Bases de l'informatique et programmation Java : Cours complet PDF

Prérequis

Pour aborder ce cours de Bases de l'informatique et de la programmation, un niveau débutant à intermédiaire en informatique est suffisant. Mobiliser les bases d'un système d'exploitation, notamment unix ou linux, ainsi que la programmation structurée de base. Le matériel requis inclut un ordinateur sous environnement linux ou Windows, avec une configuration permettant l'exécution de programmes en Java, et un accès à un terminal unix ou linux. Un IDE tel que VS Code ou Eclipse peut être utilisé pour faciliter la programmation.

Introduction à Bases de l'informatique et de la programmation

Ce cours présente les fondements des systèmes informatiques et de leur programmation, en mettant l'accent sur la gestion des fichiers, la programmation en Java, les processus d'un système unix et la manipulation des flux d'entrée/sortie. Les chapitres 6 (exceptions) et 7 (principes de base des systèmes unix/linux) traitent respectivement de la gestion des exceptions en Java et des principes unix/linux. La maîtrise de la gestion des processus et des flux (I/O) est indispensable pour comprendre le fonctionnement des conteneurs Docker et Kubernetes et pour le développement backend moderne. Les notions d'exceptions et d'orienté objet présentées forment le socle nécessaire pour évoluer vers les versions modernes de Java.

Aperçu du cours: Bases de l'informatique et de la programmation

Ce cours couvre les huit chapitres suivants :

• Introduction à l'informatique et programmation: notions de base sur le matériel, le logiciel et les workflows de développement. Cette partie couvre l'architecture matérielle, le modèle d'exécution d'un programme et le cycle de vie du développement logiciel.
• Structures fondamentales et types: variables, types primitifs et structures de données élémentaires. Présentation d'exemples et d'exercices sur tableaux, listes et structures simples.
• Fonctions et procédures: conception modulaire, passage de paramètres et portée des variables. Mise en pratique de la décomposition en fonctions et des bonnes pratiques de modularité.
• Gestion des fichiers et entrées/sorties: lecture/écriture, formats de fichiers et manipulation des flux. Exercices sur fichiers textuels et binaires, gestion des streams et buffering.
• Concepts de la programmation orientée objet: classes, héritage, encapsulation et polymorphisme. Études de cas en Java pour illustrer la conception objet et les modèles simples.
• Exceptions et gestion d’erreurs: détection et traitement des erreurs en Java (voir chapitre 6). Traitement des exceptions avec try/catch/finally, création d'exceptions personnalisées et bonnes pratiques pour la robustesse des applications.
• Principes de base des systèmes Unix/Linux: gestion des processus, commandes shell, permissions et administration système (voir chapitre 7). Introduction aux scripts d'automatisation et mise en perspective pour les environnements containerisés.
• Annexes pratiques et outils auxiliaires: outils de développement, scripts, débogage et ressources complémentaires. Références aux outils de build, gestionnaires de dépendances et aides au débogage.

Objectifs

À l'issue de ce cours, vous pourrez :

• Configurer un environnement unix/linux adapté à la programmation.
• Déployer des scripts et automatiser des tâches en shell.
• Compiler des programmes Java et utiliser la classe TC (usage pédagogique spécifique à l'École Polytechnique) pour des exercices didactiques.
• Piloter les flux de données et les entrées/sorties standard.
• Gérer et manipuler les processus, y compris l'ordonnancement et les états d'exécution.
• Assembler des commandes simples pour structurer des traitements complexes via pipes et redirections.

Concepts Clés

• Processus: instance en cours d'exécution d'un programme, isolée en mémoire, pouvant être créée, suspendue ou terminée.
• Pipe: mécanisme unix permettant de connecter la sortie standard d'un programme à l'entrée standard d'un autre.
• Exception: objet signalant une erreur en cours d'exécution en Java, capturable pour gérer les erreurs sans interrompre le programme (voir chapitre 6).

À qui s'adresse ce PDF?

Ce document s'adresse en premier lieu aux étudiants débutants et intermédiaires souhaitant acquérir une formation solide en informatique de base et en programmation orientée systèmes. Il est pertinent pour les chercheurs et informaticiens désireux de mieux comprendre les systèmes linux, unix et les interactions entre le système d'exploitation et les applications. Les enseignants trouvent également un support structuré pour l'enseignement de ces notions fondamentales. La maîtrise de la ligne de commande unix est une compétence fondamentale pour de nombreux métiers actuels, notamment dans le cloud et la cybersécurité.

Applications principales

Ce cours s'applique particulièrement à la mise en place d'environnements de développement linux pour l'enseignement universitaire, à la maîtrise des systèmes d'exploitation multi-utilisateurs et multitâches, et à la programmation Java intégrée à ces environnements. Il prépare à l'utilisation professionnelle des systèmes unix-like, à la mise en œuvre dans des environnements containerisés (Docker, Kubernetes) et aux pratiques du développement backend moderne. Il permet de structurer des commandes shell complexes pour créer des traitements réutilisables et maintenables.

Applications pratiques

• Dans un cadre personnel, maîtriser les bases de l'informatique et de la programmation permet d'automatiser des tâches répétitives sur son ordinateur. Par exemple, on peut écrire des scripts simples sous linux pour organiser ses fichiers ou traiter des données textuelles sans passer par des interfaces graphiques.
• Sur le plan professionnel, ces compétences facilitent le développement et la maintenance de logiciels, notamment dans des environnements unix/linux courants dans la recherche et l'industrie. Les informaticiens peuvent ainsi mieux comprendre et contrôler le fonctionnement des systèmes, gérer les processus et optimiser l'utilisation des ressources matérielles.

[Contenu extrait principalement des sections Annexe C et chapitre 12 sur unix/linux, notamment pages 177-180]

Glossaire technique

• Ordonnancement: politique et mécanismes du système d'exploitation pour décider quel processus s'exécute et quand (scheduling).
• Variable d'environnement: paire clé/valeur fournie par le système affectant le comportement des processus et des shells.
• Compilation: transformation du code source en code exécutable ou en bytecode (par exemple compilation Java en bytecode).
• Processus: instance en cours d'exécution d'un programme, identifiée par un PID.
• Pipe: canal de communication unidirectionnel entre processus, souvent réalisé via le caractère "|" en shell.
• Exception: mécanisme de gestion d'erreurs en Java permettant d'interrompre ou rediriger le flux d'exécution vers des blocs de traitement d'erreurs (try/catch).
• Flux d'entrée/sortie: ensemble des canaux (stdin, stdout, stderr) utilisés pour communiquer avec les programmes et les fichiers.

Mis à jour le 01/03/2026