Utilisateur:Regards sur sciences/agreg/leçons/2. Paradigmes de programmation : impératif, fonctionnel, objet. Exemples et applications.

programmation impérative

En informatique, la programmation impérative est un paradigme de programmation qui décrit les opérations en séquences d'instructions exécutées par l'ordinateur pour modifier l'état du programme. Ce type de programmation est le plus répandu parmi l'ensemble des langages de programmation existants, et se différencie de la programmation déclarative (dont la programmation logique ou encore la programmation fonctionnelle sont des sous-ensembles).

Instructions de la base impérative

La plupart des langages de haut niveau comporte cinq types d'instructions principales :

1. la séquence d'instructions
2. l'assignation ou Affectation
3. l'instruction conditionnelle
4. la boucle
5. les branchements

Séquence d'instructions

Une séquence d'instructions, (ou Structure_de_contrôle#Blocs_d.27instructions|bloc d'instruction) désigne le fait de faire exécuter par la machine une instruction, puis une autre, etc., en séquence. Par exemple

${\mbox{ouvrirConnexion}};{\mbox{envoyerMessage}};{\mbox{fermerConnexion}};$

est une séquence d'instructions. Cette construction se distingue du fait d'exécuter en Parallélisme_(informatique)|parallèle des instructions.

Instructions d'assignation

Les instructions d'assignation, en général, effectuent une opération sur l'information en mémoire et y enregistrent le résultat pour un usage ultérieur. Les langages de haut niveau permettent de plus l'évaluation d'expressions complexes qui peuvent consister en une combinaison d'opérations arithmétiques et d'évaluations de fonctions et l'assignation du résultat en mémoire. Par exemple:

$x\leftarrow 2+3;$

assigne la valeur $2+3$, donc 5, à la variable de nom $x$.

Instructions conditionnelles

Les instructions conditionnelles permettent à un bloc d'instructions de n'être exécuté que si une condition prédéterminée est réalisée. Dans le cas contraire, les instructions sont ignorées et la séquence d'exécution continue à partir de l'instruction qui suit immédiatement la fin du bloc. Par exemple

$si\;{\mbox{connexionOuverte}}\;alors\;{\mbox{envoyerMessage}};$

n'enverra le message que si la connexion est ouverte.

Instructions de bouclage

Les instructions de bouclage servent à répéter une suite d'instructions un nombre prédéfini de fois (voir Boucle_for), ou jusqu'à ce qu'une certaine condition soit réalisée. Par exemple

$tantque\;{\mbox{connexionNonOuverte}}\;alors\;{\mbox{attendreUnPeu}};$

bouclera jusqu'à ce que la connexion soit ouverte.

Il se trouve que ces quatre constructions permettent de faire tous les programmes informatiques possibles, elles permettent de faire un système Turing-complet.

Branchements sans condition

Les branchements sans condition permettent à la séquence d'exécution d'être transférée à un autre endroit du programme. Cela inclut le saut, appelé « goto » (wiktionary:go to|go to, /ɡəʊ tuː/, « aller à ») dans de nombreux langages, et les sous-programmes, ou appels de procédures. Les instructions de bouclage peuvent être vues comme la combinaison d'un branchement conditionnel et d'un saut. Les appels à une Fonction (informatique)|fonction ou une procédure (donc un Sous-programme) correspondent à un saut, complété du passage de paramètres, avec un saut en retour.

programmation fonctionnelle

La programmation fonctionnelle est un paradigme de programmation de type déclaratif qui considère le calcul en tant qu'évaluation de fonctions mathématiques.

Comme le changement d'état et la mutation des données ne peuvent pas être représentés par des évaluations de fonctions1 la programmation fonctionnelle ne les admet pas, au contraire elle met en avant l'application des fonctions, contrairement au modèle de programmation impérative qui met en avant les changements d'état2.

Un langage fonctionnel est donc un langage de programmation dont la syntaxe et les caractéristiques encouragent la programmation fonctionnelle. Alors que l'origine de la programmation fonctionnelle peut être trouvée dans le lambda-calcul, le langage fonctionnel le plus ancien est Lisp, créé en 1958 par McCarthy. Lisp a donné naissance à des variantes telles que Scheme (1975) et Common Lisp (1984)3 qui, comme Lisp, ne sont pas ou peu typées. Des langages fonctionnels plus récents tels ML (1973), Haskell (1987), OCaml, Erlang, Clean et Oz, CDuce, Scala (2003), F# ou PureScript (2013), Agda (en) sont fortement typés.

programmation objet

La programmation orientée objet (POO), ou programmation par objet, est un paradigme de programmation informatique. Elle consiste en la définition et l'interaction de briques logicielles appelées objets ; un objet représente un concept, une idée ou toute entité du monde physique, comme une voiture, une personne ou encore une page d'un livre. Il possède une structure interne et un comportement, et il sait interagir avec ses pairs. Il s'agit donc de représenter ces objets et leurs relations ; l'interaction entre les objets via leurs relations permet de concevoir et réaliser les fonctionnalités attendues, de mieux résoudre le ou les problèmes. Dès lors, l'étape de modélisation revêt une importance majeure et nécessaire pour la POO. C'est elle qui permet de transcrire les éléments du réel sous forme virtuelle.

La programmation par objet consiste à utiliser des techniques de programmation pour mettre en œuvre une conception basée sur les objets. Celle-ci peut être élaborée en utilisant des méthodologies de développement logiciel objet, dont la plus connue est le processus unifié (« Unified Software Development Process » en anglais), et exprimée à l'aide de langages de modélisation tels que le Unified Modeling Language (UML).

La programmation orientée objet est facilitée par un ensemble de technologies dédiés :

• les langages de programmation (chronologiquement : Simula, LOGO, Smalltalk, Ada, C++, Objective C, Eiffel, Python, PHP, Java, Ruby, AS3, C#, VB.NET, Fortran 2003, Vala, Haxe, Swift) ;
• les outils de modélisation qui permettent de concevoir sous forme de schémas semi-formels la structure d'un programme (Objecteering, UMLDraw, Rhapsody, DBDesigner…) ;
• les bus distribués (DCOM, CORBA, RMI, Pyro…) ;
• les ateliers de génie logiciel ou AGL (Visual Studio pour des langages Dotnet, NetBeans ou Eclipse pour le langage Java).

Il existe actuellement deux grandes catégories de langages à objets :

• les langages à classes, que ceux-ci soient sous forme fonctionnelle (Common Lisp Object System), impérative (C++, Java) ou les deux (Python, OCaml) ;
• les langages à prototypes (JavaScript, Lua).