Tableau et enregistrement en Pascal et Première version du jeu du puissance 4
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- Claudette Poulin
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1 Tableau et enregistrement en Pcal et Première version du jeu du puissance 4 I3 - Algorithmique et programmation Nicol Delestre Tableau, etc. v2.0 1 / 39
2 Plan 1 Tableau Tableau à une dimension Tableau à n dimensions 2 Enregistrement (structure) Instruction with...do 3 Puissance 4 Cahier des charges Règles du jeu Analyse Conception préliminaire Conception détaillée Développement 4 Conclusion Tableau, etc. v2.0 2 / 39
3 Tableau Les tableaux en Pcal sont statiques La taille des tableaux est fixée à la compilation La taille des tableaux est déterminée en spécifiant un intervalle Par défaut, l utilisation d un indice de tableau en dehors de cet intervalle n est p vérifié : cela peut provoquer un Runtime error si la zone mémoire n appartient p au processus (non compatible avec le concept de tests unitaires) le mieux est d ajouter une directive de compilation ({$RANGECHECKS ON}) qui va ajouter du code automatiquement pour vérifier que l indice est entre les bornes de définition On utilise rarement directement les types tableaux : Le Pcal n accepte p directement des paramètres de type tableau, mais il accepte des paramètres dont le type est bé sur le type tableau On crée de nouveau type qui sont des tableaux Type NouveauType =... ; Tableau, etc. v2.0 3 / 39
4 Tableau à une dimension 1 / 3 Définition/Déclaration a r r a y [ indicedebut.. indicefin ] o f TypeDesElements avec : indicedebut et indicefin sont des constantes de type scalaire Exemple c o n s t MAX = 100; PREMIERE_LETTRE = a ; DERNIERE_LETTRE = z ; type Lettre = PREMIERE_LETTRE.. DERNIERE_LETTRE ; Entiers = a r r a y [1.. MAX ] o f I n t e g e r ; NbOccurences = a r r a y [ Lettre ] o f I n t e g e r ; Tableau, etc. v2.0 4 / 39
5 Tableau à une dimension 2 / 3 Utilisation On utilise une ce du tableau en spécifiant l indice de cette ce entre crochet Exemple procedure initialiserentiers ( var t : Entiers ; val : I n t e g e r ); var i : I n t e g e r ; begin f o r i :=1 to MAX do t[i ]:= val end; Tableau, etc. v2.0 5 / 39
6 Tableau à une dimension 3 / 3 Affectation On peut affecter le contenu d un tableau dans un autre tableau s ils sont de même type Exemple f u n c t i o n compteroccurences ( chainedelettresminuscules : String ) : NbOccurences ; v a r i : I n t e g e r ; resultat : NbOccurences ; unelettre : Lettre ; b e gin initialisernboccurrences ( resultat ); f o r i :=1 to length ( chainedelettresminuscules ) do b e gin unelettre := chainedelettresminuscules [ i]; resultat [ unelettre ]:= resultat [ unelettre ]+1; end; compteroccurences := resultat end; Tableau, etc. v2.0 6 / 39
7 Tableau à 2 dimensions Définition/Déclaration Il y a deux façons de déclarer des tableaux à deux dimensions : 1 en considérant que l on a un tableau de tableau a r r a y [ indicedebut1.. indicefin1 ] o f a r r a y [ indicedebut2.. indicefin2 ] o f TypeDesElements 2 en spécifiant directement deux intervalles séparés par une, : a r r a y [ indicedebut1.. indicefin1, indicedebut2.. indicefin2 ] o f TypeDesElements Utilisation On utilise une ce du tableau en spécifiant entre crochet les deux indices de cette ce séparés par un, Tableau, etc. v2.0 7 / 39
