Ecrire des programmes comportant des éléments de structuration (y compris procédures, sous-routines, fonctions, ...) et comprenant la logique de programmation et en respectant la syntaxe.
Implémenter des algorithmes simples dans un langage de programmation compilé en se basant sur quelques algorithmes de bases pour un physicien (intégration numérique, la recherche de racines, l'ajustement de données, les nombres aléatoires)
Elements d'analyse numérique (Erreurs, complexité) pour prendre conscience des apports et des limites de la numérisation
Maitrise d'un langage de programmation pour devenir concepteur de programme permettant de résoudre des problèmes de physique
Comprendre les points forts et les points faibles d'une approche numérique pour la résolution de problèmes en physique
Le cours propose une introduction au contexte de la programmation (structure d'un ordinateur, systèmes d'exploitation, logiciels libres et propriétaires,...). L'étudiant se familarise avec un langage de programmation compilé (le FORTRAN) et aborde des structures de programmation complexes (sous-routine, fonction, structures, tableaux, fichier, interface, ..). L'étudiant sera amené à mettre en oeuvre des d'algorithmes de calcul numérique utilisés en physique (intégration numérique, régression, ...). Les différents types d'erreurs d'un calcul numérique et le notions de complexité seront aussi introduites. L'étudiant sera sensiblisé aux problèmes d'optimisation d'un code en terme de temps d'execution et de mémoire utilisée.
Partie 0 : Avant de programmer ...
Structure d'un ordinateur, Systèmes d'exploitations, Logiciels libres et propriétaires,
Qualités d'un programme et étapes de développement d'un programme
Partie I : Un langage de programmation : Le FORTRAN
1. Les bases et premiers programmes
2. Les procédures
Partie II : Physique numérique
3. Erreurs en calcul numérique
4. Intégration et différentiation numérique
5. Algorithmes par essais et erreurs
6. Data fitting
7. Nombres aléatoires
Partie III : Quelques notions supplémentaires
8 . Optimisation de code
9. Notions avancées de FORTRAN
Les exercices concernent des problèmes de calcul numérique simples mais couramment utilisé en Physique: calcul itératif, séries, suites, fonctions définies par intervalles, tabulation de polynômes, recherche de racines, méthodes d'intégration, méthode de Monte Carlo, manipulation de matrices, diagonalisation, inversion, régression polynomiale, synthèse de Fourier...etc. Chaque étudiant travaille individuellement.
Une large part est consacrée à la programmation par l'étudiant avec des aller-retours vers des notions plus formelles. L'ensemble de l'enseignement se donne dans un pool d'ordinateur où chaque étudiant peut travailler individuellement.
L'évaluation porte pour moitié sur des programmes demandés durant l'année (TP notés) et pour moitié sur un examen en session.
Lors de l'examen , l'étudiant doit résoudre un problème de physique numérique et réalisé un code en FORTRAN 90. Pour ce faire, il travaille seul et peut disposer de toute la documentation voulue (cours, exercices, livres,...).
L'étudiant est jugé sur sa capacité à résoudre de manière rigoureuse et brève le problème posé. L'examinateur apportera une attention particulière à la clareté de la programmation et à la capacité de proposé une solution général au problème posé.
S. J. Chapman, 'Fortran 95/2003 for Scientists and Engineers', McGraw Hill 2007.
R.H. Landau, M.J. Paez, C.C. Bordeianu, 'Computational Physics' Wiley 2011
| Formation | Programme d’études | Bloc | Crédits | Obligatoire |
|---|---|---|---|---|
| Bachelier en sciences physiques | Standard | 0 | 4 | |
| Bachelier en sciences physiques | Standard | 2 | 4 |