fichier). Les fichiers sont soit binaires (un float sera stocké comme il est codé en mémoire , d'où gain de place mais incompatibilité entre logiciels), soit formaté ASCII (un float binaire sera transformé en décimal puis on écrira le caractère correspondant à chaque chiffre). Les fichiers étant dépendants du matériel, ils ne sont pas prévus dans la syntaxe du C mais par l'intermédiaire de fonctions spécifiques.

Fichiers bruts C'est la méthode la plus efficace et rapide pour stocker et récupérer des données sur fichier (mais aussi la moins pratique). On accède au fichier par lecture ou écriture de blocs (groupe d'octets de taille définie par le programmeur). C'est au programmeur de préparer et gérer ses blocs. On choisira en général une taille de bloc constante pour tout le fichier, et correspondant à la taille d'un enregistrement physique (secteur, cluster...). On traite les fichiers par l'intermédiaire de fonctions, prototypées dans stdio.h (ouverture et fermeture) et dans io.h (les autres), disponibles sur la plupart des compilateurs (DOS, UNIX) mais pas standardisés. La première opération à effectuer est d'ouvrir le fichier. Ceci consiste à définir le nom du fichier (comment il s'appelle sous le système) et comment on veut l'utiliser. On appelle pour cela la fonction : int open(char *nomfic, int mode); nomfic pointe sur le nom du fichier (pouvant contenir un chemin d'accès). Mode permet de définir comment on utilisera le fichier. On utilise pour cela des constantes définies dans fcntl.h : O_RDONLY lecture seule, O_WRONLY écriture seule, O_RDWR lecture et écriture. On peut combiner cet accès avec d'autres spécifications, par une opération OU (|) : O_APPEND positionnement en fin de fichier (permet d'augmenter le fichier), O_CREAT crée le fichier s'il n'existe pas, au lieu de donner une erreur, sans effet s'il existe (rajouter en 3ème argument S_IREAD | S_IWRITE | S_IEXEC déclarés dans stat.h pour être compatible UNIX et créer un fichier lecture/ écriture/ exécution autorisée, seul S_IWRITE utile sur PC), O_TRUNC vide le fichier s'il existait, O_EXCL renvoie une erreur si fichier existant (utilisé avec O_CREAT).

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Langage C - Les fichiers de données

Deux modes spécifiques au PC sont disponibles : O_TEXT change tous les \n en paire CR/LF et inversement, O_BINARY n'effectue aucune transformation. La fonction rend un entier positif dont on se servira par la suite pour accéder au fichier (HANDLE), ou -1 en cas d'erreur. Dans ce cas, le type d'erreur est donné dans la variable errno, détaillée dans errno.h. On peut ensuite, suivant le mode d'ouverture, soit lire soit écrire un bloc (l'opération est alors directement effectuée sur disque) : int write(int handle, void *bloc, unsigned taille); On désigne le fichier destination par son handle (celui rendu par open), l'adresse du bloc à écrire et la taille (en octets) de ce bloc. Le nombre d'octets écrits est retourné, -1 si erreur. int read(int handle, void *bloc, unsigned taille); lit dans le fichier désigné par son handle, et le met dans le bloc dont on donne l'adresse et la taille. La fonction retourne le nombre d'octets lus (<=taille, <si fin du fichier en cours de lecture, 0 si on était déjà sur la fin du fichier, -1 si erreur). int eof(int handle) dit si on se trouve (1) ou non (0) sur la fin du fichier. Lorsque l'on ne se sert plus du fichier, il faut le fermer (obligatoire pour que le fichier soit utilisable par le système d'exploitation, entre autre mise à jour de sa taille : int close(int handle) fermeture, rend 0 si ok, -1 si erreur. Le fichier peut être utilisé séquentiellement (le "pointeur de fichier" est toujours placé derrière le bloc que l'on vient de traiter, pour pouvoir traiter le suivant). Pour déplacer le pointeur de fichier en n'importe que autre endroit, on appelle la fonction : long lseek(int handle, long combien, int code); déplace le pointeur de fichier de combien octets, à partir de : début du fichier si code=0, position actuelle si 0, fin du fichier si 2. La fonction retourne la position atteinte (en nb d'octets), -1L si erreur. long filelength(int handle); rend la taille d'un fichier (sans déplacer le pointeur de fichier). Exemple : copie de fichier (les noms de fichiers sont donnés en argument du programme) #include <stdio.h> #include #include #include <sys\stat.h> #define taillebloc 1024 int main(int argc,char *argv[]) http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc05.htm (2 of 5) [21-11-2001 17:45:46]

