Cours Assembleur structures algorithmique en DOC

Cours Assembleur structures algorithmique

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2. Les structures de base d’un langage de programmation

Dans ce qui suit, nous allons voir comment établir un organigramme puis en déduire le pseudo-langage correspondant et delà le programme. Nous commencerons tout d’abord par définir qu’est ce qu’un programme.

Un programme est une suite d’instructions exécutées par la machine. Une instruction est un ordre qu’on demande à la machine d’exécuter.

Ces instructions peuvent soit s’enchaîner les unes après les autres, on parle alors de SEQUENCE D ‘INSTRUCTIONS ; ou bien s’exécuter dans certains cas et pas

dans d’autres,  on  parle  alors  de  STRUCTURE  ALTERNATIVE ;  ou  se  répéter plusieurs fois, on parle alors de STRUCTURE REPETITIVE.

1. La séquence d’instructions

Une instruction est une action que l’ordinateur est capable d’exécuter. Chaque langage de  programmation fournit une liste d’instructions qui sont implémentées et que l’on peut donc utiliser sans les réécrire.

Dans notre pseudo-langage, nous n’aurons que la liste minimal d’instructions, nécessaire et suffisante pour les programmes que nous aurons à écrire.

1. Les Opérations sur les variables

Tout au long d’un programme, une variable peut subir plusieurs changements issu      de          certaines                opérations         (Affectation,     Incrémentation,              Decrémentation, Arithmétique ) et delà un changement de sa valeur.

Opérations

Affectation

Initialisation

Opérations Arithmétiques

 Incrémentation / Decrémentation

Dans un organigramme, elles sont représentées ainsi :

Formalisme d’une Séquence d’instructions d’Opérations

Variable               Valeur

Variable               Val1 + Val2 * …. Variable              Variable + Val Variable  Variable - Val

Dans le pseudo-langage, elles s’écrivent ainsi :

Variable               Valeur

Variable               Val1 + Val2 * …. Variable              Variable + Val Variable  Variable - Val

  Par exemple : A             5

S             3 + (2 * 3) / 6

B             A + ( 20 * S) A    A  - 1

1. a)  L’affectation

Une affectation c’est le fait de mémoriser une valeur à un endroit dans la mémoire nommé variable ou dont l’adresse est le nom de la variable.

Variable               Valeur

Ce qui se lit  « Variable reçoit valeur » .

  Par exemple :

I              5             ;              Termine              Vrai

1. b)  L’Incrémentation et la Decrémentation

Incrémenter une variable c’est le fait de lui ajouter une valeur à sa valeur initiale. Decrémenter une  variable  c’est le fait de soustraire une valeur de sa valeur initiale. Cette notion est souvent utilisée dans le cas ou on a besoin de créer un compteur.

Variable               Variable + Val

  Par exemple :

I              I + 1

J              j – 2

1. c)  L’Initialisation

C’est le fait de donner une valeur initiale à une variable avant de l’incrémenter ou de la decrémenter. Cette notion est souvent employée lorsqu’on utilise un compteur.

Var         ValI

  Par exemple :

I              0

I              I + 1

1. d)  Les opérations arithmétiques

Les         opérations         arithmétiques   courantes           sont       l’addition,           soustraction, multiplication et division. Ces opérations s’écrivent de la manière suivante :

Variable               Val1 + Val2

Variable               Val1 - Val2

Variable               Val1 * Val2

Variable               Val1 / Val2

On doit toujours affecter le résultat d’une opération dans une variable

  Par exemple :

A             5 + 2 ;  B               A – 1 ; C               (B / 2) – 1 + A

2. Le dialogue avec l’utilisateur

Pour permettre  au  programme  de  dialoguer  avec  l’utilisateur,  c’est  à  dire d’afficher un résultat à l’écran et de lire une entrée au clavier, il faut au moins deux instructions une pour lire et l’autre pour afficher à l’écran ou pour  imprimer. Dans un organigramme, elles sont représentées ainsi :

Formalisme d’une Séquence d’instructions de dialogue avec l’utilisateur

Lire Variable Afficher ’’Message’’ Afficher Variable

 Imprimer Variable

Imprimer ’’Message’’

Dans le pseudo-langage, elles s’écrivent ainsi :

Lire Variable

Lire Variable1, Variable2,….

