3ème : module 10 – Utilisation des concepts de base de la logique et de l’algorithmique

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À la fin du cours, l’élève doit être capable de comprendre et d’utiliser les bases de la logique et de l’algorithmique pour résoudre de petits problèmes simples.


1. La logique de base

1.1 Qu’est-ce que la logique ?

La logique permet de raisonner avec des affirmations qui peuvent être vraies ou fausses.

Une affirmation est une phrase dont on peut dire clairement si elle est vraie ou fausse.

Exemples

AffirmationVrai ou faux ?
5 est plus grand que 3Vrai
Bruxelles est en FranceFaux
Il pleut aujourd’huiVrai ou faux selon la situation
Le nombre 10 est pairVrai

En informatique, on utilise souvent les valeurs :

Mot courantEn informatique
Vraitrue
Fauxfalse

Ces valeurs s’appellent des booléens.


2. Les opérateurs logiques

Les opérateurs logiques permettent de combiner ou modifier des affirmations.

Les trois opérateurs de base sont :

OpérateurSignification
notnon
andet
orou

2.1 L’opérateur not

L’opérateur not inverse la valeur d’une affirmation.

Si une affirmation est vraie, son contraire est faux.
Si une affirmation est fausse, son contraire est vrai.

Exemple

Affirmation :

Il pleut.

Contraire :

Il ne pleut pas.

Table de vérité de not

Anot A
VraiFaux
FauxVrai

Exemple informatique

A = vrai
not A = faux

2.2 L’opérateur and

L’opérateur and signifie et.

Pour que l’expression complète soit vraie, les deux conditions doivent être vraies.

Exemple

J’ai mon ticket et j’ai ma carte d’identité.

Cette phrase est vraie seulement si les deux conditions sont vraies.

Table de vérité de and

ABA and B
FauxFauxFaux
FauxVraiFaux
VraiFauxFaux
VraiVraiVrai

Exemple concret

Pour entrer dans une salle de cinéma :

âge >= 12 and ticket_valide == vrai

L’élève peut entrer seulement s’il a au moins 12 ans et si son ticket est valide.


2.3 L’opérateur or

L’opérateur or signifie ou.

Pour que l’expression soit vraie, il suffit qu’au moins une des deux conditions soit vraie.

Exemple

Tu peux payer en espèces ou par carte.

Cela veut dire qu’une seule des deux possibilités suffit.

Table de vérité de or

ABA or B
FauxFauxFaux
FauxVraiVrai
VraiFauxVrai
VraiVraiVrai

Exemple concret

Pour bénéficier d’une réduction :

est_etudiant == vrai or age < 18

La personne a une réduction si elle est étudiante ou si elle a moins de 18 ans.


3. Exemple concret : circuit électrique

On peut comparer la logique à un circuit électrique.

3.1 Exemple avec and

Deux interrupteurs sont placés l’un après l’autre.

La lampe s’allume seulement si les deux interrupteurs sont fermés.

Interrupteur A fermé and Interrupteur B fermé
A ferméB ferméLampe allumée
NonNonNon
NonOuiNon
OuiNonNon
OuiOuiOui

C’est le fonctionnement de and.


3.2 Exemple avec or

Deux interrupteurs peuvent chacun allumer la lampe.

La lampe s’allume si au moins un interrupteur est fermé.

Interrupteur A fermé or Interrupteur B fermé
A ferméB ferméLampe allumée
NonNonNon
NonOuiOui
OuiNonOui
OuiOuiOui

C’est le fonctionnement de or.


4. Les lois de De Morgan

Les lois de De Morgan permettent de transformer des expressions avec not, and et or.

Elles sont très utiles pour simplifier des conditions.

4.1 Première loi

not (A and B) = not A or not B

Cela signifie :

Le contraire de “A et B” est “pas A ou pas B”.

Exemple

Phrase :

J’ai mon cahier et mon stylo.

Contraire :

Je n’ai pas mon cahier ou je n’ai pas mon stylo.

Il suffit qu’un des deux objets manque pour que la phrase de départ soit fausse.


4.2 Deuxième loi

not (A or B) = not A and not B

Cela signifie :

Le contraire de “A ou B” est “pas A et pas B”.

Exemple

Phrase :

Je prends du thé ou du café.

Contraire :

Je ne prends pas de thé et je ne prends pas de café.


4.3 Résumé des lois de De Morgan

ExpressionExpression équivalente
not (A and B)not A or not B
not (A or B)not A and not B

5. Variables, constantes et types

5.1 Qu’est-ce qu’une variable ?

Une variable est un emplacement en mémoire qui contient une valeur.

