Bienvenue, jeunes apprenants ! Aujourd'hui, nous allons découvrir les structures de contrôle en programmation informatique. Les structures de contrôle sont comme les panneaux de signalisation d'un programme informatique. Elles lui indiquent la direction à suivre et la marche à suivre. Tout comme vous suivez des règles à la maison ou à l'école, un ordinateur suit des structures de contrôle lorsqu'il exécute un programme.
Une structure de contrôle est un ensemble d'instructions qui indique à un ordinateur comment choisir entre différentes étapes lors de l'exécution d'un programme. Elle détermine si l'ordinateur doit poursuivre dans le même ordre ou décider d'effectuer une action différente.
Imaginez que vous suivez une recette. La recette vous indique chaque étape : d’abord, mélangez la farine et l’eau ; ensuite, ajoutez un œuf ; puis, remuez ; et enfin, faites cuire le mélange. Dans un ordinateur, les structures de contrôle fonctionnent de manière similaire. Elles aident l’ordinateur à savoir quelle instruction suivre et quelle décision prendre lorsqu’il a des choix à faire.
Vous découvrirez aujourd'hui trois principaux types de structures de contrôle :
Les structures de contrôle séquentiel ordonnent à l'ordinateur de suivre les instructions l'une après l'autre dans un ordre fixe. Il n'y a pas de prise de décision dans le contrôle séquentiel. Chaque étape se déroule à la suite, comme lorsque l'on suit une série d'instructions simples.
Par exemple, pensez à votre routine matinale quotidienne :
Chaque activité se déroule l'une après l'autre dans un ordre précis. En programmation, on parle d'exécution séquentielle . L'ordinateur lit la première instruction, puis la deuxième, puis la troisième.
Si nous pensons à un pseudo-programme simple pour faire un sandwich, cela pourrait ressembler à ceci :
Étape 1 : Prenez deux tranches de pain.
Étape 2 : Étalez du beurre sur une tranche.
Étape 3 : Placez le fromage sur le beurre.
Étape 4 : Assemblez les deux tranches. Bon appétit !
Tout comme le sandwich que vous préparez, l’ordinateur exécute les instructions une par une.
Les structures de contrôle de sélection permettent à l'ordinateur de faire des choix. Elles fonctionnent comme une bifurcation ou un livre de type « choisissez votre propre aventure ». L'ordinateur examine une condition ou une règle, puis décide du chemin à suivre.
Par exemple, pensez au choix de vos vêtements le matin. Vous pourriez décider : « S'il pleut, je porterai un imperméable. S'il fait beau, je porterai un t-shirt. » Cette décision vous permet d'être préparé aux intempéries. En programmation, l'ordinateur utilise les instructions if , else if et else pour prendre des décisions.
Un exemple simple de code en langage clair ressemble à ceci :
S'il pleut, écrivez « Prenez un parapluie ».
Sinon , écrivez « Pas besoin de parapluie. »
Cela signifie : si la condition (il pleut) est vraie, alors effectuez l'action (prendre un parapluie). Sinon, effectuez l'autre action.
Prenons un autre exemple. Imaginez que vous jouez à un jeu et qu'une règle stipule : « Si vous marquez 10 points, vous gagnez ! » Cette règle est comparable à une structure de contrôle de sélection. Le jeu vérifie si vos points sont égaux à 10. Si oui, il vous déclare vainqueur. Sinon, il continue.
Les structures de sélection aident les ordinateurs à gérer les décisions qui n'ont que quelques réponses possibles. Elles indiquent à l'ordinateur : « Fais ceci si c'est vrai, et si ce n'est pas vrai, fais autre chose. »
Les structures de contrôle d'itération ordonnent à l'ordinateur d'effectuer une même action encore et encore. On parle alors de boucle ou de répétition d'actions. Lorsqu'une tâche doit être répétée plusieurs fois, on parle d'itération.
