2026_TD3_DEV51_Qualite_Algo/banque.c

/*
 * R5.A.04 - Qualité Algorithmique
 * TD Complexité algorithmique : analyse des transactions d'une banque
 *
 * Le programme génère des transactions pseudo-aléatoires (toujours les
 * mêmes, grâce à une graine fixe), puis calcule plusieurs indicateurs
 * et produit un rapport dans rapport.txt.
 *
 * L'empreinte affichée à la fin doit rester IDENTIQUE après vos
 * optimisations : elle prouve que le résultat n'a pas changé.
 *
 * Interdit : modifier les constantes, la génération des données,
 * le format du rapport, ou écrire les résultats « en dur ».
 *
 * Compilation : gcc -O2 banque.c -o banque
 * Profiling   : gcc -O0 -g -pg banque.c -o banque && ./banque && gprof ./banque gmon.out
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define NB_TRANSACTIONS 30000
#define NB_CLIENTS      2000
#define NB_JOURS        1000
#define NB_REQUETES     30000
#define MONTANT_MONNAIE 400
#define GRAINE          20261020UL

typedef struct {
    int id;
    int client;
    int jour;
    long montant;   /* en centimes, négatif pour un débit */
} Transaction;

/* ------------------------------------------------------------------ */
/* Données (ne pas modifier)                                          */
/* ------------------------------------------------------------------ */

static unsigned long etat_alea = GRAINE;

unsigned long alea(void)
{
    etat_alea = etat_alea * 6364136223846793005UL + 1442695040888963407UL;
    return etat_alea >> 33;
}

Transaction *generer_transactions(int n)
{
    Transaction *t = malloc(n * sizeof(Transaction));
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        t[i].id = i;
        t[i].client = alea() % NB_CLIENTS;
        t[i].jour = alea() % NB_JOURS;
        if (i > 0 && alea() % 20 == 0)
            t[i].montant = -t[alea() % i].montant;   /* opération inverse */
        else
            t[i].montant = (long)(alea() % 100001) - 50000;
    }
    for (int i = n - 1; i > 0; i--) {                /* mélange des id */
        int j = alea() % (i + 1);
        int tmp = t[i].id;
        t[i].id = t[j].id;
        t[j].id = tmp;
    }
    return t;
}

/* ------------------------------------------------------------------ */
/* Fonctions à analyser et à optimiser                                */
/* ------------------------------------------------------------------ */

/* F1 : trie les transactions par montant croissant, puis par id */
static int comparer_transactions(const void *a, const void *b)
{
    const Transaction *x = a, *y = b;
    if (x->montant != y->montant)
        return (x->montant > y->montant) - (x->montant < y->montant);
    return (x->id > y->id) - (x->id < y->id);
}

void trier_par_montant(Transaction *t, int n)
{
    qsort(t, n, sizeof *t, comparer_transactions);
}

/* F2 : nombre de clients ayant au moins une transaction */
int nb_clients_distincts(const Transaction *t, int n)
{
    int nbr_clients = 0;
    int *deja_vu = (int*) calloc(NB_CLIENTS,sizeof(int));
    
    for (int i = 0 ; i < n ; i++){
        if (deja_vu[t[i].client] == 0){
            deja_vu[t[i].client] = 1;
            nbr_clients +=1;
        }    
    }
    free(deja_vu);
    return nbr_clients;

}

/* F3 : solde total de chaque client */
void total_par_client(const Transaction *t, int n, long *totaux)
{
    for (int c = 0; c < NB_CLIENTS; c++) {
        totaux[c] = 0;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++)
        totaux[t[i].client] += t[i].montant;
}

/* F4 : solde total de chaque jour */
void total_par_jour(const Transaction *t, int n, long *totaux)
{
    for (int j = 0; j < NB_JOURS; j++)
        totaux[j] = 0;

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int jour = t[i].jour;
        if (jour >= 0 && jour < NB_JOURS)
            totaux[jour] += t[i].montant;
    }
}

