Instructions et programme simple : cours de 5e

Imagine que tu expliques à un ami comment préparer un chocolat chaud. Tu dis : « Verse du lait dans une casserole, chauffe-le, ajoute le chocolat, mélange. » Si ton ami fait le mélange avant d'avoir versé le lait, le résultat sera raté. Pourtant, chaque phrase était correcte : c'est l'ordre qui a posé problème.

Un ordinateur, un robot ou une console de jeux fonctionnent de la même façon, avec une différence importante : ils n'ont aucun bon sens. Ils font exactement ce qu'on leur écrit, ni plus ni moins. Si une consigne est floue, ils ne devinent pas ce que tu voulais dire.

Dans ce cours, tu vas apprendre :

• ce qu'est une instruction ;
• ce qu'est un programme simple et pourquoi l'ordre des instructions compte ;
• la différence entre algorithme et programme ;
• comment écrire, tester et corriger un petit programme.

Tu n'as besoin d'aucune connaissance préalable en informatique. Les exemples utilisent surtout des nombres et un petit robot imaginaire, pour que tu puisses tout suivre avec un crayon et une feuille.

Une instruction décrit une seule commande et sa finalité est connue d'avance.³ Cela peut être très simple, comme additionner deux nombres, ou beaucoup plus élaboré.³ Dans ce cours, nous resterons du côté des instructions simples, celles que tu peux exécuter toi-même à la main.

Voici quelques exemples d'instructions que l'on rencontre dans de petits programmes :

• « Ajouter 3 au nombre. »
• « Multiplier le nombre par 2. »
• « Avancer d'une case. »
• « Tourner à droite. »

Chacune fait une chose et on sait précisément laquelle.

Ces deux mots se ressemblent, mais ils ne désignent pas la même chose.

• L'algorithme est l'idée : la démarche, pensée et écrite avec des mots simples, qu'on pourrait donner à une personne.
• Le programme est la traduction de cette démarche dans un langage que l'ordinateur sait lire.

Un langage de programmation est une notation qui sert à exprimer des algorithmes et à écrire des programmes.⁴ Quand tu écris un programme, tu pars donc d'un algorithme, puis tu le traduis.

Un programme simple s'exécute de haut en bas : on lit la première instruction, on l'exécute, puis on passe à la deuxième, et ainsi de suite jusqu'à la dernière.³ On appelle cela une séquence d'instructions. Changer l'ordre revient souvent à changer le résultat.

Une ressource pédagogique destinée à la classe de 5e propose d'ailleurs de programmer le décollage d'une fusée en mode simulé.² Pour un tel programme, l'ordre est vital : le compte à rebours doit précéder l'allumage des moteurs, qui doit précéder le décollage. Tu peux t'entraîner avec ce genre de scénario en listant les actions dans le bon ordre avant d'écrire quoi que ce soit.

Les instructions ne sont pas toutes du même genre. On les classe en grandes familles, d'après le rôle qu'elles jouent dans un programme.³

• La condition : l'action n'a lieu que si un critère est vérifié.
• Le traitement : on modifie une information, par exemple un nombre gardé en mémoire.
• Le branchement et la répétition : le programme saute vers une autre partie, ou rejoue plusieurs fois un même morceau.

Dans ce chapitre, tu utilises surtout le traitement (calculer, déplacer) et la séquence. La répétition et les conditions seront étudiées plus tard.

Il existe aussi un moyen de ne pas réécrire plusieurs fois les mêmes lignes : le sous-programme. C'est un bloc qui accomplit une tâche donnée et qu'on peut appeler à plusieurs reprises depuis le programme principal.³ Une fois le bloc terminé, on revient à l'endroit où l'on était.³ C'est une idée à garder en tête, même si tu l'utiliseras plus tard.

Au plus près du matériel, le processeur d'un ordinateur lit un langage machine : une suite de bits, donc des instructions codées sous forme binaire.³ Pour que les humains puissent s'y retrouver, ces instructions sont représentées par des abréviations lisibles : c'est le langage assembleur.³

Ces langages sont pénibles à manipuler. Jusqu'en 1950, les programmeurs écrivaient dans de tels langages, où chaque instruction fait très peu de choses, ce qui rendait le travail fatigant et les erreurs nombreuses.⁴ À partir de 1950, on a inventé des langages pensés pour les humains : les langages de programmation.⁴

Les langages dits « de haut niveau » permettent d'écrire des instructions plus synthétiques, sans se soucier du langage machine.⁴ Un même programme y demande moins de lignes et se modifie plus facilement.⁴

À ton niveau, on programme souvent avec des blocs : chaque bloc représente une instruction, et on les accole les uns aux autres, un peu comme des briques aimantées, pour former le programme.¹ Tu n'as donc pas à retenir une syntaxe compliquée : tu peux te concentrer sur le raisonnement, c'est-à-dire l'ordre et la précision des instructions.

Écrire un programme ne consiste pas à taper des instructions au hasard. La création d'un programme comprend plusieurs activités : la conception, l'écriture, le test et la documentation.⁴ Les textes d'accompagnement du cycle 4 insistent aussi sur l'analyse du problème avant de concevoir un programme simple.¹ Voici une démarche que tu peux appliquer à chaque fois.

Faire un bug n'a rien d'anormal : même les programmeurs expérimentés en produisent. Ce qui compte, c'est de savoir les chercher. La pratique de la programmation demande d'ailleurs des outils pour repérer ou éviter les bugs, et pour vérifier que le programme fait bien ce qu'on attend de lui.⁴

À ton niveau, l'outil le plus efficace est celui que tu connais déjà : suivre l'exécution à la main avec un tableau.