Langage C - Les fichiers de données

{ int source, destination; char buffer[taillebloc]; int nb_lus,nb_ecrits; if (argc!=3) {puts("erreur arguments");return(1);} if((source=open(argv[1],O_RDONLY|O_BINARY))<0) {puts("erreur ouverture");return(2);} if((destination=open(argv[2], O_WRONLY| O_CREAT| O_TRUNC| O_BINARY, S_IREAD| S_IWRITE| S_IEXEC))<0) {puts("erreur ouverture");return(2);} do { nb_lus=read(source,(char *)buffer,taillebloc); if (nb_lus>0) nb_ecrits= write(destination,(char*)buffer, nb_lus); } while ((nb_lus==taillebloc)&&(nb_ecrits>0)); close(source); close(destination); return(0); }

Fichiers bufférisés Les opérations d'entrée / sortie sur ces fichiers se font par l'intermédiaire d'un "buffer" (bloc en mémoire) géré automatiquement. Ceci signifie qu'une instruction d'écriture n'impliquera pas une écriture physique sur le disque mais dans le buffer, avec écriture sur disque uniquement quand le buffer est plein. Les fichiers sont identifiés non par un entier mais par un pointeur sur une structure FILE (définie par un typedef dans stdio.h). Les fonctions disponibles (prototypées dans stdio.h) sont : FILE *fopen(char *nomfic, char *mode) : ouvre le fichier, suivant le mode : r (lecture seule), w (écriture, si le fichier existe il est d'abord vidé), a (append : écriture à la suite du contenu actuel, création si inexistant), r+ (lecture et écriture, le fichier doit exister), w+ (lecture et écriture mais effacement au départ du fichier si existant), a+ (lecture et écriture, positionnement en fin de fichier si existant, création sinon). Sur PC, on peut rajouter t ou b au mode pour des fichiers texte (gestion des CR/LF, option par défaut) ou binaires, ou le définir par défaut en donnant à la variable _fmode la valeur O_TEXT ou O_BINARY. fopen rend un identificateur (ID) qui nous servira pour accéder au fichier. En cas d'erreur, le pointeur NULL est retourné, le type d'erreur est donné dans une variable errno, détaillée dans errno.h. La fonction void perror(char *s mess) affichera le message correspondant à l'erreur, en général on lui donne le nom du fichier. int fread(void *bloc, int taille, int nb, FILE *id) : lit nb éléments dont on donne la taille unitaire en octets, dans le fichier désigné par id, le résultat étant stocké à l'adresse bloc. La fonction rend le nombre d'éléments lus (
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Langage C - Les fichiers de données

différent de nb, il y a eu erreur (tester ferror ou errno). int fclose(FILE *id) : ferme le fichier, en y recopiant le reste du buffer si nécessaire. Cette fonction est obligatoire pour être sur d'avoir l'intégralité des données effectivement transférées sur le disque. Retourne 0 si tout s'est bien passé. int fflush(FILE *id) : transfère effectivement le reste du buffer sur disque, sans fermer le fichier (à appeler par exemple avant une instruction qui risque de créer un "plantage"). int fseek(FILE *id, long combien, int code) : déplace le pointeur de fichier de combien octets, à partir de : début du fichier (mode=0), position actuelle (mode=1) ou fin du fichier (mode=2). Retourne 0 si tout c'est bien passé. Cette fonction n'est utilisable que si l'on connaît la taille des données dans le fichier (impossible d'aller directement à une ligne donnée d'un texte si on ne connaît pas la longueur de chaque ligne). int feof(FILE *id) dit si on est en fin de fichier ou non (0). Les fichiers bufférisés permettent aussi des sorties formatées : au niveau caractère : char fgetc(FILE *id), char fputc(char c, FILE *id), et même char ungetc(char c, FILE *id) qui permet de "reculer" d'un caractère. Cette fonction correspond donc à {fseek(id,-1,1);c=fgetc(id)}. au niveau chaîne de caractères : char *fgets(char *s, int max, FILE *id) : lit une chaîne en s'arrêtant au \n ou à max-1 caractères lus, résultat dans la zone pointée par s, et retour du pointeur s ou NULL si erreur. char fputs(char *s, FILE *id) : écrit la chaîne dans le fichier sans ajouter de \n, rend le dernier caractère écrit ou EOF si erreur. int fprintf(FILE *id, char *format, listearguments) : rend le nb d'octets écrits, ou EOF si erreur. Les \n sont transformés en CR/LF si fichier en mode texte (spécifique PC). int fscanf(FILE *id, char *format, listeadresses) : rend le nombre de variables lues et stockées, 0 si erreur). En général, on utilise les fichiers bufférisés : - Soit en accès direct, en lecture et écriture, avec tous les éléments de même type et même taille (souvent une structure, en format binaire), ceci permettant d'accéder directement à un élément donné (le 48ème, le précédent, l'avant dernier...). - Soit en accès séquentiel, avec des éléments de type différent, tous formatés sous forme ASCII, en lecture seule ou écriture seule (il est peu probable que le remplacement d'un élément se fasse avec le même nombre d'octets et nécessiterait un décalage dans le fichier), ces fichiers seront compréhensibles par n'importe quel autre programme (éditeur de texte, imprimante...). Un tel fichier s'utilise comme l'écran et le clavier, par des fonctions similaires. Exercice (agenda) : modifier l'agenda de l'exercice tel en permettant de sauver les données sur disque. On utilisera un fichier binaire à accès direct. On pourra ensuite apporter les améliorations suivantes : http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc05.htm (4 of 5) [21-11-2001 17:45:46]

