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.

Analyser le problème

La création d'un programme commence par l'identification précise de ce que le programme doit réaliser. Cette première étape consiste à analyser le problème, à déterminer les informations nécessaires et à définir le résultat attendu.

Cette réflexion permet de distinguer les données d'entrée, les traitements à effectuer et le résultat de sortie. Un programme qui calcule une moyenne reçoit par exemple plusieurs notes, additionne leurs valeurs, compte leur nombre puis produit une moyenne.

Construire l'algorithme

Une fois le problème défini, le programmeur établit un algorithme. Celui-ci décrit les étapes nécessaires pour obtenir le résultat, sans dépendre d'un langage de programmation particulier.

L'algorithme permet notamment de déterminer les variables nécessaires, les conditions à utiliser, les répétitions éventuelles et l'ordre des opérations. La solution peut ainsi être vérifiée avant même d'écrire le code.

Écrire le code

L'algorithme est ensuite traduit dans un langage de programmation adapté au projet. Les instructions écrites par le programmeur constituent le code source.

Pour un programme qui indique si une personne est majeure, le code doit par exemple demander son âge, conserver cette valeur dans une variable, comparer cette valeur avec 18 et afficher le résultat correspondant.

• 1. Demander l'âge.
• 2. Stocker l'âge dans une variable.
• 3. Vérifier si l'âge est supérieur ou égal à 18.
• 4. Afficher « Majeur » ou « Mineur ».

Tester le programme

Un programme doit être testé après l'écriture du code. Le programmeur exécute le programme avec différentes données afin de vérifier que les résultats correspondent au comportement attendu.

Dans l'exemple de l'âge, plusieurs valeurs doivent être testées. Un âge inférieur à 18 doit produire le résultat « Mineur », tandis que 18 et un âge supérieur doivent produire « Majeur ».

Les tests permettent également de détecter des situations particulières qui n'avaient pas été prévues. Une saisie vide, une valeur négative ou un texte à la place d'un nombre peuvent par exemple nécessiter un traitement supplémentaire.

Corriger les erreurs

Lorsqu'un programme produit un résultat incorrect ou s'arrête de manière inattendue, le programmeur recherche l'origine du problème. Cette recherche et la correction des erreurs constituent le débogage.

Une erreur peut provenir de la syntaxe du code, d'une mauvaise condition, d'un calcul incorrect ou d'une situation qui n'a pas été prévue. Le programme est ensuite testé à nouveau pour vérifier que la correction fonctionne et qu'elle n'a pas créé un nouveau problème.

Améliorer le programme

Une fois le programme fonctionnel, son développement peut continuer. De nouvelles fonctionnalités peuvent être ajoutées, certaines parties du code peuvent être simplifiées et les performances peuvent être améliorées.

L'interface peut également être adaptée pour rendre le programme plus facile à utiliser. Dans un programme de calcul d'âge, il est par exemple possible d'ajouter une vérification de la saisie, un message d'erreur et une interface graphique.

Les éléments utilisés

Même un programme très simple utilise déjà plusieurs notions fondamentales de la programmation. Les variables permettent de conserver les données, les conditions permettent de choisir une action et les boucles permettent de répéter des instructions.

Les fonctions permettent ensuite de regrouper certaines opérations afin de rendre le code plus organisé et réutilisable. Ces mêmes principes se retrouvent dans les applications, les jeux vidéo, les sites Internet et les logiciels professionnels.

Du programme simple au logiciel

La création d'un petit programme suit donc déjà une démarche complète : analyser le problème, construire l'algorithme, écrire le code, tester, corriger puis améliorer.

Les logiciels complexes reposent sur cette même démarche, mais avec un nombre beaucoup plus important de fonctionnalités, de données et de lignes de code. La maîtrise de cette méthode constitue une base essentielle pour apprendre à programmer.