Les algorithmes en SI : le guide complet du lycéen

Tu as déjà programmé une carte Arduino ou un microcontrôleur en cours de SI, et tu t'es demandé : « mais comment je structure mon code pour qu'il fasse vraiment ce que je veux ? ». La réponse tient en un mot : algorithme. Dans cet article, on décortique ce qu'est un algorithme en Sciences de l'Ingénieur, pourquoi c'est la colonne vertébrale de la chaîne d'information, et comment l'utiliser concrètement sur un système réel. Accroche-toi, on part de zéro et on va jusqu'au niveau attendu pour l'épreuve de spécialité.

Qu'est-ce qu'un algorithme en Sciences de l'Ingénieur ?

Un algorithme est une suite finie et ordonnée d'instructions qui, appliquée à des données d'entrée, produit un résultat en un nombre fini d'étapes. En SI, on ne fait pas de l'algorithmique « pure » comme en NSI : on l'utilise pour piloter un système. Autrement dit, l'algorithme décrit le comportement de la partie commande d'un système pluritechnologique (robot, portail automatique, drone, store motorisé…).

Dans le triptyque chaîne d'énergie / chaîne d'information, l'algorithme appartient à la chaîne d'information. Il traite les informations issues des capteurs (acquérir), les compare à une consigne, puis génère des ordres (communiquer) vers la chaîne d'énergie (distribuer, convertir, transmettre). Sans algorithme, les capteurs ne servent à rien : c'est lui qui décide quoi faire.

Retiens cette définition simple à replacer en copie : un algorithme est la description formelle du traitement de l'information dans la partie commande d'un système.

Algorithme, programme et code : ne pas confondre

Trois mots souvent mélangés en cours :

• Algorithme : la méthode, écrite en langage naturel ou en pseudo-code, indépendante de toute machine.
• Programme : la traduction de l'algorithme dans un langage compréhensible par la cible (C, Python, langage à blocs type Mblock).
• Code : le texte du programme tel qu'il est écrit dans l'éditeur, prêt à être compilé ou téléversé.

Un même algorithme peut donner plusieurs programmes. Un algorithme mal conçu donnera toujours un programme qui ne fonctionne pas, quel que soit le langage. C'est pour ça que l'analyse algorithmique se fait avant d'écrire la moindre ligne de code.

La structure d'un algorithme : les briques de base

Tout algorithme en SI repose sur un petit nombre de structures que tu dois maîtriser par cœur. On les retrouve dans tous les sujets de bac.

1. Les variables et les entrées/sorties

Une variable est une case mémoire nommée qui contient une valeur (un nombre, un booléen, un texte). En SI, on déclare typiquement : consigne, mesure, erreur, vitesse, position. Les entrées correspondent aux acquisitions (capteurs) et les sorties aux ordres envoyés aux actionneurs (moteur, vérin, LED).

2. Les structures conditionnelles (Si… Alors… Sinon)

Elles permettent de prendre une décision. Exemple typique sur un store automatisé :

• Si luminosité < seuil_bas Alors fermer le store
• Sinon Si luminosité > seuil_haut Alors ouvrir le store
• Sinon ne rien faire

La condition renvoie toujours un booléen (vrai/faux). Attention aux opérateurs logiques ET, OU, NON : une erreur dessus est une source classique de bug.

3. Les boucles (Tant que… / Pour…)

Deux familles à distinguer :

• Boucle « Tant que » : répète tant qu'une condition est vraie. Idéale pour un asservissement : Tant que erreur > tolérance, corriger.
• Boucle « Pour » : répète un nombre connu de fois. Utile pour balayer un tableau de mesures.

Un algorithme sans boucle correctement bornée peut tourner indéfiniment : c'est le fameux programme qui plante.

4. Les sous-programmes (fonctions)

Un sous-programme regroupe des instructions réutilisables. En SI, on écrit par exemple une fonction lire_capteur() appelée plusieurs fois dans la boucle principale. Cela rend l'algorithme lisible et testable.

Dérouler un algorithme étape par étape : exemple du portail automatique

Prenons un portail coulissant automatique. Voici l'algorithme de commande simplifié, décrit en pseudo-code :

• Initialiser : moteur arrêté, position inconnue
• Répéter indéfiniment :
  • Lire le capteur de présence (télécommande / détecteur)
  • Si ordre d'ouverture reçu Alors
    • Tant que fin de course ouverture non atteinte :
      • Activer le moteur dans le sens ouverture
      • Vérifier le capteur de sécurité (obstacle)
      • Si obstacle détecté Alors arrêter le moteur et inverser
    • Arrêter le moteur

Chaque ligne correspond à une action de la chaîne d'information : acquérir (capteurs), traiter (algorithme), communiquer (ordre au moteur). Tu retrouves exactement les blocs du programme officiel de SI.

