From 5629d103ff7eeeb368372e8a58ca46df0ab47890 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: Orestis <orestis.malaspinas@pm.me>
Date: Mon, 9 Oct 2023 09:01:29 +0200
Subject: [PATCH] maj cours 4
---
slides/cours_3.md | 8 -
slides/cours_4.md | 860 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
2 files changed, 860 insertions(+), 8 deletions(-)
create mode 100644 slides/cours_4.md
diff --git a/slides/cours_3.md b/slides/cours_3.md
index b7a04f6..ae04da7 100644
--- a/slides/cours_3.md
+++ b/slides/cours_3.md
@@ -312,13 +312,5 @@ tant que (ind < SIZE-1)
ind += 1
```
-# Tri par sélection (2/2)
-## Implémentation par groupe de 3
-
-* Initialiser aléatoirement un tableau de `double` de taille 10;
-* Afficher le tableau;
-* Trier par sélection le tableau;
-* Afficher le résultat trié;
-* Vérifier algorithmiquement que le résultat est bien trié.
diff --git a/slides/cours_4.md b/slides/cours_4.md
new file mode 100644
index 0000000..08603e1
--- /dev/null
+++ b/slides/cours_4.md
@@ -0,0 +1,860 @@
+---
+title: "Introduction aux algorithmes"
+date: "2023-10-10"
+---
+
+# Rappel
+
+## Quel est l'algorithme du tri par sélection?
+
+. . .
+
+1. Soit un tableau d'entiers, `tab[0:SIZE-1]` et `i = 0`.
+2. Trouver l'indice, `j`, de `tab[i:SIZE-2]` où la valeur est minimale.
+3. Échanger `tab[i]` et `tab[j]`.
+4. `i += 1` et revenir à 2, tant que `j < SIZE-2`.
+
+<!-- # Tri par sélection
+
+## Implémentation par groupe de 3
+
+* Initialiser aléatoirement un tableau de `double` de taille 10;
+* Afficher le tableau;
+* Trier par sélection le tableau;
+* Afficher le résultat trié;
+* Vérifier algorithmiquement que le résultat est bien trié.
+
+# Un type de tableau particulier
+
+## Les chaînes de caractères
+
+```C
+string = tableau + char + magie noire
+```
+
+# Le type `char`{.C}
+
+- Le type `char`{.C} est utilisé pour représenter un caractère.
+- C'est un entier 8 bits signé.
+- En particulier:
+ - Écrire
+
+ ```C
+ char c = 'A';
+ ```
+ - Est équivalent à :
+
+ ```C
+ char c = 65;
+ ```
+- Les fonctions d'affichage interprètent le nombre comme sa valeur ASCII.
+
+# Chaînes de caractères (strings)
+
+- Chaîne de caractère `==` tableau de caractères **terminé par la valeur** `'\0'`{.C} ou `0`{.C}.
+
+## Exemple
+
+```C
+char *str = "HELLO !";
+char str[] = "HELLO !";
+```
+
+Est représenté par
+
+| `char` | `H` | `E` | `L` | `L` | `O` | | `!` | `\0`|
+|---------|------|------|------|------|------|------|------|-----|
+| `ASCII` | `72` | `69` | `76` | `76` | `79` | `32` | `33` | `0` |
+
+. . .
+
+## A quoi sert le `\0`?
+
+. . .
+
+Permet de connaître la fin de la chaîne de caractères (pas le cas des autres
+sortes de tableaux).
+
+# Syntaxe
+
+```C
+char name[5];
+name[0] = 'P'; // = 70;
+name[1] = 'a'; // = 97;
+name[2] = 'u'; // = 117;
+name[3] = 'l'; // = 108;
+name[4] = '\0'; // = 0;
+char name[] = {'P', 'a', 'u', 'l', '\0'};
+char name[5] = "Paul";
+char name[] = "Paul";
+char name[100] = "Paul is not 100 characters long.";
+```
+
+# Fonctions
+
+- Il existe une grande quantités de fonction pour la manipulation de chaînes de caractères dans `string.h`.