Langage C - Les fichiers de données

recherche rapide par dichotomie sans lire tout le fichier (en le supposant classé par ordre alphabétique), création de fichiers index classés alphabétiquement sur les noms, département et ville pour accès rapide par dichotomie, les autres se faisant par recherche séquentielle, avec possibilité d'ajout, suppression, édition du fichier. Exercice (fic_formaté) : modifier le programme de produit de matrices en lui permettant de donner sur la ligne de commande trois noms de fichiers : les deux premiers contiendront la description des matrices à multiplier, le dernier sera créé et contiendra le résultat. Les fichiers seront formatés, contiendront en première ligne le nombre de lignes puis le nombre de colonnes, puis chaque ligne du fichier contiendra une ligne de la matrice.

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Langage C - Directives du pré-compilateur

Directives du pré-compilateur Attention, les directives se terminent par le retour à la ligne et pas un ";". #include <nomfic> permet d'insérer à cet endroit un fichier, qui serra cherché dans le répertoire correspondant à la bibliothèque du C (sur PC dans \TC\INCLUDE) #include "nomfic" permet d'insérer à cet endroit un fichier, comme s'il était écrit ici, en le cherchant dans le répertoire actuel (le votre) #define nom valeur : remplace chaque occurrence du nom par la valeur. On ne peut prendre en compte qu'une ligne (le retour à la ligne terminant la définition). En C on a l'habitude de noter les constantes numériques en majuscules. exemple : #define PI 3.1415926 #define begin { #define end } #define macro(parametres) définition : permet la définition d'une macro, les paramètres seront substitués lors de la réécriture. Il ne faut pas de blanc entre le nom de la macro et la "(" pour différencier d'un define simple. #define double(a) a*2 remplacera double (i+5) par i+5*2. Il faut donc utiliser des parenthèses, même si elles semblent inutiles : #define double(a) (a)*2 autre exemple: #define max(x,y) x>y?x:y replacera max(a,max(b,c)) par a>b>c?b:c?a:b>c?b:c #define max(x,y) (((x)>(y)?(x):(y) replacera max(a,max(b,c)) par (((a)>( (((b)>(c))?(b):(c)) )) ? (a) : (((( b)>(c)) ? (b) : (c))) ce qui donne des parenthèses superflues mais le résultat escompté. Une macro ressemble à une fonction, mais sera d'exécution plus rapide : le texte est directement inséré à l'endroit voulu, mais pas de gestion de pile. #undef nom : annule le précédent #define nom ... #if (expression) : les lignes qui suivent ne seront lues (et compilées que si l'expression est vraie #endif : fin de portée du #if précédent

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Langage C - Directives du pré-compilateur

#else : possible mais optionnel, faire attention en cas de #if imbriqués #ifdef nom : comme #if mais vrai s'il y a eu auparavant un #define nom #ifndef nom : vrai si variable non définie exemples: #ifndef entier #define entier int /* si une autre bibliothèque incluse plus haut l'a déjà défini, on ne le redéfinit plus */ #endif #ifdef biblio_graphique initialise_ecran(); efface_ecran(); trace(dessin); #else puts("si on avait eu un écran graphique j'aurai fait un dessin"); #endif /* biblio_graphique peut être défini dans un "header" (fichier.h) inclus ou non plus haut */

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Langage C - Utiliser Turbo C (3.5 par exemple)