8 Tableau à n dimensions 1 / 2 Extension Par extension on peut définir et utiliser des tableaux à n dimensions Exemple à 3 dimensions c o n s t LARGEUR = 4; HAUTEUR = 4; PROFONDEUR = 4; type Contenu = ( Vide, PionBlanc, PionNoir ); Plateau = a r r a y [1.. LARGEUR, 1.. PROFONDEUR, 1.. HAUTEUR ] o f Contenu ; Tableau, etc. v2.0 8 / 39
9 Tableau à n dimensions 2 / 2 Utilisation procedure intialiserplateau ( v a r p : Plateau ); v a r i,j,k : I n t e g e r ; b e gin f o r i :=1 to LARGEUR do f o r j :=1 to PROFONDEUR do f o r k :=1 to HAUTEUR do p[i,j,k ]:= Vide end; Tableau, etc. v2.0 9 / 39
10 Enregistrement 1 / 4 Les enregistrements (record) Pcal correspondent aux structures en algorithmique Définition/Déclaration Tout comme pour les tableaux, on utilise rarement des variable de type enregistrement, on définit plutôt des types Syntaxe : r e c o r d champ1 : Type1 champ2 : Type2... end; Exemple type TComplexe = r e c o r d re : Real ; im : Real ; end; Tableau, etc. v / 39
11 Enregistrement 2 / 4 Utilisation On accède au champ c d une variable v de type enregistrement en faisant suivre la variable v d un. puis du champ c (v.c) si le champ c est aussi de type enregistrement, on peut accéder à ses champs (par exemple c1) depuis v suivant le même principe (v.c.c1) Exemple f u n c t i o n creercomplexe ( partiereel, partieimaginaire : Real ) : TComplexe ; v a r resultat : TComplexe ; b e gin resultat.re := partiereel ; resultat. im := partieimaginaire ; creercomplexe := resultat end; { creercomplexe } Tableau, etc. v / 39
12 Enregistrement 3 / 4 Encapsulation Exemple Afin d être facilement réutilisable, les utilisateurs ne doivent p accéder directement aux champs de l enregistrement f u n c t i o n partiereelle (c : TComplexe ) : Real ; b e gin partiereelle :=c. re end; { partiereelle } f u n c t i o n partieimaginaire (c : TComplexe ) : Real ; b e gin partieimaginaire :=c. im end; { partieimaginaire } Tableau, etc. v / 39
13 Enregistrement 4 / 4 Enregistrement vers chaîne de caractères Exemple Comme pour les tableaux, on ne peut p afficher directement un enregistrement On utilise souvent une fonction qui créé une chaîne de caractères à partir de l enregistrement f u n c t i o n complexeenchaine (c : TComplexe ) : String ; v a r re,im : String ; b e gin str ( partiereelle (c),re); str ( partieimaginaire (c),im); complexeenchaine := re+ + +im+ i end; { complexeenchaine } Tableau, etc. v / 39
14 with...do L instruction with permet d omettre le nom de la variable de type enregistrement, et donc accéder localement directement à ses champs Exemple f u n c t i o n creercomplexe ( partiereelle, partieimaginaire : Real ) : TComplexe ; v a r resultat : TComplexe ; b e gin with resultat do b e gin re := partiereelle ; im := partieimaginaire ; end; creercomplexe := resultat end; { creercomplexe } Tableau, etc. v / 39
15 Cahier des charges Développer un programme permettant à deux joueurs humains de jouer au jeu du puissance 4. L interface homme machine sera en mode texte. Exemple d interface homme machine (IHM) $./puissance4txt Au joueur qui a les * de jouer :4 * Au joueur qui a les + de jouer :3 + * Au joueur qui a les * de jouer :5 Tableau, etc. v / 39
16 Puissance 4 Puissance 4 est un jeu de société combinatoire abstrait au tour par tour, édité pour la première fois en 1974 par MB (détenu de nos jours par Hbro) et qui se joue à 2. Le but est de faire une ligne de 4 pions sur une grille comptant 6 rangées et 7 colonnes, les parties durant en général une dizaine de minutes. Chaque joueur dispose de 21 pions d une couleur (jaune ou rouge). Tour à tour les joueurs posent un pion dans une colonne, le pion coulisse jusqu à sa position la plus bse dans la colonne, et c est à l autre joueur de jouer. Le vainqueur est le premier joueur qui aligne quatre pions de sa couleur verticalement, horizontale ou diagonalement. (Wikipedia) Tableau, etc. v / 39
