Le principe de la programmation

La programmation informatique consiste à donner à un ordinateur une suite d'instructions afin qu'il réalise une tâche. Ces instructions forment un programme.

L'ordinateur exécute les instructions qui lui sont fournies, mais il ne détermine pas lui-même la méthode à employer pour résoudre un problème. Le programmeur doit donc définir précisément les opérations à effectuer et leur ordre.

Analyser le problème

La création d'un programme commence par l'analyse du problème. Le résultat attendu est défini, ainsi que les informations nécessaires pour l'obtenir et les traitements à effectuer.

Un programme qui calcule une moyenne doit par exemple recevoir plusieurs notes, additionner leurs valeurs, déterminer leur nombre puis diviser la somme obtenue par ce nombre. Cette réflexion permet de définir la solution avant d'écrire le code.

Construire l'algorithme

La solution est ensuite organisée sous la forme d'un algorithme. Il décrit les différentes étapes nécessaires pour résoudre le problème dans un ordre logique, sans dépendre d'un langage de programmation particulier.

L'algorithme permet de vérifier le fonctionnement de la solution avant de la traduire en code. Il peut être décrit avec des phrases simples, un pseudo-code ou un schéma.

Les éléments communs aux programmes

Les langages de programmation possèdent des syntaxes différentes, mais ils utilisent généralement les mêmes principes fondamentaux pour construire les algorithmes et les programmes.

• Variable : mémorise une information qui peut être utilisée ou modifiée pendant l'exécution du programme. Une variable age peut par exemple contenir la valeur 15.
• Condition : permet de choisir une action selon qu'une situation est vraie ou fausse. Une condition peut par exemple vérifier si age >= 18.
• Boucle : permet de répéter des instructions. Une boucle peut par exemple parcourir successivement tous les éléments d'une liste.
• Fonction : regroupe des instructions réalisant une tâche précise afin de pouvoir les réutiliser. Une fonction peut par exemple calculer l'aire d'un rectangle à partir de sa longueur et de sa largeur.
• Objet : regroupe des données et des actions associées lorsque le langage et la méthode de programmation utilisent la programmation orientée objet.

Écrire le programme

L'algorithme est ensuite traduit dans un langage de programmation. Le choix du langage dépend notamment du type de programme à réaliser.

Le programmeur écrit alors le code source en respectant la syntaxe du langage. Par exemple, l'algorithme qui vérifie si une personne est majeure peut être traduit en instructions permettant de demander son âge, de conserver cette valeur dans une variable, de la comparer à 18 et d'afficher le résultat.

Le code source doit ensuite être transformé en instructions exécutables par le processeur. Selon le langage utilisé, cette transformation est notamment réalisée par un compilateur ou un interpréteur.

Tester le programme

Une fois le programme écrit, il doit être testé. Plusieurs valeurs et situations sont utilisées afin de vérifier que le résultat correspond à ce qui était prévu.

Pour un programme qui détermine si une personne est majeure, il faut par exemple tester un âge inférieur à 18, un âge égal à 18 et un âge supérieur à 18. Des valeurs inattendues peuvent également être testées afin de vérifier que le programme les traite correctement.

Corriger les erreurs

Les tests peuvent révéler des erreurs appelées bugs. Le débogage consiste à rechercher leur origine, à modifier le programme puis à effectuer de nouveaux tests.

Une erreur peut provenir d'une instruction incorrecte, d'un mauvais calcul, d'une condition mal définie ou d'une situation qui n'avait pas été prévue. Les corrections sont donc suivies de nouveaux tests afin de vérifier le fonctionnement du programme.

Améliorer le programme

Lorsque le programme fonctionne correctement, il peut encore être amélioré. Le code peut être réorganisé, les traitements peuvent être optimisés et de nouvelles fonctionnalités peuvent être ajoutées.

Cette démarche se répète pendant toute la durée de vie d'un logiciel. Une nouvelle fonctionnalité peut nécessiter une modification de l'algorithme, du code et des tests.