Utiliser Turbo C (3.5 par exemple) Turbo C est d'après moi le compilateur le plus intéressant sur PC en phase d'apprentissage : éditeur intégré, lié aux messages d'erreur, éditeur multifenêtres, aide en ligne, débogueur puissant. Placez vous dans votre répertoire (pas celui de Turbo C pour ne pas mélanger avec vos fichier) et appelez TC. Les commandes sont accessibles par menus, il vaut mieux posséder une souris. Sinon, on accède à une commande d'un menu par ALT et lettre en surbrillance, on change d'option par TAB, on valide par ESPACE. Au menu principal, on peut : FILE : gérer les fichiers : en créer un nouveau (new), reprendre un fichier déjà existant (open, puis choisir le fichier dans la liste), sauver le fichier actuel (save ou save as), quitter TC (quit ou ALT X). EDIT : couper - coller, et surtout remettre une ligne de texte dans son état initial (restore line), surtout après l'avoir effacée par erreur par CTRL Y. SEARCH : recherche ou remplacement d'un texte dans tout le fichier (CTRL L pour rechercher le suivant). RUN : exécuter le programme. On peut exécuter le programme pas à pas : Aller jusqu'à la ligne dans laquelle est le curseur, avancer d'une ligne (trace into ou step over). Ceci permet de voir dans quel ordre s'exécutent les instructions. COMPILE : compiler pour voir les erreurs, il faut faire un EXE pour pouvoir utiliser le programme hors de TC. DEBUG : en mode pas à pas on peut voir ou modifier l'état d'une variable (evaluate, inspect), voir l'état de la pile (imbrication des fonctions et arguments réels : call stack) voir dans une fenêtre à tout moment l'état d'une variable (add watch). PROJECT : un projet contient la liste de fichiers nécessaires au fonctionnement d'un programme (fichiers séparés). OPTION : on peut tout choisir : répertoires, niveau de messages d'erreur de compilation, mode 43 lignes (environnement preferences) et même couleurs. WINDOW : choix des fenêtres ouvertes, déplacement, changement de taille... Entre autres la fenêtre OUTPUT correspond à l'écran tel que le gère votre programme, utile pour voir à la fois vos résultats et votre programme. HELP : aide En vous plaçant sur une commande d'un menu, l'appui sur F1 vous détaille ce que permet cette commande. Dans une fenêtre de texte , l'appui sur CTRL F1 vous donne une aide sur le mot sous le curseur, uniquement si c'est un mot clef du C (mais connaît toutes les fonctions, sait dans quel header elle http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpc07.htm (1 of 2) [21-11-2001 17:45:53]

Langage C - Utiliser Turbo C (3.5 par exemple)

est déclarée). par exemple, tapez printf puis CTRL F1, vous aurez une indication sur tous les formats possibles ainsi que des exemples. En choisissant l'option menus longs, les touches de raccourci sont indiquées à côté des fonctions des menus. Dernier conseil, sauvez votre source avant de l'exécuter, au cas ou votre programme planterait la machine (automatisation possible sous options)

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Correction des exercices

Correction des exercices langage C / Patrick TRAU 1. while_puiss 2. while_err 3. do_while 4. for 5. jeu 6. calcul 7. moyenne 8. rotation 9. classer 10. chaînes 11. matrices 12. déterminant 13. tel 14. liste et insertion 15. agenda

1. while_puiss #include <stdio.h> void main(void) { int puissance=1,max; puts("nombre maximal désiré (ne pas dépasser 16000) ?"); scanf("%d",&max); while (puissance<max) printf("%d\n",puissance*=2); } retour au sujet de cet exercice

2. while_err Ce programme démontre les erreurs de calcul toujours effectuées sur des nombres réels. On additione successivement 0.01 (qui n'a pas de représentation finie en binaire) à un réel initialement nul. On compte le nombre de calculs jusqu'à obtenir une erreur de 100%. Dans ce cas il faut 16246 calculs. On peut essayer d'autres pas et d'autres débuts. retour au sujet de cet exercice

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Correction des exercices

3. do_while #include <stdio.h> #include <stdlib.h> /* pour rand() */ #include /* pour trouver l'heure pour srand */ void main(void) { int solution,reponse,nb_essais=0; {time_t t;srand((unsigned) time(&t)); } /* initialiser le générateur à partir du compteur de temps, pour qu'il soit plus aléatoire */ solution=rand()%11; /* reste sera toujours entre 0 et 10 */ do { nb_essais++; puts("proposez votre nombre entre 0 et 10"); scanf("%d",&reponse); } while (reponse!=solution); printf("trouvé en %d essais\n",nb_essais); } retour au sujet de cet exercice

