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Trace d’exécution d’un algorithme¶

La trace d’exécution d’un algorithme est constituée en prenant une “photo” de toutes les variables de cet algorithme aux instants suivants :

• Talon 1D046H Bleu Suède Prada Femme EU au début
• à chaque whileFemme ara Bottines St Marron Turquoise Bergamo tYq7Ywg
• à la fin

La trace est un “compte-rendu” de l’exécution de l’algorithme.

Considérons l’algorithme suivant :

 1
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"""
:entrée n: entier
:pré-cond n ≥ 0
:sortie r: entier
:post-cond: r est la partie entière de la racine de n
"""
## exemple d'entrées
n = 91
##

r = 0
Suède Femme Bleu Prada EU Talon 1D046H while r*r <= EU Prada Suède Femme Bleu Talon 1D046H n:
  r = r+1
r = r-1

## pour voir la sortie
Talon Prada Bleu Femme Suède 1D046H EU print(r)
##

On peut facilement se convaincre que la longueur de la trace sera toujours égale à r+4. En effet :

• la valeur finale de r correspond au nombre de fois où on est rentré dans la boucle, moins 1 (à cause de la ligne 14).

• La taille de la trace est ici égale :

  • EU Femme Suède Bleu Prada 1D046H Talon au nombre de fois où on est entré dans la boucle,
  • plus 1 pour le passage à la ligne 13 qui sort de la boucle,
  • plus 1 pour la photo de départ,
  • plus 1 pour la photo à la fin,

soit (nombre de passages dans la boucle) + 3, soit r + 4.

Mais ce qui nous intéresse, c’est de prédire la taille de la trace en fonction des paramètres d’entrées (la “taille” du problème).

En l’occurrence, puisque r est la partie entière de √n, on peut affirmer que la longueur de la trace est partie_entière(√n)+4, qu’on peut simplifier en disant qu’elle est proportionnelle à √n.

Complexité¶

On appelle complexité d’un algorithme la mesure de la longueur de ses traces d’exécution en fonction de ses paramètres d’entrée.

Ce n’est pas la longueur exacte de la trace qui nous intéresse ici, mais son ordre de grandeur (comme dans l’exemple ci-dessus). C’est pourquoi on utilise la notation 𝓞(...) qui sert justement à représenter les ordres de grandeur.

La longueur de la trace d’exécution est liée au temps que prendre cette exécution. Bien qu’on ne puisse pas prédire ce temps de manière précise (il dépend de paramètres extérieurs à l’algorithme, comme par exemple la puissance de l’ordinateur), il est intéressant de connaître son ordre de grandeur, et la manière dont les paramètres d’entrée influencent ce temps.

L’algorithme ci-dessus calcule la partie entière de √n en un temps proportionnel à √n. On dira qu’il a « un temps d’exécution en 𝓞(√n) ».

On peut faire mieux avec l’algorithme ci-dessous :

## exemple d'entrées
n = 91
##

Suède Bleu Talon 1D046H Femme Prada EU min = 0
max = n
while max-min > 1:
    moy = (max+min)//2
    if moy*moy <= n:
        min = moy
    else:
        max = moy
    r = min

## pour voir la sortie
print(r)
##

L’algorithme ci-dessus applique une recherche dichotomique. On utilise le fait que :

• la racine de n est forcément comprise entre 0 et n
• les racines de deux nombres sont dans le même ordre que ces nombres.

On part donc de l’intervalle [0,n] et on le coupe en deux à chaque étape, jusqu’à réduire cet intervalle à une largeur de 1.

Le nombre d’étape (et donc la longueur de la trace) est proportionnel au nombre de fois ou l’on peut diviser n par 2, c’est-à-dire le logarithme à base 2 de n, 𝓞(log₂(n)).

Calcul de la racine carréeRosie Violet Bottines Plum 664 Femme Bearpaw dt4nqd

La recherche dichotomique de l’algorithme ci-dessus s’arrête lorsque l’intervalle a une largeur de 1. Mais si on travaille avec des nombres flottants, on pourrait décider de réduire encore plus la taille de l’intervalle.

On définit donc un nouvel algorithme, prenant cette fois deux paramètres d’entrée :

• EU Suède 1D046H Femme Prada Talon Bleu x, le nombre flottant dont on veut calculer la racine carrée,
• erreurMarron Morland 11 Femme Hotter GTX Brown Bottines B0ndzqwI, l’erreur maximale que l’on accepte d’avoir sur le résultat

"""
:entrée x: flottant
:entrée erreur: flottantShoes Noir Escarpins Schwarz Gabor Fashion Femme 17 70wHq88Ux
Suède Prada Femme EU 1D046H Bleu Talon :pré-cond x ≥ 0
:sortie r: entier
:post-cond: r est la racine de 'x' à 'erreur' près
"""
## exemple d'entrées
x=500
precision=0.001
##

# AUTRE SOLUTION #
min = 0
max = x
while max-min > erreur:
   moy = EU 1D046H Suède Bleu Femme Prada Talon (max+Bleu Talon Femme Prada Suède 1D046H EU min)/2
   if moy*moy <= x:
       min = moy
   else:
       max = moyNoir W Conavy Super Chaussures adidas Femme Conavy Blanc Montantes Bleu Ltflor Wedge FzAnWcWR
   r = min

EU 1D046H Bleu Femme Prada Suède Talon ## pour voir la sortie
print(r)
# et la vérifier
print(r*r)
##

L’algorithme ci-dessus a une complexité en 𝓞(log₂(n/precision), ce qui signifie que le temps d’exécution augmente lorsque n augmente, mais aussi lorsque erreur diminue. En effet, obtenir une meilleure précision demande plus de travail à l’ordinateur, et donc plus de temps de calcul.