Introduction au langage C : la programmation structurée

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1. La programmation non structurée

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Historiquement, les lignes de programmation portaient des numéros. Et ces lignes étaient exécutées par la machine dans l’ordre de ces numéros.

Ce type de langages se présente comme une suite de branchements emmêlés les uns dans les autres.

D’une part, on ne peut pas dire que cela favorise la lisibilité du programme.

D’autre part, c’est une source importante d’erreurs.

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2. La programmation structurée

A l’inverse, la programmation structurée, surtout si l’on prend soin de rationaliser la présentation en mettant des lignes de commentaires et en pratiquant l’indentation, évite des erreurs, et révèle sa structure logique de manière très claire.

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2.1 - Structures de stockage

les variables
les tableaux
les types personnalisés
les fichiers

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2. La programmation structurée

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2.2 - Structures de contrôle

structure conditionnelle
structure alternative
structure de choix multiples
structure répétitive
structure itérative

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2. La programmation structurée

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2.3 - Structure du code source en C

Le code d'un programme C est toujours contenu dans un ou plusieurs fichier(s) source(s) dont l'extension est .c ou .cpp.

Le code est structuré en fonctions et en sous-fonctions.

Le point de départ d'un programme correspond à la fonction main(), qui en anglais veut dire "fonction principale".

Il est possible de réutiliser des fonctions déjà codées, dont le code est défini dans des fichiers d'en-tête (extension .h), bibliothèques ou librairies.

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2. La programmation structurée

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2.4 - Du code source à l'exécutable

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2. La programmation structurée

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Exemple de code source en C

/* Voici un commentaire. */
// Ceci est un commentaire également, mais valable pour la ligne uniquement
L’unique fonction main() est toujours le point de départ d’un programme.
La valeur de retour est rendue au système d’exploitation. Par convention, 0 signifie succès.
Chaque instruction est terminée par un point-virgule.
Observez le bon style de codage (ici : pas plus d’une instruction sur une ligne ; indentation cohérente).

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#include <stdio.h>

/* This program displays the string "Hello World!" */

int main() 
{
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}

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3. La syntaxe en C

Un programme en C se compose de divers jetons et un jeton est soit un mot-clé, un identifiant, une constante, une chaîne de caractères, ou un symbole.

Par exemple, la déclaration de C suivant se compose de 5 jetons:

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    printf("Hello World!\n");

Un identifiant est un nom utilisé pour identifier une variable, une fonction ou un objet défini par l'utilisateur:

Un identifiant commence soit par une lettre (A à Z) ou (a à z) ou soit un trait de soulignement _ suivi de zéro ou plusieurs lettres, zéro ou plusieurs soulignements, et de chiffres (0 à 9).
C ne permet pas les signes de ponctuation tels que @, $, et % dans les identifiants.
C est un langage de programmation sensible à la casse. Ainsi, Toto et toto sont deux identifiants différents en C.

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4. Structure de stockage

Une variable est une boîte stockée en mémoire dans le contexte du programme dont les caractéristiques sont :

un contenu (valeur)
un contenant (nom de la variable)
un type

En langage C, une variable doit avoir été déclarée avant de pouvoir être utilisée. La déclaration se fait par convention en début de programme, en donnant au compilateur le nom et le type de la variable.

Il est préférable de toujours initialiser une variable en lui donnant une valeur au moment où elle est déclarée.

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4.1 - Les variables en langage C

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La syntaxe à respecter pour déclarer une variable en C est :

type _identifiant = valeur_initiale;

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int i, j, k;       // déclaration de 3 variables de type entier
int a = 3;        // déclaration de 1 variable entier de valeur initiale 3
char c, ch;       // déclaration de 2 variables de type caractère (8 octets)
float f, salary;  // déclaration de 2 variables de type décimal de précision simple (6 décimaux)
double d;         // déclaration de 1 variable de type double précision (10 décimaux)

Les types de base en C sont les suivants:

4. Structure de stockage

4.2 - La déclaration et l'initialisation

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Caractéristiques des types entiers de C :

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mot clé	description	valeur min	valeur max	nombre d'octets
char	caractère	-128	127	1
short	entier court	- 32768	32767	2
int	entier standard	-32768	32767	2
long	entier long	-2147483648	2147483647	4

Et les types de rationnels, encore appelés nombres flottants :

mot clé	précision	mantisse	valeur min	valeur max	nombre d'octets
float	simple	6	3.4 10^-38*	3.4 10^38*	4
double	double	15	1.7 10^-308*	1.7 10^308*	8
long double	supplémentaire	19	3.4 10^-4932*	3.4 10^4932*	10

En langage C, tout nombre rationnel est représenté sous la forme

<+|-> <mantisse> * 10<exposant>

où la mantisse est un décimal positif avec un seul chiffre devant la virgule.