4. for #include <stdio.h> void main(void) { int i,N; float note,somme=0,moyenne; puts("nombre de notes ? "); scanf("%d",&N); for(i=0;i
5. jeu #include <stdio.h> #include <stdlib.h> /* pour rand() */ #include /* pour trouver l'heure pour srand */ void main(void)

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{ int solution,reponse,nb_essais=0; { time_t t;srand((unsigned) time(&t)); } /* initialiser le générateur*/ solution=rand()%11; /* reste sera toujours entre 0 et 10 */ do { nb_essais++; puts("proposez votre nombre entre 0 et 10"); scanf("%d",&reponse); if (reponse>solution) puts("trop grand"); else if (reponse!=solution) puts("trop petit"); } while (reponse!=solution); printf("trouvé en %d essais\n",nb_essais); if (nb_essais==1) puts("vous avez eu un peu de chance"); else if (nb_essais<4) puts("bravo"); else if (nb_essais>6) puts("ce score me semble bien minable"); } retour au sujet de cet exercice

6. calcul #include <stdio.h> void main(void) { float val1,val2,res; char op; int fin=0; do { puts("calcul à effectuer (par ex 5*2), ou 1=1 pour finir ? "); scanf("%f%c%f",&val1,&op,&val2); switch (op) { case '*':res=val1*val2;break; case '/':res=val1/val2;break; case '+':res=val1+val2;break; case '-':res=val1-val2;break; case '=':fin++; /* pas besoin de break, je suis déjà au } */ } if (!fin) printf("%f%c%f=%f\n",val1,op,val2,res); } while (!fin); } retour au sujet de cet exercice

7. moyenne #include <stdio.h> #define max 100 http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (3 of 18) [21-11-2001 17:46:06]

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typedef float tableau[max]; tableau tab; int Nb; void lecture(void) { int i; puts("entrez le nombre de notes à traiter :"); do scanf("%d",&Nb); while ((Nb<=0)||(Nb>max)); for(i=0;i
8. rotation #include <stdio.h> typedef int composante; void lecture(composante *t,int *nb) { int i; puts("nombre de valeurs à entrer ? "); scanf("%d",nb); for(i=1;i<=*nb;i++) { printf("%dième valeur : ",i); scanf("%d",t++); } } void affiche(composante *t, int max) { int i; http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (4 of 18) [21-11-2001 17:46:06]

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for(i=0;i<max;i++) printf("%d ",*t++); puts(" "); } void decale_bas(composante *deb, int max) { composante c,*t; t=deb+(max-1); c=*t; while (t>deb) {*t=*(t-1);t--;} *t=c; } void decale_haut(composante *t, int nb) { composante c;int i; c=*t; for (i=1;i
9. classer #include <stdio.h> #define dim 100 typedef int composante; void lecture(composante *t,int *nb) { int i; puts("nombre de valeurs à entrer ? "); scanf("%d",nb); for(i=1;i<=*nb;i++) { printf("%dième valeur : ",i); scanf("%d",t++); } } void affiche(composante *t, int max) { http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (5 of 18) [21-11-2001 17:46:06]

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int i; for(i=0;i<max;i++) printf("%d ",*t++); puts(" "); } int indice_min(composante t[],int indice_dep, int nb_indices) /* cherche l'indice de la valeur du tableau : * -soit égale à t[indice_dep], mais d'indice > à indice_dep; * -soit la plus petite mais >t[indice_deb] */ { int i,indice_resultat=-1; for(i=indice_dep+1;it[indice_dep]) && ((indice_resultat<0) || (t[i] au précédent */ for(ind_faits=1;ind_faits
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10. chaînes #include <stdio.h> #define taille 255 int debut_egal(char *ch,char *sch) /* répond si sch est exactement le début de ch */ { while (*sch && *ch) { if (*sch!=*ch) return(0); else {ch++;sch++;} } return(!(*sch)); } void recherche(char *ch,char *sch) { int pos=0; while (*ch) { if (debut_egal(ch,sch)) printf("trouvé en position %d\n",pos); ch++;pos++; } } void main(void) { char ch[taille],sch[taille]; puts("chaîne à tester ? "); gets(ch); puts("sous-chaîne à trouver ?"); gets(sch); recherche(ch,sch); } retour au sujet de cet exercice