+- Fonctions principales:
+
+ ```C
+ // longueur de la chaîne (sans le \0)
+ size_t strlen(char *str);
+ // copie jusqu'Ã un \0
+ char *strcpy(char *dest, const char *src);
+ // copie len char
+ char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t len);
+ // compare len chars
+ int strncmp(char *str1, char *str2, size_t len);
+ // compare jusqu'Ã un \0
+ int strcmp(char *str1, char *str2);
+ ```
+
+- Pour avoir la liste complète: `man string`.
+
+. . .
+
+## Quel problème peut se produire avec `strlen`, `strcpy`, `strcmp`?
+
+. . .
+
+- Si `\0` est absent... on a un comportement indéfini.
+
+# Les anagrammes
+
+## Définition
+
+Deux mots sont des anagrammes l'un de l'autre quand ils contiennent les mêmes
+lettres mais dans un ordre différent.
+
+## Exemple
+
+| `t` | `u` | `t` | `u` | `t` | `\0` | ` ` | ` ` |
+|------|------|------|------|------|------|------|-----|
+| `t` | `u` | `t` | `t` | `u` | `\0` | ` ` | ` ` |
+
+
+## Problème: Trouvez un algorithme pour déterminer si deux mots sont des anagrammes.
+
+# Les anagrammes
+
+## Il suffit de:
+
+1. Trier les deux mots.
+2. Vérifier s'ils contiennent les mêmes lettres.
+
+## Implémentation ensemble
+
+```C
+int main() { // pseudo C
+ tri(mot1);
+ tri(mot2);
+ if egalite(mot1, mot2) {
+ // anagrammes
+ } else {
+ // pas anagrammes
+ }
+}
+```
+
+<!-- TODO: Live implémentation hors des cours? -->
+
+# Les palindromes
+
+Mot qui se lit pareil de droite à gauche que de gauche à droite:
+
+. . .
+
+* rotor, kayak, ressasser, ...
+
+## Problème: proposer un algorithme pour détecter un palindrome
+
+. . .
+
+## Solution 1
+
+```C
+while (first_index < last_index {
+ if (mot[first_index] != mot [last_index]) {
+ return false;
+ }
+ first_index += 1;
+ last_index -= 1;
+}
+return true;
+```
+
+. . .
+
+## Solution 2
+
+```C
+mot_tmp = revert(mot);
+return mot == mot_tmp;
+```
+
+# Crible d'Ératosthène
+
+Algorithme de génération de nombres premiers.
+
+## Exercice
+
+* À l'aide d'un tableau de booléens,
+* Générer les nombres premiers plus petits qu'un nombre $N$
+
+## Pseudo-code
+
+* Par groupe de trois, réfléchir à un algorithme.
+
+## Programme en C
+
+* Implémenter l'algorithme et le poster sur le salon `Element`.
+
+# Crible d'Ératosthène: solution
+
+\footnotesize
+
+```C
+#include <stdio.h>
+#include <stdbool.h>
+#define SIZE 51
+int main() {
+ bool tab[SIZE];
+ for (int i=0;i<SIZE;i++) {
+ tab[i] = true;
+ }
+ for (int i = 2; i < SIZE; i++) {
+ if (tab[i]) {
+ printf("%d ", i);
+ int j = i;
+ while (j < SIZE) {
+ j += i;
+ tab[j] = false;
+ }
+ }
+ }
+ printf("\n");
+}
+```
+
+
+# Réusinage de code (refactoring)
+
+## Le réusinage est?
+
+. . .
+
+* le processus de restructuration d'un programme:
+ * en modifiant son design,
+ * en modifiant sa structure,
+ * en modifiant ses algorithmes
+ * mais en **conservant ses fonctionalités**.
+
+. . .
+
+## Avantages?
+
+. . .
