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République Algérienne Démocratique et Populaire
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene
Faculté d’Electronique et d’Informatique
Département Informatique
Cours Algorithmique de 1ere Année MI
Présenté par : Dr. B. BESSAA
Soient A, B, C, D et E cinq abonnés d’un opérateur téléphonique. Les
numéros de ces abonnés sont:
A: 05 56 88 65 17 D: 05 36 55 78 27
B: 04 39 56 88 71 E: 05 29 92 87 72
C: 05 18 81 78 20
Alors maintenant, préparez vous, je vais vous poser quelques questions.
Vous êtes prêt ?
2
Mais ne trichez pas !
Oui, nous sommes prêt.
D’accord.
3
Alors, première question:
Quel est le nombre de répétitions du chiffre 5 dans chaque numéro.
Ehhhh, est-ce qu’on peut revenir en arrière ?
Non, j’ai dis ne trichez pas !
Mais monsieur, vous aurez dû nous avertir ! C’est une question qui
nécessite la mémorisation des numéros.
Et vous pensez pouvoir retenir les cinq numéros en quelques secondes ?
Bon, non, mais on aurait pu les reporter sur une feuille par exemple.
Donc vous confirmer que par fois, votre cerveau (mémoire interne), ne
suffit pas, et vous avez besoin d’un support physique (mémoire externe).
BESOIN
Depuis le début du cours d’algorithmique, on a vu plusieurs types de
variables, types de base (entier, réel, caractère, booléen) et types
structurés (tableau, chaine, enregistrements).
Revenons à nos algorithmes.
4
Le problème de tous ces types est que, après avoir fait des traitements,
à un certain moment on va mettre fin au programme (algorithme), alors
vous avez sans doute remarqué qu’une fois qu’on termine on n’a plus de
traces sur nos résultats, et tout ce qu’on à fait est foutu en l’air. Et donc
si vous voulez utiliser les résultats, vous devez les reporter sur cette
fameuse feuille.
Quelle feuille ?
Celle que vous avez utilisé pour reporter les numéros de téléphone !
Mais les résultats peuvent avoir des tailles importantes, et on ne va pas
les écrire tous à la main ?!
Ehhh, feuille oui, mais une feuille électronique et non pas papier !
Vous savez, la mémoire externe, c’est pas c’qui manque !!!, on peut avoir
plusieurs types de ces mémoires.
5
Le problème c’est comment notre programme (algorithme) va pouvoir
utiliser cette mémoire.
Et donc ?
Donc on a BESOIN d’un nouveau type de variable ! C’est le type
FICHIER
Pour tout traitement, un algorithme a besoin de variables de types
donnés, et ce qu’on a vu jusqu’à présent n’a rien avoir avec ce qu’on est
entrain de dire.
Définition
Un fichier est un ensemble d’informations stockées sur un support
physique (disque dur, flash disque, …). C’est une structure de donnée
permettant de regrouper et de stocker de manière permanente, un
ensemble (infini) de variables de même type (simples ou structurés).
6
Heureusement, ce n’est pas a vous de gérer. C’est le système
d’exploitation (SE) qui va prendre en charge la gestion de (l’extérieur).
Tout ce que vous avez à faire est d’informer le SE que vous allez utiliser
un espace mémoire externe (fichier).
Mais vous avez dit que FICHIER est un Type, donc il est utilisé par notre
algorithme, comment est-ce qu’il est géré par le SE, on a deux fichiers
ou quoi?
Exactement, lorsqu’on parle de fichiers, on a cette notion de l’extérieur
Mais monsieur, vous avez dit stockées sur un support physique, donc on
va sortir vers une unité externe?!
Et comment on va gérer ça ?
Très bonne remarque
Et ben oui, la particularité de ce nouveau type (Fichier) est qu’il existe
dans deux emplacements.
7
En mémoire centrale
Il est utilisé dans un programme
(algorithme) comme toute autre
variable, il a un NOM qui
l’identifie appelé Nom Logique
En mémoire externe
Il occupe un espace mémoire qui
porte son NOM, mais cette fois
appelé Nom Physique
Et justement c’est le SE, suite à notre demande, qui va créer un lien
entre le Nom Logique et le Nom Physique
C’est ce qu’on appelle l’ ASSIGNATION
8
Bien, il existe plusieurs différences :
Et quelle est la différence entre les deux, Logique et Physique ?
1- Type de mémoire:
La mémoire utilisée pour le fichier logique est volatile (perd les données
si elle est hors tension), par contre la mémoire utilisée pour le fichier
physique n’est pas volatile (les données sont sauvegardées en
permanence même hors tension).
3- La capacité:
En général, la mémoire utilisée pour le fichier logique (appelée mémoire
tampon ou Buffer) est beaucoup plus petite que celle utilisée pour le
fichier physique, surtout s’il est volumineux.
2- La vitesse:
La première (mémoire centrale) est beaucoup plus rapide que la
deuxième.
4- L’organisation:
La première est organisée suivant la logique utilisée dans l’algorithme,
par contre la deuxième c’est un magasin de stockage (suite binaire).
9
Bien, je vais expliquer:
Doucement, doucement monsieur, le type, la vitesse c’est clair. Mais
Capacité, Organisation ???
Capacité:
En effet, les données d’un fichier physique ne sont pas présentes
entièrement en mémoire centrale, au fait le traitement se fait par
paquets (taille du Buffer). Chaque fois qu’on termine avec un paquet, on
l’envoie vers la mémoire physique et on traite un nouveau paquet.
Par exemple, si on veut créer un fichier qui contient 1000 multiples de 3.
Alors, si on suppose que la taille du buffer permet de stocker 250
entiers, l’opération de création passe par le traitement de 4 paquets.
Logique Physique
0 3 6 9 … 747
0 3 6 9 … 747
Générer 250 multiples (0 … 747)
Transférer le paquet vers le physique
Vider le Buffer
10
Bien, je vais expliquer:
Doucement, doucemnent monsieur, le type, la vitesse c’est clair. Mais
Capacité, Organisation ???
Capacité:
En effet, les données d’un fichier physique ne sont pas présentes
entièrement en mémoire centrale, au fait le traitement se fait par
paquets (taille du Buffer). Chaque fois qu’on termine avec un paquet, on
l’envoie vers la mémoire physique et on traite un nouveau paquets.