11. matrices #include <stdio.h> #define DIM 10 typedef float ligne[DIM]; typedef ligne matrice[DIM]; typedef float *pointeur; void lecture(matrice t,int *lig,int *col) /* lit à l'écran une matrice */ { int l,c; float f; puts("nombre de lignes de la matrice ?"); scanf("%d",lig); http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (7 of 18) [21-11-2001 17:46:06]

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puts("nombre de colonnes de la matrice ?"); scanf("%d",col); for (l=0;l<*lig;l++) for(c=0;c<*col;c++) { printf("élément [%d,%d] ? ",l,c); scanf("%f",&f); t[l][c]=f; } } void zero(float *t) /* met toute la matrice à 0 */ { int i; for(i=0;i
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lecture(b,&i,&n); if(i!=l) puts("calcul impossible : dimensions incompatibles"); affiche(a,m,l); puts("--- FOIS ---"); affiche(b,l,n); puts("--- FAIT ---"); produit(a,b,c,m,l,n); affiche(c,m,n); } retour au sujet de cet exercice

12. determinant #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define DIM 10 typedef float ligne[DIM]; typedef ligne matrice[DIM]; typedef float *pointeur; long nb_appels; void lecture(matrice t,int *lig) /* lit une matrice (au clavier) */ { int l,c; float f; puts("dimension de la matrice ?"); scanf("%d",lig); for (l=0;l<*lig;l++) for(c=0;c<*lig;c++) { printf("élément [%d,%d] ? ",l,c); scanf("%f",&f); t[l][c]=f; } } void zero(matrice t,int dim) /* met toute la matrice à 0 */ { int i,j; for(i=0;i
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for(i=0;i
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13. tel #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #define DIM 100 enum champs {nom,prenom,num,rue,cp,ville,tel}; char *nomchamp[7]={"Nom", "Prénom", "Numéro", "Rue", "Code Postal", "Ville", "Tel"}; typedef struct { char nom[15]; char prenom[20]; int num; char rue[60]; long codepostal; char ville[20]; char tel[15]; } fiche; fiche fiche fiche fiche fiche fiche fiche fiche

*rech_nom(fiche *,char *); *rech_prenom(fiche *,char *); *rech_num(fiche *,char *); *rech_rue(fiche *,char *); *rech_cp(fiche *,char *); *rech_ville(fiche *,char *); *rech_tel(fiche *,char *); *rech_nom(fiche *,char *);

typedef fiche *ptrfiche; typedef ptrfiche (*ptrfonction)(ptrfiche,char*); ptrfonction tabfonction[7]={rech_nom, rech_prenom, rech_num, rech_rue, rech_cp, rech_ville, rech_tel}; void affiche(fiche *f) { if(f->nom[0]) printf("%s %s\n%d, %s\n%ld %s\nTel : %s\n", f->nom, f->prenom, f->num, f->rue, f->codepostal, f->ville, f->tel); else printf("fiche inconnue\n"); } int idem(char *s1,char *s2) /* compare deux chaines, dit si elles sont égales (1), ou non (0). On pourrait supposer égalité quand la chaine s2 est incluse dans s1 */ { return(strcmp(s1,s2)?0:1); } fiche *rech_nom(fiche *pf,char *n) {while ((pf->nom[0])&&(!idem(pf->nom,n)))pf++; return(pf);} http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (11 of 18) [21-11-2001 17:46:07]

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fiche *rech_prenom(fiche *pf,char *n) {while ((pf->nom[0])&&(!idem(pf->prenom,n)))pf++; return(pf);} fiche *rech_num(fiche *pf,char *n) {while ((pf->nom[0])&&(pf->num!=atoi(n)))pf++; return(pf);} fiche *rech_rue(fiche *pf,char *n) {while ((pf->nom[0])&&(!idem(pf->rue,n)))pf++; return(pf);} fiche *rech_cp(fiche *pf,char *n) {while ((pf->nom[0])&&(pf->codepostal!=atoi(n)))pf++; return(pf);} fiche *rech_ville(fiche *pf,char *n) {while ((pf->nom[0])&&(!idem(pf->ville,n)))pf++; return(pf);} fiche *rech_tel(fiche *pf,char *n) {while ((pf->nom[0])&&(!idem(pf->tel,n)))pf++; return(pf);} int choix(void) { char lig[40]; enum champs i,rep; for (i=nom;i<=tel;i++) printf("%d:%s ",i,nomchamp[i]); printf("\nou -1 pour quitter. Type de recherche désirée ? "); gets(lig); sscanf(lig,"%d",&rep); return(rep); } void lecture(fiche *tab) { char lig[40]; do { printf("nom (rien pour finir) ?"); gets(tab->nom); if(tab->nom[0]) { printf(" prénom ? "); gets(tab->prenom); printf(" N° ? "); gets(lig); sscanf(lig,"%d",&(tab->num)); printf(" rue ? "); gets(tab->rue); printf(" code postal ? "); gets(lig); sscanf(lig,"%ld",&(tab->codepostal)); printf(" ville ? "); gets(tab->ville); printf("n° de téléphone ? "); gets(tab->tel); } http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (12 of 18) [21-11-2001 17:46:07]

