Structures Données: Fondamentaux Algorithmiques

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre les concepts fondamentaux des structures de données et leur importance en informatique.
• Maîtriser les structures de données linéaires telles que les listes chaînées, les piles et les files.
• Apprendre à implémenter et manipuler des structures arborescentes (arbres binaires, arbres binaires de recherche, etc.).
• Explorer les structures de données avancées comme les graphes et les tables de hachage.
• Analyser les complexités algorithmiques (temps et espace) des opérations sur ces structures.
• Savoir choisir la structure de données adaptée à un problème donné en fonction des contraintes.

Public cible

Ce cours s'adresse principalement aux étudiants en informatique ayant déjà des bases en programmation et en algorithmique. Il est destiné à ceux qui maîtrisent les concepts de base comme les tableaux, les enregistrements (struct, record) et les pointeurs. Les professionnels souhaitant approfondir leurs connaissances en organisation des données pour optimiser leurs applications peuvent également bénéficier de ce cours.

Contenu détaillé

Les structures de données sont des outils essentiels pour organiser et manipuler efficacement les données en informatique. Ce cours couvre les structures les plus classiques, en partant des plus simples vers les plus complexes.

Structures linéaires

Les listes chaînées (simples, doubles, circulaires) offrent une flexibilité dans l'insertion et la suppression d'éléments. Les piles (LIFO) et les files (FIFO) sont des structures fondamentales utilisées dans de nombreux algorithmes et applications.

Structures arborescentes

Les arbres binaires permettent une organisation hiérarchique des données. Les arbres binaires de recherche (ABR) optimisent les opérations de recherche, d'insertion et de suppression. Nous aborderons également les arbres équilibrés (AVL, B-trees) pour maintenir des performances optimales.

Structures avancées

Les graphes (orientés ou non) modélisent des relations complexes entre données. Les tables de hachage permettent un accès rapide aux données via une fonction de hachage. Ces structures sont cruciales pour résoudre des problèmes réels en traitement de données.

Analyse de performance

Pour chaque structure, nous étudierons les complexités des opérations principales (accès, insertion, suppression) et discuterons des cas d'utilisation optimaux. Cette analyse permet de faire des choix éclairés lors de la conception d'algorithmes.

Approche pédagogique

Le cours combine théorie et pratique avec des exemples concrets en langage C (ou autre langage impératif). Des exercices progressifs permettront de consolider les concepts abordés. Des études de cas montreront l'application réelle de ces structures dans des systèmes informatiques.

Prérequis

Une bonne maîtrise des concepts de base en programmation est nécessaire : variables, boucles, fonctions. La compréhension des pointeurs et de l'allocation dynamique mémoire est indispensable. Des connaissances en algorithmique (notion de complexité) seront un plus.