Les structures de contrôle

Transcription

1 Analyse et programmation 1 Les structures de contrôle 1

2 Où en sommes-nous? Thème Introduction Aperçu du fonctionnement d un ordinateur Introduction au langage C Représentation et traitement de l information Les types de données de base et leurs opérations Contrôle du déroulement d un programme Les structures de contrôle Décomposition d un algorithme complexe Les fonctions Approfondissements 2

3 Thèmes abordés Les blocs Choisir entre différents traitements Les instructions de choix : test, sélection. Répéter des traitements Les instructions itératives : boucles while, do while, for. Le contrôle de l exécution des boucles. goto. 3

4 Précisions sur la notion d instruction Expression et instruction En C, une expression est une instruction i++; // Valeur de i incrémentée Même si elle n a pas d effet sur les variables i + 2; // Calcul effectué, mais résultat perdu 4

5 Précisions sur la notion d instruction Le bloc d instructions Un bloc d instructions Est délimité par les accolades ouvrantes et fermantes. Est considéré comme une instruction unique dans les structures de contrôle (sans accolade). Peut comporter des déclarations de variables au début. Les instructions sont exécutées de façon séquentielle. Exemple { } int i, j; i = 2; j = i + 1; printf("%d\n", j); 5

6 Précisions sur la notion d instruction L instruction vide Il existe en C une instruction vide Elle ne fait rien. Elle se note tout simplement ; Autres formes Le bloc vide { } Le bloc contenant une ou plusieurs instructions vides { ; } Utilité Boucle d attente. On attend qu une condition apparaisse. Pendant ce temps, on ne fait rien. 6

7 L instruction de test if Présentation Structure de base if (expression) instruction; Signification de if si Fonctionnement L instruction if évalue l expression entre parenthèses. Si la condition est vraie, l instruction suivant le if est exécutée. Vrai voulant dire, en langage C, différent de 0. Sinon, l exécution continue à la ligne suivante. Exemple if (x < 0.0) printf("les valeurs negatives ne sont pas admises.\n"); 7

8 L instruction de test if Illustration if Expression [Fausse (== 0)] [Vraie (!= 0)] instruction 8

9 L instruction de test if Conditions complexes La condition entre parenthèses peut être complexe Seulement délimitée par les parenthèses if ( ( (x >= 0) && (x <= 10) ) ( (x >= 20) && (x <= 30) ) ( (x >= 40) && (x <= 50) ) ( (x >= 60) && (x <= 70) ) ) print("x est valide\n"); 9

10 L instruction de test if Plusieurs instructions if n accepte qu une seule instruction. if (x < 0.0) printf("attention, x est négatif\n"); printf("valeur refusée\n"); // toujours exécutée! Pour placer plusieurs instructions dans un if Utiliser un bloc de code if (x < 0.0) { printf("attention, x est négatif\n"); printf("valeur refusée\n"); // contrôlée par if } 10

11 L instruction de test if Alternative Structure de base if (expression) instruction_1; else instruction_2; Signification de else: Autrement (sinon) Fonctionnement L instruction if évalue l expression entre parenthèses. Si la condition est vraie, instruction_1 est exécutée. Sinon, instruction_2 est exécutée. Exemple if (x < 0.0) printf("les valeurs negatives ne sont pas admises.\n"); else printf("racine carrée : %f.\n", sqrt(x)); 11

12 L instruction de test if Illustration if Expression [Fausse (== 0)] [Vraie (!= 0)] instruction_1 instruction_2 12

13 L instruction de test if Chaînage - principe if (tension < 0) printf("cas non géré\n"); else if (tension < 50) printf("basse tension\n"); else if (tension < 1500) printf("moyenne tension\n"); else if (tension < 15000) printf("haute tension\n"); else printf("très haute tension\n"); 13

14 L instruction de test if Chaînage forme recommandée if (tension < 0) printf("cas non géré\n"); else if (tension < 50) printf("basse tension\n"); else if (tension < 1500) printf("moyenne tension\n"); else if (tension < 15000) printf("haute tension\n"); else printf("très haute tension\n"); 14

15 L instruction de test if Imbrications A quel if se rapporte le else? if (expression_1) if (expression_2) instruction_1; else instruction_2; Ou if (expression_1) if (expression_2) instruction_1; else instruction_2; Règle : else se rapporte toujours au if le plus proche qui n a pas encore de else. 15

16 L instruction de test if Imbrications associer un else avec un if lointain Il est possible de forcer l association d un else. Utilisation de la structure de bloc. if (expression_1) { if (expression_2) instruction_1; } else instruction_2; 16

