Un algorithme organise les instructions qu’une machine doit suivre. Découvre comment le représenter avec un algorigramme, utiliser les conditions et les boucles, puis préparer la programmation d’un objet automatisé.
Un smartphone qui propose un itinéraire, une barrière qui s’ouvre devant une voiture ou un éclairage qui s’allume lorsqu’une personne approche suivent tous une série d’instructions.
Cette série d’instructions porte un nom : l’algorithme. Pour mieux comprendre son fonctionnement, on peut le représenter sous la forme d’un schéma appelé algorigramme.
Les algorithmes sont partout
Les appareils numériques et les objets automatisés utilisent des algorithmes pour traiter des informations et prendre des décisions.
Par exemple, un algorithme peut :
- choisir le meilleur itinéraire entre deux lieux ;
- recommander une vidéo selon tes habitudes ;
- déverrouiller un smartphone ;
- contrôler la température d’un radiateur ;
- arrêter un robot devant un obstacle ;
- ouvrir une barrière lorsqu’un véhicule approche.
Un algorithme ne réfléchit pas comme un humain. Il applique précisément les instructions que son concepteur lui a données.
Qu’est-ce qu’un algorithme ?
Un algorithme est une suite ordonnée d’instructions qui permet d’accomplir une tâche ou de résoudre un problème.
Une recette de cuisine constitue un exemple simple d’algorithme :
- préparer les ingrédients ;
- les mélanger dans un ordre précis ;
- faire cuire la préparation ;
- vérifier la cuisson ;
- servir le plat.
Si tu modifies l’ordre des étapes ou si tu en oublies une, tu risques de ne pas obtenir le résultat attendu.
Un bon algorithme doit donc proposer des instructions :
- précises, pour éviter les interprétations ;
- ordonnées, car leur ordre influence le résultat ;
- compréhensibles, pour permettre leur vérification ;
- adaptées au problème, afin d’obtenir le résultat souhaité.
Pour résoudre un calcul ou une énigme, l’algorithme doit atteindre une fin. En revanche, l’algorithme d’un objet automatisé peut répéter les mêmes vérifications tant que le système fonctionne.
D’où vient le mot « algorithme » ?
Le mot « algorithme » vient du nom de Muhammad al-Khwārizmī, un savant qui travaille à Bagdad au IXe siècle.
Al-Khwārizmī décrit notamment des méthodes de calcul utilisant la numération décimale. Plusieurs siècles plus tard, des traducteurs latins transforment son nom en Algoritmi. Ce mot évolue progressivement pour donner le terme « algorithme ».
Al-Khwārizmī n’a donc pas inventé tous les algorithmes. Cependant, ses travaux ont largement contribué à diffuser des méthodes de calcul précises et organisées.
Algorithme, algorigramme et programme : quelles différences ?
Ces trois mots désignent des représentations différentes d’une même solution.
| Notion | Rôle | Exemple |
|---|---|---|
| Algorithme | Décrit les étapes et les décisions à suivre. | « Si un véhicule approche, ouvrir la barrière. » |
| Algorigramme | Représente graphiquement l’algorithme avec des symboles et des flèches. | Un losange teste la présence du véhicule. |
| Programme | Traduit l’algorithme dans un langage que la machine peut exécuter. | Des blocs de programmation ou des instructions en Python. |
L’algorithme décrit donc la logique de la solution. Il ne dépend pas d’un langage informatique particulier.
Le programmeur peut ensuite traduire cette logique en blocs, en Python ou dans un autre langage de programmation.
De quoi se compose un algorithme ?
Un algorithme reçoit des informations, les traite puis produit un résultat.
Les données d’entrée
Les données d’entrée fournissent des informations au système. Elles peuvent provenir :
- d’un capteur ;
- d’un bouton ;
- d’un clavier ;
- d’un fichier ;
- d’une communication avec un autre appareil.
Une barrière automatique peut, par exemple, recevoir la distance mesurée par un capteur à ultrasons.
Les traitements
Le système utilise ensuite les données pour réaliser des calculs, effectuer des comparaisons ou prendre une décision.
La barrière peut comparer la distance mesurée avec une distance définie à l’avance.
Les données de sortie
Les sorties correspondent aux actions ou aux informations produites par le système :
- allumer une LED ;
- afficher un message ;
- jouer un son ;
- commander un moteur ;
- envoyer une information.
Dans notre exemple, le système peut commander le moteur qui soulève la barrière.
Les variables
Une variable conserve temporairement une information que l’algorithme peut utiliser ou modifier.
La variable distance peut ainsi contenir la dernière mesure fournie par le capteur.
Comment construire un algorithme ?
1. Définir l’objectif
Commence par formuler clairement ce que le système doit accomplir.
La barrière doit s’ouvrir lorsqu’un véhicule approche.
2. Identifier les entrées et les sorties
Il faut ensuite déterminer les informations que le système reçoit et les actions qu’il commande.
