Concevoir, tester, puis traduire en Python

Du besoin à l'organigramme

Premier temps : identifier les entrées et les sorties. Ce que le magasinier tape est une entrée et deviendra une forme Input ; ce que le programme affiche est une sortie et deviendra une forme Output. Chaque entrée demande une variable déclarée, avec son type.

Deuxième temps : calculer deux cas à la main. Avant de placer une seule forme, résoudre le problème sur papier. Ces résultats servent de référence : sans eux, rien ne permet de dire si le programme affiche la bonne chose.

• Cas A : stock 40, seuil 15, trois sorties de 12, 8 et 6. Le stock passe à 28, puis 20, puis 14. Comme 14 est inférieur ou égal à 15 : « Commander ».
• Cas B : stock 40, seuil 15, deux sorties de 10 et 5. Le stock passe à 30, puis 25. Comme 25 dépasse 15 : « Stock suffisant ».

Troisième temps : écrire les grandes étapes en français, puis un squelette qui tourne. Lire le stock, le seuil et le nombre de sorties. Pour chaque sortie, lire la quantité ; si elle dépasse le stock, afficher un refus ; sinon, la retirer du stock et afficher le stock. Enfin, comparer le stock final au seuil et afficher la décision.

À ce stade, les trois lectures du début suffisent à faire un programme qui tourne. Le construire tout de suite, avant même de savoir quelles structures viendront ensuite, évite de tout écrire d'un bloc et de chercher la faute dans vingt formes à la fois.

Ce squelette a l'air inutile, et il fait gagner du temps : si les trois valeurs s'affichent dans le désordre, la faute est dans l'ordre des lectures, et elle se voit sur un programme de quatre formes plutôt que de vingt.

Quatrième temps : repérer les structures. Les mots du besoin désignent les structures. Les cinq structures du parcours sont passées en revue, et celles qui ne servent pas sont écartées explicitement.

Cinquième temps : traduire en formes. Chaque phrase du plan devient une ou plusieurs formes, dans le même ordre.

Sixième temps : exécuter sur les cas calculés à la main. Les saisies proposées sont celles du cas A. Exécuter : la console affiche Stock : 28, Stock : 20, Stock : 14, puis Commander, le résultat calculé à la main. Relancer avec 40, 15, 2, 10 et 5 (cas B) : Stock : 30, Stock : 25, puis Stock suffisant.

Devant un besoin écrit en français, que faire avant de placer la première forme ?

Choisir la boucle qui conviendraIdentifier les entrées et les sorties, puis calculer deux cas à la mainPlacer les formes de début et de fin, puis compléter au fur et à mesure

Le jeu d'essai

Calculé avant, sinon ce n'est plus un essai. La sortie attendue se calcule avant d'exécuter. Écrite après coup, elle recopie ce que le programme a affiché, et l'essai confirme alors tout, y compris une erreur.
C'est la seule discipline du chapitre qui demande un effort réel, et c'est celle qui distingue un programme vérifié d'un programme qui a l'air de marcher.

Deux cas qui passent ne prouvent pas grand-chose : ils ont été choisis parmi les situations auxquelles on pensait en dessinant. Un jeu d'essai contient donc trois familles de cas. Le cas nominal est une situation ordinaire, comme le cas A. Les cas limites se placent exactement sur une frontière du besoin, ici une sortie égale au stock ou un stock final égal au seuil, et juste à côté. Les cas d'erreur sont des saisies hors du domaine prévu : une sortie plus grande que le stock, une quantité négative. Voici celui de la première version, avec un stock de 40, un seuil de 15 et une seule sortie par cas :

La ligne de 40 vise la frontière du premier losange : une sortie égale au stock est légitime, et un >= écrit par erreur à la place de > la refuserait. La dernière ligne diverge, mais d'une façon particulière : le besoin ne disait rien des quantités négatives, et c'est en écrivant la sortie attendue qu'il a fallu trancher. Refuser est la seule réponse raisonnable, car une quantité de -5 « retirée » fait monter le stock à 45 : une faute de frappe du magasinier fausserait l'inventaire. Exécuter l'organigramme de la première version avec 40, 15, 1 et -5 pour le constater. Le jeu d'essai a fait apparaître une question que le besoin avait oubliée, et la correction porte sur un seul losange, qui devient quantite <= 0 or quantite > stock.