Pensez au moment où vous comptez le nombre de pommes dans un panier. Vous pouvez compter : 1, 2, 3, 4, 5, etc. Vous commencez par un nombre et continuez à compter jusqu'à la fin. C'est un peu comme un ordinateur qui utilise des boucles.
Il existe deux types courants de boucles en programmation :
Une boucle for est utilisée pour savoir combien de fois vous souhaitez répéter quelque chose. Par exemple, pour chanter cinq fois le même vers d'une chanson, vous pouvez utiliser une boucle for :
Pour (comptez de 1 à 5) chantez la phrase : « Joyeux anniversaire ! »
L'ordinateur affichera « Joyeux anniversaire ! » cinq fois car il répète l'étape 5 fois.
Une boucle while est utilisée lorsque l'ordinateur doit répéter une action tant qu'une condition est vraie. Par exemple, si vous gonflez un ballon, vous pouvez continuer à le gonfler jusqu'à ce qu'il soit suffisamment grand. La règle pourrait être : « Tant que le ballon n'est pas grand, continuez à souffler dedans. »
C'est comme dire : « Tant que le ballon est petit, continuez à gonfler. Quand le ballon devient assez grand, arrêtez la boucle. »
Voici un autre exemple simple utilisant une idée de boucle : imaginez que vous adorez taper des mains. Vous décidez de taper des mains jusqu'à ce que vous ayez tapé 10 fois. Vous pourriez dire : « Répétez « Clap » 10 fois. » Dans un programme, l'ordinateur comptera chaque battement et s'arrêtera lorsqu'il aura atteint 10.
Les structures de contrôle sont très importantes en programmation. Elles aident à organiser les tâches d'un programme afin qu'il fonctionne correctement. Sans elles, un ordinateur ne pourrait pas prendre de décisions ni répéter des actions.
Voici quelques raisons pour lesquelles les structures de contrôle sont essentielles :
Examinons quelques exemples de la vie quotidienne qui reflètent les structures de contrôle dans la programmation.
Exemple de contrôle séquentiel :
Imaginez que vous vous préparez pour l'école. D'abord, vous vous réveillez. Ensuite, vous vous lavez. Ensuite, vous vous habillez. Enfin, vous prenez votre petit-déjeuner. Il s'agit d'une séquence d'actions que vous effectuez l'une après l'autre. En programmation informatique, le contrôle séquentiel est utilisé lorsque chaque instruction est suivie sans condition.
Exemple de contrôle de sélection :
Pensez à la décision que vous prenez lorsque vous choisissez vos vêtements. S'il fait froid, vous portez un pull chaud. S'il fait chaud, vous portez un t-shirt. Ce processus décisionnel est similaire à celui d'un ordinateur qui utilise une condition « si ». L'ordinateur vérifie la météo (la condition) puis choisit la bonne option vestimentaire (l'action).
Exemple de contrôle d'itération :
Imaginez-vous en train d'effectuer une corvée, comme ranger vos jouets. Vous avez peut-être beaucoup de jouets à ramasser. Au lieu de penser à chaque jouet un par un, répétez simplement la même action : prenez un jouet, placez-le dans le coffre, puis passez au suivant jusqu'à ce qu'il soit tout ramassé. C'est une action répétitive, comme une boucle en programmation.
Parfois, les structures de contrôle peuvent être imbriquées les unes dans les autres. On parle alors de structure de contrôle imbriquée . Cela se produit lorsqu'une décision ou une boucle est imbriquée dans une autre. Imaginez un jeu où vous faites des choix à plusieurs étapes. Par exemple, vous pourriez d'abord décider d'aller à gauche ou à droite. Si vous choisissez à gauche, vous pourriez alors être confronté à un autre choix : « Voulez-vous gravir la colline ou la contourner ? » Chaque choix est une petite décision, et ils sont imbriqués les uns après les autres.
En programmation, l'imbrication permet à l'ordinateur de gérer des tâches plus complexes. Même un jeu ou une application simple peut comporter plusieurs couches de décisions et de boucles. Lorsque ces couches fonctionnent ensemble, le programme peut prendre des décisions plus judicieuses et réaliser des tâches plus stimulantes.