17 Méthodologie Étapes du projet 1 Analyse : Identifier les types de données propres au projet ainsi que les opérations pour les utiliser Faire une analyse descendante de la résolution du problème (faireunepartie) 2 Conception préliminaire : donner les signatures des fonctions et procédures : des opérations des types du projet des opérations de l analyse descendante 3 Conception détaillée : Expliciter la conception des types de données Expliciter les algorithmes des fonctions et procédures de la CP 4 Développement en Pcal Tableau, etc. v / 39
18 Les types de données et leurs opérations 1 / 2 L analyse du sujet fait apparaître les types de données suivants : Pion qui est jaune ou rouge Contenu d une ce d un plateau qui est soit vide soit remplie par un pion Plateau qui est un ensemble de ce organisé en colonnes (type Colonne) et lignes (type Ligne) EtatPartie l état finale de la partie (partie gagnée ou partie nulle) Opération de Pion obtenir l autre joueur (autrejoueur) Entrée : Pion Sortie : Pion Tableau, etc. v / 39
19 Les types de données et leurs opérations 2 / 2 Opérations de Plateau vider le plateau (vider) Entrée : Plateau Sortie : Plateau obtenir le contenu d une ce (contenuce) Entrée : Plateau, Colonne, Ligne Sortie : Contenu obtenir la hauteur d une colonne (hauteurcolonne) Entrée : Plateau, Colonne Sortie : Naturel jouer un pion dans une colonne (jouer) Entrée : Plateau, Colonne, Pion Sortie : Plateau savoir si on peut jouer dans une colonne : colonne totalement rempli? (peutjouer) Entrée : Plateau, Colonne Sortie : Booléen Tableau, etc. v / 39
20 Analyse descendante 1 / 3 > faire une partie faireunepartie EtatPartie Pion Plateau viderplateau Plateau Plateau plateautotalementrempli Booléen Plateau afficherplateau Plateau Colonne coupgagnant Booléen Plateau Pion obtenircoup Colonne Plateau Colonne Pion jouer Plateau Tableau, etc. v / 39
21 Analyse descendante 2 / 3 coup gagnant Plateau Colonne coupgagnant Booléen Plateau 0..NB_LIGNES Colonne hauteurcolonne Plateau Colonne Ligne nbpionsalignes Verticalement Naturel Plateau Colonne Ligne nbpionsalignes Horizontalement Naturel Plateau Colonne Ligne nbpionsalignes Dialgonalement Naturel Plateau Colonne Ligne nbpionsalignes Dialgonalement GaucheADroite Naturel Plateau Colonne Ligne nbpionsalignes Dialgonalement DroiteAGauche Naturel Tableau, etc. v / 39
22 Analyse descendante 3 / 3 totalementrempli Plateau plateautotalement Rempli Booléen Plateau Colonne hauteurcolonne 0..NB_LIGNES Tableau, etc. v / 39
23 Conception préliminaire 1 / 2 Opérations de Pion fonction autrejoueur (unjoueur : Pion) : Pion Opérations de Plateau procédure vider (S unplateau : Plateau) fonction contenuce (unplateau : Plateau, col : Colonne, lig : Ligne) : Contenu fonction hauteurcolonne (unplateau : Plateau, col : Colonne) : 0..NB LIGNES procédure jouer (E/S unplateau : Plateau,E col : Colonne, unpion : Pion) fonction peutjouer (unplateau : Plateau, col : Colonne) : Booleen Tableau, etc. v / 39