Cette valeur peut changer pendant l’exécution d’un programme.

Exemple

age = 14

Ici, la variable age contient la valeur 14.

Plus tard, on peut modifier cette valeur :

age = 15

La variable age contient maintenant 15.


5.2 Image simple

On peut comparer une variable à une boîte.

Sur la boîte, il y a une étiquette : le nom de la variable.
Dans la boîte, il y a une valeur.

Boîte : age
Contenu : 14

La valeur peut être remplacée.


5.3 Qu’est-ce qu’une constante ?

Une constante ressemble à une variable, mais sa valeur ne change pas pendant le programme.

Exemple

TVA = 21

Si on décide que la TVA vaut 21 %, cette valeur reste identique dans le programme.


5.4 Différence entre variable et constante

ÉlémentPeut changer ?Exemple
VariableOuiscore = 10, puis score = 15
ConstanteNonPI = 3.14

6. Les types de données

Une variable ou une constante possède un type.

Le type indique la nature de la valeur stockée.

6.1 Les principaux types

TypeDescriptionExemple
EntierNombre sans virgule14, -3, 250
RéelNombre avec virgule3.14, 12.5
AlphanumériqueTexte"Bonjour", "Alice"
BooléenVrai ou fauxtrue, false

6.2 Exemples

age = 14

age est une variable de type entier.

temperature = 18.5

temperature est une variable de type réel.

prenom = "Lina"

prenom est une variable de type alphanumérique.

est_majeur = false

est_majeur est une variable de type booléen.


7. Variables d’entrée, de sortie et temporaires

Dans un algorithme, les variables peuvent avoir différents rôles.

7.1 Variable d’entrée

Une variable d’entrée reçoit une donnée donnée par l’utilisateur ou par le problème.

Exemple

nombre1
nombre2

Si on demande à l’utilisateur deux nombres, ce sont des variables d’entrée.


7.2 Variable de sortie

Une variable de sortie contient le résultat final.

Exemple

somme

Si on calcule la somme de deux nombres, somme est une variable de sortie.


7.3 Variable temporaire

Une variable temporaire sert pendant le calcul, mais n’est pas forcément le résultat final.

Exemple

Pour échanger deux valeurs :

temp = a
a = b
b = temp

La variable temp sert seulement à garder une valeur en mémoire pendant l’échange.


8. L’affectation

8.1 Qu’est-ce qu’une affectation ?

L’affectation consiste à donner une valeur à une variable.

Exemple

x = 5

Cela signifie :

La variable x reçoit la valeur 5.

Attention : en algorithmique, le symbole = ne signifie pas toujours “est égal à” comme en mathématiques.
Il signifie souvent “reçoit la valeur”.


8.2 Exemple avec modification

score = 10
score = score + 5

Explication :

Au départ, score vaut 10.
Ensuite, on ajoute 5 à l’ancienne valeur.

Donc :

score = 15

9. Les algorithmes

9.1 Qu’est-ce qu’un algorithme ?

Un algorithme est une suite d’instructions permettant de résoudre un problème.

Un algorithme doit être :

QualitéExplication
ClairOn comprend chaque étape
PrécisIl n’y a pas d’ambiguïté
OrdonnéLes étapes sont dans le bon ordre
FiniIl se termine après un certain nombre d’étapes

9.2 Exemple de la vie quotidienne

Recette pour faire un chocolat chaud :

1. Prendre une tasse
2. Verser du lait
3. Chauffer le lait
4. Ajouter du cacao
5. Mélanger
6. Servir

C’est un algorithme, car il s’agit d’une suite d’étapes.


10. La séquence

10.1 Définition

Une séquence est une liste d’instructions exécutées les unes après les autres, dans l’ordre.

Exemple

Début
Lire nombre1
Lire nombre2
somme = nombre1 + nombre2
Afficher somme
Fin

L’ordre est important.

Si on affiche somme avant de la calculer, l’algorithme ne fonctionne pas correctement.


11. Les conditions

11.1 Qu’est-ce qu’une condition ?

Une condition est une expression qui peut être vraie ou fausse.

Exemples

age >= 18
note >= 10
mot_de_passe == "abc123"
temperature < 0

11.2 Condition simple

Une condition simple contient une seule comparaison.

Exemple

age >= 18

11.3 Condition composée

Une condition composée utilise plusieurs conditions avec and, or ou not.

