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 rôle d'une base de données

Une base de données est un ensemble organisé d'informations conçu pour permettre leur stockage, leur recherche et leur modification. Elle permet à un programme de conserver durablement des données et de les retrouver lorsque cela est nécessaire.

Les bases de données sont utilisées dans les sites Web, les applications, les entreprises, les administrations, les banques et de nombreux services numériques. Un site de vente en ligne peut par exemple enregistrer les produits, les clients et les commandes dans une base de données.

Les tables

Dans une base de données relationnelle, les informations sont généralement organisées dans des tables. Chaque table regroupe des données appartenant à une même catégorie.

Une table peut par exemple être consacrée aux élèves d'une école. Elle contient alors plusieurs informations sur chaque élève, organisées de manière structurée.

• Table : ensemble d'informations appartenant à une même catégorie.
• Colonne : type d'information enregistré, comme un nom, une date ou un numéro.
• Ligne : ensemble des informations correspondant à un même enregistrement.

Une table « Élèves » peut ainsi contenir les colonnes nom, prénom, classe et date de naissance. Chaque ligne correspond à un élève différent.

Les identifiants

Chaque enregistrement doit pouvoir être distingué des autres. Une table utilise pour cela une clé primaire, c'est-à-dire une valeur unique permettant d'identifier précisément un enregistrement.

Dans la table « Élèves », un numéro d'élève peut servir de clé primaire. Deux élèves peuvent avoir le même nom ou le même prénom, mais leur numéro d'identification reste différent.

La clé primaire permet ainsi de retrouver, modifier ou supprimer précisément un enregistrement sans le confondre avec un autre.

Relier plusieurs tables

Une base de données peut contenir de nombreuses tables reliées entre elles. Cette organisation évite notamment de répéter inutilement les mêmes informations.

Une application de commerce peut par exemple utiliser une table Clients et une table Commandes. Chaque commande peut contenir l'identifiant du client qui l'a passée. Cet identifiant permet de relier les deux tables et de retrouver toutes les commandes associées à un client.

Les relations entre les tables permettent ainsi de construire des bases de données complexes tout en conservant une organisation structurée.

Le langage SQL

Les programmes utilisent souvent le langage SQL (Structured Query Language) pour communiquer avec les bases de données relationnelles. SQL permet notamment de rechercher, ajouter, modifier et supprimer des données.

• SELECT : rechercher et récupérer des données.
• INSERT : ajouter de nouvelles données.
• UPDATE : modifier des données existantes.
• DELETE : supprimer des données.

Une application de commerce peut par exemple utiliser une requête SELECT pour rechercher les produits disponibles, une requête INSERT pour enregistrer une nouvelle commande et une requête UPDATE pour modifier le stock d'un produit.

Les bases de données dans les applications

Lorsqu'une application doit conserver des informations, elle les enregistre généralement dans une base de données. Lorsqu'un utilisateur crée un compte, ses informations sont enregistrées afin de pouvoir être retrouvées lors de ses prochaines connexions.

De la même manière, un site de messagerie peut enregistrer les comptes et les messages, tandis qu'un site de vente en ligne peut conserver les produits, les clients, les paniers et les commandes.

Le programme constitue généralement l'intermédiaire entre l'utilisateur et la base de données. Il reçoit une action de l'utilisateur, effectue les traitements nécessaires, puis lit ou modifie les données correspondantes.

La recherche des données

Une base de données peut contenir des millions ou des milliards d'enregistrements. Des mécanismes spécifiques permettent de retrouver rapidement les informations recherchées sans parcourir inutilement toutes les données.

Les index jouent notamment ce rôle. Un index permet d'accélérer les recherches sur certaines colonnes, de la même manière qu'un index dans un livre permet de retrouver rapidement une information sans parcourir toutes les pages.

La sécurité et les sauvegardes

Les données enregistrées dans une base doivent être protégées contre les accès non autorisés, les modifications incorrectes et les suppressions accidentelles. Les systèmes de gestion de bases de données permettent notamment de définir des droits d'accès afin de contrôler les opérations autorisées pour chaque utilisateur.

Des sauvegardes régulières permettent également de restaurer les données après une panne, une erreur humaine ou un autre incident. La sauvegarde constitue donc une partie essentielle de la gestion d'une base de données.

Les bases de données constituent ainsi un élément fondamental des logiciels modernes. Elles permettent de stocker de grandes quantités d'informations de manière structurée et de les fournir rapidement aux programmes qui en ont besoin.