+
+* Amélioration de la lisibilité,
+* Amélioration de la maintenabilité,
+* Réduction de la complexité.
+
+. . .
+
+## "Make it work, make it nice, make it fast", Kent Beck.
+
+. . .
+
+## Exercice:
+
+* Réusiner le code se trouvant sur
+ [Cyberlearn](https://cyberlearn.hes-so.ch/mod/resource/view.php?id=1627712).
+
+# Tableau à deux dimensions (1/4)
+
+## Mais qu'est-ce donc?
+
+. . .
+
+* Un tableau où chaque cellule est un tableau.
+
+## Quels cas d'utilisation?
+
+. . .
+
+* Tableau à double entrée;
+* Image;
+* Écran (pixels);
+* Matrice (mathématique);
+
+# Tableau à deux dimensions (2/4)
+
+## Exemple: tableau à 3 lignes et 4 colonnes d'entiers
+
++-----------+-----+-----+-----+-----+
+| `indices` | `0` | `1` | `2` | `3` |
++-----------+-----+-----+-----+-----+
+| `0` | `7` | `4` | `7` | `3` |
++-----------+-----+-----+-----+-----+
+| `1` | `2` | `2` | `9` | `2` |
++-----------+-----+-----+-----+-----+
+| `2` | `4` | `8` | `8` | `9` |
++-----------+-----+-----+-----+-----+
+
+## Syntaxe
+
+```C
+int tab[3][4]; // déclaration d'un tableau 4x3
+tab[2][1]; // accès à la case 2, 1
+tab[2][1] = 14; // assignation de 14 Ã la position 2, 1
+```
+
+# Tableau à deux dimensions (3/4)
+
+## Exercice: déclarer et initialiser aléatoirement un tableau `50x100`
+
+. . .
+
+```C
+#define NX 50
+#define NY 100
+int tab[NX][NY];
+for (int i = 0; i < NX; ++i) {
+ for (int j = 0; j < NY; ++j) {
+ tab[i][j] = rand() % 256; // 256 niveaux de gris
+ }
+}
+```
+
+## Exercice: afficher le tableau
+
+. . .
+
+```C
+for (int i = 0; i < NX; ++i) {
+ for (int j = 0; j < NY; ++j) {
+ printf("%d ", tab[i][j]);
+ }
+ printf("\n");
+}
+```
+
+# Tableau à deux dimensions (4/4)
+
+## Attention
+
+* Les éléments ne sont **jamais** initialisés.
+* Les bornes ne sont **jamais** vérifiées.
+
+ ```C
+ int tab[3][2] = { {1, 2}, {3, 4}, {5, 6} };
+ printf("%d\n", tab[2][1]); // affiche?
+ printf("%d\n", tab[10][9]); // affiche?
+ printf("%d\n", tab[3][1]); // affiche?
+ ```
+
+# La couverture de la reine
+
+* Aux échecs la reine peut se déplacer horizontalement et verticalement
+* Pour un échiquier `5x6`, elle *couvre* les cases comme ci-dessous
+
++-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
+| ` ` | `0` | `1` | `2` | `3` | `4` | `5` |
++-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
+| `0` | `*` | ` ` | `*` | ` ` | `*` | ` ` |
++-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
+| `1` | ` ` | `*` | `*` | `*` | ` ` | ` ` |
++-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
+| `2` | `*` | `*` | `R` | `*` | `*` | `*` |
++-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
+| `3` | ` ` | `*` | `*` | `*` | ` ` | ` ` |
++-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
+| `4` | `*` | ` ` | `*` | ` ` | `*` | ` ` |
++-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
+
+## Exercice
+
+* En utilisant les conditions, les tableaux à deux dimensions, et des
+ `char` uniquement.
+* Implémenter un programme qui demande à l'utilisateur d'entrer les
+ coordonnées de la reine et affiche un tableau comme ci-dessus pour un
+ échiquier `8x8`.
