Paradigmes de programmation

Introduction

La programmation informatique repose sur des paradigmes qui définissent des approches et des styles de programmation distincts. Comprendre ces paradigmes est essentiel pour choisir la méthode la plus adaptée à un problème donné. Les trois principaux paradigmes étudiés dans le cadre de la spécialité Numérique et Sciences Informatiques en classe de Terminale sont le paradigme impératif, le paradigme fonctionnel et le paradigme orienté objet. Chacun de ces paradigmes offre une manière unique de conceptualiser et de résoudre des problèmes. Python étant un langage multi-paradigme, tous ces styles de programmation peuvent y être illustrés dans une syntaxe homogène. Cette leçon se propose de décrire ces paradigmes, de les comparer et de montrer dans quels contextes chacun peut être utilisé de façon pertinente.

Le paradigme impératif

Le paradigme impératif est l'un des plus anciens. Il repose sur la description explicite des opérations à effectuer, en modifiant l’état du programme au fil de l’exécution.

Caractéristiques du paradigme impératif

• Séquences d'instructions : Le programme est constitué d’instructions exécutées dans un ordre précis.

• Structures de contrôle : Les boucles (comme for et while) et les conditions (if, else) organisent le déroulement du programme.

• Variables et affectations : L’état du programme est modifié par l’utilisation de variables auxquelles on affecte de nouvelles valeurs.

Exemple de code impératif

Voici une fonction qui calcule la somme des $n$ premiers entiers :

Cette approche explicite les étapes du calcul, avec une variable mise à jour à chaque itération.

Le paradigme fonctionnel

Le paradigme fonctionnel se concentre sur l’utilisation de fonctions pures, c’est-à-dire des fonctions sans effet de bord et ne dépendant pas d’un état externe. Une fonction pure renvoie toujours le même résultat pour les mêmes arguments, sans modifier aucune donnée extérieure.

Caractéristiques du paradigme fonctionnel

• Immutabilité : Les données ne sont jamais modifiées, mais remplacées par de nouvelles versions.

• Fonctions pures : Aucune modification d’état global, aucun accès ou modification de variables extérieures.

• Priorité aux expressions : Les calculs sont exprimés sous forme d’expressions, sans séquences de commandes explicites.

Exemple de code fonctionnel

Voici une manière fonctionnelle de calculer la somme des $n$ premiers entiers :

Cette version se contente d’appliquer une fonction à une plage de valeurs, sans état intermédiaire ni variable affectée.

Le paradigme orienté objet

Le paradigme orienté objet organise les programmes autour de classes et d’objets. Un objet combine des attributs (données) et des méthodes (fonctions associées). Ce paradigme permet de modéliser des entités complexes et leurs interactions.

Caractéristiques du paradigme orienté objet

• Encapsulation : Chaque objet regroupe ses données et les fonctions qui les manipulent.

• Héritage : Une classe peut hériter des caractéristiques d’une autre, ce qui favorise la réutilisation du code.

• Polymorphisme : Des objets différents peuvent répondre à la même méthode de manière spécifique.

Exemple de code orienté objet

Voici un exemple plus pertinent pour illustrer ce paradigme : la modélisation d’un compte bancaire.

Cet exemple met en œuvre l’encapsulation des données (solde, titulaire) et des comportements (deposer, retirer, afficher_solde) dans un objet.

Choisir le bon paradigme selon le contexte

Le programme officiel insiste sur la capacité à choisir le paradigme en fonction du champ d’application. Voici quelques repères utiles :

• Le paradigme impératif est adapté aux tâches séquentielles, aux scripts simples ou au contrôle direct d’un processus.

• Le paradigme fonctionnel convient bien aux calculs mathématiques, au traitement parallèle, ou aux situations où l’absence d’effets de bord est cruciale.

• Le paradigme orienté objet est particulièrement utile pour modéliser des systèmes complexes, comme un jeu vidéo, une interface graphique ou une application web structurée autour d’objets (utilisateurs, produits, transactions…).

Conclusion

Les paradigmes de programmation – impératif, fonctionnel et orienté objet – offrent des outils conceptuels variés pour concevoir des programmes. Savoir les mobiliser efficacement permet de mieux structurer son code, de le rendre plus clair et plus maintenable. Le bon choix dépend du type de problème, de la nature des données à traiter et de la complexité du système à modéliser. Maîtriser ces paradigmes renforce la capacité à s’adapter à différents langages et contextes de programmation.