4. Structure de stockage

4.3 - Les types de variables numériques en langage C

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Traduisez les déclarations suivantes en langage C, sachant que vous travaillerez dans les ensembles de nombres indiqués entre accolades { }.

Choisissez les types les

plus économiques,

sans perdre en

précision.

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4. Structure de stockage

Exercices d'application

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5. La sortie standard

printf() est la fonction permettant d'écrire sur le flux de sortie standard (la console).

Elle est incluse dans la bibliothèque stdio.h

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#include <stdio.h>

int main() 
{
    int a = 5;
    int b = 7;
    
    printf("Addition de a et de b, resultat dans c\n");
    
    int c = a + b;
    
    printf("%d + %d = %d\n", a, b, c);
    
    return 0;
}

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6. L'entrée standard

scanf() est plus ou moins l’inverse de printf(). Elle permet de récupérer le contenu du flux d'entrée standard (le clavier).

On l’utilise parce que c’est simple, mais la gestion d’erreurs est difficile.

Il faut lui donner l’adresse

de chaque élément lu.

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#include <stdio.h>

int main() 
{
    int a, b, c;

    printf("Enter the first value: ");
    scanf("%d", &a);

    printf("Enter the second value: ");
    scanf("%d", &b);

    c = a + b;

    printf("%d + %d = %d\n", a, b, c);
    return 0;
}

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7.1 La structure conditionnelle

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7.1 La structure conditionnelle

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7.1 La structure conditionnelle

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if(expression_booléenne) 
{ 
    /* 
        instruction(s) à exécuter 
        si l'expression booléenne est vraie 
    */ 
}

#include <stdio.h> 

int main () 
{ 
    int a = 10;

    if( a < 20 ) 
    { 
        /* si la condition est vraie */ 
        printf("a est plus petit que 20\n" ); 
    } 
    
    printf("la valeur de a est : %d\n", a); 
    return 0; 
}

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7.2 La structure alternative

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7.2 La structure alternative

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if(boolean_expression) 
{ 
    /* instruction(s) à exécuter si l'expression booléenne est vraie */ 
} 
else 
{ 
    /* instruction(s) à exécuter si l'expression booléenne est fausse */ 
}

#include <stdio.h> 

int main () 
{ 
    int a = 100; 
    
    if( a < 20 ) 
    { 
        /* si la condition est vraie */ 
        printf("a est plus petit que 20\n" ); 
    } 
    else 
    {   
        /* si la condition est fausse */ 
        printf("a n'est pas plus petit que 20\n" ); 
    }
    printf("la valeur de a est : %d\n", a); 
    return 0; 
}

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7.2 La structure alternative

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Exercice

Ecrivez un programme qui lit trois valeurs entières (A, B et C) saisies au clavier par ordre aléatoire. Le programme devra afficher les 3 valeurs par ordre croissant :

(valeur 1) < (valeur 2) < (valeur 3)

Identifiez les étapes du programme
Dessinez l'organigramme d'un tel programme
Donnez le code d'un tel programme

8. La structure à choix multiples

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8. La structure à choix multiples

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switch(expression)
{ 
    case expression-constante1 : 
    instruction(s); 
    break; /* facultatif */ 
    
    case expression-constante2 : 
    instruction(s); 
    break; /* facultatif */ 

    /* vous pouvez ajouter autant de cas que nécessaire */ 

    default : /* facultatif */ instruction(s); 
}

#include <stdio.h> 

int main () 
{ 
    char note = 'B'; 
    switch(note) 
    { 
        case 'A' :
            printf("Excellent!\n" ); 
            break; 
        case 'B' : 
            printf("Très bien!\n" ); 
            break; 
        case 'C' : 
            printf("Moyen\n" ); 
            break; 
        case 'D' : 
            printf("Vous avez réussi\n" ); 
            break; 
        case 'F' : 
            printf("Examen échoué\n" ); 
            break; 
        default : 
            printf("Note non valide\n" ); 
    } 
    printf("Votre note est %c\n", note ); 
    return 0; 
}

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8. La structure à choix multiples

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Exercice

Nous souhaitons mettre au point un programme qui détermine si un caractère saisi par l'utilisateur est une voyelle ou une consonne.