Par exemple, si on veut créer un fichier qui contient 1000 multiples de 3.
Alors, si on suppose que la taille du buffer permet de stocker 250
entiers, l’opération de création passe par le traitement de 4 paquets.
Logique Physique
750 753 … 1497
0 3 6 9 … 747
Générer 250 suivants (750 … 1497)
Transférer le paquet vers le physique
Vider le Buffer
750 753 … 1497
11
Bien, je vais expliquer:
Doucement, doucemnent monsieur, le type, la vitesse c’est clair. Mais
Capacité, Organisation ???
Capacité:
En effet, les données d’un fichier physique ne sont pas présentes
entièrement en mémoire centrale, au fait le traitement se fait par
paquets (taille du Buffer). Chaque fois qu’on termine avec un paquet, on
l’envoie vers la mémoire physique et on traite un nouveau paquets.
Par exemple, si on veut créer un fichier qui contient 1000 multiples de 3.
Alors, si on suppose que la taille du buffer permet de stocker 250
entiers, l’opération de création passe par le traitement de 4 paquets.
Logique Physique
1500 1503 … 2247
0 3 6 9 … 747
Générer 250 suivants (1500 … 2247)
Transférer le paquet vers le physique
Vider le Buffer
750 753 … 1497
1500 1503 … 2247
12
Bien, je vais expliquer:
Doucement, doucemnent monsieur, le type, la vitesse c’est clair. Mais
Capacité, Organisation ???
Capacité:
En effet, les données d’un fichier physique ne sont pas présentes
entièrement en mémoire centrale, au fait le traitement se fait par
paquets (taille du Buffer). Chaque fois qu’on termine avec un paquet, on
l’envoie vers la mémoire physique et on traite un nouveau paquets.
Par exemple, si on veut créer un fichier qui contient 1000 multiples de 3.
Alors, si on suppose que la taille du buffer permet de stocker 250
entiers, l’opération de création passe par le traitement de 4 paquets.
Logique Physique
2250 2253 … 2297
0 3 6 9 … 747
Générer 250 suivants (2250 … 2297)
Transférer le paquet vers le physique
Vider le Buffer
750 753 … 1497
1500 1503 … 2247
2250 2253 … 2297
13
Et comme on l’a fait pour 1000 multiples, on peut le faire pour 1 million,
pour 1 milliard… La seule limite c’est l’espace physique disponible en
mémoire secondaire. Et c’est pour ça qu’on a dit que la taille du type
Fichier est infinie (théoriquement).
Juste une remarque
L’opération de transfert de données entre la mémoire centrale (Buffer)
et la mémoire externe est assurée par le SE. Les actions du programme
(algorithme) qui traitent les données manipulent le fichier logique
(Buffer) et n’ont rien avoir avec la le fichier physique .
Et ce qu’on a fait pour transférer les données de la mémoire centrale
vers la mémoire externe, on peut le faire dans le sens inverse. Si on veut
faire des traitements sur des données existantes, on va les transférer
paquet par paquet, et chaque fois qu’on termine le traitement avec un
paquet on le remet dans le fichier physique, et on charge le suivant vers
la mémoire centrale et ainsi de suite jusqu’à ce qu’on termine le
traitement.
Ca c’est pour la Capacité, et pour l’Organisation ???
14
Pour l’organisation
Alors le fichier physique ce n’est qu’un conteneur dans lequel on stocke les
données. Il n y a aucune organisation des données, c’est une suite binaire
(0/1).
Exemple: Un fichier physique de taille 4 Octets créé par un programme
donné
01000010010101110100000000000000
Que représente ce contenu ? Aucune idée. Même le SE ( celui qui à fait le
transfert de la mémoire centrale à la mémoire externe) ne le sait pas.
Seul celui qui a créé fichier peut savoir de quoi il s’agit. Car c’est lui seul
qui connait la Logique suivie lors de la création et donc il peut faire une
interprétation de ces données.
Et qui peut le savoir alors ?
Alors on peut dire qu’avec des logiques différentes on peut aboutir au
même contenu physique ?!
15
Exactement !!! Prenons comme exemple le fichier physique précédent.
Un premier créateur du fichier dit :
Moi j’ai crée un fichier d’entier de 16 bits chacun.
01000010010101110100000000000000
Donc pour cette logique, le fichier contient deux entiers
0100000000000000100001001010111
En décimal, il s’agit de : 16983 et 8192
Un deuxième créateur du fichier dit :
Moi j’ai crée un fichier de réel sous la norme IEEE754 simple précision.
Donc pour cette logique, le fichier contient un seul réel représenté sur 32
bits(1 bit de signe, 8 bits pour l’exposant et 23 bits pour la mantisse.
Si vous maitrisez toujours la Représentation de l’Information (CRI) vous
allez voir qu’en décimal, il s’agit du nombre : 53.8125
Alors le fichier logique ?
16
Donc voilà, lorsqu’on parle de l’organisation du fichier on prétend le
fichier logique et non pas le physique.
1- Les Fichiers non typés
Et justement, suivant cette organisation, on défini deux types de fichiers:
Dans ce type de fichier, l’organisation est basée sur le caractère. Pou cela,
on les appelle aussi des Fichiers Texte.
Indépendamment de la sémantique des données, le contenu de ce type de
fichiers est une suite de caractères (imprimables). Donc chaque élément
du fichier est un caractère (physiquement: en bits c’est équivalent à 1
octet = 8 bits).
Un élément du fichier
17
Exemple : Si on prend un réel X= 2.21326412583351E-58
Alors le fichier qui va contenir ce nombre sera composé de 20 caractères
Sa taille sera donc 20 Octets, soit 160 bits.
2 . 2 1 3 2 6 4 1 2 5 8 3 3 5 1 E - 5 8
2- Les Fichiers typés
Dans ce type de fichier, l’organisation est basée sur le bloc de données.
Chaque bloc a un type qui peut être simple (entier,reel,…) ou structuré
(enregistrement,…). On les appelle aussi des Fichiers Binaires, car dans ce
cas les données sont stockées en utilisant leurs représentations binaires et
la taille d’un élément dépend de la taille de sa représentation.