17 L instruction de test if Pièges courants Affectation dans une expression if (i = 0) // Attention -> on donne la valeur 0 à i printf("i vaut zero.\n"); Point virgule à la fin du if if (i == 0); // Attention, if se termine au ;! printf("i vaut zero.\n"); // toujours exécuté 17

18 L instruction de sélection switch Présentation Structure de base switch (expression_entière) { case valeur1: instruction_1a; instruction_1b;...; case valeur2: instruction_2a; instruction_2b;...;... default: instruction_defaulta; instruction_defaultb;...; } Expression entière entre parenthèses Accolades Les différents cas La branche par défaut 18

19 L instruction de sélection switch Présentation L instruction switch évalue l expression entière entre parenthèses. Chaque cas s'introduit par le mot réservé case suivi d'une expression constante L'expression constante peut avoir la forme: 12, 'a', etc PLUS, MAX, etc si définit avec: #define PLUS '+' #define MAX 1200 Mais PAS avec: const int MAX = 1200; En fonction de la valeur de l expression Se branche sur le case portant cette valeur. Commence l exécution à ce point. 19

20 L instruction de sélection switch Présentation (suite) Si aucune valeur ne correspond à l expression si le cas default existe, se branche sur ce cas. Particularité L exécution ne s arrête pas automatiquement à la fin du cas. Elle poursuit sur les cas suivants! 20

21 L instruction de sélection switch Illustration switch Expression [valeur1] [valeur2] instruction cas 1 instruction cas 2... instruction default 21

22 L instruction de sélection switch Exemple int choix; choix = getchar(); switch (choix) { case 's': case 'S': printf("la somme des entiers est %d\n", i + j); case 'p': case 'P': printf("le produit des entiers est %d\n", i * j); default: printf("choix incorrect\n"); } continue l exécution continue l exécution 22

23 L instruction de sélection switch break Constat Dans la plupart des programmes réels, on souhaite exécuter les instructions correspondant à un cas. Mais on ne souhaite pas enchaîner le suivant L instruction break Permet de sortir du switch. Permet donc de séparer les cas. 23

24 L instruction de sélection switch Exemple avec break int choix; choix = getchar(); switch (choix) { case 's': case 'S': printf("la somme des entiers est %d\n", i + j); break; case 'p': case 'P': printf("le produit des entiers est %d\n", i * j); break; default: printf("choix incorrect\n"); } 24

25 L instruction de sélection switch Illustration avec break switch Expression [valeur1] [valeur2] instructions1; break; instructions2; break;... break; instruction default 25

26 L instruction de sélection switch Cas multiples D après ce qu on a vu, il est possible de chaîner les cas. C est utile pour exécuter le même traitement pour plusieurs cas. switch (choix) { case 's': // pas de break, même traitement que S case 'S': printf("la somme des entiers est %d\n", i + j); break; case 'p': // pas de break, même traitement que P case 'P': printf("le produit des entiers est %d\n", i * j); break; } 26

27 L instruction de sélection switch Le cas par défaut Syntaxe Utiliser default: et NON PAS case default: Ce cas n est pas obligatoire. S il n existe pas et que le cas ne figure pas dans la liste Aucun traitement n est effectué par switch. 27

28 L instruction de sélection switch Traduction en if Il est toujours possible de traduire un switch avec if. if (choix == 's' choix == 'S') printf("la somme des entiers est %d\n", i + j); else if (choix == 'p' choix == 'P') else printf("la somme des entiers est %d\n", i + j); printf("le produit des entiers est %d\n", i * j); C est moins efficace à l exécution. Cela traduit visuellement moins la sélection 1 parmi N. 28

29 L instruction de sélection switch Utilisation recommandée Avantage par rapport aux if Codage en mémoire plus compacte. Evaluation plus rapide. Utilisation propre Préférer switch avec un break à la fin de chaque cas. Possibilité cependant de mettre plusieurs case avant un bloc d instructions. Conditions d utilisation du chaînage Si un chaînage est voulu d un cas sur l autre, le mentionner explicitement par un commentaire. 29

30 Organisation du code pour la lisibilité Le code source peut être disposé librement Simulateur de vol simple issu du «International obfuscated C contest». Ce n est pas un exemple à suivre dans un contexte professionnel!!! 30