Afficher ’’Texte’’

Afficher Variable

Afficher ’’Texte’’ , Variable

Imprimer ’’Texte’’

Imprimer Variable

Imprimer ’’Texte’’ , Variable

La première lit tous les caractères qui sont saisis au clavier, jusqu’à ce que l’utilisateur appuie sur  la touche entrée, et stocke le résultat dans la variable. La seconde affiche sur l’écran le ou les textes et la  valeur des variables. La troisième imprime le ou les textes et la valeur des variables.

  Par exemple :  Cette séquence d’instructions va permettre de dialoguer avec l’utilisateur.  En organigramme elle sera représentée comme suit :

Afficher ’’Quel est ton nom ?’’ Lire Nom

Afficher ’’Ton nom est :’’  , Nom

Afficher ’’Le mien est Khalil’’

En pseudo-langage :

Afficher ’’Quel est ton nom ? : ’’

Lire Nom

Afficher ’’Ton nom est :’’ , Nom

Afficher ’’Le mien est Khalil’’

1. La structure alternative

Il est souvent nécessaire lorsque l’on écrit un programme de distinguer entre plusieurs cas conditionnant l’exécution de telles ou telles instructions. Pour ce faire, on utilise une structure alternative (Conditionnelle) : Si on est dans tel cas on fait cela sinon      on fait ceci. Le formalisme de cette structure  dans  un organigramme sera comme suit :

Formalisme d’une Structure alternative

Non

Condition            Oui

Actions 2

 Actions 1

La syntaxe de cette structure en pseudo-langage est la suivante :

SI  Condition  ALORS  Actions1 [ SINON Actions2 ]  FINSI

NB : Les crochets signifient que la partie sinon est facultative.

   Les actions

Les actions qui suivent le Sinon ou le Alors peuvent être :

   Une simple instruction

   Une suite d’instructions

   Une autre structure alternative

   Une autre structure répétitive

   Les conditions

Pour exprimer les conditions on utilise les opérateurs conditionnels suivants :

= égal ; < Inférieur ; > Supérieur ; <= Inférieur ou égal ; >= Supérieur ou égal ;

<> différents ;

  Par exemple :

(A<1)    (A<=B) ……..

On peut combiner des conditions à l'aide des opérateurs logiques suivant : Ou ; Et ;

XOR;

  Par exemple : (A<>B)  ET  (A>=5)

((A<0) ET ((B=0) OU (C<>A)) XOR (D=1))

Lorsque l’on  écrit  de  telles  conditions,  il  est  recommandé  de  mettre  toutes  les parenthèses afin d’éviter les erreurs.

Par exemple :  Programme permettant de calculer la valeur absolue d’un nombre : Organigramme :

Non

A<0        Oui

ABS        A

ABS        A*(-1)

Ce qui donnera en pseudo-langage :

Si (A<0) Alors ABS           A* (-1) Sinon ABS            A FINSI

1. La Structure répétitive

Un programme a presque toujours pour rôle de répéter la même action un certain nombre de  fois. Pour ce faire, on utilise une structure permettant de dire

«Exécuter telles actions jusqu’à ce que telle condition soit remplie » .

Bien qu’une seule soit nécessaire, la plupart des langages de programmation proposent trois types de structures répétitives. Voici celles de notre pseudo-langage.

1. La boucle TantQue

Le formalisme de cette structure dans un organigramme sera comme suit :

Formalisme d’une Boucle TantQue

Non

Condition

Oui

Actions

La syntaxe de cette structure en pseudo-langage est la suivante :

TantQue Condition Faire

Actions

Fin TantQue

Ce qui signifie tant que la condition est vraie, on exécute les actions.

  Par exemple :   Ceci est un programme qui va permettre de calculer la somme des nombres entiers Inférieurs à N :

Organigramme :

Lire N

S             0

I              0

Afficher S

 Non

I < N

Oui

I              I+1

S             S+I

 Algorithme (Pseudo-langage) :

Lire n

I              0

S             0

TantQue ( I< n ) Faire

I              I+1

S             S+ I

FinTQ Afficher S

2. La Boucle Répéter  Jusqu’à

Cette boucle va pouvoir exécuter les actions au moins une fois la vérification de la condition se fait à la fin de la boucle contrairement à la boucle tant que.

Formalisme d’une Boucle Répéter jusqu’à

Actions

Condition            Non

Oui

La syntaxe de cette structure en pseudo-langage est la suivante

Répéter

Actions

Jusqu’à Condition

Ce qui signifie que l’on exécute les actions jusqu’à ce que la condition soit vraie.