+
+## Poster le résultat sur `Element`
+
+# Types énumérés (1/2)
+
+* Un **type énuméré**: ensemble de *variantes* (valeurs constantes).
+* En `C` les variantes sont des entiers numérotés à partir de 0.
+
+ ```C
+ enum days {
+ monday, tuesday, wednesday,
+ thursday, friday, saturday, sunday
+ };
+ ```
+* On peut aussi donner des valeurs "custom"
+
+ ```C
+ enum days {
+ monday = 2, tuesday = 8, wednesday = -2,
+ thursday = 1, friday = 3, saturday = 12, sunday = 9
+ };
+ ```
+* S'utilise comme un type standard et un entier
+
+ ```C
+ enum days d = monday;
+ (d + 2) == tuesday + tuesday; // true
+ ```
+
+# Types énumérés (2/2)
+
+* Très utile dans les `switch ... case`{.C}
+
+ ```C
+ enum days d = monday;
+ switch (d) {
+ case monday:
+ // trucs
+ break;
+ case tuesday:
+ printf("0 ou 1\n");
+ break;
+ }
+ ```
+* Le compilateur vous prévient qu'il en manque!
+
+# Utilisation des types énumérés
+
+## Réusiner votre couverture de la reine avec des `enum`
+
+# Représentation des nombres (1/2)
+
+* Le nombre `247`.
+
+## Nombres décimaux: Les nombres en base 10
+
++--------+--------+--------+
+| $10^2$ | $10^1$ | $10^0$ |
++--------+--------+--------+
+| `2` | `4` | `7` |
++--------+--------+--------+
+
+$$
+247 = 2\cdot 10^2 + 4\cdot 10^1 + 7\cdot 10^0.
+$$
+
+# Représentation des nombres (2/2)
+
+* Le nombre `11110111`.
+
+## Nombres binaires: Les nombres en base 2
+
++-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
+| $2^7$ | $2^6$ | $2^5$ | $2^4$ | $2^3$ | $2^2$ | $2^1$ | $2^0$ |
++-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
+| `1` | `1` | `1` | `1` | `0` | `1` | `1` | `1` |
++-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
+
+$$
+1\cdot 2^7 + 1\cdot 2^6 +1\cdot 2^5 +1\cdot 2^4 +0\cdot 2^3 +1\cdot 2^2
++1\cdot 2^1 +1\cdot 2^0
+$$
+
+. . .
+
+$$
+= 247.
+$$
+
+# Conversion de décimal à binaire (1/2)
+
+## Convertir 11 en binaire?
+
+. . .
+
+* On décompose en puissances de 2 en partant de la plus grande possible
+
+ ```
+ 11 / 8 = 1, 11 % 8 = 3
+ 3 / 4 = 0, 3 % 4 = 3
+ 3 / 2 = 1, 3 % 2 = 1
+ 1 / 1 = 1, 1 % 1 = 0
+ ```
+* On a donc
+
+ $$
+ 1011 \Rightarrow 1\cdot 2^3 + 0\cdot 2^2 + 1\cdot 2^1 + 1\cdot
+ 2^0=11.
+ $$
+
+# Conversion de décimal à binaire (2/2)
+
+## Convertir un nombre arbitraire en binaire: 247?
+
+* Par groupe établir un algorithme.
+
+. . .
+
+## Algorithme
+
+1. Initialisation
+
+ ```C
+ num = 247
+ while (2^N < num) {
+ N += 1
+ }
+ ```
+
+. . .
+
+2. Boucle
+
+ ```C
+ while (N >= 0) {
+ bit = num / 2^N
+ num = num % 2^N
+ N += 1
+ }
+ ```
+
+# Les additions en binaire
+
+Que donne l'addition `1101` avec `0110`?