Le rôle de l'asservissement dans l'algorithme

Beaucoup de systèmes réels (drone, robot suiveur de ligne) utilisent un asservissement : la grandeur de sortie est mesurée et comparée à la consigne. L'algorithme calcule alors une erreur = consigne − mesure, puis applique un correcteur (proportionnel, intégral, dérivé, ou PID). Ce n'est pas du hors-programme : savoir écrire l'algorithme d'un correcteur proportionnel est attendu en Terminale SI.

Exemple concret : algorithme d'un robot mobile autonome

Imagine un robot à deux roues motrices qui doit suivre une ligne noire sur fond blanc. Voici l'algorithme typique :

• Initialiser les capteurs infrarouges gauche et droit
• Boucle principale :
  • Lire capteur gauche (G) et capteur droit (D)
  • Si G = blanc et D = blanc : avancer tout droit
  • Si G = noir et D = blanc : tourner à gauche
  • Si G = blanc et D = noir : tourner à droite
  • Si G = noir et D = noir : arrêt (fin de ligne ou intersection)

Cet algorithme est un cas simple de logique combinatoire : la sortie ne dépend que des entrées à l'instant présent. Si on ajoute une mémoire (par exemple « dernière direction »), on passe à de la logique séquentielle, plus robuste aux perturbations.

Pour t'entraîner sur ce type de système, va voir les systèmes étudiés sur AlloSI : tu y trouveras des analyses complètes de chaînes d'énergie et d'information.

Méthode de révision pour maîtriser l'algorithmique en SI

Voici une méthode concrète, testée et efficace pour préparer l'épreuve écrite et le grand oral SI.

Étape 1 — Analyser le système avant d'écrire

Avant tout algorithme, fais une analyse fonctionnelle : identifie la fonction globale, les fonctions de service, puis les blocs de la chaîne d'information. Sans cette étape, tu écris du code qui « marche à moitié ». Sur les cours AlloSI, tu retrouves la méthode d'analyse fonctionnelle pas à pas.

Étape 2 — Écrire l'algorithme en pseudo-code

Utilise un langage naturel structuré : Début… Fin, Si… Alors…, Tant que…. Ne saute pas cette étape : c'est ce qui est évalué au bac, pas la syntaxe exacte du C.

Étape 3 — Tester avec des jeux d'essais

Choisis trois scénarios (cas normal, cas limite, cas d'erreur) et déroule l'algorithme à la main en notant les valeurs des variables. Cette méthode, appelée déroulement pas à pas, permet de détecter les erreurs logiques avant même de programmer. Entraîne-toi avec les exercices AlloSI.

Étape 4 — Simuler et comparer

Utilise un simulateur pour vérifier le comportement du système. Les simulateurs AlloSI te permettent de visualiser l'effet d'un algorithme sur un système sans matériel. C'est un gain de temps énorme pour réviser.

Étape 5 — Relire avec la grille du bac

Au bac SI, on attend : justesse de la syntaxe algorithmique, cohérence avec la chaîne d'information, et justification des choix. Pense à vérifier que ton algorithme respecte bien les contraintes du cahier des charges (temps de réponse, tolérance, sécurité).

Pour aller plus loin sur les méthodes de travail en sciences et en ingénierie, jette un œil à Allolycée et à Allobac : deux ressources du réseau Allo Education qui complètent parfaitement tes révisions.

Conclusion : l'algorithme, ton meilleur allié en SI

L'algorithme n'est pas une matière abstraite réservée aux informaticiens : c'est l'outil qui donne vie à un système. Maîtriser sa structure (variables, conditions, boucles, sous-programmes) et savoir le dérouler étape par étape te permet de comprendre n'importe quel système pluritechnologique, du store automatisé au drone. C'est aussi ce qui fait la différence entre un élève qui « bidouille » et un élève qui conçoit.

Alors, la prochaine fois que tu ouvres ton éditeur de code en SI, commence par écrire ton algorithme sur papier. Tu verras : ton programme fonctionnera du premier coup. Et si tu veux t'entraîner sur des cas concrets, file sur AlloSI et attaque les exercices. Tu as tout ce qu'il faut pour réussir.