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#### **Exercice 1**
1. **`function_1(tableau1, tableau2)`** :
Dans cette fonction, il y a deux boucles imbriquées : la première parcourt tous les éléments de `tableau1` (de taille \(n\)), et pour chaque élément, la deuxième boucle parcourt `tableau2` (de taille \(m\)).
Dans le pire des cas, si aucun élément ne correspond (ou si le `break` n'est jamais atteint), chaque élément de `tableau1` sera comparé à tous les éléments de `tableau2`.
Donc, la complexité de cette fonction est \( O(n \cdot m) \).
2. **`function_2(x)`** :
Ici, on a une boucle `while` qui sexécute \(x\) fois. À chaque itération, on effectue une addition et une décrémentation, qui prennent toutes les deux un temps constant.
Du coup, la complexité est proportionnelle à \(x\), donc \( O(x) \).
3. **`function_3(x)`** :
Cette fonction contient uniquement des blocs `if` indépendants, qui sexécutent chacun au maximum une seule fois. Il ny a pas de boucle, donc chaque opération est constante.
La complexité est donc \( O(1) \), car cest constant peu importe la valeur de \(x\).
---
#### **Exercice 2**
Pour analyser la complexité de la fonction **`sort_students`**, on décompose chaque étape :
1. **Boucle externe sur les grades** :
La boucle externe parcourt tous les grades des étudiants, soit \( \text{grades\_number} \) itérations.
2. **Allocation dynamique des notes** :
Lallocation du tableau `grades` est faite avec `malloc`, qui est supposée avoir une complexité \( O(1) \). Cela naffecte donc pas significativement la complexité globale.
3. **Copie des notes des étudiants** :
Dans la boucle interne :
```c
for(j = 0; j < students_number; j++) {
grades[j] = students_array[j][i];
}
```
on copie les notes des \( \text{students\_number} \) étudiants, ce qui prend \( O(\text{students\_number}) \) par itération de la boucle externe.
4. **Tri des notes avec `bubblesort`** :
La fonction `bubblesort` trie un tableau de taille \( \text{students\_number} \), avec une complexité \( O(\text{students\_number}^2) \).
5. **Trouver le rang de chaque étudiant** :
Ensuite, dans cette boucle interne :
```c
for(j = 0; j < students_number; j++) {
students_rank[j][i] = find_rank_student(students_array[j][i], grades, students_number);
}
```
on appelle `find_rank_student` pour chaque étudiant. Cette fonction effectue :
- Un tri par bulles \( O(\text{students\_number}^2) \),
- Une recherche pour trouver le rang, qui prend \( O(\text{students\_number}) \).
Donc, chaque appel à `find_rank_student` a une complexité totale de \( O(\text{students\_number}^2) \), et cette fonction est appelée \( \text{students\_number} \) fois par itération de la boucle externe. Cela donne une complexité \( O(\text{students\_number}^3) \) par itération de la boucle externe.
6. **Libération de mémoire** :
Enfin, la mémoire allouée pour `grades` est libérée avec `free`, ce qui est une opération \( O(1) \).
### Complexité totale :
La boucle externe sexécute \( \text{grades\_number} \) fois, et la partie la plus coûteuse de la boucle interne est \( O(\text{students\_number}^3) \). La complexité globale de la fonction est donc :
\[
O(\text{grades\_number} \cdot \text{students\_number}^3)
\]
### Conclusion :
La fonction **`sort_students`** a une complexité algorithmique de
\[
O(\text{grades\_number} \cdot \text{students\_number}^3)
\]
---
#### **Exercice 3**
### **Algorithme proposé**
1. **Tri des sous-dimensions** :
- Si on est sur un tableau 1D (le plus bas niveau), on le trie avec un tri par insertion.
2. **Calcul des sommes des sous-dimensions** :
- Pour chaque sous-tableau, on calcule la somme des valeurs pour sen servir comme critère de tri.
3. **Tri des sous-dimensions par leurs sommes** :
- On trie les sous-dimensions avec un tri par insertion basé sur les sommes calculées.
4. **Répétition pour les autres dimensions** :
- On applique ces étapes de façon récursive à chaque niveau du tableau.
### **Implémentation**
Voici l'algorithme en Python :
```python
# Fonction pour trier un tableau 1D avec un tri par insertion
def insertion_sort(arr):
for i in range(1, len(arr)):
key = arr[i]
j = i - 1
# Déplacement des éléments plus grands que key
while j >= 0 and arr[j] > key:
arr[j + 1] = arr[j]
j -= 1
arr[j + 1] = key
# Fonction pour trier un tableau multidimensionnel récursivement
def recursive_sort(T):
# Si c'est un tableau 1D, on le trie
if not isinstance(T[0], list):
insertion_sort(T)
return T
# Trier chaque sous-dimension
for i in range(len(T)):
T[i] = recursive_sort(T[i])
# Calculer les sommes des sous-dimensions
sums = [sum(sum(val) if isinstance(val, list) else val for val in sublist) for sublist in T]
# Trier les sous-dimensions en fonction de leurs sommes
for i in range(1, len(T)):
key_sum = sums[i]
key_sublist = T[i]
j = i - 1
while j >= 0 and sums[j] > key_sum:
sums[j + 1] = sums[j]
T[j + 1] = T[j]
j -= 1
sums[j + 1] = key_sum
T[j + 1] = key_sublist
return T
# Exemple avec un tableau 2D
tableau = [[0, 3, 2], [9, 4, 5], [4, 1, 3]]
resultat = recursive_sort(tableau)
print(resultat) # Résultat attendu : [[0, 2, 3], [1, 3, 4], [4, 5, 9]]
```
### **Exemple dexécution**
Prenons le tableau suivant :
\[ [ [0, 3, 2], [9, 4, 5], [4, 1, 3] ] \]
1. **Trier chaque ligne** :
- Première ligne : \( [0, 3, 2] \rightarrow [0, 2, 3] \)
- Deuxième ligne : \( [9, 4, 5] \rightarrow [4, 5, 9] \)
- Troisième ligne : \( [4, 1, 3] \rightarrow [1, 3, 4] \)
\[
[ [0, 2, 3], [4, 5, 9], [1, 3, 4] ]
\]
2. **Calculer les sommes** :
- \( [0, 2, 3] \rightarrow 5 \)
- \( [4, 5, 9] \rightarrow 18 \)
- \( [1, 3, 4] \rightarrow 8 \)
3. **Trier les lignes en fonction des sommes** :
\[
[ [0, 2, 3], [1, 3, 4], [4, 5, 9] ]
\]
### **Complexité**
#### Analyse :
1. **Tri des tableaux 1D** :
- Pour \( M \) éléments, le tri par insertion a une complexité de \( O(M^2) \).
2. **Tri des sous-tableaux (dimensions \( N > 1 \))** :
- Chaque sous-tableau contient \( M^{N-1} \) éléments. Trier ces sous-tableaux coûte \( O(M^{N-1} \cdot M^{N-1}) = O(M^{2(N-1)}) \).
3. **Calcul des sommes** :
- Calculer les sommes pour \( M^{N-1} \) sous-tableaux coûte \( O(M^N) \).
4. **Complexité totale** :
- L'algorithme sapplique de façon récursive sur \( N \) dimensions. La partie dominante vient du tri des sous-tableaux les plus grands :
\[
T(N, M) = O(M^{2N-2})
\]
### **Conclusion**
- - La complexité globale est
\[
O(M^{2N-2})
\]