formations/algo/tronCommun/programme.txt

Définition d'un programme
==========================

Qu'est-ce qu'un programme ?
----------------------------

- Un **programme** est une suite de **phrases** ;
- Une **phrase** est une **déclaration** ou une **expression** (*statement* en anglais) ;

Production d'un programme :

1. on écrit le code source du programme ;
2. on demande au compilateur de le traduire en code machine : c'est la compilation du programme ;
3. on demande à la machine d'effectuer le code machine : c'est l'exécution du programme.

.. important::

    L'introduction à la compilation et les différentes phases de la compilation
    d'un programme sont des sujets qui ne seront pas traités dans ce cours.

Dans un programme de base, il y a deux fichiers :

1. un fichier contenant le code : c'est le source du programme.
2. un fichier contenant le code machine : c'est l'exécutable.

Que peut faire un programme lorsqu'il est exécuté ?
Le programme doit communiquer. S'il reste isolé, il ne pourra pas
produire quoi que ce soit. Voici les trois moyens de communication qu'a un
programme :

1. communiquer avec l'utilisateur,
2. communiquer avec des fichiers,
3. communiquer avec d'autres programmes.

Les expressions
----------------

expression

    Une expression est une valeur caculée du langage, une opération arithmétique
    qui retourne une valeur (entier, texte, valeur logique...).
    C'est donc une suite sémantiquement correcte de **valeurs de base** et **d'opérateurs**

Par exemple, la ligne suivante est une expression effectuant une addition::

    5 + 6

Expressions à partir de types de base
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Autres exemples d'expressions :

- 5 est une expression de type int
- 4.5 est une expression de type float
- 'c' est une expression de type char
- true est une expression de type bool
- print ('c') est une expression de type None
- raw_input est une expression de type string

Les expressions se complexifient avec la complexification des données et des traitements,
mais le principe de l'expressivité d'un langage reste le même.


.. ifconfig:: exercice

    **Exercice** :
    Le parenthésage et les opérateurs booléens::

        Variables A, B, C, D, E en Booléen
        Variable X en Entier
        Début
        Lire X
        A <- X > 12
        B <- X > 2
        C <- X < 6
        D <- (A ET B) OU C
        E <- A ET (B OU C)
        Ecrire D, E
        Fin

    **Que valent D et E si X = 3 ?**


.. ifconfig:: correction

    **Correction** : D sera VRAI alors que E sera FAUX




Les déclarations
-----------------

Un autre exemple d'expression :

.. raw:: latex

    \begin{algorithm}
    \caption{Exemple d'expression}
    \begin{algorithmic}[1]
    \BState \emph{sortie}: $l$ \Comment{C'est l'expression calculée renvoyée}
    \ForAll {$v \in V(G)$}
    \State $l(v) \leftarrow \infty$
    \EndFor
    \State $l(u) \leftarrow 0$
    \Repeat
    \For {$i \leftarrow 1, n$}
    \State $min \leftarrow l(v_i)$
    \For {$j \leftarrow 1, n$}
    \If {$min > e(v_i, v_j) + l(v_j)$}
    \State $min \leftarrow e(v_i, v_j) + l(v_j)$
    \State $p(i) \leftarrow v_j$
    \EndIf
    \EndFor
    \State $l(i) \leftarrow min$
    \EndFor
    \State $changed \leftarrow l \not= l’$
    \State $l \leftarrow l$
    \Until{$\neg changed$}
    \end{algorithmic}
    \end{algorithm}

Exemple de déclarations :

- `a = 1`
- `b = 'c'`

.. important:: Le signe égal est utilisé de deux manières

               - lors d'une déclaration d'une expression
               - lorsque deux expressions sont équivalentes

               Suivant les langages, il y a deux symboles différents, ou alors
               ils sont identiques.