La console affiche Sortie refusée, puis Stock suffisant. Exécuter à nouveau avec 40, 15, 1 et 25, la ligne limite du jeu d'essai : Stock : 15, puis Commander. Les autres lignes donnent toujours la sortie attendue, et le losange plus sévère n'a rien cassé.

1.Une alarme doit se déclencher quand la température est strictement au-dessus de 100 °C. Quel cas limite tester en priorité ?

500 °C, soit une température particulièrement élevée20 °C, une température ordinaireExactement 100 °C, qui ne doit pas déclencher l'alarme

2.Un programme calcule la surface d'une parcelle et affiche une valeur négative, sans aucun message. De quel type d'erreur s'agit-il ?

Une erreur qui arrête l'exécutionUne erreur de déclarationUne erreur de logique

Mettre au point : l'exécution pas à pas

Quand une ligne du jeu d'essai diverge, relire l'organigramme du regard mène rarement à l'erreur : on relit ce qu'on croit avoir dessiné. Il faut regarder le programme s'exécuter.

• L'exécution pas à pas avance d'une forme à la fois et surligne la forme en cours ; sur cette page, le bouton « Pas à pas » de chaque organigramme reproduit ce déroulé.
• La fenêtre des variables (Variable Watch) affiche la valeur de chaque variable à cet instant, avec les couleurs de type vues au deuxième chapitre.
• La forme Breakpoint, du même chapitre, suspend l'exécution là où elle est placée dans le logiciel : le programme avance normalement jusqu'à la zone suspecte, puis la fenêtre des variables s'observe à loisir.

La démarche tient en trois temps :

1. Prédire : avant chaque forme, noter la valeur que la variable devrait prendre, d'après le calcul à la main.
2. Observer : exécuter la forme et lire la fenêtre des variables.
3. Repérer la première divergence : la première forme où l'observation diffère de la prédiction. L'erreur est dans cette forme, ou dans une valeur qu'elle utilise et qui a été préparée plus haut.

Exemple : une pression minimale qui vaut 0

Un technicien relève cinq pressions dans un réseau d'air comprimé : 6,2, 5,8, 6,5, 5,4 et 6,0 bars. À la main, la plus faible est 5,4. Le programme suivant affiche pourtant Pression minimale : 0.0 bar.

La divergence apparaît dès le premier tour, au losange : 6.2 < 0 est faux, la branche True n'est pas prise et mini garde sa valeur de départ. Le losange compare pourtant correctement : c'est la valeur qu'il utilise qui est fausse, et elle vient de l'affectation mini = 0, placée plus haut. Aucune pression n'étant inférieure à 0, le minimum n'est jamais remplacé. La correction consiste à partir d'une valeur réellement mesurée : remplacer mini = 0 par une lecture de la première pression suivie de mini = pression, et faire tourner la boucle de 2 à 5.

Avec les cinq mêmes pressions, le programme affiche Pression minimale : 5.4 bar, la valeur trouvée à la main. En pas à pas, mini vaut 6.2 avant même d'entrer dans la boucle, descend à 5.8 au tour i = 2, puis à 5.4 au tour i = 4, et ne bouge plus.

Dans l'exemple de la pression, pourquoi la forme fautive n'est-elle pas le losange où la divergence apparaît ?

La boucle devrait commencer à 0 et non à 1Il compare juste, avec un mini déjà fauxLe losange devrait comparer avec <= et non avec <

De l'organigramme au code Python

Flowgorithm convertit un organigramme en code de plusieurs langages réels, dont Python, par le Source Code Viewer, présenté au premier chapitre : menu Tools, ou touche F12. En choisissant Python, le même programme apparaît en texte. Savoir y reconnaître chaque forme prépare directement la suite du parcours.

