UFR Physique et Ingénierie - Campus Meinau - Introduction
Lorsque l’on désire créer un programme répondant à un cahier des charges bien défini (condition préalable évidement nécessaire), il faut déterminer quelles données il va falloir traiter, et comment les traiter. La première étape est donc de choisir comment représenter en mémoire ces données, et si plusieurs possibilités sont envisageables, choisir la plus appropriée aux traitements qu’il faudra effectuer (c’est à dire celle pour laquelle les algorithmes seront le plus facile à mettre en oeuvre). Dans un gros programme (C.A.O. par exemple), on appelle modèle la structure choisie pour stocker les données en mémoire.
Une fois ce modèle défini, le programme doit être écrit de manière structurée, c’est à dire être décomposé en petites entités (sous-programmes, que j’aime bien appeler "procédures", appelés "fonctions" en C), réalisant chacune une tâche bien définie, en ayant bien défini quelles sont les données nécessaires en entrée du sous programme, et quelles seront les données retournées en sortie du sous programme (arguments ou dans certains cas variables globales). La réalisation pratique de la tâche doit ne dépendre que de ses entrées et sorties, et n’accéder à aucune autre variable (par contre elle peut utiliser pour son propre compte autant de variables locales que nécessaire). Ceci permet d’éviter les effets de bord, qui rendent la recherche d’erreurs (débogage) presque impossible. C’est du moins ce qu’on fait en programmation "procédurale" (Pascal, fortran, C,..). La solution optimale est d’utiliser la notion d’objet : une structure regroupant les attributs (données) mais aussi les méthodes associées à ces données (et donc les algorithmes). Ceci permet, une fois les méthodes écrites et testées, de ne plus avoir qu’à les assembler sans être encombré par les détails de leur contenu souvent lourd. Dans la suite de CE document, nous utiliserons les objets, et travaillerons en C++. La version sans objets (en C) est disponible là
Un des intérêts de la programmation structurée (procédurale) est que modifier certaines fonctionnalités du programme ne nécessite que d’ajouter ou modifier des sous-programmes sans modifier les autres. Par contre, le choix d’un modèle est capital : devoir le modifier, une fois le programme bien avancé, nécessite en général la réécriture complète du programme. Pour pouvoir plus facilement modifier le modèle après coup, il faut
des structures de données hiérarchisées et évolutives (disponibles dans les langages orientés objets),
une organisation des données réfléchie au préalable (et s’être forcé à programmer proprement les objets).
Un autre avantage de la programmation structurée est la possibilité de créer dans un premier temps chaque sous programme réalisant une tâche déterminée grâce à un algorithme simple, puis d’optimiser uniquement les sous-programmes souvent utilisés, ou demandant trop de temps de calcul, ou nécessitant trop de mémoire.
Parlons encore de l’optimisation d’un programme. On n’optimise un programme (ou du moins certaines parties) que si l’on estime que son fonctionnement n’est pas acceptable (en temps ou en consommation de mémoire). On devra choisir un algorithme en fonction des conditions d’utilisation du programme (on ne trie pas de la même manière un fichier totalement mélangé et un fichier déjà trié , mais avec quelques valeurs non triées en fin de fichier). A partir d’un moment, on ne peut plus optimiser en temps et en mémoire. Il faut alors choisir. Par exemple, un résultat de calcul qui doit être réutilisé plus tard peut être mémorisé (gain de temps), ou on peut préférer refaire le calcul (gain de mémoire). Par exemple, il est rare de passer par une variable intermédiaire pour utiliser deux fois i+1.
Trève de bla-bla, passons aux choses sérieuses.