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Sujet du TP noté d'algorithmique et programmation (premier semestre).

Il s'est avéré que le sujet était trop long pour être réalisé en 1h30, il est plutôt adapté pour 2h.

Algorithmique et Programmation S1

Vous avez 1h30 pour réaliser ce TP noté.

Vous devez rendre votre travail dans un dossier spécifique contenant les fichiers sources de vos programme.

En mode examen sur les machines de l'université vous devez directement travail dans le dossier dédié à l'examen pour que votre travail ne soit pas perdu !

Notation :

18 points pour les exercices (+ 2 points bonus)

2 points sur 2 piliers d'évaluation suivants:

Maîtrise générale des concepts (variables, tableaux, fonctions, structures, ...)

Qualité du code (indentation, nommage, commentaires si nécessaire...)

Note finale = 18 + 2(Bonus) + 2 = 22 arrondie à 20.

Aide préliminaire

Il faut inclure la bibliothèque iostream pour utiliser std::cout et std::endl qui permettent respectivement d'afficher du texte et de passer à la ligne.
Il faut inclure respectivement les bibliothèques string, vector et array pour utiliser std::string, std::vector et std::array.
Pour convertir un type en un autre (cast), il faut utiliser la syntaxe suivante:

std::static_cast<type>(variable)

Pour compiler manuellement un programme, il faut utiliser la commande g++ suivie du nom du fichier source et de l'option -o suivie du nom du fichier exécutable à générer (ex: g++ main.cpp -o main). Nous préciserons en plus l'option -Wall pour afficher les warnings (messages d'avertissement) et l'option -std=c++17 pour utiliser la version C++17 du langage.
Ligne de compilation (pour un fichier ex02.cpp):

g++ ex02.cpp -o ex02 -Wall -std=c++17

Exercice 1 (questionnaire) (3Pts: 4 questions de 0.75)

Quelle est la différence entre un tableau statique et un tableau dynamique ?
Quelle est la différence entre l'opérateur = et l'opérateur == ?
Qu’entendez-vous par passage par copie et passage par référence(&) ?
A quoi servent les mots clés const et unsigned ? Quand et pourquoi les utiliser ?

Exercice 2 (maximum) (2Pts)

Écrire une fonction max qui prend en paramètre (par référence constante) un tableau d'entiers (tu es libre d'utiliser un tableau dynamique (std::vector) ou statique (std::array) ) et retourne la valeur maximale du tableau.
Utiliser la fonction max pour afficher la valeur maximale des tableaux suivants:
- {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
- {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1}
- {1, 23, 7, 32, 5, 43}

Exercice 3 (voyelles) (3Pts)

Écrire une fonction isVowel qui prend en paramètre un caractère et retourne true si le caractère est une voyelle, false sinon.

On considère que le caractère est une voyelle si c'est un des caractères suivants: a, e, i, o, u ou y. Attention, il faut compter les voyelles en majuscules et en minuscules. On peut utiliser la fonction std::tolower (de la bibliothèque cctype) pour convertir un caractère en minuscule. On peut également utiliser la représentation ASCII.

Quelques codes ASCII utiles:

A $\rightarrow$ Z	0 $\rightarrow$ 9	a $\rightarrow$ z
65 $\rightarrow$ 90	48 $\rightarrow$ 57	97 $\rightarrow$ 122

Écrire une fonction countVowels qui prend en paramètre une chaîne de caractères (std::string) et retourne le nombre de voyelles dans la chaîne.
Afficher le nombre de voyelles dans les chaînes suivantes:
- Hello World!
- Ceci est un test
- Je suis une phrase avec des voyelles

Exercice 4 (Géométrie) (2,5Pts + 1Pts bonus)

On dispose de la structure Point suivante:

struct Point {
    float x;
    float y;
};

Écrire une fonction distance qui prend en paramètre deux points et retourne la distance entre les deux points.

On utilisera la signature suivante:

float distance(Point const& p1, Point const& p2);

Pour rappel, la distance entre deux points p1 et p2 est égale à la racine carrée de la somme des carrés des différences des coordonnées des points.
$\text{distance} = \sqrt{(p1.x - p2.x)^2 + (p1.y - p2.y)^2}$

Vous pouvez utiliser les fonctions sqrt et pow de la bibliothèque cmath pour calculer la racine carrée et la puissance d'un nombre.