Donnez les étapes du programme
Dessinez l'organigramme d'un tel programme
Donnez le code C d'un tel programme

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8. La structure à choix multiples

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Exercice

Nous souhaitons mettre au point un programme qui propose à l'utilisateur divers actions en fonction de l'entier qu'il aura saisi.

Exemple : Pour une nouvelle partie, l'utilisateur doit rentrer "1"; pour reprendre une partie existante il faut taper "2"; pour consulter le tableau des scores il faut taper "3"; pour terminer le programme il faut taper "0".

Quelles sont les tapes du programme?
Dessinez l'organigramme d'un tel programme
Donnez le code en langage C

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9. La structure répétitive

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9. La structure répétitive

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while(condition) 
{ 
    instruction(s); 
}

#include <stdio.h> 
int main () 
{ 
    int a = 10; 
    /* boucle TANT QUE ... FAIRE */ 
    while( a < 20 ) 
    { 
        printf("valeur de a: %d\n", a); 
        a = a + 1; 
    } 
    return 0; 
}

do
{ 
    instruction(s); 
} 
while(condition);

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9. La structure répétitive

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Nous souhaitons mettre au point un programme qui calcule le cube du nombre qu'on lui fournit par saisie au clavier.

Après avoir calculé puis affiché le résultat, le programme attend le prochain nombre à calculer.

Le programme s'arrête lorsque l'utilisateur saisit le chiffre 0.

Identifiez les étapes du programme
Dessinez l'organigramme d'un tel programme
Donnez le code en langage C d'un tel programme

Exercice

9. La structure répétitive

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Nous souhaitons améliorer le programme précédent qui calcule le cube des nombres qu'on lui fournit.

Nous souhaitons désormais que lorsque le programme s'arrête, il affiche le nombre total de cubes qui ont été calculés.

Identifiez les étapes du programme
Dessinez l'organigramme d'un tel programme
Donnez le code en langage C d'un tel programme

Exercice

9. La structure répétitive

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Nous souhaitons améliorer d'avantage le programme précédent afin qu'il affiche le pourcentage de cubes négatifs qui ont été calculés.

Par exemple, en fin de programme on obtient le message :

Vous avez tapé 0, le programme se termine.

Sur 12 calculs de cube, 2 étaient négatifs (16%)

Identifiez les étapes du programme
Dessinez l'organigramme d'un tel programme
Donnez le code en langage C d'un tel programme

Exercice

La structure itérative

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La structure itérative

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for ( initialisation; condition; incrémentation ) 
{
    /* instruction(s) à réaliser : FACULTATIF */
}

#include <stdio.h> 

int main ()
{ 
    int a = 0;

    /* boucle POUR */ 
    for( a = 10; a < 20; a = a + 1 ) 
    { 
        printf("la valeur de a est: %d\n", a); 
    } 

    return 0; 
}

La structure itérative

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Exercice

Nous souhaitons mettre au point un programme qui trouve le plus petit parmi une liste de 100 nombres saisis par l’utilisateur.

Dessinez l'algorithme d'un tel programme
Donnez le code C d'un tel programme

La structure itérative

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Exercice

Nous souhaitons mettre au point un programme qui affiche la table de multiplication d'un entier quelconque. L'utilisateur doit indiquer la borne supérieure de la table à afficher (comprise entre 10 et 50).

Par exemple, l'utilisateur souhaite-t-il que la table s'affiche jusqu'à 10? 20?