/* F5 : période de jours consécutifs dont la somme des soldes est maximale */
long meilleure_periode(const long *totaux, int nb_jours, int *debut, int *fin)
{
    long meilleur = totaux[0];
    long somme_courante = totaux[0];
    int debut_courant = 0;
    *debut = 0;
    *fin = 0;
    for (int j = 1; j < nb_jours; j++) {
        if (somme_courante < 0) {
            somme_courante = totaux[j];
            debut_courant = j;
        } else {
            somme_courante += totaux[j];
        }
        if (somme_courante > meilleur) {
            meilleur = somme_courante;
            *debut = debut_courant;
            *fin = j;
        }
    }
    return meilleur;
}

/* F6 : retrouve une transaction à partir de son id */
const Transaction *rechercher_par_id(const Transaction *t, int n, int id)
{
    static const Transaction *index[NB_TRANSACTIONS];
    static const Transaction *transactions_indexees;
    static int taille_indexee;

    if (n <= NB_TRANSACTIONS && (t != transactions_indexees || n != taille_indexee)) {
        for (int i = 0; i < n; i++)
            index[t[i].id] = &t[i];
        transactions_indexees = t;
        taille_indexee = n;
    }
    if (n <= NB_TRANSACTIONS && id >= 0 && id < n && t == transactions_indexees)
        return index[id];

    for (int i = 0; i < n; i++)
        if (t[i].id == id)
            return &t[i];
    return NULL;
}

/* F7 : nombre de paires de transactions de montants opposés (a + b = 0) */
static int cmp_long(const void *a, const void *b)
{
    long x = *(const long *)a, y = *(const long *)b;
    return (x > y) - (x < y);
}

long nb_paires_opposees(const Transaction *t, int n)
{
    if (n < 2)
        return 0;

    long *m = malloc(n * sizeof(long));
    if (!m)
        return 0;
    for (int i = 0; i < n; i++)
        m[i] = t[i].montant;

    qsort(m, n, sizeof(long), cmp_long);          /* O(n log n) */

    long nb = 0;

    /* zéros : tous les montants nuls forment un bloc contigu */
    int deb = 0;
    while (deb < n && m[deb] < 0)
        deb++;
    int fin = deb;
    while (fin < n && m[fin] == 0)
        fin++;
    long z = fin - deb;
    nb += z * (z - 1) / 2;

    /* deux pointeurs : négatifs depuis la fin de la zone négative,
       positifs depuis le début de la zone positive (fin) */
    int i = deb - 1;      /* plus grand négatif  : le plus proche de 0 */
    int j = fin;          /* plus petit positif  : le plus proche de 0 */
    while (i >= 0 && j < n) {
        long neg = -m[i], pos = m[j];
        if (neg < pos) {
            i--;
        } else if (neg > pos) {
            j++;
        } else {
            long v = pos, a = 0, b = 0;
            while (i >= 0 && -m[i] == v) { a++; i--; }
            while (j < n && m[j] == v)   { b++; j++; }
            nb += a * b;
        }
    }

    free(m);
    return nb;
}

/* F8 : nombre de façons de rendre une somme avec les pièces disponibles */
static const int PIECES[] = {1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200};
#define NB_PIECES 8

long nb_facons_rendre(int somme, int nb_pieces)
{
    if (somme < 0)
        return 0;
    if (nb_pieces == 0)
        return somme == 0;

    long dp[somme + 1];
    for (int s = 0; s <= somme; s++)
        dp[s] = 1;                   /* pièce de 1 : une seule façon */

    for (int p = 1; p < nb_pieces; p++) {
        int c = PIECES[p];
        for (int s = c; s <= somme; s++)
            dp[s] += dp[s - c];
    }
    return dp[somme];
}

static int categorie_debit(const Transaction *t)
{
    if (t->montant < -20000) {
        if (t->jour % 7 == 5 || t->jour % 7 == 6)
            return 1;
        return 2;
    }
    if (t->montant < -5000)
        return 3;
    if (t->client % 10 == 0)
        return 4;
    return 5;
}

static int categorie_credit(const Transaction *t)
{
    if (t->montant > 30000) {
        if (t->client % 10 == 0 && t->jour % 7 < 5)
            return 6;
        return 7;
    }
    if (t->montant > 10000)
        return 8;
    if (t->montant > 1000) {
        if (t->jour % 30 == 0)
            return 9;
        return 10;
    }
    return 11;
}