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} while ((tab++)->nom[0]); } void main(void) { enum champs c; char clef[40]; fiche tab[DIM]; lecture(tab); do { if (((c=choix())<0)||(c>6)) break; printf("quel(le) %s recherche-t'on ? ",nomchamp[c]); gets(clef); affiche(tabfonction[c](tab,clef)); } while (c>=0); } retour au sujet de cet exercice

14. liste et insertion #include #include #include #include

<stdio.h>

struct page {int val; struct page *suivant; }; struct page *premier; int encore(void) /* demande si on en veut encore*/ { printf("encore (O/N) ? "); return(toupper(getche())=='O'); } void lecture(void) { struct page *precedent,*nouveau; premier=(struct page *)malloc(sizeof(struct page)); puts("entrez votre premier entier"); scanf("%d",&premier->val); precedent=premier; while (encore()) { nouveau=(struct page *)malloc(sizeof(struct page)); precedent->suivant=nouveau; precedent=nouveau; puts("\nentrez votre entier"); scanf("%d",&nouveau->val); } http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (13 of 18) [21-11-2001 17:46:07]

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precedent->suivant=NULL; } void affiche(struct page *debut) { printf("\nliste : "); while(debut!=NULL) { printf("%d ",debut->val); debut=debut->suivant; } printf("\n"); } void suppression(void) { struct page *actu,*prec; actu=premier; while (actu!=NULL) { printf("\nvaleur : %d - supprimer celui-ci (O/N) ? ",actu->val); if (toupper(getche())=='O') { if(actu==premier)premier=actu->suivant; else prec->suivant=actu->suivant; free(actu); break; } else { prec=actu; actu=prec->suivant; } } } void ajouter(void) { struct page *nouveau,*prec; printf("\najouter en premier (O/N) ? "); if (toupper(getche())=='O') { nouveau=(struct page *)malloc(sizeof(struct page)); nouveau->suivant=premier; premier=nouveau; printf("\nnouvelle valeur ? "); scanf("%d",&(nouveau->val)); } else { prec=premier; while(prec!=NULL) { printf("\nvaleur : %d - insérer après celui_ci (O/N) ? ", prec->val); if (toupper(getche())=='O') http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (14 of 18) [21-11-2001 17:46:07]

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{ nouveau=(struct page *)malloc(sizeof(struct page)); nouveau->suivant=prec->suivant; prec->suivant=nouveau; printf("\nnouvelle valeur ? "); scanf("%d",&(nouveau->val)); break; } else prec=prec->suivant; } } } void main(void) { lecture(); affiche(premier); do { suppression(); affiche(premier); } while(encore()); do { ajouter(); affiche(premier); } while(encore()); } retour au sujet de cet exercice

15. agenda #include #include #include #include #include

<stdio.h> <string.h> <stdlib.h>

/* définitions des types et variables associées */ enum champs {nom,prenom,num,rue,cp,ville,tel}; char *nomchamp[7]={"Nom","Prénom","Numéro","Rue", "Code Postal","Ville","Tel"}; typedef struct { char nom[15]; char prenom[20]; int num; char rue[60]; long codepostal; char ville[20]; http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (15 of 18) [21-11-2001 17:46:07]