Exemple

age >= 18 and carte_identite == true

Autre exemple :

note < 10 or absence == true

12. Structure si … alors

12.1 Principe

La structure si … alors permet d’exécuter une instruction seulement si une condition est vraie.

Forme générale

Si condition alors
instruction
Fin Si

Exemple

Si age >= 18 alors
Afficher "Tu es majeur"
Fin Si

Si l’âge est supérieur ou égal à 18, le message est affiché.
Sinon, rien ne se passe.


13. Structure si … alors … sinon

13.1 Principe

Cette structure permet de choisir entre deux possibilités.

Forme générale

Si condition alors
instruction si vrai
Sinon
instruction si faux
Fin Si

Exemple

Si note >= 10 alors
Afficher "Réussi"
Sinon
Afficher "Échec"
Fin Si

Si la note est au moins 10, on affiche “Réussi”.
Sinon, on affiche “Échec”.


14. Conditions imbriquées

14.1 Définition

Une condition imbriquée est une condition placée à l’intérieur d’une autre condition.

Exemple

Si age >= 18 alors
Si permis == true alors
Afficher "Tu peux conduire"
Sinon
Afficher "Tu es majeur mais tu n’as pas le permis"
Fin Si
Sinon
Afficher "Tu es mineur"
Fin Si

15. Les boucles

Une boucle permet de répéter une ou plusieurs instructions.

Même si l’étude complète des boucles est souvent réservée à la 4e, il est utile de comprendre le principe général.


15.1 Pourquoi utiliser une boucle ?

Sans boucle :

Afficher "Bonjour"
Afficher "Bonjour"
Afficher "Bonjour"
Afficher "Bonjour"
Afficher "Bonjour"

Avec une boucle :

Répéter 5 fois
Afficher "Bonjour"
Fin Répéter

La boucle évite de répéter le même code plusieurs fois.


16. La boucle pour

16.1 Principe

La boucle pour est utilisée quand on connaît à l’avance le nombre de répétitions.

Forme générale

Pour i allant de 1 à 5 faire
Afficher i
Fin Pour

Résultat

1
2
3
4
5

Ici, i est l’itérateur.
Il change de valeur à chaque répétition.


17. La boucle tant que

17.1 Principe

La boucle tant que répète des instructions tant qu’une condition est vraie.

Forme générale

Tant que condition faire
instructions
Fin Tant que

Exemple

compteur = 1

Tant que compteur <= 5 faire
Afficher compteur
compteur = compteur + 1
Fin Tant que

Résultat

1
2
3
4
5

17.2 Les éléments importants d’une boucle

Une boucle contient généralement :

ÉlémentRôle
InitialisationDonner une valeur de départ
ConditionDéterminer si la boucle continue
InstructionsCe qui est répété
ItérateurModifier une valeur à chaque tour
Condition de sortiePermettre à la boucle de s’arrêter

Exemple

compteur = 1              // initialisation

Tant que compteur <= 5 faire // condition
Afficher compteur // instruction
compteur = compteur + 1 // itérateur
Fin Tant que

18. La boucle jusqu’à ce que

18.1 Principe

La boucle jusqu’à ce que répète des instructions jusqu’à ce qu’une condition devienne vraie.

Exemple

Répéter
Lire mot_de_passe
Jusqu’à ce que mot_de_passe == "secret"

L’utilisateur doit entrer un mot de passe.
La boucle continue jusqu’à ce que le bon mot de passe soit donné.


19. Structuration d’un algorithme

Un bon algorithme est bien organisé.

19.1 Structure générale

Début
Déclaration des variables

Lecture des données

Traitement

Affichage du résultat
Fin

19.2 Exemple complet : addition de deux nombres

Début
Lire nombre1
Lire nombre2

somme = nombre1 + nombre2

Afficher somme
Fin

Analyse

ÉlémentVariable
Entréesnombre1, nombre2
Sortiesomme
Traitementaddition

20. Exemple complet : déterminer si un élève réussit

Problème

On veut savoir si un élève réussit ou échoue.
Il réussit si sa note est supérieure ou égale à 10.

Algorithme

Début
Lire note

Si note >= 10 alors
Afficher "Réussi"
Sinon
Afficher "Échec"
Fin Si
Fin

21. Exemple complet : vérifier l’accès à une activité

Problème

Un élève peut participer à une activité s’il a au moins 12 ans et s’il a une autorisation parentale.

Algorithme

Début
Lire age
Lire autorisation

Si age >= 12 and autorisation == true alors
Afficher "Participation autorisée"
Sinon
Afficher "Participation refusée"
Fin Si
Fin

22. Exemple complet : trouver le plus grand de deux nombres

Problème

On demande deux nombres et on affiche le plus grand.