Deux lignes de ce tableau évitent les deux erreurs les plus fréquentes d'une traduction à la main. print("Stock : " + stock) s'arrête sur une TypeError, car Python n'additionne pas un texte et un nombre : c'est pourquoi le Source Code Viewer écrit str(stock). Et une case de liste ne se remplit pas avant que la liste existe : volumes[0] = 14200, sans la ligne volumes = [0] * 24 au-dessus, s'arrête sur une NameError.

Voici, écrit à la main, un code Python équivalent au suivi de stock corrigé. Le code du Source Code Viewer peut différer dans sa présentation ; la correspondance forme par forme reste la même.

L'indentation remplace les flèches. Le if stock <= seuil: final est aligné sur le for : il est après la boucle. Décalé de quatre espaces, il serait exécuté à chaque sortie.

1.Comment s'écrit For i = 1 to 10 en Python ?

for i in range(1, 10):for i in range(10):for i in range(1, 11):

2.En Python, qu'est-ce qui remplace les deux flèches d'une forme If ?

Des accolades placées autour de chacune des branchesLe mot-clé then, placé juste après la conditionL'indentation des blocs placés sous if et sous else

3.Comment déclare-t-on une variable simple en Python ?

En écrivant son type juste devant son nom, comme int stockAvec le mot-clé declare, suivi du type de la variableOn ne la déclare pas : elle naît à sa première affectation

4.Pourquoi le Source Code Viewer traduit-il "Stock : " & stock par "Stock : " + str(stock) ?

Parce qu'en Python, + refuse un texte et un nombreParce que str() arrondit le nombre avant de l'afficherParce que stock est rangé comme du texte dans le programme

Fil rouge : la cuve de traitement

La cuve cylindrique de la station (rayon 1,5 m, hauteur 4 m) a été construite par morceaux au fil des chapitres. Il reste à la reprendre avec la méthode, à la tester et à la relire en Python. Entrées et sorties. Le technicien saisit le volume actuel en litres (Real) et l'état de la vanne de sortie (Boolean, true si elle est fermée). Le programme affiche le taux de remplissage, puis l'état du niveau : « Débordement imminent » au-dessus de 90 %, « Niveau bas » en dessous de 10 %, « Niveau normal » sinon. Il affiche enfin l'autorisation de la pompe, accordée quand le taux est sous 90 % et que la vanne est fermée. Un volume négatif ou supérieur à la capacité est refusé.

Cas à la main. La capacité vaut π × 1,5² × 4, soit environ 28,27 m³, ou 28 274 litres. Pour 21 000 litres et une vanne fermée, le taux est d'environ 74,3 % : « Niveau normal », « Pompe autorisée ». Étapes et structures. Calculer la capacité, puis lire les saisies. Refuser un volume hors limites, par une décision. Calculer ensuite le taux avec la fonction CalculerTaux, afficher l'état avec AfficherEtat, une procédure, c'est-à-dire une fonction qui ne retourne rien et s'appelle par une forme Call, et décider de la pompe par une condition composée.

Le jeu d'essai. Chaque ligne a été calculée avant d'exécuter, puis vérifiée.

Les cas limites posent une difficulté : à cause de π, un taux d'exactement 10 % ou 90 % ne correspond à aucun nombre rond de litres. Pour tester les frontières, la procédure AfficherEtat s'essaie seule, dans un petit programme qui lit directement le taux.

Attendu et obtenu : 90 donne Niveau normal, 90,1 donne Débordement imminent, 10 donne Niveau normal, 9,9 donne Niveau bas. Un losange écrit taux >= 90 donnerait toujours Niveau normal sur le cas nominal, mais Débordement imminent pour la saisie 90 : seul le cas limite détecte l'erreur.

