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.

Le principe de la programmation par blocs

La programmation par blocs permet de créer un programme en assemblant des blocs graphiques plutôt qu'en écrivant directement les instructions dans un langage informatique.

Chaque bloc représente une instruction ou une structure du programme. Les blocs sont conçus pour pouvoir s'emboîter uniquement lorsqu'ils sont compatibles. Cette organisation limite les erreurs de syntaxe et permet de se concentrer sur la logique du programme.

Un bloc peut par exemple commander le déplacement d'un personnage, modifier une variable, répéter une action ou tester une condition. L'assemblage de plusieurs blocs forme progressivement un programme complet.

Les différents blocs

Les environnements de programmation par blocs regroupent généralement les instructions par catégories. Chaque catégorie correspond à un type d'action ou de structure.

• Déplacement : déplace un personnage ou un objet.
• Condition : permet d'exécuter des instructions selon qu'une situation est vraie ou fausse.
• Boucle : répète une ou plusieurs instructions.
• Variable : mémorise une information qui peut être utilisée et modifiée pendant l'exécution.
• Événement : déclenche une série d'instructions lorsqu'un événement se produit, comme un clic, l'appui sur une touche ou la réception d'un message.

Un exemple simple

Un programme peut commander un personnage qui avance lorsqu'un jeu démarre. Il suffit d'associer un bloc indiquant « quand le drapeau vert est cliqué », un bloc « répéter » et un bloc « avancer de 10 pas ».

Le programme commence alors lorsque l'événement prévu se produit, puis répète l'instruction de déplacement. Une condition ou une variable peut ensuite être ajoutée pour modifier le comportement du personnage.

Les événements

La programmation par blocs utilise souvent des événements pour déclencher les différentes parties d'un programme. Un événement correspond à une action ou à une situation détectée par le programme.

Un clic de souris, l'appui sur une touche du clavier, le démarrage du programme ou la réception d'un message peuvent par exemple déclencher une série d'instructions. Cette organisation permet de créer des programmes interactifs sans devoir exécuter toutes les instructions dans un ordre unique.

Apprendre la programmation

La programmation par blocs est particulièrement adaptée à l'apprentissage de la programmation. Elle permet de manipuler concrètement les notions de variables, conditions, boucles, fonctions et événements sans devoir mémoriser immédiatement la syntaxe d'un langage.

Un environnement comme Scratch, développé par le MIT, permet notamment de créer des jeux, des animations et des histoires interactives en assemblant des blocs.

Cette méthode est également utilisée dans la robotique éducative. Des blocs peuvent par exemple commander les moteurs d'un robot, lire les informations fournies par un capteur ou déclencher une action lorsqu'un obstacle est détecté.

Du bloc au code

Les concepts utilisés avec les blocs sont les mêmes que ceux présents dans les langages de programmation textuels. Une boucle dans un environnement graphique correspond ainsi au même principe qu'une boucle for ou while dans un langage comme Python.

La programmation par blocs permet donc de comprendre progressivement la logique de programmation avant de se confronter à la syntaxe d'un langage textuel. Le passage à Python, Java, C++ ou un autre langage devient ensuite plus accessible, car les principaux concepts sont déjà connus.