- Entrée : distance mesurée par le capteur.
- Sorties : position de la barrière et couleur du voyant.
3. Mettre les actions dans l’ordre
L’algorithme doit respecter l’ordre logique des opérations :
- mesurer la distance ;
- comparer la mesure avec la distance limite ;
- choisir une action ;
- commander la barrière ;
- recommencer la surveillance.
4. Rédiger l’algorithme
On peut utiliser un langage structuré proche du français, appelé pseudo-code.
DÉBUT
RÉPÉTER INDÉFINIMENT
Mesurer la distance
SI la distance est inférieure à 20 cm
ALORS allumer le voyant vert
ET lever la barrière
SINON
allumer le voyant rouge
ET baisser la barrière
FIN DE LA RÉPÉTITIONCe pseudo-code décrit la logique du système sans imposer de langage de programmation.
Qu’est-ce qu’un algorigramme ?
Un algorigramme représente graphiquement un algorithme. On l’appelle aussi parfois organigramme de programmation ou logigramme.
Des symboles représentent les données, les actions et les décisions. Des flèches indiquent l’ordre dans lequel le système exécute les instructions.
L’algorigramme permet de :
- comprendre rapidement le fonctionnement d’un programme ;
- repérer les décisions et les répétitions ;
- expliquer une solution à une autre personne ;
- préparer la programmation d’un objet ;
- rechercher plus facilement une erreur.
Quels symboles utilise un algorigramme ?
Un algorigramme est une représentation graphique d’un algorithme et décrit les étapes de fonctionnement d’un système. L’algorigramme est un organigramme qui décrit un processus, il est aussi appelé logigramme.
L’algorigramme aide à préparer l’écriture d’un programme informatique.
Les symboles normalisés
On utilise principalement les symboles normalisés suivants pour réaliser un organigramme :
Début & Fin
Ce symbole représente le début ou la fin du programme. Attention : il n’y a pas obligatoirement une fin.
Flèches
Sens d’exécution.
Traitement ou Action
Ce symbole désigne des actions ou des traitements (opérations sur les données).
Test ou Branchement conditionnel
Ce symbole indique un test ou une condition.
Un losange contient toujours une question ou une condition.
Il propose généralement deux chemins : oui ou non, vrai ou faux.
Entrée / Sortie
Ce symbole désigne la lecture ou l’écriture d’une donnée.
Sous-programme
Ce symbole représente un autre programme sous la forme d’une action.
Quelles sont les trois structures d’un algorithme ?
Les structures algorithmiques sont réparties en 3 catégories :
- linéaires ;
- alternatives (ou conditionnelles);
- itératives ou répétitives.
La structure séquentielle
Dans une structure séquentielle, le système exécute les instructions les unes après les autres.
Algorithme :
Début
Action 1
Action 2
Fin
Code en langage C :
{ Action 1 ; }
{ Action 2 ; }
La structure conditionnelle
Une structure conditionnelle permet de choisir entre plusieurs actions.
Algorithme :
Début
Si Condition
Alors Action 1
Sinon Action 2
Fin
Code en langage C :
If ( Condition ) {Action 1;}
Else {Action 2;}
La structure répétitive
Une boucle permet de répéter une ou plusieurs instructions.
Algorithme :
Tant que Condition vraie
Faire Action
Code en langage C :
While (Condition)
{ Action ; }
Dans cette structure, l’action est exécutée une première fois puis sa répétition se poursuit jusqu’à ce que la condition soit vraie.
Algorithme :
Action
Répéter Action
Jusqu’à Condition vraie
Code en langage C :
Do { Action ; }
While (Condition fausse)
Comment vérifier un algorithme ?
Un algorithme peut contenir une erreur de logique, même si sa présentation paraît correcte. Il faut donc le tester avant de programmer le système.
Pour le vérifier :
- choisis différentes valeurs d’entrée ;
- suis les instructions étape par étape ;
- note le chemin parcouru dans l’algorigramme ;
- compare le résultat obtenu avec le résultat attendu ;
- corrige les instructions si nécessaire.
Pour la barrière, il faut tester au minimum :
- aucun véhicule devant le capteur ;
- un véhicule éloigné ;
- un véhicule placé exactement à la distance limite ;
- un véhicule très proche ;
- une mesure incorrecte ou impossible.
Cette vérification permet de repérer les bugs, c’est-à-dire les erreurs qui provoquent un comportement inattendu.
À retenir
- Un algorithme organise une suite d’instructions pour accomplir une tâche.
- L’algorithme décrit une solution sans dépendre d’un langage informatique.
- L’algorigramme représente graphiquement cette solution.
- Le programme traduit l’algorithme dans un langage que la machine peut exécuter.
- Les entrées fournissent des données et les sorties commandent des actions.
- Le rectangle représente une action et le losange représente une condition.
- Les trois structures principales sont la séquence, la condition et la boucle.
- Il faut toujours tester un algorithme avant de l’utiliser dans un programme.