24 Conception préliminaire 2 / 2 Opérations pour jouer au puissance 4 procédure faireunepartie (E afficher : AfficherPlateau, obtenircoupjaune, obtenircouprouge : ObtenirCoup,S etatpartie : EtatPartie, quiagagne : Pion) fonction coupgagnant (unplateau : Plateau, col : Colonne) : Booleen fonction plateautotalementrempli (unplateau : Plateau) : Booleen fonction nbpionsalignesverticalement (unplateau : Plateau, col : Colonne, lig : Ligne) : Naturel précondition(s) 0 < lig et lig hauteurcolonne(unplateau, col) fonction nbpionsaligneshorizontalement (unplateau : Plateau, col : Colonne, lig : Ligne) : Naturel précondition(s) 0 < lig et lig hauteurcolonne(unplateau, col) fonction nbpionsalignesdiagionalement (unplateau : Plateau, col : Colonne, lig : Ligne) : Naturel précondition(s) 0 < lig et lig hauteurcolonne(unplateau, col) fonction nbpionsalignesdiagionalementdroiteagauche (unplateau : Plateau, col : Colonne, lig : Ligne) : Naturel précondition(s) 0 < lig et lig hauteurcolonne(unplateau, col) fonction nbpionsalignesdiagionalementgaucheadroite (unplateau : Plateau, col : Colonne, lig : Ligne) : Naturel précondition(s) 0 < lig et lig hauteurcolonne(unplateau, col) Tableau, etc. v / 39
25 Conception détaillée - Constantes et Types Constantes Constante NB COLONNES = 7 Constante NB LIGNES = 6 Constante NB PIONS ALIGNES POUR GAGNER = 4 Types Type EtatPartie = {partiegagnee, partienulle} Type Contenu = {vide,pionjaune,pionrouge} Type Pion = pionjaune..pionrouge Type Colonne = 1..NB COLONNES Type Ligne = 1..NB LIGNES Type Plateau = Structure contenu : Tableau[1..NB COLONNES][1..NB LIGNES] de Contenu hauteurcolonne : Tableau[1..NB COLONNES] de Naturel finstructure Tableau, etc. v / 39
26 Conception détaillée - Opérations sur les types Opérations du type Plateau procédure vider (S leplateau : Plateau) Déclaration i : Colonne j : Ligne debut pour i 1 à NB COLONNES faire leplateau.hauteurcolonne[i] 0 pour j 1 à NB LIGNES faire leplateau.contenu[i][j] vide finpour finpour fin Exercices Donnez les algorithmes des fonctions et procédures : contenuce, hauteurcolonne, jouer, peutjouer Tableau, etc. v / 39
27 Conception détaillée - Puissance 4 1 / 3 faireunepartie procédure faireunepartie (S etatpartie : EtatPartie, quiagagne : Pion) Déclaration leplateau : Plateau, joueurcourant : Pion, coup : Colonne debut vider(leplateau) joueurcourant pionjaune afficher(leplateau) repeter coup obtenircoup(leplateau,joueurcourant) jouer(leplateau,coup,joueurcourant) afficher(leplateau) joueurcourant autrejoueur(joueurcourant) jusqu a ce que coupgagnant(leplateau,coup) ou totalementrempli(leplateau) si coupgagnant(leplateau,coup) alors etatpartie partiegagnee quiagagne autrejoueur(joueurcourant) sinon etatpartie partienulle finsi fin Tableau, etc. v / 39
28 Conception détaillée - Puissance 4 2 / 3 totalementrempli fonction plateautotalementrempli (unplateau : Plateau) : Booleen Déclaration resultat : Booleen, i : Colonne debut i 1 resultat Vrai tant que resultat et i NB COLONNES faire resultat hauteurcolonne(unplateau,i)=nb LIGNES i i+1 fintantque retourner resultat fin Tableau, etc. v / 39
29 Conception détaillée - Puissance 4 3 / 3 coupgagnant fonction coupgagnant (unplateau : Plateau, col : Colonne) : Booleen debut retourner nbpionsalignesverticalement(unplateau,col,hauteurcolonne(unplateau,col)) NB PIONS ALIGNES POUR GAGNER ou nbpionsaligneshorizontalement(unplateau,col,hauteurcolonne(unplateau,col)) NB PIONS ALIGNES POUR GAGNER ou nbpionsalignesdiagionalement(unplateau,col,hauteurcolonne(unplateau,col)) NB PIONS ALIGNES POUR GAGNER fin Tableau, etc. v / 39
