Programmation & Algorithmique: Bases Info

Objectifs d'apprentissage

• Maîtriser les concepts avancés de programmation, y compris les références, les méthodes et variables statiques, ainsi que la manipulation de la classe String.
• Comprendre et implémenter les structures de données séquentielles telles que les listes chaînées, circulaires et les techniques de hachage.
• Appliquer les principes des piles et files, y compris la gestion des exceptions et l'évaluation d'expressions arithmétiques.
• Explorer les arbres et leurs applications, notamment les arbres binaires, les files de priorité et le codage de Huffman.
• Développer des compétences en algorithmique pour résoudre des problèmes complexes comme la recherche dans un nuage de points ou le problème des N corps.
• Acquérir une solide compréhension des arbres binaires de recherche et des techniques d'équilibrage pour optimiser les performances.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en informatique ou en mathématiques appliquées ayant déjà une base en programmation (notamment en Java ou C++). Il est également adapté aux professionnels souhaitant approfondir leurs connaissances en algorithmique et structures de données. Les participants doivent être à l'aise avec les concepts fondamentaux de la programmation orientée objet et avoir une expérience pratique de l'écriture de code.

Contenu détaillé

Compléments de programmation

Cette section couvre les aspects avancés de la programmation, notamment l'utilisation des références pour optimiser la gestion de la mémoire. Les méthodes et variables statiques seront expliquées en détail, avec des exemples concrets pour illustrer leur utilité dans la modularité du code. La classe String, essentielle en programmation, sera analysée pour comprendre ses méthodes clés et ses performances.

Structures séquentielles

Les listes chaînées et circulaires seront étudiées comme alternatives aux tableaux, avec un focus sur leurs avantages en termes d'insertion/suppression dynamique. Le hachage, technique fondamentale pour les recherches rapides, sera abordé avec des exercices pratiques pour implémenter une table de hachage simple.

Piles et files

Les piles (LIFO) et files (FIFO) seront expliquées à travers des cas d'usage concrets, comme la gestion des appels de fonctions ou des tâches asynchrones. Une attention particulière sera portée sur l'évaluation d'expressions arithmétiques utilisant des piles, ainsi que sur la gestion propre des erreurs via les exceptions.

Arbres

Cette partie introduira les arbres comme structure hiérarchique, en commençant par l'algorithme Union-Find pour gérer des partitions disjointes. Les arbres binaires et leurs variantes (comme les tas pour les files de priorité) seront détaillés, avec le codage de Huffman comme application phare de la compression de données.

Arbres binaires

L'accent sera mis sur l'implantation efficace des arbres binaires, en comparant différentes approches (tableaux vs. nœuds liés). Les arbres binaires de recherche (ABR) seront approfondis, avec des stratégies d'équilibrage (ex: AVL) pour maintenir des performances optimales lors des opérations de recherche/insertion.

Applications

Des problèmes complexes comme la recherche spatiale dans un nuage de points illustreront l'utilité des tétarbres. Le problème des N corps, classique en physique computationnelle, montrera comment les structures arborescentes optimisent les calculs intensifs. Des études de cas tirées de projets réels renforceront la pertinence pratique du cours.

Méthodologie

Le cours alternera théorie et pratique, avec des séances de TP dédiées à l'implémentation des structures vues en cours. Des projets progressifs (ex: création d'un compresseur basé sur Huffman) permettront de consolider les acquis. Une plateforme en ligne proposera des exercices auto-corrigés pour s'entraîner entre les séances.