Un élément du fichier Exemple fichier de réel:
Si on prend le même réel
X= 2.21326412583351E-58
La taille du fichier sera
4 Octets soit 32 bits
18
Voilà un exemple : Résultat d’un programme qui crée un fichier
contenant 1000 fois le nombre X = 199785 avec les 2 types de fichiers
19
Exactement. Oui, un fichier typé de caractères est identique à un fichier
texte, donc l’utilisation des fichiers typés est plus intéressante puisque
elle regroupe les deux.
Donc si on prend un Fichier Typé où le type du bloc est un caractère il
sera identique au Fichier Texte , Non ?
Passons maintenant à un autre problème.
Supposons qu’on a créé un fichier contenant les informations des
étudiants de la filière MI. Une fois qu’on termine, on veut avoir les
information d’un étudiant X, comment nous allons accéder à cette
information ?
C’est simple, nous allons faire une recherche dans ce fichier.
Ok, je vais donner un exemple
20
Alors, supposons que votre fichier se présente de cette manière
comment vous allez procéder ?
Et ben on va parcourir fiche par fiche jusqu’à ce qu’on trouve l’étudiant X.
Bien, maintenant je présente le fichier d’une autre façon
Là, c’est plus simple, on va directement à la
fiche X
21
Je donne une troisième alternative, le fichier se présente de cette façon
comment vous allez procéder ?
Dans ce cas on accède au paquet X, ensuite on parcours fiche par fiche
jusqu’à ce qu’on trouve notre étudiant.
Très Bien, vous êtes expert.
A partir de cet exemple, on voit que la manière de retrouver une
information dans un fichier dépend de la présentation.
Ceci nous mène à donner une autre classification des fichiers qui se base
sur le Mode d’Accès.
22
Alors suivant le mode d’accès, on distingue trois types de fichiers:
1- Les Fichiers à Accès Séquentiel
L’accès séquentiel consiste à traiter les informations séquentiellement,
c'est à dire dans l'ordre où elles apparaissent dans le fichier. Dans ce type
de fichier, pour accéder à une information, il faut parcourir toutes celles
qui la précède.
Par exemple pour accéder à C4,
on doit passer par C1, C2 et C3.
23
Par exemple pour accéder à C4, il suffit de donner son numéro.
2- Les Fichiers à Accès Direct
L’accès direct consiste à se placer directement sur l'information souhaitée
sans parcourir celles qui la précèdent, en précisant la position de
l'élément recherché. L'indication d'un numéro permet donc un accès
direct et rapide à l'information ainsi référencée.
3- Les Fichiers à Accès Séquentiel Indexé
Ce type d'accès combine la rapidité de l'accès direct et la simplicité de
l'accès séquentiel. Il est particulièrement adapté au traitement des gros
fichiers, comme les bases de données. Le principe est de créer des
fichiers supplémentaires d'index.
24
Dans la suite de ce cours, nous allons nous
intéresser aux Fichiers à Accès Séquentiel
Un fichier à accès séquentiel peut être vu comme un ruban de longueur
infinie.
La lecture et l'écriture sur ce fichier est réalisée par une tête de lecture-
écriture (TLE) permettant de lire ou écrire un seul élément à la fois.
TLE
L’élément pointé par la tête de lecture-écriture (TLE) est appelé Elément
Courant
C3
Elément Courant
Et comme tout fichier, il possède une marque de Fin De Fichier (FDF)
FDF
L’ajout d’un élément ne peut se faire qu’en fin de fichier
C5
Elément Courant
L’insertion et la modification ne sont pas permises dans ce type de fichier
25
Maintenant il ne reste plus qu’à voir comment utiliser le type
fichier dans un Algorithme
Eeeeeeeeeet Oui. Je sais c’était un peu long, mais il faut bien comprendre
le principe des fichiers. Maintenant, si vous avez bien compris, tout ce
qui reste est Trèèèèès Facile.
EeeeeeeN FIN?
Allez,
Une
petite
Pause
26
Déclaration d’un fichier
C’est simple, un fichier est déclaré en donnant son Nom et le Type de ses
éléments, en utilisant un mot clé spécifique: Fichier
<NomLog> : Fichier de <TypeElt>;
<NomLog> : c’est un identificateur du Nom Logique du fichier.
<TypeElt> : est le type des éléments du fichier, il peut être simple ou
structuré
Exemple:
Fent : Fichier de entier; F1 : Fichier de reel; Fcar: Fichier de caractere;
Fetud : Fichier de TEtudiant; où TEtudiant est un type Enregistrement
Ca va
Mieux ?
27
Primitives de manipulation des fichiers
Chaque fois qu’on défini un nouveau type, il faut préciser les opérations
qu’on peut faire avec ce type. Et bien avec le type fichier, on peut :
1- Assigner un fichier.
2- Ouvrir un fichier.
3- Lire ou Ecrire dans un fichier.
4- Fermer un fichier.
1- Assignation
Vous vous souvenez de ce mot, ce fameux lien entre le Logique et le
Physique.
Alors cette opération permet de donner le nom physique du fichier où on
va stocker nos données. Son exécution ne fait rien, c’est juste une
information que le SE va utiliser lorsqu’il commence ses traitements.
28
Sa syntaxe est :
Assigner(<NomLog>,<NomPhy>);
<NomLog> : c’est l’identificateur du fichier déclaré dans la partie
déclaration.
<NomPhy> : est une chaine da caractère représentant le nom physique
du fichier. Elle peut contenir, éventuellement, le chemin
complet sur l’unité de stockage.
Cette chaine peut être une constante, comme elle peut être
une variable de type chaine.
Exemple
Assigner(Fent,’FichierEntier’); Assigner(Fcar,’Caractere.Dat’);
Assigner(FEtud,’C:CursusfichesEtudiant.MI’);
Assigner(F1,’Nombre.Dat’);
Chemin ‘E:resultatsNotes.dat’; Assigner(Fres,Chemin);
29
2- Ouverture
Pour pouvoir exploiter une fichier, il faut qu’il soit ouvert. Un fichier est
ouvert ou bien pour lire ou écrire des données. Donc on a deux modes
d’ouverture.
2.1- Ouverture en Mode Lecture
Sa syntaxe est:
Relire(<NomLog>); Exemple : Relire(Fcar);
L’exécution de cette action fait intervenir le SE et déclenche une suite
d’opérations:
- A l’aide de l’action
Assigner(<NomLog>,<NomPhy>), le
SE lance un avis de recherche sur la
mémoire externe d’un
emplacement qui s’appelle
<NomPhy>
Deux résultats sont possibles :
30
1- Le fichier n’existe pas !