Par exemple, imaginez un programme qui vous aide à planifier un pique-nique. Il pourrait d'abord vous demander : « Fait-il beau ? » Si la réponse est oui, il vous demandera ensuite : « Avez-vous assez de nourriture ? » Si vous répondez à nouveau oui, il vous dira : « Super ! C'est l'heure d'aller pique-niquer ! » Si l'une des réponses est non, il vous proposera un autre plan. Ce processus de décision imbriqué aide l'ordinateur à mieux comprendre vos choix.
Lorsqu'un programme informatique s'exécute, il suit les instructions que vous lui avez données dans un ordre précis. Imaginons un programme simple affichant un message d'accueil sur l'écran de l'ordinateur. Ce programme pourrait effectuer les actions suivantes :
Étape 1 : Démarrez le programme.
Étape 2 : Vérifiez l’heure de la journée.
Étape 3 : Si c'est le matin, affichez « Bonjour ! »
Étape 4 : Si l'heure est l'après-midi, affichez « Bonjour ! »
Étape 5 : Si c'est le soir, affichez « Bonsoir ! »
Étape 6 : Terminez le programme.
Dans ce programme, la séquence est claire. Il faut également décider ce qui doit être affiché à l'écran. L'ordinateur utilise une structure de contrôle de sélection (instructions if-else ) pour prendre cette décision.
Imaginez maintenant que vous jouez à un jeu informatique simple où vous devez collecter des pièces. Le programme pourrait utiliser une boucle pour vérifier chaque fois que vous collectez une pièce. Il comptera vos pièces au fur et à mesure. Lorsque vous aurez collecté toutes les pièces, le jeu se terminera. Ici, la boucle est la structure de contrôle itérative qui répète le processus de comptage.
Les structures de contrôle ne sont pas seulement utilisées dans les exercices scolaires ou les petits programmes. Elles sont utilisées dans de nombreuses applications concrètes que nous voyons au quotidien. Voici quelques exemples intéressants :
Ces exemples montrent que les structures de contrôle sont omniprésentes ! Elles permettent aux appareils et programmes modernes de fonctionner aussi efficacement que possible, rendant notre vie plus facile et plus agréable.
Écrivons un exemple simple de pseudo-code. Le pseudo-code permet de planifier des programmes à l'aide de mots simples qui ressemblent à du code.
Exemple : un outil simple pour prendre des décisions concernant les collations
Imaginez que vous deviez choisir entre une pomme et une banane comme collation. Vous pouvez formuler les règles ainsi :
Si vous avez faim et que vous voulez quelque chose de sucré, choisissez une pomme.
Sinon, si vous avez faim et que vous voulez quelque chose de mou, choisissez une banane.
Sinon , asseyez-vous et réfléchissez à ce que vous voulez.
Ce pseudo-code indique à l'ordinateur : Vérifiez d'abord si vous voulez quelque chose de sucré. Si c'est le cas, choisissez une pomme. Sinon, cherchez autre chose, comme une banane. Si aucun des choix ne vous convient, prenez un moment pour décider.
Il peut être utile de considérer les structures de contrôle comme une carte. Imaginez une simple carte au trésor. Elle comporte un chemin balisé avec des étapes écrites dans l'ordre. Lorsque vous arrivez à une bifurcation, la carte vous indique la direction à suivre grâce à un indice trouvé sur le trésor. Parfois, la carte vous demande de suivre le même chemin plusieurs fois jusqu'au trésor. Toutes ces instructions vous aident à trouver le bon chemin.
De même, un ordinateur utilise des étapes séquentielles pour suivre la carte, la sélection pour choisir le bon chemin aux bifurcations et l'itération pour répéter les tâches jusqu'à atteindre un objectif. Grâce aux structures de contrôle, nous pouvons indiquer à un ordinateur comment atteindre son « trésor » – le résultat correct.
Passons en revue les idées importantes que nous avons apprises aujourd’hui :