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char tel[15]; } fiche; #define taille sizeof(fiche) typedef fiche *ptrfiche; /* définitions des fonctions de recherche, regroupées dans un tableau */ fiche *rech_nom(fiche *,char *); fiche *rech_prenom(fiche *,char *); fiche *rech_num(fiche *,char *); fiche *rech_rue(fiche *,char *); fiche *rech_cp(fiche *,char *); fiche *rech_ville(fiche *,char *); fiche *rech_tel(fiche *,char *); fiche *rech_nom(fiche *,char *); typedef ptrfiche (*ptrfonction)(ptrfiche,char*); ptrfonction tabfonction[7]= {rech_nom, rech_prenom, rech_num, rech_rue, rech_cp, rech_ville, rech_tel}; /* variables globales */ FILE *fic; /* fichier de données */ char *nomfic="agenda.dat"; int nb; /* nb de fiches dans le fichier */ void init(void) /* ouvre le fichier, détermine le nb de fiches de fic */ { if ((fic=fopen(nomfic,"a+b"))==NULL) { puts("ouverture impossible du fichier de données"); exit(1); } fseek(fic,0,2); nb=(int)ftell(fic)/taille; printf("%d fiches présentes dans l'agenda\n",nb); } void ajouter(void) { char lig[40]; fiche f; printf("nom ? "); gets(f.nom); printf(" prénom ? "); gets(f.prenom); printf(" Numero ? "); gets(lig); sscanf(lig,"%d",&(f.num)); printf(" rue ? "); gets(f.rue); printf(" code postal ? "); gets(lig); sscanf(lig,"%ld",&(f.codepostal)); printf(" ville ? "); http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (16 of 18) [21-11-2001 17:46:07]

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gets(f.ville); printf("n° de téléphone ? "); gets(f.tel); fseek(fic,0L,2); if(fwrite(&f,taille,1,fic)!=1) { puts("impossible d'ajouter cette fiche au fichier "); exit(0); } nb++; } void affiche(fiche *f) { if((f!=NULL)&&(f->nom[0])) printf("%s %s\n%d, %s\n%ld %s\nTel : %s\n",f->nom, f-> prenom, f->num, f->rue,f->codepostal,f->ville,f->tel); else printf("fiche inconnue\n"); } int idem(char *s1,char *s2) /* compare deux chaines, dit si elles sont égales (1), ou non (0). On considère égales majuscules et minuscules. Une des chaines peut se terminer par *, on supposera identique si tout ce qui précède l'* était identique */ { for(;;) { if (((!*s1)&&(!*s2))||(*s1=='*')||(*s2=='*')) return(1); if ((toupper(*s1)!=toupper(*s2))||(!*s1)||(!*s2)) return(0); s1++;s2++; } } fiche *rech_nom(fiche *pf,char *n) { int nblu; fseek(fic,0L,0); do nblu=fread(pf,taille,1,fic); while ((nblu==1)&&(!idem(pf->nom,n))); if (nblu==1) return(pf); else return(NULL); } /* les autres recherches sont à continuer */ int choix(void) { char lig[40]; enum champs i,rep; for (i=nom;i<=tel;i++) printf("%d:%s ",i,nomchamp[i]); printf("\nou -1 pour quitter. Type de recherche désirée ? "); gets(lig); http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/program/tpcex.htm (17 of 18) [21-11-2001 17:46:07]

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sscanf(lig,"%d",&rep); return(rep); } void recherche(void) { enum champs c; char clef[40]; fiche f; do { if (((c=choix())<0)||(c>6)) break; printf("quel(le) %s recherche-t'on ? ",nomchamp[c]); gets(clef); affiche(tabfonction[c](&f,clef)); } while (c>=0); } void main(void) { char rep; init(); do { puts("Ajouter une fiche, Recherche d'une fiche, Quitter le prog ? "); switch (rep=toupper(getch())) { case 'A':ajouter();break; case 'R':recherche();break; case 'Q':fclose(fic);puts("Au revoir");break; default :puts("option non prévue"); } } while (rep!='Q'); } retour au sujet de cet exercice

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Langage C - Liens externes

Liens vers d'autres sites sur le C Je ne suis pas le seul à publier mon cours sur Internet. Voici d'autres liens, pour compléter (ou remplacer) ce que je propose. ● Le cours d'Irène Charon (ENST Paris) : le language est présenté progressivement à partir d'exemples. C'est un très bon complément à qui n'a pas trop aimé ma méthode de présentation (mes étudiants par exemple) ● Le cours de Alain Dancel : Très bon cours, très complet. ●

cours ANSI-C de Fred Faber (Lycée Technique des Arts et Métiers, Luxembourg)

●

le cours d'Yves Papegay (Inria) (sous Unix)

vous cherchez un compilateur (freeware, évidement) ? DJGPP pour DOS, ou GNU-Win32 pour Win 95/NT, ou GCC pour Unix (c'est le seul que j'ai essayé). De nouveaux arrivants : Pacific : sous DOS (freeware), avec un environnement sympa (un peu comme Turbo C), et une doc en pdf (la version Windows est payante). Désormais, Inprise (Borland) vous propose ses compilateurs gratuitement ! (pour certaines versions Turbo C, Turbo Pascal, Borland C, Delphi..., évidement pas les plus récentes).

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