Le système déclenche une exception,
et revoie un message d’erreur
2- Le fichier existe
Le système ouvre le fichier.
et positionne la TLE sur le premier
élément.
TLE
NomPhy FDF
31
2.1- Ouverture en Mode Ecriture
Sa syntaxe est:
Reecrire(<NomLog>); Exemple : Reecrire(Fcar);
De même pour cette action, son exécution fait intervenir le SE et à
travers l’assignation, déclenche une recherche du fichier <NomPhy> :
Là aussi, deux résultats sont possibles :
1- Le fichier n’existe pas
Le système crée un fichier vide (ne contient que la
marque FDF) avec le nom NomPhy
La tête TLE sera sur la marque FDF
FDFNomPhy
TLE
32
2- Le fichier existe
Le système ouvre le fichier.
EFFACE toutes les données (le fichier devient vide) et positionne la
TLE au début.
TLE
NomPhy FDF
Remarque:
Il existe une autre syntaxe qu’on peut utiliser, elle regroupe les deux
modes (lecture et écriture). Sa syntaxe est:
Ouvrir(<NomLog>,<Mode>);
<Mode> est un caractère qui défini le mode d’ouverture.
Mode Lecture : ‘L’, Exemple : Ouvrir(Fcar,’L’); équivalent à Relire(Fcar);
Mode Ecriture : ‘E’, Exemple : Ouvrir(Fcar,’E’); équivalent à Reecrire(Fcar);
33
3.1- Lecture
Sa syntaxe est:
Lire(<NomLog>,<idVar>); Exemple: Lire(Fcar,X);
3- Lecture ou Ecriture
Se sont deux opérations d’entrée/sortie.
Cette opération s’exécute sur un fichier ouvert en mode Lecture. Elle
permet de lire l’élément courant (pointé par la Tête TLE) et le met dans
la variable <idVar> qui doit être du même type, puis déplace la TLE vers
l’élément suivant.
Exemple : Soit un fichier ouvert, où la TLE est sur C2,
et soient deux variables X et Y
TLELire(Fcar,X);
Lire(Fcar,Y);
X
Y
C2 C3 C4
34
3.2- Ecriture
Sa syntaxe est:
Ecrire(<NomLog>,<idVar>); Exemple: Ecrire(Fcar,X);
Cette opération s’exécute sur un fichier ouvert en mode Ecriture. Elle
permet de d’écrire le contenu d’une variable <idVar>, qui doit être du
même type que les éléments du fichier, dans le fichier NomLog.
L’écriture se fait toujours à la fin du fichier. Donc on déplace la marque
FDF d’un pas, ce qui crée un espace vide qui va recevoir l’élément
ajouté.
Exemple : Soit un fichier ouvert en écriture contenant déjà deux
éléments C1 et C2. Et soit X une variable contenant C3. L’ajout de X se
fait de cette manière.
TLEEcrire(Fcar,X); C3X C3
FDF
35
C’est simple, une fois qu’on termine les traitements avec un fichier, il faut
le fermer. Sa syntaxe est:
Fermer(<NomLog>); Exemple: Fermer(Fcar);
Cette opération s’exécute sur un fichier ouvert en mode Lecture ou
Ecriture. Elle permet de fermer le fichier NomLog qui correspond
physiquement à NomPhy. Une fois fermé, aucun traitement sur le
fichier ne sera possible.
3- Fermeture
FDFFermer(Fcar);
Remarque
La fermeture d’un fichier ne touche pas à l’assignation, le lien entre
NomLog et NomPhy existe toujours, et on peut ré-ouvrir le fichier
sans renouveler l’assignation.
36
Moi aussi. Allez, courage, une dernière
chose et on termine le cours.
Vous êtes fatigués !
La Marque de Fin De Fichier (FDF)
Lorsqu’on parcourt un fichier ouvert en Lecture, on a besoin de savoir si on
a atteint la fin ou non. Donc, dans un algorithme, on a besoin d’une action
qui nous donne cette information. Justement, c’est la fonction FDF().
Sa syntaxe est :
FDF(<NomLog>); Exemple : FDF(Fcar);
FDF() est égale à VRAI si la TLE est sur une marque FDF et FAUX sinon.
Remarque
- Si FDF() renvoie Faux juste après l’ouverture Alors le fichier est VIDE Fsi;
- La fonction FDF() n’est utilisée qu’avec des fichiers ouverts en LECTURE
37
Encore un peu d’ pour un petit exercice ?
Exercice
Soient File1 et File2 deux fichiers de chaînes de caractères. Chaque chaîne
représente un mot. Ecrire un algorithme qui construit un fichier File3, tel que
File3 contient les mots de File1 qui n’existent pas dans File2.
Solution
Donc on a deux fichiers dont les éléments sont des chaines (type
éléments). On veut construire (créer) un troisième fichier qui va contenir
les mots (éléments) de File1 qui n’existent pas dans File2.
Ce problème est bien connu, on l’a déjà vu avec les tableaux. Il consiste à
parcourir tout le fichier File1 (jusqu’à son FDF). Pour chaque élément lu,
(Lecture) on fait une recherche de cet élément dans File2 (Lire un
élément puis comparer), si on le trouve, on arrête la recherche et on
passe à l’élément suivant de File1. Si on atteint la fin FDF de File2 sans le
trouver on le met (Ecrire) dans le fichier File3.
38
Algorithme Mot123;
Var F1,F2,F3:Fichier de chaine[30];
X,Y:Chaine[30];
Trouve:booleen;
Debut
Assigner(F1,’File1’);
Assigner(F2,’File2’);
Assigner(F3,’File3’);
Relire(F1); Reecrire(F3); //Ouvrir F2 en Lecture et F3 en Ecriture
Tantque Non FDF(F1)
Faire
Lire(F1,X); //Lire un mot de F1
Trouve ← Faux; //on suppose que le mot n’existe pas dans F2
Relire(F2); //Ouvrir F2 en Lecture et revenir à chaque itération au début du fichier F2
Tantque Non FDF(F2) Et Non Trouve
Faire
Lire(F2,Y); //Lire un mot de F2
Si Y=X Alors Trouve ← Vrai Fsi; //on arrête la recherche
Fait;
Si Non Trouve Alors Ecrire(F3,X) Fsi; //si on ne trouve pas on le met dans F3
Fermer(F2);
Fait;
Fermer(F1); Fermer(F3);
Fin.