31 Organisation du code pour la lisibilité Indentation Rappels Le compilateur ignore les espaces dans le code source. On peut mettre autant d espaces et de sauts de lignes sans changer la signification du code source. Indentation Disposer le code source pour mettre en évidence sa structure logique. Exploiter pour cela la liberté que nous laisse le compilateur. Exemple if (x < 0.0) printf("les valeurs negatives ne sont pas admises.\n"); else printf("racine carrée : %f.\n", sqrt(x)); 31

32 Organisation du code pour la lisibilité Indentation les différentes formes Style C, Java if (x < 0.0) { printf("les valeurs negatives ne sont pas admises.\n"); printf("donnez une valeur positive.\n"); } else { printf("valeur correcte.\n"); printf("racine carrée : %f.\n", sqrt(x)); } Style Pascal, C# if (x < 0.0) { printf("les valeurs negatives ne sont pas admises.\n"); printf("donnez une valeur positive.\n"); } else { printf("valeur correcte.\n"); printf("racine carrée : %f.\n", sqrt(x)); } 32

33 Organisation du code pour la lisibilité Indentation - Recommandations Indentez toujours le code Le code ci dessous fonctionne très bien if (x < 0.0) { printf("valeurs negatives pas admises.\n"); printf("donnez une valeur positive.\n") } else { printf("valeur correcte.\n"); printf("racine carrée : %f.\n", sqrt(x)); } Mais il est fatigant à lire et difficile à comprendre! Attention, au décalage entre l indentation et la logique if (x < 0.0) printf("les valeurs negatives ne sont pas admises.\n"); printf("donnez une valeur positive.\n"); 33

34 Organisation du code pour la lisibilité Les commentaires Essayez d abord de rendre votre code limpide Sans recourir aux commentaires. En indentant correctement. En utilisant des identificateurs sensés et clairs. Commentez Toutes les fonctions, avec une description de ce qu'elles produisent. Les boucles pour expliquer leur intérêt. Chaque fois qu'une instruction ou qu'une séquence d'instructions n'est pas compréhensible facilement. Chaque fois que cela peut aider à la compréhension du code. 34

35 Organisation du code pour la lisibilité Les commentaires - en tête de fichier /* Fichier : Nom_Du_Fichier.c * Auteur : Vous * Date : JJ.MM.AAAA * * Description: Description de ce que produit le code inclus dans ce fichier * * * Remarque(s) : * * Modifications : Date / Auteur / Raison * * Compilateur : Visual Studio 2015 */ 35

36 Organisation du code pour la lisibilité Les commentaires - en tête de fichier En tête de fichier : commentaire pouvant contenir le nom du fichier le nom de l auteur la date de création la date de dernière modification la liste des modifications le rôle du fichier dans le programme Super! Mais Il n est en général pas maintenu à jour. Il existe des outils qui permettent automatiquement de mettre à jour la date de modification. de retrouver toutes les modifications d un code source depuis une date. 36

37 37

38 Les structure itératives Introduction Les structures itératives Elles permettent de répéter un traitement plusieurs fois Il en existe principalement 3 en langage C do while while for Accessoirement, une boucle peut être réalisée avec un saut goto (a proscrire de tout code INFO et en général) Des instructions permettent de contrôler les itérations break continue 38

39 La boucle do while Présentation Structure de base do instruction; while (expression); Signification do : faire while : tant que Fonctionnement L instruction est exécutée => boucle entre 1 et n fois. Ensuite, l expression est évaluée (évaluée à la fin de la boucle). Ne pas oublier le ";" après la fermeture de parenthèse Si elle est vraie, on reprend l exécution de l instruction, etc Il est donc souhaitable que l instruction agisse sur la condition. Exemple do scanf("%d", &i); while (i <= 0); 39

40 La boucle do while Illustration do while instruction Expression [Vraie (!= 0)] [Fausse (== 0)] 40

41 La boucle do while Plusieurs instructions do while n accepte qu une seule instruction. do i = 0; scanf("%d", &i); // erreur syntaxe while (i <= 0); Pour placer plusieurs instructions dans un do while Utiliser un bloc de code do { i = 0; scanf("%d", &i); } while (i <= 0); 41

42 La boucle do while Particularités autorisées par le C Par l usage d opérateurs On peut placer des instructions dans la condition. Ce n est pas favorable à la lisibilité. (Mauvais) exemple int i = 10; do ; while (printf ("%d\n", i--), i); Boucle infinie Certains compilateurs détectent que la condition est invariable. do ; while (1); 42