Algorithme

Début
Lire a
Lire b

Si a > b alors
Afficher a
Sinon
Afficher b
Fin Si
Fin

23. Exemple complet : somme d’une liste de nombres

Problème

On veut calculer la somme de 5 nombres.

Algorithme

Début
somme = 0

Pour i allant de 1 à 5 faire
Lire nombre
somme = somme + nombre
Fin Pour

Afficher somme
Fin

Explication

Au départ, somme vaut 0.
À chaque tour, on ajoute le nombre lu à la somme.


24. Exemple complet : compter les nombres positifs

Problème

On lit 5 nombres et on compte combien sont positifs.

Algorithme

Début
compteur = 0

Pour i allant de 1 à 5 faire
Lire nombre

Si nombre > 0 alors
compteur = compteur + 1
Fin Si
Fin Pour

Afficher compteur
Fin

25. Exemple complet : rechercher un maximum

Problème

On lit 5 nombres et on cherche le plus grand.

Algorithme

Début
Lire nombre
maximum = nombre

Pour i allant de 2 à 5 faire
Lire nombre

Si nombre > maximum alors
maximum = nombre
Fin Si
Fin Pour

Afficher maximum
Fin

26. Résumé général

26.1 Logique

ÉlémentRôle
notinverse une condition
andvrai si les deux conditions sont vraies
orvrai si au moins une condition est vraie
Table de véritémontre tous les cas possibles
Lois de De Morganpermettent de transformer des expressions logiques

26.2 Variables

ÉlémentDéfinition
Variablevaleur modifiable
Constantevaleur fixe
Entiernombre sans virgule
Réelnombre avec virgule
Alphanumériquetexte
Booléenvrai ou faux
Affectationdonner une valeur à une variable

26.3 Algorithmique

ÉlémentDéfinition
Algorithmesuite d’instructions pour résoudre un problème
Séquenceinstructions exécutées dans l’ordre
Conditionexpression vraie ou fausse
si … alorsexécute une action si la condition est vraie
si … alors … sinonchoisit entre deux actions
Bouclerépète des instructions
Imbricationstructure placée dans une autre structure

27. Exercices théoriques

Exercice 1 — Vrai ou faux ?

Indique si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses.

  1. Une variable peut changer de valeur.
  2. Une constante peut changer de valeur pendant le programme.
  3. L’opérateur and est vrai si une seule condition est vraie.
  4. L’opérateur or est vrai si au moins une condition est vraie.
  5. not true donne false.

Exercice 2 — Tables de vérité

Complète la table suivante.

ABA and BA or B
FauxFaux
FauxVrai
VraiFaux
VraiVrai

Exercice 3 — Conditions

Pour chaque situation, écris une condition logique.

Situation 1

Un élève réussit si sa note est supérieure ou égale à 10.

note >= 10

Situation 2

Une personne peut entrer si elle a au moins 18 ans et possède un ticket.

age >= 18 and ticket == true

Situation 3

Une réduction est accordée si la personne est étudiante ou a moins de 18 ans.

etudiant == true or age < 18

Exercice 4 — Comprendre un algorithme

Que va afficher cet algorithme ?

Début
age = 14

Si age >= 18 alors
Afficher "Majeur"
Sinon
Afficher "Mineur"
Fin Si
Fin

Réponse attendue :

Mineur

Exercice 5 — Écrire un algorithme

Écris un algorithme qui demande la température et affiche :

  • "Il gèle" si la température est inférieure à 0 ;
  • "Il ne gèle pas" sinon.

Correction possible :

Début
Lire temperature

Si temperature < 0 alors
Afficher "Il gèle"
Sinon
Afficher "Il ne gèle pas"
Fin Si
Fin

28. Mini-évaluation

Question 1

Quelle est la différence entre une variable et une constante ?

Réponse attendue :
Une variable peut changer de valeur pendant le programme, tandis qu’une constante garde toujours la même valeur.


Question 2

Donne le résultat de l’expression suivante :

true and false

Réponse :

false

Question 3

Donne le résultat de l’expression suivante :

true or false

Réponse :

true

Question 4

Donne le résultat de l’expression suivante :

not false

Réponse :

true

Question 5

Complète la structure suivante :

Si condition alors
...
Sinon
...
Fin Si

Cette structure permet de choisir entre deux actions selon qu’une condition est vraie ou fausse.

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