#include <cmath>
float sqrt_test { std::sqrt(4) }; // racine carrée de 4 = 2
float pow_test { std::pow(2, 3) }; // 2^3 = 8

On considérera que la fonction précédente fonctionne pour la suite de l'exercice si ce n'est pas le cas.

Écrire une fonction isInCircle qui prend en paramètre un point (p), le centre d'un cercle (center) et son rayon (radius) et retourne true si le point p est dans le cercle, false sinon.

On utilisera la signature suivante:

bool isInCircle(Point const& p, Point const& center, float radius);

Utiliser la fonction isInCircle pour afficher si les points suivants sont dans le cercle de centre (0, 1) et de rayon 2.4f:
- (0, 0)
- (1, 1)
- (3, 4)
(BONUS) Écrire une fonction isCirclesIntersect qui prend en paramètre deux cercles (sous la forme de deux points et deux rayons) et retourne true si les deux cercles s'intersectent, false sinon.

Deux cercles s'intersectent si leurs centres sont à une distance inférieure à la somme de leur rayon.

(BONUS) Définir un structure Circle qui contiendra les attributs suivants:
- center : centre du cercle (utiliser la structure Point)
- radius : rayon du cercle
Réécrire les deux fonctions précédentes (surcharge) en utilisant la structure Circle à la place des paramètres Point et float.
(BONUS) Utiliser la fonction isCirclesIntersect pour afficher si les deux cercles suivants s'intersectent:
- Cercle 1: centre (0, 0), rayon 1
- Cercle 2: centre (2, 0), rayon 1

Exercice 6 (Robot) (7.5Pts (10 questions de 0.75) + 1Pts bonus)

Pour cet exercice, je vous fourni un dossier dédié à l'exercice.

Ce dossier contient un sous-dossier src avec les fichiers sources ainsi qu'un fichier CMakeLists.txt pour compiler le programme.

la structure du dossier ressemble à ça:

robot/
L src/
| L main.cpp
| L direction.cpp
| L direction.hpp
| L point.cpp
| L point.hpp
| L robot.cpp
| L robot.hpp
L CMakeLists.txt

Compilation manuelle avec cmake

Ouvrir un terminal dans le dossier robot contenant le fichier CMakeLists.txt et exécuter les commandes suivantes:

mkdir build : créer un dossier build (qui va servir à stocker les fichiers de compilation)

cd build : se déplacer dans le dossier build

cmake .. : générer les fichiers de compilation dans le dossier build à partir du fichier CMakeLists.txt du dossier parent

make : compiler le programme (générer l'exécutable à partir des fichiers de compilation Makefile)

./main : exécuter le programme (remplacer main par le nom de l'exécutable généré) (dans notre cas le cmake est configuré pour générer un exécutable robot dans le dossier bin on peut donc exécuter le programme depuis le dossier build avec la commande ../bin/robot)

".." signifie le dossier parent.

"." signifie le dossier courant.

Le fichier direction.hpp contient un enum Direction avec les valeurs suivantes :
- north (Nord)
- south (Sud)
- east (Est)
- west (Ouest)
Créer le prototype d'une fonction to_string dans le fichier direction.hpp qui prends en paramètre une direction et retourne une chaîne de caractères (std::string) représentant cette Direction (ex: Direction::north $\rightarrow$ "north").
Créer la définition de la fonction to_string dans le fichier direction.cpp.
Définir une structure Point dans le fichier point.hpp. Elle contiendra les attributs suivants :
- x : position en x (utiliser le type int)
- y : position en y (utiliser le type int)
La structure devra contenir les méthodes suivantes :
- void display() : affiche les coordonnées du point sous la forme (x, y).
- void move(Direction const d, unsigned int const n) : déplace le point de n cases dans la direction d.
Implémenter les méthodes de la structure Point dans le fichier point.cpp.