Par exemple :  Le même exemple avec la boucle répéter jusqu’à : Organigramme :

Lire N

S             S + I I     I + 1

I >= N    Non

Oui

Afficher S

Algorithme ou pseudo-langage :

Lire n

I              0

S             0

Répéter

S             S + I

I              I+1

Jusqu’à ( I >= n )

Afficher S

3. La Boucle Pour

Très souvent, on utilise une structure répétitive avec un compteur et on s’arrête lorsque le compteur a atteint sa valeur finale.

  Par exemple :

Lire n

I              0

S             0

Répéter

S             S + I

I              I+1

Jusqu’à ( I >= n )

Afficher S

C’est pourquoi  la  plupart  des  langages  de  programmation  offrent  une  structure permettant d’écrire cette répétitive plus simplement. Dans le pseudo-langage c’est la structure POUR. L’organigramme de cette structure peut être représenter comme suit :

Formalisme d’une Boucle Pour

POUR Variable Allant de Valeur initiale A Valeur finale [PAS Valeur du pas] Faire

Actions

Suivant Variable

La syntaxe de cette structure en pseudo-langage est la suivante

POUR Variable Allant de Valeur initiale A Valeur finale [PAS Valeur du pas] Faire

Actions

Suivant Variable

Lorsque le pas est Omis, il est supposé égale à (+1).

Par exemple : Ceci est un programme qui va permettre de calculer la somme des nombres entiers Inférieurs à N :

Organigramme :

POUR I  Allant de 0  A N faire

S             S + I

Suivant  I

Afficher  s

Algorithme ou pseudo-langage :

Lire n

S             0

Pour I Allant de 0 A  N Faire

S             S + I Suivant  I Afficher S

1. La déclaration des variables

Un programme est composé de deux parties :

PROGRAMME

DECLARATION DES DONNEES

STRUCTURES ET INSTRUCTIONS

   La partie instruction contient les instructions à exécuter.

   La partie données contient toutes les variables utilisées par le programme.

Un programme exécutable est chargé dans la mémoire centrale de l’ordinateur, les valeurs que l’on a  affectées aux   variables doivent être conservées tout le temps du déroulement du programme. Par conséquent il faut que le programme soit capable de réserver la place nécessaire aux variables.

Pour ce faire, les variables doivent être déclarées afin que le compilateur sache quelle place elles vont occuper.

1. Les types de Variables

Les variables que l’on utilise dans le programme ne sont pas toutes de même nature, il y a des nombres, des caractères, … on dit que les variables sont typées.

Il est nécessaire de donner un type aux variables, car cela permet d’une part de contrôler leur  utilisation ( on ne peut pas deviser un caractère par un nombre) et

d’autre part cela indique quelle place il faut réserver pour la variable.

Généralement les variables peuvent être des types suivants :

Entier

Il s’agit des variables destinées à contenir un nombre entier positif ou négatif. Dans notre  Pseudo-langage,   on écrira la déclaration des variables de type entier comme suit :

Variable1, Variable2… : Entier

Généralement un entier occupe deux octets, ce qui limite les valeurs de –32768 à +32768.  Cependant  cela dépend des machines, des compilateurs et des langages. Certains langages distinguent les entiers courts (1 octets ), les entiers longs (4 octets) et les entiers simples (2 octets).

Variable1, Variable2… : Entier Simple

Variable1, Variable2… : Entier Long

REEL

Il s’agit des variables numériques qui ne sont pas des entiers, c’est à dire qui comporte des décimales. Généralement un nombre réel est codé sur 4 octets. Il existe deux types de réel : simple et double. Dans notre pseudo-langage, la déclaration des variables de ce type sera comme suit :

Variable1, Variable2,… : REEL

Variable1, Variable2,… : Réel Double

CARACTERE

Les variables de type caractère contiennent des caractères alphabétiques ou numériques (de 0 à 9 ), mais dans ce cas ils ne sont pas considérés comme étant des nombres et on ne peut pas faire d’opérations dessus. Un caractère occupe 1 octet.

Dans notre pseudo-langage, une variable de type caractère de déclare ainsi :

Variable1, Variable2,… : CAR

Chaîne de caractères

Ce type de variable peut contenir plusieurs caractères. Dans le pseudo-langage, on le déclarera ainsi :

Variable1, Variable2,… : Chaîne

BOOLEEN

Il est  souvent  nécessaire lorsque l’on  écrit  un  programme  d’introduire  des variables qui prennent les valeurs Vrai ou Faux ou les valeurs Oui ou Non.

Pour cela Il Existe un type particulier dont les variables ne peuvent prendre que 2 valeurs : Vrai ou Faux.