39
brbessaa@gmail.com

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  • 1. République Algérienne Démocratique et Populaire Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene Faculté d’Electronique et d’Informatique Département Informatique Cours Algorithmique de 1ere Année MI Présenté par : Dr. B. BESSAA
  • 2. Soient A, B, C, D et E cinq abonnés d’un opérateur téléphonique. Les numéros de ces abonnés sont: A: 05 56 88 65 17 D: 05 36 55 78 27 B: 04 39 56 88 71 E: 05 29 92 87 72 C: 05 18 81 78 20 Alors maintenant, préparez vous, je vais vous poser quelques questions. Vous êtes prêt ? 2 Mais ne trichez pas ! Oui, nous sommes prêt. D’accord.
  • 3. 3 Alors, première question: Quel est le nombre de répétitions du chiffre 5 dans chaque numéro. Ehhhh, est-ce qu’on peut revenir en arrière ? Non, j’ai dis ne trichez pas ! Mais monsieur, vous aurez dû nous avertir ! C’est une question qui nécessite la mémorisation des numéros. Et vous pensez pouvoir retenir les cinq numéros en quelques secondes ? Bon, non, mais on aurait pu les reporter sur une feuille par exemple. Donc vous confirmer que par fois, votre cerveau (mémoire interne), ne suffit pas, et vous avez besoin d’un support physique (mémoire externe). BESOIN
  • 4. Depuis le début du cours d’algorithmique, on a vu plusieurs types de variables, types de base (entier, réel, caractère, booléen) et types structurés (tableau, chaine, enregistrements). Revenons à nos algorithmes. 4 Le problème de tous ces types est que, après avoir fait des traitements, à un certain moment on va mettre fin au programme (algorithme), alors vous avez sans doute remarqué qu’une fois qu’on termine on n’a plus de traces sur nos résultats, et tout ce qu’on à fait est foutu en l’air. Et donc si vous voulez utiliser les résultats, vous devez les reporter sur cette fameuse feuille. Quelle feuille ? Celle que vous avez utilisé pour reporter les numéros de téléphone ! Mais les résultats peuvent avoir des tailles importantes, et on ne va pas les écrire tous à la main ?! Ehhh, feuille oui, mais une feuille électronique et non pas papier !
  • 5. Vous savez, la mémoire externe, c’est pas c’qui manque !!!, on peut avoir plusieurs types de ces mémoires. 5 Le problème c’est comment notre programme (algorithme) va pouvoir utiliser cette mémoire. Et donc ? Donc on a BESOIN d’un nouveau type de variable ! C’est le type FICHIER Pour tout traitement, un algorithme a besoin de variables de types donnés, et ce qu’on a vu jusqu’à présent n’a rien avoir avec ce qu’on est entrain de dire.
  • 6. Définition Un fichier est un ensemble d’informations stockées sur un support physique (disque dur, flash disque, …). C’est une structure de donnée permettant de regrouper et de stocker de manière permanente, un ensemble (infini) de variables de même type (simples ou structurés). 6 Heureusement, ce n’est pas a vous de gérer. C’est le système d’exploitation (SE) qui va prendre en charge la gestion de (l’extérieur). Tout ce que vous avez à faire est d’informer le SE que vous allez utiliser un espace mémoire externe (fichier). Mais vous avez dit que FICHIER est un Type, donc il est utilisé par notre algorithme, comment est-ce qu’il est géré par le SE, on a deux fichiers ou quoi? Exactement, lorsqu’on parle de fichiers, on a cette notion de l’extérieur Mais monsieur, vous avez dit stockées sur un support physique, donc on va sortir vers une unité externe?! Et comment on va gérer ça ?
  • 7. Très bonne remarque Et ben oui, la particularité de ce nouveau type (Fichier) est qu’il existe dans deux emplacements. 7 En mémoire centrale Il est utilisé dans un programme (algorithme) comme toute autre variable, il a un NOM qui l’identifie appelé Nom Logique En mémoire externe Il occupe un espace mémoire qui porte son NOM, mais cette fois appelé Nom Physique Et justement c’est le SE, suite à notre demande, qui va créer un lien entre le Nom Logique et le Nom Physique C’est ce qu’on appelle l’ ASSIGNATION
  • 8. 8 Bien, il existe plusieurs différences : Et quelle est la différence entre les deux, Logique et Physique ? 1- Type de mémoire: La mémoire utilisée pour le fichier logique est volatile (perd les données si elle est hors tension), par contre la mémoire utilisée pour le fichier physique n’est pas volatile (les données sont sauvegardées en permanence même hors tension). 3- La capacité: En général, la mémoire utilisée pour le fichier logique (appelée mémoire tampon ou Buffer) est beaucoup plus petite que celle utilisée pour le fichier physique, surtout s’il est volumineux. 2- La vitesse: La première (mémoire centrale) est beaucoup plus rapide que la deuxième. 4- L’organisation: La première est organisée suivant la logique utilisée dans l’algorithme, par contre la deuxième c’est un magasin de stockage (suite binaire).