43 La boucle while Présentation Structure de base while (expression) instruction; Signification while : tant que Fonctionnement L expression est évaluée d abord. Si elle est vraie, on exécute l instruction => boucle entre 0 et n fois. Et on recommence. Si l expression est fausse, la boucle s arrête. Il est donc souhaitable que l instruction agisse sur la condition. Exemple i = 0; while (i <= 0) scanf("%d", &i); 43

44 La boucle while Illustration while Expression [Fausse (== 0)] instruction [Vraie (!= 0)] 44

45 La boucle while Plusieurs instructions while n accepte qu une seule instruction. while (i <= 0) i = 0; scanf("%d", &i); // pas controlée par while! Pour placer plusieurs instructions dans un while Utiliser un bloc de code while (i <= 0) { } i = 0; scanf("%d", &i); 45

46 La boucle while Particularités autorisées par le C Par l usage d opérateurs On peut placer des instructions dans la condition. Ce n est pas favorable à la lisibilité. (Mauvais) exemple int i = 10; while (printf ("%d\n", i--), i) ; Boucle infinie Certains compilateurs détectent que la condition est invariable. while (1) ; 46

47 La boucle for Présentation Structure de base for (expression1 ; expression2 ; expression3) instruction; Signification for : pour Fonctionnement L expression 1 est évaluée une seule fois au début. L expression 2 est évaluée ensuite. Si elle est vraie, on exécute l instruction, puis l expression3. Et on recommence à l évaluation de l expression 2. Si l expression 2 est fausse, la boucle s arrête. Utiliser la boucle for chaque fois que nous connaissons le nombre d'itérations à faire 47

48 La boucle for Présentation for (expression1 ; expression2 ; expression3) instruction; Rôle habituel des expressions expression1 : initialisation expression2 : condition de sortie expression3 : post incrémentation de variable. Utilisations habituelles for (i = 0; i < 10; i++) printf("%d, ", i); for (i = 1; i <= 10; i++) printf("%d, ", i); for (i = 10; i >= 1; i--) printf("%d, ", i); 48

49 La boucle for Illustration for expression1 Expression2 [Fausse (== 0)] instruction [Vraie (!= 0)] expression3 49

50 La boucle for Illustration for i = 0 i < 10 [Fausse (== 0)] printf("%d", i) [Vraie (!= 0)] i++ 50

51 La boucle for Plusieurs instructions for n accepte qu une seule instruction. for (i = 1; i <= 10; i++) printf("%d", i); printf(", "); // pas controlée par for! Pour placer plusieurs instructions dans un for Utiliser un bloc de code for (i = 1; i <= 10; i++) { } printf("%d", i); printf(", "); 51

52 La boucle for Particularités autorisées par le C Par l usage d opérateurs On peut placer des instructions dans la condition. Ce n est pas favorable à la lisibilité. (Mauvais) exemple // Affiche les entiers de 1 à 10 for (i = 0; i < 10; i++, printf("%d, ", i)) ; Déclaration intégrée de la variable de boucle for (int i = 1; i <= 10; i++) printf("%d, ", i); Supportée à partir de la norme C99 (seulement depuis VS 2013). La variable n existe qu à l intérieur de la boucle 52

53 La boucle for Particularités autorisées par le C Chacune des expressions du for peut être laissée vide. Pas d initialisation. i = 1; // ici, la variable est initialisée avant for for ( ; i <= 10; i++) printf("%d", i); Pas de condition de sortie. for (i = 1 ; ; i++) // condition vide considérée vraie printf("%d", i); // boucle à l infini Pas d incrémentation. for (i = 1 ; i <= 10 ; ) printf("%d", i++); // incrémentation ici Boucle infinie for (;;) // forme recommandée de la boucle infinie ; 53

54 La boucle for Particularités autorisées par le C Encore quelques bizarreries En utilisant l opérateur séquence (,) for (i = 1, j=10 ; i <= 10 ; i++, j--) printf("%d, %d\n", i, j); A retenir for a été conçu pour traduire la boucle «POUR i = 1 à N FAIRE». Son implémentation en C permet d en faire bien d autres choses. Préférer en général les usages normaux du for. On trouve les formes bizarres dans du code industriel. Donc, il est important de connaître la sémantique du for en C. 54

55 Le contrôle des boucles L instruction break Effet Arrêt immédiat de la boucle. Poursuite du programme sur l instruction suivant la boucle. Exemple int i; float somme = 0.0, f; for (i = 0; i < 100; i++) { if (scanf("%f", &f) == 0) // saisie incorrecte => sortie de boucle break; somme += f; } 55