Dans notre pseudo-langage Ce type de variable se déclare de la manière suivante.

Variable1, Variable2,… : BOOLEEN

Les TABLEAUX

On peut regrouper plusieurs variables sous un même nom, chacune étant alors repérée par un numéro. C’est ce que l’on appelle un tableau. On peut faire un tableau avec des variables de n’importe quel type.

Dans tous les cas le ième élément d’un tableau appelé TAB sera adressé par TAB(i). Généralement on fait  des tableaux à une dimension, mais il existe également des

tableaux à deux dimensions, dans ce cas TAB(i,j) représente la jème  colonne et la ième ligne. Dans notre pseudo-langage un tableau est déclarer de la manière suivante :

Variable : TABLEAU [ Longeur ] Type

Variable : TABLEAU [ nb_ligne , nb_col ] Type

Par exemple :

mot : TABLEAU [10] CAR

Liste_nbr : TABLEAU [25]

Mots : TABLEAU [10,20] CAR

1. Les fonctions et Procédures

Lorsque l’algorithme devient trop compliqué, on aura envie de le découper, de manière à ce que chaque partie soit plus simple et donc plus lisible.

De même lorsqu’une partie de code doit être exécutée plusieurs fois, à des endroits différents, ou réutilisée ultérieurement on pourra ne l’écrire qu’une fois et lui donner un nom en faisant une Fonction ou une Procédure.

1. Procedure

Une procédure est une suite d’instructions servant à réaliser une tâche précise en fonction d’un certain nombre de paramètres. Les paramètres sont de deux types.

Les paramètres de type Val : il contienne une valeur qui sera utilisée dans la procédure.

Les paramètres de type Var : ils représentent une variable du programme appelant qui pourra être lue et modifiée si nécessaire.

Dans notre pseudo-langage une procédure se déclare de la manière suivante :

Procedure Nom_Procedure [ (Val Variable : Type , ……, Var Variable : Type ) ] Déclaration des Variables Locales

Début Procedure

Actions

Fin Procedure

Les variables que l’on déclare localement dans la procédure ne sont connues que dans cette procédure.

Pour utiliser ou appeler cette procédure à partir d’un programme, on écrit :

Nom_Procedure [ ( Variable1, Valeur1, ……) ]

A chaque paramètre de type VAR on associe un nom de variable connue dans le programme appelant, à chaque paramètre de type Val, on associe une variable ou une valeur.

  Par exemple :

Procedure Remplir_Chaine ( Val Longueur : Entier , Val Caractere : CAR , Var

Chaine : TABLEAU [MAXCAR] CAR )

I, long : Entier

Début Procédure

Si Longueur > MAXCAR Alors

Long =MAXCAR

Sinon

Long = Longueur

FinSI

Pour I allant de 1 à long Faire

Chaîne(i) =Caractère

FinPour

Fin Procédure

On l’utilise ainsi :

Remplir_Chaine (12, ’’*’’, Ligne) Ou

Remplir_Chaine(longmot, rep, message)

2. Fonction

Une fonction est une procédure dont le but est de déterminer une valeur et de la retourner au programme appelant.

Dans notre pseudo-langage, elle se déclare de la manière suivante :

Fonction Nom_Fonction (Val Variable : Type , ……, Var Variable : Type ) : Type

Déclaration des variables locales

Début Fonction

Actions

Nom_Fonction = Valeur

Fin Fonction

Les même remarques pour la procédure s’applique pour une fonction. De plus il faut noter que la fonction retourne une valeur (ou le contenu d’une variable), donc on doit indiquer son type.

L’appel d’une fonction s’écrit :

Variable = Nom_Fonction (Variable, ……, Valeur )

Une fonction ne peut donc pas retourner un tableau.

  Par exemple :

Fonction Valeur_Absolue ( Val nombre : Entier ) : Entier

Début Fonction

Si (nombre<0) Alors

Valeur_Absolue = (nombre*(-1))

Sinon

Valeur_Absolue = nombre

FinSi

Fin Fonction

On l’utilise ainsi :

I = Valeur_Absolue(I)

L= Valeur_Absolue(-120)

III.          Les Règles de programmation

Un programme doit être le plus lisible possible, de manière à ce qu’en le lisant n’importe qui d’autre que l’auteur soit capable de comprendre ce qu’il fait rien qu’en le lisant. Pour cela il faut suivre les quelques règles suivantes :

Le nom des variables doit être significatif, c’est à dire indiquer clairement à quoi elles servent.