Une erreur à localiser. Dans une version où la forme de capacité s'écrit capacite = pi * 1.5 ^ 2 * 4, le programme affiche Volume hors limites pour 21 000 litres. En pas à pas, la prédiction après cette forme est d'environ 28 274 ; la fenêtre des variables montre environ 28,27. C'est la première divergence : la capacité est restée en m³ alors que le volume est en litres. Le losange qui refuse le volume ne fait que révéler l'écart.

En Python. Les deux fonctions s'écrivent ainsi (code équivalent, écrit à la main) : la variable de retour devient une instruction return, les losanges imbriqués deviennent des blocs indentés.

Mettre en pratique

Un pont provisoire supporte une charge maximale saisie en tonnes. Les véhicules s'y engagent un par un et y restent pendant le relevé ; un capteur transmet la masse de chacun, et une masse de 0 signale la fin du relevé. Concevoir le programme qui déclenche une alarme dès que la masse totale dépasse la charge maximale, puis affiche le nombre de véhicules et la masse totale.

Entrées : chargeMax, puis une suite de masses (Real) terminée par 0. Sorties : « Alarme : surcharge » pour chaque véhicule engagé alors que la charge maximale est dépassée, puis une ligne de bilan. Structures : le nombre de véhicules n'est pas connu d'avance, d'où un While, avec une lecture avant la boucle et une lecture à la fin du corps ; un losange sans branche False contrôle la charge.

Jeu d'essai, calculé avant de dessiner, pour une charge maximale de 40 t :

Cas	Masses saisies	Sorties attendues
Nominal	12, 15, 0	2 véhicules, 27.0 t
Limite : total égal à la charge	25, 15, 0	2 véhicules, 40.0 t, sans alarme
Dépassement	25, 16, 0	Alarme : surcharge, 2 véhicules, 41.0 t
Erreur : masse négative	-3	0 véhicules, 0.0 t

▶ ExécuterPas à pasRecommencerExécuter comme dans Flowgorithm, en continu ou forme par forme.

Les saisies proposées sont celles du dépassement. Relancer avec les autres lignes du jeu d'essai.

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La condition est total > chargeMax et non >= : le besoin dit « dépasse », et le cas limite à 40 t le vérifie. Le cas d'erreur a forcé une décision que le besoin ne prenait pas : avec masse > 0, une masse négative termine le relevé comme un 0. Écrire le jeu d'essai avant l'organigramme fait surgir ces questions au moment où elles se tranchent le plus facilement.

Le programme ci-dessus doit afficher la cellule la plus faible d'une batterie et sa tension. Pour les tensions 3,71, 3,64, 3,69, 3,58 et 3,66 V, il annonce la cellule 5. Localiser l'erreur.

À la main, la tension la plus faible est 3,58 V, celle de la cellule 4. La tension affichée est juste, le numéro faux : l'erreur porte sur cellule. Prédiction et observation de cellule à la fin de chaque tour :

i	tension lue	cellule prédit	cellule observé
2	3,64	2	2
3	3,69	2	3

La première divergence est au tour i = 3 : la tension 3,69 ne bat pas le minimum, et pourtant cellule change. La forme fautive est cellule = i, placée après le losange au lieu d'être dans sa branche True : elle s'exécute à chaque tour, et cellule finit égale au dernier indice. Une fois la forme déplacée sous mini = tension, dans la même branche, les deux affectations vont ensemble : le numéro ne change que lorsque le minimum change.

▶ ExécuterPas à pasRecommencerExécuter comme dans Flowgorithm, en continu ou forme par forme.

La version corrigée : cellule = i est passée dans la branche True. Exécuter pour voir s'afficher la cellule 4, puis à nouveau en saisissant les tensions dans un autre ordre.

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Le programme affiche Cellule 4 : 3.58 V, et la forme cellule = i ne s'exécute plus que deux fois, aux tours où le minimum descend. Si la cellule la plus faible avait été la dernière, le programme fautif aurait affiché le bon résultat. Un jeu d'essai doit donc placer la valeur cherchée ailleurs qu'en dernière position.