56 Le contrôle des boucles L instruction continue Effet Passe immédiatement à l itération suivante de la boucle. Sans terminer les instructions de l itération en cours. Usage peu recommandé. Exemple int i; float somme = 0.0, f; for (i = 0; i < 100; i++) { if (scanf("%f", &f) == 0) // saisie incorrecte => iteration suivante continue; somme += f; } 56

57 Le contrôle des boucles L instruction continue Dans le cas de la boucle while le contrôle passe en début de boucle pour évaluer la condition et décider de la suite Dans le cas de la boucle do... while le contrôle passe à la fin de la boucle pour évaluer la condition et décider de la suite Dans le cas de la boucle for le contrôle passe d'abord en fin de boucle pour évaluer expression3 puis il revient en début de boucle pour évaluer et tester expression2 afin de décider de la suite 57

58 Le contrôle des boucles Recommandations Les instructions de contrôle de boucle (break et continue) Modifient le comportement normal de la structure de contrôle. Utilisées intensivement, elles nuisent à l intelligibilité du code. Conseil Préférer le contrôle normal des boucles condition pour while et do while. nombre d itérations pour for. Utiliser break et continue Seulement lorsque c est vraiment utile. Lorsque cela simplifie notablement l écriture du code. Attention aux boucles sans fin Un programme qui tombe dans une boucle sans fin devient incontrôlable. Il doit être tué, les données saisies sont perdues. 58

59 Comparaison des 3 boucles do while, while, for Nombre d itérations connu à l avance Utiliser la boucle for. Exemple : faire la moyenne de 10 valeurs. Nombre d itérations dépendant d une condition Utiliser while ou do while. Avec do while, l instruction est exécutée au moins une fois. même si la condition est initialement fausse! Avec while, l instruction peut être exécutée 0 fois si la condition est initialement fausse. Dans la pratique, les 3 types de boucles permettent chacun de recréer les autres. 59

60 L instruction goto Présentation Structure de base goto etiquette; A éviter absolument etiquette: Signification goto : aller à Fonctionnement Après l exécution de goto, le programme continue à l instruction suivant l étiquette mentionnée. L étiquette doit se trouver dans la même fonction que le goto. Il est possible de sauter au milieu d une structure de contrôle!!! Exemple goto gestion_erreur; gestion_erreur: printf("une erreur est survenue. Impossible de" "continuer\n"); 60

61 L instruction goto Exemple la boucle for avec goto int i; i = 0; boucle: printf("%d\n", i); i++; if (i < 10) goto boucle; A éviter absolument 61

62 L instruction goto Que fait ce programme? int main(void) { int i, j; i = 0; j = 9; goto debut; affiche: printf("%d\n", i); debut: i++; goto test; milieu: j--; test: if (i > j) goto debut; else if (i > 7) goto milieu; goto affiche; fin: _getch(); return 0; } A éviter absolument 62

63 L instruction goto Encore plus beau int main(void) { int i, j; for (i = 0; i < 10; i++) { goto boucle2; boucle1: j++; printf("%d;%d\n", i, j); } A éviter absolument for (j = 0; j < 10; j++) { i++; boucle2: printf("%d;%d\n", i, j); goto boucle1; } } _getch(); return 0; 63

64 L instruction goto Critique La programmation utilisant goto amène des problèmes. goto n est pas une structure de contrôle. Ne structure pas le programme de façon hiérarchique. Les autres structures de contrôle séparent 2 niveaux : Le niveau contrôle : condition. Le niveau contrôlé : instructions. L enchaînement de nombreux sauts Devient un véritable jeu de piste. Très difficile de comprendre l intention du programmeur. Les programmeurs utilisant beaucoup goto ne comprennent généralement pas pourquoi leurs programmes fonctionnent. lorsqu ils fonctionnent. 64

65 L instruction goto Critique NE PAS UTILISER goto sauf si cela apporte vraiment quelque chose 65

66 L instruction goto Pourquoi existe-t-elle? Dans certains environnements très contraints En taille mémoire. En temps d exécution. L instruction goto peut permettre d écrire du code d une façon optimisée. en consommant le moins de ressources possibles. c est une programmation proche de la machine. Ce cas ne se présentera pas dans INFO1. Donc 66

67 Qu avons-nous appris? Les structures de contrôle de test/sélection if, switch case. Les structures de contrôle itératives do while, while, for break, continue goto Quelques recommandations pour organiser le code Améliorer la lisibilité par l indentation. Utiliser judicieusement les commentaires. 67

68 Vos questions 68

69 69