Un algorithme ne doit pas être trop long (une page d’écran). S’il est trop long  il faut le découper en fonctions et procédures.

Les structures de contrôles doivent être indenter, c’est à dire, par exemple, que les instructions qui  suivent  le Alors doivent toutes être alignées et décalées d’une tabulation par rapport au SI. Il en est de même pour les répétitives.

A chaque imbrication d’une structure de contrôle, on décale d’une tabulation.

Mal  écrit

Mieux Ecrit

Si (A<0) Alors ABS           A* (-1) Sinon

ABS        A

FINSI

Si (A<0) Alors

ABS        A* (-1)

Sinon

ABS        A

FINSI

En ce qui concerne les fonctions et procédures, il y’ a aussi des règles à respecter :

On doit toujours être capable de donner un nom significatif à une procédure ou à une fonction.

Le nombre de paramètres ne doit pas être trop grand  (en général inférieur à 5) car cela nuit à la lisibilité du programme.

Une procédure ou une fonction doit être la plus générale possible de manière à pouvoir être réutilisée dans d’autres circonstances.

Si le but d’une procédure et de calculer une valeur simple, il est préférable d’en faire une fonction.

Il est souvent plus claire d’écrire une fonction booléenne plutôt qu’une condition complexe.

1. La compilation

Un langage de programmation sert à écrire des programmes de manière à les exécuter. Des outils, appelés Compilateurs,  permettant de traduire le langage écrit par le programmeur en langage machine. Il fonctionne de la manière suivante :

Bibliothèque

Programme Externe

Fichier Source Langage de Instructi on1…….. Instruction2..

Editeur de Lien

Fichier

Objet

 Fichier Exécutable (Langage Machine)

Programmation

Erreurs de Syntaxe

(Erreurs de compilation)

Erreurs de Compilation

Révision et Correction du Programme                  Erreurs d’Exécution

Révision et Correction du Programme

Le compilateur analyse le langage source afin de vérifier la syntaxe et de générer un fichier  objet en langage intermédiaire assez proche du langage machine. Tant qu’il y a des erreurs de syntaxe, le compilateur est incapable de générer le fichier objet.

Souvent on utilise dans un programme des fonctions qui soit, on été écrite par quelqu’un d’autre  soit sont fournies dans une bibliothèque (Sous forme de Fichier). Dans ce cas, le compilateur ne les connaît pas et ne peut donc pas générer le langage intermédiaire correspondant.

C’est le travail de l’éditeur de liens que d’aller résoudre les références non résolues. C’est à dire  que lorsqu’il y a appel dans le fichier objet à des fonctions, procédures                ou          variables  externes,  l’éditeur   de   liens   recherche           les   objets          ou bibliothèque concernés et génère l’exécutable. Lorsque l’éditeur de liens ne trouve pas ces références il se produit une erreur.

1. Résumé

Structure Générale d’un Algorithme

Programme Nom_Programme

Déclarations des Variables Globales : Nom_Var : Type

Nom_Tab : Tableau [ i ,J ] Type

(Type = Entier, Réel, Car, Chaîne ou Booléen )

Déclarations

Déclaration Des Fonctions :

Fonction Nom_Fonction ( Val nom : Type , Var nom : Type ) : Type

Déclaration de variables Locales

Début Fonction

Actions

Fin Fonction

Déclarations des Procédures :

Procédure Nom_Fonction ( Val nom : Type , Var nom : Type )

Début  Programme

Actions

Fin  Programme

Déclaration de variables Locales

Début Procédure

Actions

Fin Procédure

Suite d’Instructions :

Opérations (Arithmétique , Incémentation,.….) Instructions d’Entrée / Sortie (Lire , Afficher ..)

Appel de procédure ou de Fonction

- Nom_Procedure

- Var      Nom_Fonction (Vars ou Vals,…)

Structure :

Structure Alternative

   Si Condition Alors Action1 Sinon Action2 FinSi

Structure répétitive

   Répéter Actions Jusqu'à Condition

   TantQue Condition Faire Actions FinTQ

   Pour Var Allant de Vali à Valf   [Pas de Val]

Faire  Actions  Suivant Var

Structure Complexe ( Combine les deux )

Condition :

Condition  Operateur_Logique Condition

Variable  Opérateur_Conditionnel          Valeur

Variable  Opérateur_Conditionnel          Variable

   Opérateurs Logiques : Et , Ou , Non , Xor

   Opérateurs Conditionnels : =, < , > , >= , >= , <>