  • 9. 9 Bien, je vais expliquer: Doucement, doucement monsieur, le type, la vitesse c’est clair. Mais Capacité, Organisation ??? Capacité: En effet, les données d’un fichier physique ne sont pas présentes entièrement en mémoire centrale, au fait le traitement se fait par paquets (taille du Buffer). Chaque fois qu’on termine avec un paquet, on l’envoie vers la mémoire physique et on traite un nouveau paquet. Par exemple, si on veut créer un fichier qui contient 1000 multiples de 3. Alors, si on suppose que la taille du buffer permet de stocker 250 entiers, l’opération de création passe par le traitement de 4 paquets. Logique Physique 0 3 6 9 … 747 0 3 6 9 … 747 Générer 250 multiples (0 … 747) Transférer le paquet vers le physique Vider le Buffer
  • 10. 10 Bien, je vais expliquer: Doucement, doucemnent monsieur, le type, la vitesse c’est clair. Mais Capacité, Organisation ??? Capacité: En effet, les données d’un fichier physique ne sont pas présentes entièrement en mémoire centrale, au fait le traitement se fait par paquets (taille du Buffer). Chaque fois qu’on termine avec un paquet, on l’envoie vers la mémoire physique et on traite un nouveau paquets. Par exemple, si on veut créer un fichier qui contient 1000 multiples de 3. Alors, si on suppose que la taille du buffer permet de stocker 250 entiers, l’opération de création passe par le traitement de 4 paquets. Logique Physique 750 753 … 1497 0 3 6 9 … 747 Générer 250 suivants (750 … 1497) Transférer le paquet vers le physique Vider le Buffer 750 753 … 1497
  • 11. 11 Bien, je vais expliquer: Doucement, doucemnent monsieur, le type, la vitesse c’est clair. Mais Capacité, Organisation ??? Capacité: En effet, les données d’un fichier physique ne sont pas présentes entièrement en mémoire centrale, au fait le traitement se fait par paquets (taille du Buffer). Chaque fois qu’on termine avec un paquet, on l’envoie vers la mémoire physique et on traite un nouveau paquets. Par exemple, si on veut créer un fichier qui contient 1000 multiples de 3. Alors, si on suppose que la taille du buffer permet de stocker 250 entiers, l’opération de création passe par le traitement de 4 paquets. Logique Physique 1500 1503 … 2247 0 3 6 9 … 747 Générer 250 suivants (1500 … 2247) Transférer le paquet vers le physique Vider le Buffer 750 753 … 1497 1500 1503 … 2247
  • 12. 12 Bien, je vais expliquer: Doucement, doucemnent monsieur, le type, la vitesse c’est clair. Mais Capacité, Organisation ??? Capacité: En effet, les données d’un fichier physique ne sont pas présentes entièrement en mémoire centrale, au fait le traitement se fait par paquets (taille du Buffer). Chaque fois qu’on termine avec un paquet, on l’envoie vers la mémoire physique et on traite un nouveau paquets. Par exemple, si on veut créer un fichier qui contient 1000 multiples de 3. Alors, si on suppose que la taille du buffer permet de stocker 250 entiers, l’opération de création passe par le traitement de 4 paquets. Logique Physique 2250 2253 … 2297 0 3 6 9 … 747 Générer 250 suivants (2250 … 2297) Transférer le paquet vers le physique Vider le Buffer 750 753 … 1497 1500 1503 … 2247 2250 2253 … 2297
  • 13. 13 Et comme on l’a fait pour 1000 multiples, on peut le faire pour 1 million, pour 1 milliard… La seule limite c’est l’espace physique disponible en mémoire secondaire. Et c’est pour ça qu’on a dit que la taille du type Fichier est infinie (théoriquement). Juste une remarque L’opération de transfert de données entre la mémoire centrale (Buffer) et la mémoire externe est assurée par le SE. Les actions du programme (algorithme) qui traitent les données manipulent le fichier logique (Buffer) et n’ont rien avoir avec la le fichier physique . Et ce qu’on a fait pour transférer les données de la mémoire centrale vers la mémoire externe, on peut le faire dans le sens inverse. Si on veut faire des traitements sur des données existantes, on va les transférer paquet par paquet, et chaque fois qu’on termine le traitement avec un paquet on le remet dans le fichier physique, et on charge le suivant vers la mémoire centrale et ainsi de suite jusqu’à ce qu’on termine le traitement. Ca c’est pour la Capacité, et pour l’Organisation ???
  • 14. 14 Pour l’organisation Alors le fichier physique ce n’est qu’un conteneur dans lequel on stocke les données. Il n y a aucune organisation des données, c’est une suite binaire (0/1). Exemple: Un fichier physique de taille 4 Octets créé par un programme donné 01000010010101110100000000000000 Que représente ce contenu ? Aucune idée. Même le SE ( celui qui à fait le transfert de la mémoire centrale à la mémoire externe) ne le sait pas. Seul celui qui a créé fichier peut savoir de quoi il s’agit. Car c’est lui seul qui connait la Logique suivie lors de la création et donc il peut faire une interprétation de ces données. Et qui peut le savoir alors ? Alors on peut dire qu’avec des logiques différentes on peut aboutir au même contenu physique ?!
  • 15. 15 Exactement !!! Prenons comme exemple le fichier physique précédent. Un premier créateur du fichier dit : Moi j’ai crée un fichier d’entier de 16 bits chacun. 01000010010101110100000000000000 Donc pour cette logique, le fichier contient deux entiers 0100000000000000100001001010111 En décimal, il s’agit de : 16983 et 8192 Un deuxième créateur du fichier dit : Moi j’ai crée un fichier de réel sous la norme IEEE754 simple précision. Donc pour cette logique, le fichier contient un seul réel représenté sur 32 bits(1 bit de signe, 8 bits pour l’exposant et 23 bits pour la mantisse. Si vous maitrisez toujours la Représentation de l’Information (CRI) vous allez voir qu’en décimal, il s’agit du nombre : 53.8125 Alors le fichier logique ?