On considère que la direction north correspond à une augmentation de la coordonnée y (south une diminution de y) et que la direction east correspond à une augmentation de la coordonnée x (west une diminution de x).
$\begin{aligned} y & \\ \uparrow & \\ & \rightarrow x \\ \end{aligned}$

Créer une structure Robot dans le fichier robot.hpp qui contiendra les attributs suivants :
- name : nom du robot (std::string)
- position : position du robot (utiliser la structure Point)
- direction : direction du robot (utiliser l'enum Direction)
La structure devra contenir les méthodes suivantes :
- void display() : affiche les informations du robot sous la forme name((x, y), direction).
- void turnLeft() : tourne le robot de 90° vers la gauche. (ex: north devient west)
- void turnRight() : tourne le robot de 90° vers la droite.
- void move(unsigned int const n) : déplace le robot de n cases dans la direction du robot.
Implémenter les méthodes de la structure Robot dans le fichier robot.cpp.
Ajouter le prototype d'une fonction createRobotName dans le fichier robot.hpp, elle retournera un nom de robot généré aléatoirement sous la forme d'une chaîne de caractère avec un format contenant 2 lettres majuscules suivies de 3 chiffres aléatoires. (ex: AB123).
Écrire la définition de la fonction createRobotName dans le fichier robot.cpp.

Pour générer un nombre aléatoire, on peut utiliser la fonction std::rand (elle retourne un nombre aléatoire entre 0 et RAND_MAX).

On utilisera la fonction std::srand pour initialiser le générateur de nombres aléatoires avec la fonction std::time pour que les nombres générés soient différents à chaque exécution du programme.

Pour générer une lettre aléatoire, on peut utiliser la fonction rand et l'opérateur modulo (%) pour générer un nombre aléatoire entre 0 et 25:

#include <cstdlib> // pour utiliser la fonction std::rand
#include <ctime> // pour utiliser la fonction std::time
int main() {
  // initialiser le générateur de nombres aléatoires
  // A utiliser une seule fois dans le programme (dans le main par exemple)
  std::srand(std::time(nullptr));  
  // générer un nombre aléatoire entre 0 et 25 (+1 pour inclure 25)
  int random_number { std::rand() % (25+1) };
  return 0;
}

On peut se servir de ce nombre pour générer une lettre majuscule (en utilisant la représentation ASCII des lettres majuscules). Quelques codes ASCII utiles sont indiqués à l'exercice 3.

Ajouter le prototype d'une fonction createRobot dans le fichier robot.hpp, elle prendra en paramètre un point et une direction et retournera un robot avec les paramètres passés en argument. le nom du robot sera généré aléatoirement avec la fonction createRobotName.
Compléter la fonction main du fichier main.cpp pour effectuer les actions suivantes:

Créer un robot avec la fonction createRobot à la position (0, 0) et la direction initiale north.
Afficher le robot avec la méthode display.
Effectuer les actions suivantes et afficher la valeur du robot avec la méthode displayune fois les actions effectuées:
- Tourner le robot à gauche
- Déplacer le robot de 3 cases
- Tourner le robot à droite
- Déplacer le robot de 5 cases
- Déplacer le robot de 2 cases
- Tourner deux fois le robot à gauche
- Déplacer le robot de 1 case
- Tourner le robot à droite
- Déplacer le robot de 2 cases

Utiliser les méthodes de la structure Robot pour effectuer les actions.

(Bonus) Utiliser un tableau pour stocker les actions à effectuer et les exécuter dans une boucle.

Vous pouvez utiliser des caractères (avec une std::string (qui est un tableau de caractères) ou un std::vector) pour symboliser les actions à effectuer:

L : tourner à gauche

R : tourner à droite

3 : déplacer le robot de 3 cases (de même pour tout les autres chiffres)

Seulement les chiffres 1 à 9 sont à considérés, ainsi "12" correspond à un déplacement de 1 case puis un autre de 2 cases.

Algorithmique et Programmation S1

Aide préliminaire​

Exercice 1 (questionnaire) (3Pts: 4 questions de 0.75)​

Exercice 2 (maximum) (2Pts)​

Exercice 3 (voyelles) (3Pts)​

Exercice 4 (Géométrie) (2,5Pts + 1Pts bonus)​

Exercice 6 (Robot) (7.5Pts (10 questions de 0.75) + 1Pts bonus)​

Compilation manuelle avec cmake​