L informatique en BCPST

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1 L informatique en BCPST Présentation générale Sylvain Pelletier Septembre 2014 Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

2 Informatique, algorithmique, programmation Utiliser la rapidité de calculs de l ordinateur pour résoudre un problème Modéliser un problème en terme d algorithme, Imaginer la solution (sur papier) Traduire dans un langage de programmation, Évaluer et valider la solution et ses limites, Expliquer la méthode proposée. Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

9 L enseignement de l informatique Enseignement peu structuré, Travail par projets, Peu de connaissances mais beaucoup de savoir-faire, Évaluation difficile, Travail de recherche dans la documentation, Difficultés avec la technique et la syntaxe qu il faut savoir dépasser, Outils pour les autres matières et pour les TIPE. L apprentissage de la programmation permet de structurer la réflexion Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

17 Concours Agro-Veto Épreuve obligatoire En première année : cours d introduction, En deuxième année : Réalisation d un projet, et préparation d exercices. Au concours : exposé à l oral de la solution du projet avec examen du code imprimé sur papier, et exercice à l écrit. Comparable au TIPE Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

22 Les composants d un ordinateur Organisation physique la source d énergie : machine électronique (travail en binaire) la mémoire de masse : stockage des données le processeur : calculs simples (+,, ) : Rapide mais très peu évolué. Ramener la résolution d un problème complexe à des opérations simples. la mémoire vive : mémoire utilisable par le processeur. Le processeur va lire dans la RAM deux nombres et l opération demandée. Il effectue l opération et copie le résultat dans la RAM. les périphériques d entrée/sortie (écran, clavier, souris, micro, caméra) les autres composants numériques (réseau, lecteur optique) Temps de calculs, complexité (nombre d opérations) Limiter les données en mémoire Comment utiliser plusieurs processeurs? Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

32 Les composants d un ordinateur Organisation logicielle structure hiérarchisée en couche / bloc / module chaque bloc réalise une tâche, indépendamment des autres, dialogue entre les programmes entrée / sortie, travail en équipe (importance de la documentation) On retrouve cette organisation en modules en algorithmique : décomposer par petits blocs, les assembler, utiliser des bibliothèques Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

37 Les composants d un ordinateur Les fichiers Faire plusieurs sauvegardes (usb / mail / nuages) Les fichiers sont regroupés dans des dossiers (arborescence), le système d exploitation donne accès à ces fichiers avec des droits d accès, à l utilisateur et aux programmes. Pour se repérer, on utilise le chemin absolu du fichier (ex : /home/login/travail/td1/data/img.jpeg) ou le chemin relatif (ex : data/img.jpeg) les fichiers sont codés sous la forme d une suite de 0 et de 1 Les fichiers les plus utilisés en informatique sont les fichiers texte : ils ne contiennent que du texte, sans mise en forme. pas d accents, pas d espace dans les noms de fichier. Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

39 Les composants d un ordinateur Les fichiers Faire plusieurs sauvegardes (usb / mail / nuages) Les fichiers sont regroupés dans des dossiers (arborescence), Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

45 La programmation Langage de programmation Le processeur ne comprend que le langage machine écrit en binaire, Ce langage est trop compliqué pour qu on l utilise directement, On écrit donc dans un langage de programmation, proche du langage courant, l interpréteur est un programme qui traduit les instructions une par une en langage machine. En BCPST, le langage choisi est Python Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

50 Le langage Python Python est un langage de programmation récent, utilisé de plus en plus dans l industrie et dans l éducation, Ce langage est : multi-plateformes Linux, Windows, Mac, Android, etc. libre Toute utilisation (y compris commerciale) possible, accès au code source, maintenue par une fondation. interprété instructions exécutées une par une, accès direct par une ligne de commande haut niveau proche du langage humain modulaire bibliothèques pour le calcul scientifique, le graphique, l analyse de signaux et d images, etc. Obligation à présenter proprement les programmes : la lisibilité compte Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

58 Prise en main Le terminal Ouvrir un terminal (Applications -> Utilitaires -> Terminal), puis écrire la commande python Taper les commandes suivantes et interpréter : 2+2 2*4 L interpréteur exécute les commandes au fur et à mesure Affichage des résultats si possible Pas de possibilité de revenir en arrière La flèche permet de récupérer les commandes déjà tapées Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

64 Les fonctions mathématiques sqrt = square root = racine carrée sqrt(2) from math import sqrt sqrt(2) sqrt2 sqrt(2)*sqrt(2) Message d erreur explicite (en anglais) pas de fonctions mathématiques connues dans le système de base, il faut les importer avec des bibliothèques des erreurs numériques Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