30 Développement en Pcal 1 / 9 Renomage des types Préfixer chaque type par un T Organisation du programme Déclarer les constantes et types Déclarer les fonctions et procédures (utilisation du mot clé forward) pour éviter les utilisations avant les déclarations Définir les fonctions et procédures Méthodologie de développement Commencer par coder les opérations de bes des types, puis les opérations de l analyse descendante (du b vers le haut) Après chaque codage d une fonction ou procédure, on compile Tableau, etc. v / 39
31 Développement en Pcal 2 / 9 Déclaration des types et constantes 1 program Puissance4Txt ; 2 3 c o n s t 4 NB_LIGNES = 6; 5 NB_COLONNES = 7; 6 NB_PIONS_ALIGNES_POUR_GAGNER = 4; 7 8 type 9 TContenu = (vide, pionjaune, pionrouge ); 10 TPion = pionjaune.. pionrouge ; 11 TColonne = 1.. NB_COLONNES ; 12 TLigne = 1.. NB_LIGNES ; 13 TPlateau = r e c o r d 14 contenu : array [1.. NB_COLONNES,1.. NB_LIGNES ] of TContenu ; 15 hauteurcolonne : array [1.. NB_COLONNES ] of Integer ; 16 end; 17 TEtatPartie = ( partie_gagnee, partie_nulle ); f u n c t i o n obtenircouphumain ( leplateau : TPlateau ; joueur : TPion ) : TColonne ; forward ; 21 procedure afficher ( leplateau : TPlateau ); forward ; Tableau, etc. v / 39
32 Développement en Pcal 3 / 9 Déclaration des fonctions et procédures 25 f u n c t i o n autrejoueur ( joueur : TPion ) : TPion ; 26 begin 27 ce joueur o f 28 pionjaune : autrejoueur :=pionrouge ; 29 pionrouge : autrejoueur :=pionjaune ; 30 end { ce } 31 end; procedure vider ( v a r leplateau : TPlateau ); 34 v a r 35 i : TColonne ; 36 j : TLigne ; 37 begin 38 f o r i :=1 to NB_COLONNES do 39 begin 40 leplateau. hauteurcolonne [i ]:=0; 41 f o r j :=1 to NB_LIGNES do 42 leplateau. contenu [i,j ]:= vide ; 43 end 44 end; { vider } f u n c t i o n contenuce ( leplateau : TPlateau ; colonne : TColonne ; ligne : TColonne ) : TContenu ; 47 begin 48 contenuce :=leplateau. contenu [colonne, ligne ] 49 end; { contenuce } Tableau, etc. v / 39
33 Développement en Pcal 4 / 9 Fonctions et procédures de la logique métier 51 function hauteurcolonne ( leplateau : TPlateau ; colonne : TColonne ) : Integer ; 52 begin 53 hauteurcolonne :=leplateau. hauteurcolonne [ colonne ] 54 end; { hauteurcolonne } procedure jouer ( v a r leplateau : TPlateau ; colonne : TColonne ; pion : TPion ); 57 begin 58 inc ( leplateau. hauteurcolonne [ colonne ]); 59 leplateau. contenu [colonne, leplateau. hauteurcolonne [ colonne ]]:= pion 60 end; { jouer } f u n c t i o n peutjouer ( leplateau : TPlateau ; colonne : TColonne ) : Boolean ; 63 begin 64 peutjouer := hauteurcolonne ( leplateau, colonne )<NB_LIGNES 65 end; { peutjouer } f u n c t i o n plateautotalementrempli ( unplateau : TPlateau ) : Boolean ; 68 v a r i : TColonne ; 69 begin 70 i :=1; 71 plateautotalementrempli :=True ; 72 w h i l e plateautotalementrempli and (i<= NB_COLONNES ) do 73 begin 74 plateautotalementrempli := hauteurcolonne ( unplateau,i)=nb_lignes ; 75 inc (i) 76 end 77 end; { plateautotalementrempli } Tableau, etc. v / 39
34 Développement en Pcal 5 / 9 Fonctions et procédures de la logique métier 79 f u n c t i o n nombrepionsalignesverticalement ( unplateau : TPlateau ; colonne : TColonne ; ligne : TLigne ) : Integer ; 80 f u n c t i o n nbpionsalignesverticalement ( unplateau : TPlateau ; pionref : TPion ; colonne, ligne, direction, borne : Integer ) : Integer ; 81 v a r 82 resultat,i : Integer ; 83 begin 84 i:= ligne ; 85 resultat :=0; 86 w h i l e (i<>borne ) and ( contenuce ( unplateau,colonne,i)=pionref ) do 87 begin 88 i:=i+ direction ; 89 inc ( resultat ); 90 end; 91 nbpionsalignesverticalement := resultat -1; 92 end; { nbpionsalignesverticalement } 93 begin 94 nombrepionsalignesverticalement := nbpionsalignesverticalement ( unplateau, contenuce ( unplateau,colonne, ligne ),colonne,ligne, -1,0) 95 +nbpionsalignesverticalement ( unplateau, contenuce ( unplateau,colonne, ligne ),colonne, ligne,1, NB_LIGNES +1) +1; 96 end; { nombrepionsalignesverticalement } Tableau, etc. v / 39