Dessinez l'algorithme d'un tel programme
Donnez le code C d'un tel programme

Les tableaux

Un tableau est une variable de 1 à N dimensions

Tableau = structure de données du même type

Il est toujours nécessaire de préciser la dimension du tableau

Comme les variables, on initialisera les tableaux

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Les tableaux

Un tableau se déclare et se manipule ainsi

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int tab[7];
tab[0] = 45;
tab[1] = 154;
tab[2] = 58;
tab[3] = 78;
tab[4] = 31;
tab[5] = 5;
tab[6] = 74;

tab[7] = 58;     // légal, mais bug!
tab[−1] = 1;    // légal, mais bug!

int DERNIERS_JOURS[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};

int size = 9;
float b[size];

long A[25]; 
float B[100]; 
double B[100]; 
char D[30];

Les tableaux

Une autre façon d'initialiser un tableau

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char tab_mois[12];

tab_mois[0] = "Janvier";
tab_mois[1] = "Février";
tab_mois[2] = "Mars";
tab_mois[3] = "Avril";
tab_mois[4] = "Mai";
tab_mois[5] = "Juin";
tab_mois[6] = "Juillet";
tab_mois[7] = "Août";
tab_mois[8] = "Septembre";
tab_mois[9] = "Octobre";
tab_mois[10] = "Novembre";
tab_mois[11] = "Décembre";

tab_mois = {"Janvier","Février","Mars","Avril","Mai","Juin","Juillet","Août",
    "Septembre","Octobre","Novembre","Décembre"};

0	"Janvier"
1	"Février"
2	"Mars"
3	"Avril"
4	"Mai"
5	"Juin"
6	"Juillet"
7	"Août"
8	"Septembre"
9	"Octobre"
10	"Novembre"
11	"Décembre"

Les tableaux

En C, le nom d'un tableau est le représentant de l'adresse du premier élément du tableau. Les adresses des autres composantes sont calculées (automatiquement) relativement à cette adresse.

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 short A[5] = {1200, 2300, 3400, 4500, 5600};

Les tableaux

Voici en exemple le code du programme en langage C dont le but est de remplir un tableau de valeurs lues au clavier :

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#include <stdio.h>

int main()
{
 int A[5];
 int I;  /* Compteur */
 for (I=0; I<5; I++)
     scanf("%d", &A[I]);
 return 0;
}

Les tableaux - Exercices

1. Ecrire un programme qui lit la dimension N d'un tableau TAB du type int (dimension maximale: 50 composantes), remplit le tableau par des valeurs entrées au clavier et affiche le tableau.

Calculer et afficher ensuite la somme et la moyenne des éléments du tableau.

2. Ecrire un programme qui lit la dimension N d'un tableau TAB du type int (dimension maximale: 50 composantes), remplit le tableau par des valeurs entrées au clavier et affiche le tableau.

Copiez ensuite toutes les composantes strictement positives dans un deuxième tableau TPOS et toutes les valeurs strictement négatives dans un troisième tableau TNEG. Afficher les tableaux TPOS et TNEG.

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Les fichiers

Fichier = plage de données structurées

Un fichier peut être stocké sur disque dur ou chargé en mémoire RAM. Il faut toujours charger un fichier en RAM pour le manipuler.

Il existe plusieurs modes d'accès au fichier (direct, séquentiel, indexé, ...)

OUVRIR (canal)
LIRE (enregistrement, canal)
ECRIRE (enregistrement, canal)
FERMER (canal)

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Les types structurés

Il est possible de créer ses propres types de données :

Type = structure hétérogène
Doit être instancié pour être utilisé
Sont la base des fichiers
Une approche objet...

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Les types structurés

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struct [identifiant] 
{ 
    /* Déclaration des membres */
    type id_membre1; 
    type id_membre2;
    type id_membreN; 
} [déclaration de une ou plusieurs variable(s)];

#include <stdio.h> 
#include <string.h>

int main( ) 
{
    struct Livres 
    {
        char titre[50]; 
        char auteur[50]; 
        char sujet[100]; 
        int book_id; 
    } livre1;

    strcpy( livre1.titre, "C Programming"); 
    strcpy( livre1.auteur, "Nuha Ali"); 
    strcpy( livre1.sujet, "Tutoriel de programmation en C"); 
    livre1.book_id = 6495407; 
    
    /* print Book1 info */ 
    printf( "Le titre est : %s\n", livre1.titre); 
    printf( "L'auteur est : %s\n", livre1.auteur); 
    printf( "Le sujet est : %s\n", livre1.sujet); 
    printf( "L'ident. est : %d\n", livre1.book_id); 
    
    return 0; 
    }