  • 16. 16 Donc voilà, lorsqu’on parle de l’organisation du fichier on prétend le fichier logique et non pas le physique. 1- Les Fichiers non typés Et justement, suivant cette organisation, on défini deux types de fichiers: Dans ce type de fichier, l’organisation est basée sur le caractère. Pou cela, on les appelle aussi des Fichiers Texte. Indépendamment de la sémantique des données, le contenu de ce type de fichiers est une suite de caractères (imprimables). Donc chaque élément du fichier est un caractère (physiquement: en bits c’est équivalent à 1 octet = 8 bits). Un élément du fichier
  • 17. 17 Exemple : Si on prend un réel X= 2.21326412583351E-58 Alors le fichier qui va contenir ce nombre sera composé de 20 caractères Sa taille sera donc 20 Octets, soit 160 bits. 2 . 2 1 3 2 6 4 1 2 5 8 3 3 5 1 E - 5 8 2- Les Fichiers typés Dans ce type de fichier, l’organisation est basée sur le bloc de données. Chaque bloc a un type qui peut être simple (entier,reel,…) ou structuré (enregistrement,…). On les appelle aussi des Fichiers Binaires, car dans ce cas les données sont stockées en utilisant leurs représentations binaires et la taille d’un élément dépend de la taille de sa représentation. Un élément du fichier Exemple fichier de réel: Si on prend le même réel X= 2.21326412583351E-58 La taille du fichier sera 4 Octets soit 32 bits
  • 18. 18 Voilà un exemple : Résultat d’un programme qui crée un fichier contenant 1000 fois le nombre X = 199785 avec les 2 types de fichiers
  • 19. 19 Exactement. Oui, un fichier typé de caractères est identique à un fichier texte, donc l’utilisation des fichiers typés est plus intéressante puisque elle regroupe les deux. Donc si on prend un Fichier Typé où le type du bloc est un caractère il sera identique au Fichier Texte , Non ? Passons maintenant à un autre problème. Supposons qu’on a créé un fichier contenant les informations des étudiants de la filière MI. Une fois qu’on termine, on veut avoir les information d’un étudiant X, comment nous allons accéder à cette information ? C’est simple, nous allons faire une recherche dans ce fichier. Ok, je vais donner un exemple
  • 20. 20 Alors, supposons que votre fichier se présente de cette manière comment vous allez procéder ? Et ben on va parcourir fiche par fiche jusqu’à ce qu’on trouve l’étudiant X. Bien, maintenant je présente le fichier d’une autre façon Là, c’est plus simple, on va directement à la fiche X
  • 21. 21 Je donne une troisième alternative, le fichier se présente de cette façon comment vous allez procéder ? Dans ce cas on accède au paquet X, ensuite on parcours fiche par fiche jusqu’à ce qu’on trouve notre étudiant. Très Bien, vous êtes expert. A partir de cet exemple, on voit que la manière de retrouver une information dans un fichier dépend de la présentation. Ceci nous mène à donner une autre classification des fichiers qui se base sur le Mode d’Accès.
  • 22. 22 Alors suivant le mode d’accès, on distingue trois types de fichiers: 1- Les Fichiers à Accès Séquentiel L’accès séquentiel consiste à traiter les informations séquentiellement, c'est à dire dans l'ordre où elles apparaissent dans le fichier. Dans ce type de fichier, pour accéder à une information, il faut parcourir toutes celles qui la précède. Par exemple pour accéder à C4, on doit passer par C1, C2 et C3.
  • 23. 23 Par exemple pour accéder à C4, il suffit de donner son numéro. 2- Les Fichiers à Accès Direct L’accès direct consiste à se placer directement sur l'information souhaitée sans parcourir celles qui la précèdent, en précisant la position de l'élément recherché. L'indication d'un numéro permet donc un accès direct et rapide à l'information ainsi référencée. 3- Les Fichiers à Accès Séquentiel Indexé Ce type d'accès combine la rapidité de l'accès direct et la simplicité de l'accès séquentiel. Il est particulièrement adapté au traitement des gros fichiers, comme les bases de données. Le principe est de créer des fichiers supplémentaires d'index.
  • 24. 24 Dans la suite de ce cours, nous allons nous intéresser aux Fichiers à Accès Séquentiel Un fichier à accès séquentiel peut être vu comme un ruban de longueur infinie. La lecture et l'écriture sur ce fichier est réalisée par une tête de lecture- écriture (TLE) permettant de lire ou écrire un seul élément à la fois. TLE L’élément pointé par la tête de lecture-écriture (TLE) est appelé Elément Courant C3 Elément Courant Et comme tout fichier, il possède une marque de Fin De Fichier (FDF) FDF L’ajout d’un élément ne peut se faire qu’en fin de fichier C5 Elément Courant L’insertion et la modification ne sont pas permises dans ce type de fichier
  • 25. 25 Maintenant il ne reste plus qu’à voir comment utiliser le type fichier dans un Algorithme Eeeeeeeeeet Oui. Je sais c’était un peu long, mais il faut bien comprendre le principe des fichiers. Maintenant, si vous avez bien compris, tout ce qui reste est Trèèèèès Facile. EeeeeeeN FIN? Allez, Une petite Pause
  • 26. 26 Déclaration d’un fichier C’est simple, un fichier est déclaré en donnant son Nom et le Type de ses éléments, en utilisant un mot clé spécifique: Fichier <NomLog> : Fichier de <TypeElt>; <NomLog> : c’est un identificateur du Nom Logique du fichier. <TypeElt> : est le type des éléments du fichier, il peut être simple ou structuré Exemple: Fent : Fichier de entier; F1 : Fichier de reel; Fcar: Fichier de caractere; Fetud : Fichier de TEtudiant; où TEtudiant est un type Enregistrement Ca va Mieux ?
  • 27. 27 Primitives de manipulation des fichiers Chaque fois qu’on défini un nouveau type, il faut préciser les opérations qu’on peut faire avec ce type. Et bien avec le type fichier, on peut : 1- Assigner un fichier. 2- Ouvrir un fichier. 3- Lire ou Ecrire dans un fichier. 4- Fermer un fichier. 1- Assignation Vous vous souvenez de ce mot, ce fameux lien entre le Logique et le Physique. Alors cette opération permet de donner le nom physique du fichier où on va stocker nos données. Son exécution ne fait rien, c’est juste une information que le SE va utiliser lorsqu’il commence ses traitements.
