Structure de données

Public concerné et conditions d'accès

Ce cours s'adresse aussi bien aux élèves en licence qu'à ceux préparant le titre d'analyste programmeur ou le DUT. Il suppose une connaissance minimale en algorithmique et en programmation.

Finalités de l'unité d'enseignement

Objectifs pédagogiques :
Donner les notions fondamentales de structures de données et de leur utilisation, et montrer comment les implanter à bon escient dans un langage de programmation de haut niveau. Faire comprendre l'importance de  la  spécification rigoureuse  des  structures  de  données,  le  pourquoi  de  l'étude  de  la  complexité  des algorithmes qui les manipulent, les principes de mise en oeuvre de ces structures.

Capacités et compétences visées :

  • Savoir évaluer la complexité d'un algorithme simple en fonction de la taille des données.
  • Savoir abstraire les principales structures de données, les spécifier et les implanter.
  • Etre capable de choisir la bonne structure de donnée pour un problème de programmation quelconque.
  • Etre capable d'écrire, de modifier et d'exécuter un algorithme manipulant une structure de données.

Organisation

Nombre de crédits enseignements ECTS : 4 ECTS

Modalités de validation : Examen

Contenu de la formation

Notions préliminaires
Rappel succinct des propriétés et caractéristiques essentielles des supports de mémorisation, tels que la mémoire centrale, les disques et les bandes.
Notion de complexité des algorithmes : mesure d'efficacité en fonction de la taille du problème.
Les structures de données
Les structures séquentielles et les structures arborescentes. Principaux algorithmes liés à ces structures.
Différentes techniques d'implantation de ces structures : avantages et inconvénients.
L'utilisation des structures
Principaux  algorithmes  de  tri.  Généralités  et  méthodes  simples.  Méthodes  efficaces.  Mesures  et comparaisons entre ces algorithmes.
Principes de la recherche d'informations. Recherche séquentielle dans une liste quelconque. Recherche dichotomique dans une liste ordonnée pour laquelle on dispose de l'accès par le rang. Gestion d'un tas : solution efficace pour rechercher le plus petit élément d'un ensemble.
Utilisation de structures arborescentes pour la recherche. Les arbres binaires de recherche : recherche, adjonction et suppression. Évaluation de la complexité logarithmique en moyenne de ces opérations, et comparaison avec les structures séquentielles. Évaluation de la complexité au pire linéaire : amélioration par rééquilibrage donnant les arbres AVL. Analyse des opérations simples de rotation ponctuelle pour conserver l'équilibre.
Généralisation  des  arbres  AVL  aux  arbres  balancés  pour  prendre  en  compte  une  caractéristique  des disques : la taille des blocs transférés. Application aux fichiers séquentiels indexés.
Recherche utilisant la notion de hachage : principes et méthodes de résolution des collisions.
Remarque : Implantations proposées au moyen de paquetages Ada génériques disponibles en machine (ou modules Java ou C++), pour que les élèves puissent les utiliser lors de travaux pratiques personnels,
et apprennent ainsi les notions fondamentales de réutilisation du logiciel.

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