Il s'agit de **renseigner** une valeur dans une expression nommée

- en javascript :

.. code-block:: javascript

    var b = "blabla" ;

- en python :

.. code-block:: python

    b = "blabla"

- en java :

.. code-block:: java

    String b = "A";

- en OCaml :

.. code-block:: ocaml

    let a = 1

Grâce au mécanisme d'inférence de type dans OCaml, le mot-clef **let**
signifie ici véritablement l'instanciation d'une valeur au sens
mathématique du terme : soit `a` l'entier tel que a soit égal à 1...

En OCaml comme dans tous les langages fonctionnels, tout ce que nous avons l'habitude
d'appeler des "variables" à propos des affectations, sont en fait des **constantes**
au sens du paradigme impératif de la programmation.

.. important::

    Par voie de conséquence, le symbole ``=`` est utilisé à la fois pour la définition des objets et pour le test d'égalité.
    Pour les autres langages, on utilise `==` ou bien `===` (javascript) car
    le `=` est sémantiquement déjà utilisé...

Toutes ces notation, apparemment anodines, correspondent donc à des paradigmes de programmation

Lorsqu'on ne déclare pas les types des symboles déclarés, c'est que soit

- le typage est faible
- le typage est dynamique (calcul du type en fonction du contenu de la
  variable)
- le typage est statique et fort mais ça ne se voit pas
  (var le système les calcule automatiquement par inférence de type)

Assigner, allouer, affecter une chose à quelqu'un ou à une autre chose.

Exemples dans la langue française :

- Le traitement que le budget **alloue** à ces fonctionnaires.
- Un système d'exploitation multitâche alloue le travail du processeur aux processus en attente, pour un bref laps de temps, à leur tour.

.. glossary::

    affectation

        Une affectation, aussi appelée assignation par anglicisme, est une structure qui permet d'attribuer une valeur à une variable.

        Il s'agit d'une structure particulièrement courante en programmation impérative, et dispose souvent pour cette raison d'une notation courte et infixée,
        comme ``x = expr`` ou ``x := expr`` ou encore `x <- expr`.
        Dans certains langages, le symbole est considéré comme un opérateur d'affectation,
        et la structure entière peut alors être utilisée comme une expression.
        D'autres langages considèrent une affectation comme une instruction et ne permettent pas cet usage.

Voir aussi :

- Les déclarations de types primitifs et conversions de type
- Les types de base::

        Octets (8 bits) byte
        Entiers courts (16 bits) short
        Entiers (32 bits) int
        Entiers longs (64 bits) long
        Réels (32 bits) float
        Réels longs (64 bits) double
        Caractères (16 bits) char
        Booléens boolean

- Déclarations par lots::

    x1 = e1, x2 = e2, ... xn = en;

Exercices : algorithmes sur les affectations

.. ifconfig:: exercice

      **Exercice** : Calculs d'affectation::

       Variables A, B, C en Entier
       Début
       A <- 3
       B <- 10
       C <- A + B
       B <- A + B
       A <- C
       Fin

.. ifconfig:: correction

    **Correction**::

        Après         La valeur des variables est :
        A <- 5         A = 5          B = ?
        B <- 2         A = 5          B = 2
        A <- B         A = 2          B = 2
        B <- A         A = 2          B = 2

.. ifconfig:: exercice

      **Exercice** : Calculs d'affectation
      Quelles seront les valeurs des variables A et B après exécution des instructions suivantes ?
      ::

          Variables A, B en Entier
          Début
          A <- 5
          B <- 2
          A <- B
          B <- A
          Fin

.. ifconfig:: correction

    **Correction**::

          Après         La valeur des variables est :
          A <- 5         A = 5          B = ?
          B <- 2         A = 5          B = 2
          A <- B         A = 2          B = 2
          B <- A         A = 2         B = 2

.. ifconfig:: exercice

      **Exercice** : écrire un algorithme permettant d’échanger les valeurs
      de deux variables A et B, et ce quel que soit leur contenu préalable.