/* F9 : catégorie d'une transaction (pour les statistiques) */
int categorie(const Transaction *t)
{
    if (t->montant < 0)
        return categorie_debit(t);
    if (t->montant == 0)
        return 0;
    return categorie_credit(t);
}


/* F10 : ajoute une ligne à la fin du rapport */
void ajouter_ligne(char **fin_rapport, const char *ligne)
{
    while (*ligne != '\0') {
        **fin_rapport = *ligne;
        (*fin_rapport)++;
        ligne++;
    }
    **fin_rapport = '\0';
}

/* ------------------------------------------------------------------ */
/* Programme principal (à adapter si vous changez les signatures)     */
/* ------------------------------------------------------------------ */

unsigned long empreinte(const char *s)
{
    unsigned long h = 1469598103934665603UL;
    for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
        h ^= (unsigned char)s[i];
        h *= 1099511628211UL;
    }
    return h;
}

int main(void)
{
    Transaction *t = generer_transactions(NB_TRANSACTIONS);
    char *rapport = malloc(1 << 20);
    char *fin_rapport = rapport;
    char ligne[128];
    rapport[0] = '\0';

    /* recherches par id, dans l'ordre d'origine */
    long somme_requetes = 0;
    unsigned long etat = 12345;
    for (int q = 0; q < NB_REQUETES; q++) {
        etat = etat * 1103515245UL + 12345UL;
        const Transaction *r = rechercher_par_id(t, NB_TRANSACTIONS, (int)((etat >> 8) % NB_TRANSACTIONS));
        if (r != NULL)
            somme_requetes += r->montant;
    }

    int nb_clients = nb_clients_distincts(t, NB_TRANSACTIONS);

    static long totaux_clients[NB_CLIENTS];
    total_par_client(t, NB_TRANSACTIONS, totaux_clients);

    static long totaux_jours[NB_JOURS];
    total_par_jour(t, NB_TRANSACTIONS, totaux_jours);
    int debut, fin;
    long meilleure = meilleure_periode(totaux_jours, NB_JOURS, &debut, &fin);

    long nb_paires = nb_paires_opposees(t, NB_TRANSACTIONS);

    int categories[12] = {0};
    for (int i = 0; i < NB_TRANSACTIONS; i++)
        categories[categorie(&t[i])]++;

    trier_par_montant(t, NB_TRANSACTIONS);

    long nb_facons = nb_facons_rendre(MONTANT_MONNAIE, NB_PIECES);

    /* rapport */
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "clients distincts;%d\n", nb_clients);
    ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "somme des requetes;%ld\n", somme_requetes);
    ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "meilleure periode;%d;%d;%ld\n", debut, fin, meilleure);
    ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "paires opposees;%ld\n", nb_paires);
    ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "facons de rendre %d;%ld\n", MONTANT_MONNAIE, nb_facons);
    ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    for (int c = 0; c < 12; c++) {
        snprintf(ligne, sizeof(ligne), "categorie;%d;%d\n", c, categories[c]);
        ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    }
    for (int c = 0; c < NB_CLIENTS; c++) {
        snprintf(ligne, sizeof(ligne), "client;%d;%ld\n", c, totaux_clients[c]);
        ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    }
    for (int j = 0; j < NB_JOURS; j++) {
        snprintf(ligne, sizeof(ligne), "jour;%d;%ld\n", j, totaux_jours[j]);
        ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    }
    for (int i = 0; i < NB_TRANSACTIONS; i += 10) {
        snprintf(ligne, sizeof(ligne), "rang;%d;%d;%ld\n", i, t[i].id, t[i].montant);
        ajouter_ligne(&fin_rapport, ligne);
    }

    FILE *f = fopen("rapport.txt", "w");
    if (f != NULL) {
        fputs(rapport, f);
        fclose(f);
    }

    printf("Clients distincts   : %d\n", nb_clients);
    printf("Somme des requêtes  : %ld\n", somme_requetes);
    printf("Meilleure période   : jours %d à %d (%ld)\n", debut, fin, meilleure);
    printf("Paires opposées     : %ld\n", nb_paires);
    printf("Façons de rendre %d : %ld\n", MONTANT_MONNAIE, nb_facons);
    printf("Empreinte           : %016lx\n", empreinte(rapport));

    free(rapport);
    free(t);
    return 0;
}