informatique pour tout en classes préparatoires aux grands écoles

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Table des matières....................................................................... 5 yri P  Architecture matérielle et logicielle .................................................... 1 C  Machine, système d’exploitation et environnement de développement .............. 3 1.1 Qu’est-ce qu’un ordinateur ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.1 Observations externes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.2 L’ordinateur, une machine universelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.3 Architecture des ordinateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Notion de système d’exploitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2.1 Le multitâche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.2 Identification des utilisateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.3 Système de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.2.4 Contrôle d’accès . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.2.5 Lancement d’applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.2.6 Protections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.3 Environnement de développement intégré . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.3.1 Console interactive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.3.2 Éditeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.3.3 Débogueur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 C  Représentation des nombres............................................................ 33 2.1 Représentation des entiers naturels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.1.1 Représentation de l’information par des booléens . . . . . . . . . . . . . . 34 VI Informatique pour tous 2.2 Représentation des entiers relatifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.3 Représentation des nombres à virgule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Eyro 2.1.2 La numération à position et les bases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.1.3 La base deux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2.1 Notation en complément à deux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.2.2 Dépassements de capacité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.3.1 L’arithmétique flottante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.3.2 Quelques cas particuliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.3.3 Dépassements de capacité et problèmes de précision . . . . . . . . . . . . . 47 2.3.4 Les arrondis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 righ D  Algorithmique et programmation ....................................................... 53 C  Expressions : types et opérations....................................................... 55 3.1 Expressions et types simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.2 Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.3 Types composés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3.1.1 Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.1.2 Entiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.1.3 Flottants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.1.4 Booléens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.2.1 Notion de variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.2.2 État et valeur d’une expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.2.3 Déclaration et initialisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.2.4 Affectation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.3.1 Les n-uplets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3.3.2 Chaînes de caractères : strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.3.3 Listes : une première approche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.3.4 Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 C  Instructions : langage minimal de l’algorithmique..................................... 83 4.1 Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4.2 Instructions conditionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.1.1 Notion d’algorithme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4.1.2 Notion de programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4.1.3 Langage minimal de l’algorithmique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 4.1.4 Entrées/sorties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 4.1.5 Séquence d’instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 4.2.1 Test simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 pyri ht Eyro 4.2.2 Indentation signifiante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.2.3 Test avec alternative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 4.2.4 Tests imbriqués . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.3 Boucles conditionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.3.1 Nécessité des boucles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.3.2 Syntaxe d’une boucle conditionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.3.3 Terminaison de boucle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 4.3.4 Invariant de boucle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.3.5 Boucle infinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 4.4 Boucles inconditionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 4.4.1 Boucle for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 4.4.2 Valeurs itérables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4.4.3 L’itérable range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 4.4.4 Interrompre une boucle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.4.5 Boucles imbriquées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.5 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 C  Fonctions ................................................................................. 113 5.1 La notion de fonction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 5.1.1 Le retour de valeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 5.1.2 Variables globales et locales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.1.3 Ordre d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 5.1.4 Passage par valeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.2 Mécanismes avancés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5.2.1 Fonctions locales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5.2.2 Fonctions comme valeurs de première classe . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5.2.3 Fonctions partielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.2.4 Fonctions de bibliothèque . . . .. . . . . . . . . . . . . 127 5.2.5 Méthodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 5.3 La récursivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 5.3.1 Concevoir une fonction récursive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 5.3.2 Terminaison et correction d’une fonction récursive . . . . . . . . . . . . . . 135 5.3.3 Complexité d’une fonction récursive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 5.4 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Notions de complexité et algorithmique sur les tableaux .............. 143 6.1 Complexité d’un algorithme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 6.1.1 Plusieurs algorithmes pour un même problème . . .. . . . . . . 144 6.1.2 Complexité et notation O . . . . . . . . . . . . . . . 146 6.1.3 Différentes nuances de complexité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148




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