La programmation repose ainsi sur une démarche progressive : comprendre le problème, construire une solution, écrire le code, tester, corriger et améliorer. Les langages changent, mais cette méthode et les principaux éléments utilisés pour programmer restent largement communs.

Un programme doit souvent conserver des informations pendant son exécution afin de pouvoir les utiliser ou les modifier. Ces informations sont stockées dans des variables.

Une variable est une donnée à laquelle le programme associe un nom. Ce nom permet de retrouver la valeur enregistrée et de la réutiliser dans d'autres instructions.

Une variable peut par exemple contenir le score d'un joueur, la température mesurée par un capteur, le nom d'un utilisateur ou le résultat d'un calcul. Lorsque le joueur gagne des points, la variable score peut passer de 150 à 175.

Le nom et la valeur

Une variable peut être comparée à une boîte portant une étiquette. L'étiquette représente le nom de la variable et le contenu de la boîte représente sa valeur.

La valeur d'une variable peut rester identique pendant toute l'exécution du programme ou être modifiée. Une variable appelée compteur peut par exemple commencer à 0, puis prendre successivement les valeurs 1, 2, 3 et 4 à mesure que le programme compte des éléments.

Les principaux types de données

Une variable peut contenir différents types de données. Le type indique la nature de l'information enregistrée et détermine notamment les opérations qui peuvent être effectuées sur cette valeur.

• Entier : nombre sans partie décimale, comme 25, -8 ou 1024.
• Nombre décimal : nombre pouvant contenir une partie décimale, comme 3,14 ou 12,5.
• Texte : suite de caractères appelée chaîne de caractères, comme « Bonjour » ou « Paris ».
• Booléen : valeur logique qui ne peut prendre que deux états : Vrai ou Faux.

Le type de donnée permet notamment de distinguer un nombre destiné à un calcul d'un texte qui doit être affiché. Par exemple, la valeur 25 peut représenter un âge à additionner ou à comparer, tandis que le texte « 25 ans » sert directement à l'affichage.

Modifier une variable

Une variable peut recevoir une nouvelle valeur au cours de l'exécution du programme. Cette opération est appelée une affectation.

Une variable score peut par exemple recevoir la valeur 100 au début d'un jeu. Après avoir remporté un bonus de 50 points, le programme modifie sa valeur pour lui attribuer 150.

Une variable peut également être modifiée à partir de sa valeur précédente. Une instruction peut par exemple augmenter un compteur de 1 à chaque passage dans une boucle. Les variables permettent ainsi de conserver l'évolution d'une information pendant toute l'exécution d'un programme.

Utiliser les variables dans les calculs

Les variables permettent de conserver les résultats intermédiaires nécessaires aux calculs. Un programme peut par exemple enregistrer une longueur dans une variable longueur et une largeur dans une variable largeur, puis utiliser ces deux valeurs pour calculer la surface d'un rectangle.

Les variables permettent également de réutiliser une même information à plusieurs endroits du programme. Une température mesurée par un capteur peut par exemple être enregistrée dans une variable, puis utilisée pour afficher la température, déclencher une alarme ou commander un ventilateur.

Le choix du nom

Le programmeur choisit le nom des variables en respectant les règles du langage utilisé. Un nom doit généralement être suffisamment explicite pour indiquer ce que contient la variable.

Un nom comme age est ainsi plus compréhensible qu'un nom comme x lorsque la variable contient l'âge d'une personne. Des noms clairs rendent le programme plus facile à lire, à modifier et à maintenir.

Les variables selon les langages

Les langages de programmation ne gèrent pas tous les variables de la même manière. Dans certains langages, le type d'une variable doit être indiqué explicitement. Le programmeur précise par exemple qu'une variable contient un entier ou un nombre décimal.

Dans d'autres langages, le type est déterminé automatiquement à partir de la valeur attribuée. Python permet par exemple d'écrire une variable contenant un nombre sans avoir à déclarer séparément son type.

Malgré ces différences, le principe reste identique : une variable permet au programme de mémoriser une information, de la retrouver et de la modifier pendant son exécution.