La définition, les bases et la structure de la programmation - Maxicours

La définition, les bases et la structure de la programmation

Objectifs
► Prérequis
• S’approprier un cahier des charges
• Connaitre les étapes d’une démarche de projet et les solutions techniques choisies
• Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information
• Avoir une initiation au logiciel Scratch (logiciel de programmation par blocs)
• Expliquer comment un objet programmable fonctionne de façon simple

► Attendus
• Appliquer les principes élémentaires de l’algorithmique et du codage à la résolution d’un problème simple
• Analyser le comportement attendu d’un système réel et décomposer le problème posé en sous-problèmes afin de structurer un programme de commande
1. SAVOIR - Définition
Le programme principal d’un système automatisé traite des informations qui régissent le fonctionnement d’un système (commande des chaines d’énergie et d’information) pour répondre à un besoin au travers de différentes fonctions, lesquelles sont assurées par des sous-programmes auxquels le programme principal fait appel.

La programmation informatique est l’écriture d’un programme et elle est structurée en trois étapes :
  1. L’analyse qui décrit le problème rencontré de manière claire.
  2. L’algorithme qui décrit la solution au problème sous une forme très simple compréhensible par tous.
  3. Le programme qui traduit l’algorithme sous une forme numérique compréhensible par des appareils électroniques.

Trois types de programmation peuvent être mises en œuvre et plusieurs outils existent :
  • Programmation textuelle à partir de caractères (chiffres et lettres).
  • Programmation par algorigramme.
  • Programmation graphique par blocs.
2. SAVOIR-FAIRE
► Appliquer les principes élémentaires de l’algorithmique et du codage à la résolution d’un problème simple
Exemple : Comment automatiser la porte d’un garage ?
  • Étape 1 : Analyse
    Description du problème : Ouvrir automatiquement la porte si une personne entre ou est dans le garage.

  • Étape 2 : Algorithme
    DEBUT
    SI : personne détectée à l'extérieur ou à l’intérieur du garage (détecteur de présence intérieur Dint = 1 ou détecteur de présence extérieur Dext = 1)
    ALORS : Ouvrir la porte (la variable ouvertporte a pour valeur 1)
    SINON : Garder la porte fermée (la variable ouvertporte a pour valeur 0)
    FIN

  • Étape 3 : Programme
    Le programme sera spécifique au langage choisi. Voici trois exemples de représentation de l’algorithme : en algorigramme, en représentation Scratch (programmation graphique par blocs) et en programmation textuelle.

    • En algorigramme, on a le schéma suivant :


       
    • En programmation par blocs (ici Scratch), on a la structure conditionnelle suivante :



       
    • En programmation textuelle, on a le codage suivant :



► Analyser le comportement attendu d’un système réel et décomposer le problème posé en sous-problèmes afin de structurer un programme de commande
Exemple :
  • Comportement attendu et problème à résoudre :
    Un robot muni de différents capteurs doit détecter des obstacles puis manœuvrer pour les éviter sur un parcours bien défini.

  • Décomposition en sous-problèmes et structure du programme de commande :
    • Écrire un sous-programme (SP1) de détection des obstacles.

    • Écrire un sous-programme (SP2) d'évitement des obstacles.

    • Écrire un programme principal qui gère le fonctionnement global du robot. Ce programme principal fera appel aux deux sous-programmes écrits SP1 et SP2.
3. À RETENIR - Glossaire
Capteur : Instrument qui est utilisé pour acquérir des informations de nature analogique et qui permet de mesurer une grandeur physique.
Détecteur : Instrument de mesure, utilisé pour acquérir des informations de nature logique, qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu. Il est codé sur un bit (0 ou 1) parce que la grandeur physique est soit présente, soit absente. Les détecteurs fournissent des signaux numériques.
Actionneur : Équipement qui produit un phénomène physique à partir de l’énergie qu’il reçoit. C’est le cas d’un moteur qui génère un mouvement à partir d’un courant électrique.
Régulation thermique : Maintien de la température ambiante d'une pièce à une valeur définie par l'utilisateur.
Algorithme : Suite ordonnée d’opérations élémentaires qui mène à un résultat souhaité et qui permet de résoudre un problème. Un algorithme représente la structure de base d’un programme informatique.
Algorigramme : Graphique qui représente un algorithme de façon très simple et compréhensible par tous.
Programme : Suite ordonnée d’instructions et de commandes, écrites dans un langage donné, qui permet la réalisation de plusieurs tâches. Un programme représente la traduction informatique d’un algorithme dans le langage de programmation informatique choisi.
Sous-programme : Programme secondaire d'un système automatisé auquel le programme principal fait appel.
Programme principal : Programme qui gère le fonctionnement d'un système automatisé.
Programmation : Ensemble des différentes actions menées pour écrire un programme.
Instruction : Ensemble de caractères qui définit, dans un langage de programmation choisi, une opération élémentaire réalisée par un ordinateur.
Commande : Ensemble d’informations transmises aux chaines d’énergie et d’informations d’un objet technique et qui permet donc de modifier le comportement d’un objet pour respecter le cahier des charges.
Séquence d'instruction : Succession des différentes étapes d’un programme informatique.
Boucle : Partie d'un programme informatique qui permet de répéter une instruction bien précise plusieurs fois.
Instruction conditionnelle : Instruction réalisée si une condition donnée est vérifiée.
Variable : Donnée associée à un nom ou à une valeur dans un programme informatique.
Ligne de code : Texte d’un programme informatique écrite dans un langage donné.
Code source : Fichier texte qui permet de constituer un programme informatique grâce à des lignes de codes.
Scratch : Logiciel qui permet de faire de la programmation graphique par blocs.

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