+
+* L'addition est la même que dans le système décimal
+
+ ```
+ 1101 8+4+0+1 = 13
+ + 0110 + 0+4+2+0 = 6
+ ------- -----------------
+ 10011 16+0+0+2+1 = 19
+ ```
+* Les entiers sur un ordinateur ont une précision **fixée** (ici 4 bits).
+* Que se passe-t-il donc ici?
+
+. . .
+
+## Dépassement de capacité: le nombre est "tronqué"
+
+* `10011 (19) -> 0011 (3)`.
+* On fait "le tour"."
+
+# Entier non-signés minimal/maximal
+
+* Quel est l'entier non-signé maximal représentable avec 4 bit?
+
+. . .
+
+$$
+(1111)_2 = 8+4+2+1 = 15
+$$
+
+* Quel est l'entier non-signé minimal représentable avec 4 bit?
+
+. . .
+
+$$
+(0000)_2 = 0+0+0+0 = 0
+$$
+
+* Quel est l'entier non-signé min/max représentable avec N bit?
+
+. . .
+
+$$
+0\mbox{ et }2^N-1.
+$$
+
+* Donc `uint32_t?` maximal est?
+
+. . .
+
+$$
+4294967295
+$$
+
+
+# Les multiplications en binaire (1/2)
+
+Que donne la multiplication de `1101` avec `0110`?
+
+* L'addition est la même que dans le système décimal
+
+ ```
+ 1101 13
+ * 0110 * 6
+ --------- --------------
+ 0000 78
+ 11010
+ 110100
+ + 0000000
+ --------- --------------
+ 1001110 64+0+0+8+4+2+0
+ ```
+
+# Les multiplications en binaire (2/2)
+
+## Que fait la multiplication par 2?
+
+. . .
+
+* Décalage de un bit vers la gauche!
+
+ ```
+ 0110
+ * 0010
+ ---------
+ 0000
+ + 01100
+ ---------
+ 01100
+ ```
+
+. . .
+
+## Que fait la multiplication par $2^N$?
+
+. . .
+
+* Décalade de $N$ bits vers la gauche!
+
+# Entiers signés (1/2)
+
+Pas de nombres négatifs encore...
+
+## Comment faire?
+
+. . .
+
+## Solution naïve:
+
+* On ajoute un bit de signe (le bit de poids fort):
+
+ ```
+ 00000010: +2
+ 10000010: -2
+ ```
+
+## Problèmes?
+
+. . .
+
+* Il y a deux zéros (pas trop grave): `10000000` et `00000000`
+* Les additions différentes que pour les non-signés (très grave)
+
+ ```
+ 00000010 2
+ + 10000100 + -4
+ ---------- ----
+ 10000110 = -6 != -2
+ ```
+
+# Entiers signés (2/2)
+
+## Beaucoup mieux
+
+* Complément à un:
+ * on inverse tous les bits: `1001 => 0110`.
+
+## Encore un peu mieux
+
+* Complément à deux:
+ * on inverse tous les bits,
+ * on ajoute 1 (on ignore les dépassements).
+
+. . .
+
+* Comment écrit-on `-4` en 8 bits?
+
+. . .
+
+```
+ 4 = 00000100
+ ________
+ -4 => 00000100
+
+ 11111011
+ + 00000001
+ ----------
+ 11111100
+```
+
+# Le complément à 2 (1/2)
+
+## Questions:
+
+* Comment on écrit `+0` et `-0`?
+* Comment calcule-t-on `2 + (-4)`?
+* Quel est le complément à 2 de `1000 0000`?
+
+. . .
+
+## Réponses
+
+* Comment on écrit `+0` et `-0`?
+
+ ```
+ +0 = 00000000
+ -0 = 11111111 + 00000001 = 100000000 => 00000000
+ ```
+* Comment calcule-t-on `2 + (-4)`?
+
+ ```
+ 00000010 2
+ + 11111100 + -4
+ ---------- -----
+ 11111110 -2
+ ```
+* En effet
+
+ ```
+ 11111110 => 00000001 + 00000001 = 00000010 = 2.