  • 28. 28 Sa syntaxe est : Assigner(<NomLog>,<NomPhy>); <NomLog> : c’est l’identificateur du fichier déclaré dans la partie déclaration. <NomPhy> : est une chaine da caractère représentant le nom physique du fichier. Elle peut contenir, éventuellement, le chemin complet sur l’unité de stockage. Cette chaine peut être une constante, comme elle peut être une variable de type chaine. Exemple Assigner(Fent,’FichierEntier’); Assigner(Fcar,’Caractere.Dat’); Assigner(FEtud,’C:CursusfichesEtudiant.MI’); Assigner(F1,’Nombre.Dat’); Chemin ‘E:resultatsNotes.dat’; Assigner(Fres,Chemin);
  • 29. 29 2- Ouverture Pour pouvoir exploiter une fichier, il faut qu’il soit ouvert. Un fichier est ouvert ou bien pour lire ou écrire des données. Donc on a deux modes d’ouverture. 2.1- Ouverture en Mode Lecture Sa syntaxe est: Relire(<NomLog>); Exemple : Relire(Fcar); L’exécution de cette action fait intervenir le SE et déclenche une suite d’opérations: - A l’aide de l’action Assigner(<NomLog>,<NomPhy>), le SE lance un avis de recherche sur la mémoire externe d’un emplacement qui s’appelle <NomPhy> Deux résultats sont possibles :
  • 30. 30 1- Le fichier n’existe pas ! Le système déclenche une exception, et revoie un message d’erreur 2- Le fichier existe Le système ouvre le fichier. et positionne la TLE sur le premier élément. TLE NomPhy FDF
  • 31. 31 2.1- Ouverture en Mode Ecriture Sa syntaxe est: Reecrire(<NomLog>); Exemple : Reecrire(Fcar); De même pour cette action, son exécution fait intervenir le SE et à travers l’assignation, déclenche une recherche du fichier <NomPhy> : Là aussi, deux résultats sont possibles : 1- Le fichier n’existe pas Le système crée un fichier vide (ne contient que la marque FDF) avec le nom NomPhy La tête TLE sera sur la marque FDF FDFNomPhy TLE
  • 32. 32 2- Le fichier existe Le système ouvre le fichier. EFFACE toutes les données (le fichier devient vide) et positionne la TLE au début. TLE NomPhy FDF Remarque: Il existe une autre syntaxe qu’on peut utiliser, elle regroupe les deux modes (lecture et écriture). Sa syntaxe est: Ouvrir(<NomLog>,<Mode>); <Mode> est un caractère qui défini le mode d’ouverture. Mode Lecture : ‘L’, Exemple : Ouvrir(Fcar,’L’); équivalent à Relire(Fcar); Mode Ecriture : ‘E’, Exemple : Ouvrir(Fcar,’E’); équivalent à Reecrire(Fcar);
  • 33. 33 3.1- Lecture Sa syntaxe est: Lire(<NomLog>,<idVar>); Exemple: Lire(Fcar,X); 3- Lecture ou Ecriture Se sont deux opérations d’entrée/sortie. Cette opération s’exécute sur un fichier ouvert en mode Lecture. Elle permet de lire l’élément courant (pointé par la Tête TLE) et le met dans la variable <idVar> qui doit être du même type, puis déplace la TLE vers l’élément suivant. Exemple : Soit un fichier ouvert, où la TLE est sur C2, et soient deux variables X et Y TLELire(Fcar,X); Lire(Fcar,Y); X Y C2 C3 C4
  • 34. 34 3.2- Ecriture Sa syntaxe est: Ecrire(<NomLog>,<idVar>); Exemple: Ecrire(Fcar,X); Cette opération s’exécute sur un fichier ouvert en mode Ecriture. Elle permet de d’écrire le contenu d’une variable <idVar>, qui doit être du même type que les éléments du fichier, dans le fichier NomLog. L’écriture se fait toujours à la fin du fichier. Donc on déplace la marque FDF d’un pas, ce qui crée un espace vide qui va recevoir l’élément ajouté. Exemple : Soit un fichier ouvert en écriture contenant déjà deux éléments C1 et C2. Et soit X une variable contenant C3. L’ajout de X se fait de cette manière. TLEEcrire(Fcar,X); C3X C3 FDF
  • 35. 35 C’est simple, une fois qu’on termine les traitements avec un fichier, il faut le fermer. Sa syntaxe est: Fermer(<NomLog>); Exemple: Fermer(Fcar); Cette opération s’exécute sur un fichier ouvert en mode Lecture ou Ecriture. Elle permet de fermer le fichier NomLog qui correspond physiquement à NomPhy. Une fois fermé, aucun traitement sur le fichier ne sera possible. 3- Fermeture FDFFermer(Fcar); Remarque La fermeture d’un fichier ne touche pas à l’assignation, le lien entre NomLog et NomPhy existe toujours, et on peut ré-ouvrir le fichier sans renouveler l’assignation.
  • 36. 36 Moi aussi. Allez, courage, une dernière chose et on termine le cours. Vous êtes fatigués ! La Marque de Fin De Fichier (FDF) Lorsqu’on parcourt un fichier ouvert en Lecture, on a besoin de savoir si on a atteint la fin ou non. Donc, dans un algorithme, on a besoin d’une action qui nous donne cette information. Justement, c’est la fonction FDF(). Sa syntaxe est : FDF(<NomLog>); Exemple : FDF(Fcar); FDF() est égale à VRAI si la TLE est sur une marque FDF et FAUX sinon. Remarque - Si FDF() renvoie Faux juste après l’ouverture Alors le fichier est VIDE Fsi; - La fonction FDF() n’est utilisée qu’avec des fichiers ouverts en LECTURE
  • 37. 37 Encore un peu d’ pour un petit exercice ? Exercice Soient File1 et File2 deux fichiers de chaînes de caractères. Chaque chaîne représente un mot. Ecrire un algorithme qui construit un fichier File3, tel que File3 contient les mots de File1 qui n’existent pas dans File2. Solution Donc on a deux fichiers dont les éléments sont des chaines (type éléments). On veut construire (créer) un troisième fichier qui va contenir les mots (éléments) de File1 qui n’existent pas dans File2. Ce problème est bien connu, on l’a déjà vu avec les tableaux. Il consiste à parcourir tout le fichier File1 (jusqu’à son FDF). Pour chaque élément lu, (Lecture) on fait une recherche de cet élément dans File2 (Lire un élément puis comparer), si on le trouve, on arrête la recherche et on passe à l’élément suivant de File1. Si on atteint la fin FDF de File2 sans le trouver on le met (Ecrire) dans le fichier File3.
  • 38. 38 Algorithme Mot123; Var F1,F2,F3:Fichier de chaine[30]; X,Y:Chaine[30]; Trouve:booleen; Debut Assigner(F1,’File1’); Assigner(F2,’File2’); Assigner(F3,’File3’); Relire(F1); Reecrire(F3); //Ouvrir F2 en Lecture et F3 en Ecriture Tantque Non FDF(F1) Faire Lire(F1,X); //Lire un mot de F1 Trouve ← Faux; //on suppose que le mot n’existe pas dans F2 Relire(F2); //Ouvrir F2 en Lecture et revenir à chaque itération au début du fichier F2 Tantque Non FDF(F2) Et Non Trouve Faire Lire(F2,Y); //Lire un mot de F2 Si Y=X Alors Trouve ← Vrai Fsi; //on arrête la recherche Fait; Si Non Trouve Alors Ecrire(F3,X) Fsi; //si on ne trouve pas on le met dans F3 Fermer(F2); Fait; Fermer(F1); Fermer(F3); Fin.