68 Opérations sur les entiers et flottants ,5 + 3,4 2**3 15//3 et 15 % 3 2+5*3 puis (2+5)*3 Distinction entre les entiers (calcul précis) et flottants (calcul approché), Utilisation du point et non de la virgule Opérations usuelles +, *, /, ainsi que ** puissance, // division entière, % reste de la division euclidienne. Ordre des opérations naturel et utilisation des parenthèses Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

73 Les variables a = 4 b = 3 c = a + b + 2 c d = A + b d + e = 7 Distinction minuscule / majuscule pour les noms de variables. name A is not defined indique une variable inconnue SyntaxError: can t assign to operator indique qu une variable ne peut être affectée. Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

77 Les limites du terminal On ne peut pas enregistrer les commandes, Il est difficile d écrire des boucles, Avantage : rapidité de l interface, bien pour débuter. L éditeur de texte permet d écrire une liste de commandes dans un fichier (un script) L interpréteur les exécute une par une, jusqu à la fin du fichier, ou jusqu à une erreur. Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

82 L éditeur de texte Ouvrir l éditeur (Applications -> Accessoires -> Éditeur de texte Gedit) Taper quelques commandes dans l éditeur, enregistrer le fichier sous le nom test.py dans le répertoire principal. Dans le terminal, lancez l interpréteur sur ce fichier avec la commande : python test.py Modifiez le fichier et relancez. Ajoutez une erreur. Analyser le message d erreur. Essayez aussi avec python -i test.py Quittez l interpréteur avec la commande quit() Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

89 L éditeur de texte Pas d affichage : il faut utiliser print Enregistrer avant d exécuter. L éditeur utilise la coloration syntaxique automatique, la complétion, les tabulations On peut utiliser couper/copier/coller, rechercher/remplacer les lignes de commentaires : commencent par # ou sont entourés par """, ils permettent de documenter le code, ou d enlever rapidement une portion de code. Les commentaires sont obligatoires et très importants! En pratique, on lit dans le terminal et on écrit dans l éditeur Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

96 Stopper l exécution Taper les commandes suivantes pour bloquer l interpréteur i=1 while i<10 : print(i) L exécution est bloquée dans la boucle infinie. Il faut demander à l interpréteur de stopper, au noyau de «tuer» l interpréteur. Cherchez dans Applications->Utilitaires->Moniteur système la liste des processus et tuer le processus python. Recommencez et arrêter l interpréteur avec CTRL+C Pour stopper l interpréteur, on utilise CTRL+C, pour quitter le terminal CTRL+D ou la commande quit(). Ne pas fermer la fenêtre! Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

101 Environnement de développement (IDE) Un Environnement de développement est un éditeur capable d exécuter une commande et qui facilite le travail du programmeur. On exécute un programme avec F5, Édition de plusieurs fichiers en même temps (onglets), Indication des erreurs de syntaxe. Affichage de l aide. Gestion de projets. L IDE proposé dans ce cours est Spyder. Option d exécution à utiliser : Exécuter dans un terminal système externe. Interagir avec l interpréteur python après exécution. Voir le site web pour la configuration. Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

110 Les variables Les variables servent à stocker les calculs effectués. Lorsque l on affecte une variable, le système d exploitation utilise un bloc de mémoire de la RAM pour y stocker la valeur et note sa position dans la table d adressage. a = 2 sera donc traduit par l interpréteur en : demande au noyau le droit d utiliser une partie de la RAM (la taille d un entier) et note sa place, stocke l entier 2 dans ce bloc qui est donc converti en binaire. Désormais, l interpréteur remplacera la lettre a par le contenu de ce bloc mémoire. Plus tard, on pourra changer la valeur de a, en écrivant a=3 On peut aussi écrire a=a+5 Toute instruction doit s écrire : variable = expression L expression est évaluée, et si elle a un sens, la valeur retournée est stockée dans la variable. Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

119 Les noms de variables Le nom de variables doit commencer par une lettre : on peut utiliser a2, mais pas 2a, il faut 2*a Peut contenir un chiffre ou un _, mais pas d espace, pas d accents, pas de point. Quelques noms réservés : if, for, while, break, def, etc. Sensible aux majuscules/minuscules. Utiliser des noms de variables qui ont un sens Séparer les mots par des _ ou des majuscules. Ex : motatrouver ou mot_a_trouver Convention : les variables tout en majuscules sont particulières (variables globales). Utiliser la complétion (CTRL+ESPACE) Vos programmes doivent être lisibles Sylvain Pelletier L informatique en BCPST Septembre / 20

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