+ ```
+
+# Le complément à 2 (1/2)
+
+## Quels sont les entiers représentables en 8 bits?
+
+. . .
+
+```
+01111111 => 127
+10000000 => -128 // par définition
+```
+
+## Quels sont les entiers représentables sur $N$ bits?
+
+. . .
+
+$$
+-2^{N-1} ... 2^{N-1}-1.
+$$
+
+## Remarque: dépassement de capacité en `C`
+
+* Comportement indéfini!
+
+
+<!-- # TODO --
+
+<!-- ## Entiers, entiers non-signés -->
+
+<!-- ## Complément à 1, 2 -->
+
+<!-- ## Nombres à virgule flottante, simple/double précision -->
+
+# Types composés: `struct`{.C} (1/6)
+
+## Fractions
+
+* Numérateur: `int num`;
+* Dénominateur: `int denom`.
+
+## Addition
+
+```C
+int num1 = 1, denom1 = 2;
+int num2 = 1, denom2 = 3;
+int num3 = num1 * denom2 + num2 * denom1;
+int denom3 = denom1 * denom2;
+```
+
+## Pas super pratique....
+
+# Types composés: `struct`{.C} (2/6)
+
+## On peut faire mieux
+
+* Plusieurs variables qu'on aimerait regrouper dans un seul type: `struct`{.C}.
+
+```C
+struct fraction { // déclaration du type
+ int32_t num, denom;
+}
+
+struct fraction frac; // déclaration de frac
+```
+
+# Types composés: `struct`{.C} (3/6)
+
+## Simplifications
+
+- `typedef`{.C} permet de définir un nouveau type.
+
+ ```C
+ typedef unsinged int uint;
+ typedef struct fraction fraction_t;
+ typedef struct fraction {
+ int32_t num, denom;
+ } fraction_t;
+ ```
+- L'initialisation peut aussi se faire avec
+
+ ```C
+ fraction_t frac = {1, -2}; // num = 1, denom = -2
+ fraction_t frac = {.denom = 1, .num = -2};
+ fraction_t frac = {.denom = 1}; // argl! .num non initialisé
+ fraction_t frac2 = frac; // copie
+ ```
+
+# Types composés: `struct`{.C} (4/6)
+
+## Pointeurs
+
+- Comme pour tout type, on peut avoir des pointeurs vers un `struct`{.C}.
+- Les champs sont accessible avec le sélecteur `->`{.C}
+
+ ```C
+ fraction_t *frac; // on crée un pointeur
+ frac->num = 1; // seg fault...
+ frac->denom = -1; // mémoire pas allouée.
+ ```
+
+{width=50%}
+
+# Types composés: `struct`{.C} (5/6)
+
+## Initialisation
+
+- Avec le passage par **référence** on peut modifier un struct *en place*.
+- Les champs sont accessible avec le sélecteur `->`{.C}
+
+ ```C
+ void fraction_init(fraction_t *frac,
+ int32_t re, int32_t im)
+ {
+ // frac a déjà été allouée
+ frac->num = frac;
+ frac->denom = denom;
+ }
+ int main() {
+ fraction_t frac; // on alloue une fraction
+ fraction_init(&frac, 2, -1); // on l'initialise
+ }
+ ```
+
+# Types composés: `struct`{.C} (6/6)
+
+## Initialisation version copie
+
+* On peut allouer une fraction, l'initialiser et le retourner.
+* La valeur retournée peut être copiée dans une nouvelle structure.
+
+ ```C
+ fraction_t fraction_create(int32_t re, int32_t im) {
+ fraction_t frac;
+ frac.num = re;
+ frac.denom = im;
+ return frac;
+ }
+ int main() {
+ // on crée une fraction et on l'initialise
+ // en copiant la fraction créé par fraction_create
+ // deux allocation et une copie
+ fraction_t frac = fraction_create(2, -1);
+ }
+ ```
+ -->
--
GitLab