.. ifconfig:: correction

    **Correction**::

        Début
        A <- n
        B <- p
        C <- A
        A <- B
        B <- C
        Fin

    Il faut passer par une variable dite temporaire (la variable C)


.. ifconfig:: exercice

    **Exercice** :
    Que produit l’algorithme suivant ?

    ::

       Variables A, B, C de type entier
       Début
       A <- 423
       B <- 12
       C <- A + B
       Fin

.. ifconfig:: correction

    **Correction** : dans un prompt python

    .. code-block:: python

        >>> a = 423
        >>> b = 12
        >>> c = a + b
        >>> c
        435

.. ifconfig:: exercice

    **Exercice** :
    Que produit l’algorithme suivant ?

    ::

       Variables A, B, C de type texte
       Début
       A <- "423"
       B <- "12"
       C <- A + B
       Fin

.. ifconfig:: correction

    **Correction** : dans un prompt python

    .. code-block:: python

        >>> a = '423'
        >>> b = '12'
        >>> c = a + b
        >>> c
        '42312'

Interaction avec l'utilisateur
------------------------------

Il est possible de communiquer de la manière suivante avec un programme :

- lire et écrire sur l'entrée/sortie standard
- lire et écrire dans un fichier
- afficher (du texte, un nombre...)
- lire (du texte, un nombre...)
- interagir avec les prompts


.. code-block:: ocaml

    let x = read_int () in
        let signe =
            if x >= 0
            then " positif "
            else " négatif " in
                print_string signe


.. ifconfig:: exercice

    **Exercice** : écrire un algorithme qui demande le prénom d'une personne
    et renvoie "bonjour, je m'appelle <Prénom>"

.. ifconfig:: correction

    **Correction** : (implémentation en python)

	.. code-block:: python

			# coding: utf-8
			prenom = raw_input("quel est ton prénom ? \n")
			print("bonjour, je m'appelle " + prenom.capitalize())


La REPL (boucle d'interaction)
-------------------------------

.. glossary::

    REPL

      Read Eval Print Loop : outil principal de communication avec un programme
      ou avec un système. Exemples : la console python, le prompt OCaml.

    interface

      outil de communication avec un programme.

      - interface texte
      - interface graphique

**Exemples de REPL**

Le prompt python::

      Python 2.7.12 (default, Nov 19 2016, 06:48:10)
      [GCC 5.4.0 20160609] on linux2
      Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
      >>>
      >>> dir()
      ['__builtins__', '__doc__', '__name__', readline', 'rlcompleter']
      >>>

Le prompt ipython::

    Python 2.7.12 (default, Nov 19 2016, 06:48:10)
    Type "copyright", "credits" or "license" for more information.

    IPython 2.4.1 -- An enhanced Interactive Python.
    ?         -> Introduction and overview of IPython's features.
    %quickref -> Quick reference.
    help      -> Python's own help system.
    object?   -> Details about 'object', use 'object??' for extra details.

    In [1]:

Le prompt OCaml (utop)::

        Type #utop_help for help about using utop.

        ─( 09:21:24 )─< command 0 >──
        utop #
        # let x = 1 in x + 2;;
        - : int = 3
        # let y = 1 + 2;;
        val y : int = 3
        # y * y;;
        - : int = 9

Construire une boucle d'interaction avec l'utilisateur en python::

	#!/usr/bin/env python3
	error = True
	while error:
		try:
			entier = int(input('donnez un entier : '))
			error = False
		except:
			print('une valeur entiere est attendue')
	print(entier)

Lire et écrire dans un fichier
------------------------------

Les descripteurs de fichiers (file handle)

Exemple en python

.. code-block:: python

    >>> fh = file("test.txt", "w")
    >>> fh.write("un contenu exemple")
    >>> fh.close()
    >>>

.. code-block:: python

    >>> fh.read()
    'un contenu exemple'
    >>> fh.close()
    >>>

Linéarisation (serialisation) de données par exemple en json

.. code-block:: python

    import json
    data = dict(a='essai', b='essai2', c=range(3))
    with open('data.txt', 'w') as outfile:
        json.dump(data, outfile)