35 Développement en Pcal 6 / 9 Fonctions et procédures de la logique métier 159 f u n c t i o n coupgagnant ( unplateau : TPlateau ; colonne : TColonne ) : Boolean ; 160 begin 161 coupgagnant :=( nombrepionsalignesverticalement ( unplateau,colonne, hauteurcolonne ( unplateau, colonne ))=NB_PIONS_ALIGNES_POUR_GAGNER ) 162 or ( nombrepionsaligneshorizontalement ( unplateau,colonne, hauteurcolonne ( unplateau, colonne ))= NB_PIONS_ALIGNES_POUR_GAGNER ) 163 or ( nombrepionsalignesdiagonalementgaucheadroite ( unplateau,colonne, hauteurcolonne ( unplateau, colonne ))=NB_PIONS_ALIGNES_POUR_GAGNER ) 164 or ( nombrepionsalignesdiagonalementdroiteagauche ( unplateau,colonne, hauteurcolonne ( unplateau, colonne ))=NB_PIONS_ALIGNES_POUR_GAGNER ); 165 end; { coupgagnant } Tableau, etc. v / 39
36 Développement en Pcal 7 / 9 Fonctions et procédures de la logique métier 167 procedure faireunepartie ( v a r etatpartie : TEtatPartie ; quiagagne : TPion ); 168 v a r 169 leplateau : TPlateau ; 170 joueurcourant : TPion ; 171 coup : TColonne ; 172 begin 173 vider ( leplateau ); 174 joueurcourant :=pionjaune ; 175 afficher ( leplateau ); 176 r e p e a t 177 coup := obtenircouphumain ( leplateau, joueurcourant ); 178 jouer ( leplateau,coup, joueurcourant ); 179 afficher ( leplateau ); 180 joueurcourant := autrejoueur ( joueurcourant ); 181 u n t i l coupgagnant ( leplateau,coup ) or plateautotalementrempli ( leplateau ); 182 i f coupgagnant ( leplateau,coup ) then 183 begin 184 etatpartie := partie_gagnee ; 185 quiagagne := autrejoueur ( joueurcourant ); 186 end e l s e 187 etatpartie := partie_nulle 188 end; { jouer } Tableau, etc. v / 39
37 Développement en Pcal 8 / 9 Fonctions et procédures de l IHM 199 procedure afficher ( leplateau : TPlateau ); 200 v a r 201 i : TColonne ; 202 j : TLigne ; 203 c : String ; 204 begin 205 f o r j:= NB_LIGNES downto 1 do 206 begin 207 f o r i :=1 to NB_COLONNES do 208 begin 209 w r i t e ( ); 210 i f contenuce ( leplateau,i,j)=vide then 211 w r i t e ( ) 212 e l s e 213 write ( pionenchaine ( contenuce ( leplateau,i,j))); 214 end; 215 w r i t e l n ( ); 216 end; 217 f o r i :=1 to NB_COLONNES do 218 w r i t e ( -- ); 219 w r i t e l n ( - ); 220 f o r i :=1 to NB_COLONNES do 221 begin 222 str (i,c); 223 write ( +c); 224 end; 225 w r i t e l n () 226 end; { afficher } Tableau, etc. v / 39
38 Développement en Pcal 9 / 9 Programme principal 246 v a r 247 etatfinale : TEtatPartie ; 248 quiagagne : TPion ; 249 begin 250 faireunepartie ( etatfinale, quiagagne ); 251 i f etatfinale = partie_gagnee then 252 begin 253 i f quiagagne = pionjaune then 254 w r i t e l n ( Vous avez gagne!! ) 255 e l s e 256 w r i t e l n ( J ai gagne!! ) 257 end e l s e 258 w r i t e l n ( Partie nulle ) 259 end. Tableau, etc. v / 39
39 Conclusion Critères d un bon programme lisible fiable maintenable réutilisable portable correct (preuve) efficace (complexité) faire face à des contraintes économiques Tableau, etc. v / 39
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