Projet 2026
«Cultures microbiennes»

But

Vous apprendrez à l'aide de ce projet à réaliser un programme complet et de taille plus importante que ceux avec lesquels vous avez travaillé jusqu'à présent. Votre programme comportera également une composante graphique. Sur le plan informatique, ce projet a pour but de consolider vos connaissances en programmation ainsi que de vous faire pratiquer les concepts essentiels de la programmation orientée-objet  : abstraction et encapsulation, héritage, méthodes virtuelles et polymorphisme.

Il est déconseillé d'imprimer tout l'énoncé du projet : des compléments d'informations peuvent y être apporté en cours de route.

Introduction | Tâches | Références 

Introduction

Tout programme doit être conçu avant d'être implémenté. Cette phase de conception a pour but d'établir une modélisation informatique des composants du programme et elle implique que l'on se pose un certain nombre de questions  : Pour répondre à ces questions, il est évidemment important d'avoir une idée assez précise de ce que l'on veut réaliser. Si ce n'est déjà fait, lisez donc la description du projet qui vous éclairera sur la question.

L'explication ci-dessous a pour but d'ébaucher dans les (très) grandes lignes la conception à laquelle nous vous proposerons d'adhérer pour ce projet.

Premiers pas vers la conception d'un programme

Lorsqu'on lance le programme une fenêtre doit s'ouvrir et afficher une vue de la simulation dont voici un exemple parmi d'autres :

item

Il sera possible au moyen de menus graphiques de procéder à divers paramétrages (par exemple la température dans les boites de culture). Dans l'exemple ci-dessus, la boite de culture simulée (cercle blanc) contient des bactéries d'un seul type (ici en bleu avec un flagelle) et des sources de nutriments (les taches de "moisissures" jaunes ou bleues). L'application sera capable de faire cohabiter dans une telle boîte plusieurs types de bactéries (différentiables par des représentations graphiques distinctes) qui évolueront en compétition (ou en symbiose) pour l'accès aux nutriments.

On peut se douter que chacun de ces éléments à l'écran devra avoir un équivalent C++ dans votre code.

En concevant le programme, il faut non seulement recenser les éléments à modéliser, mais aussi se poser un certain nombre de questions comme :

Nous ébauchons pour vous dans ce qui suit, les éléments fondamentaux qui vont intervenir dans le programme à mettre en oeuvre.

Objets de base

Au vu de la description qui précède, les classes suivantes semblent imposer d'emblée leur présence:

Plus finement, il apparaîtra rapidement qu'il y a des éléments communs à toutes les bactéries comme, par exemple, le fait qu'ils aient une position dans une boîte de culture et une vitesse de déplacement. Il existera aussi des différences, au niveau du comportement par exemple : les bactéries à grappin ont des modalités d'existence différentes de celle des bactéries à flagelle unique.

On peut donc imaginer une classe de base (Bacterium) pour spécifier les caractéristiques et méthodes communes à toutes les bactéries. Il faudra ensuite spécialiser cette classe de base (notion d'héritage), pour caractériser des attributs et méthodes spécifiques aux différentes catégories de bactéries simulées.

Pour résumer donc, on peut ainsi anticiper les différents éléments intervenant dans la simulation et proposer progressivement une conception possible pour le programme. Vous trouverez au fur et à mesure que vous progresserez dans le projet, des schémas détaillés vous expliquant l'architecture du programme à laquelle nous vous proposons d'adhérer. Il est indispensable de la comprendre pour pouvoir l'implémenter correctement. Il est évident que d'autres solutions plus simples, plus compliquées, ou simplement différentes existent et chacune (simple ou compliquée) a généralement des avantages et des inconvénients. Toutefois, la modélisation que nous vous proposons est raisonnable, et la suivre vous permettra d'économiser du temps.

Noyau de simulation et affichages graphiques
Pour réaliser la simulation, nous allons faire évoluer l'environnement au cours du temps (ses bactéries, sources de nutriments etc.).

Le temps est échantillonné (on parlera de pas de temps discrets). A chaque pas de temps, chaque bactérie, par exemple, pourra subir ou être à l'origine d'un certain nombre d'événements selon le contexte (consommer des nutriments, se diviser .. mourir). Ces actions déterminent l'évolution du système au cours du temps.

Les éléments du système auront donc de façon générale :

Une bonne conception fera en sorte que ces différentes facettes du programme soient indépendantes : par exemple les aspects comportementaux doivent pouvoir être simulés indépendamment de l'affichage graphique (de sorte à pouvoir par exemple changer l'interface graphique sans avoir à changer le reste du programme).

Les directives de l'énoncé du projet vous aideront à aboutir à une conception qui va dans ce sens.

Le noyau de simulation, qui va faire évoluer le monde au cours du temps et tenir compte des éventuelles interventions de l'utilisateur, sera fourni. Ce noyau permettra de :

C'est une classe Application fournie qui sera chargée de cette mission (elle se déclinera en nombreuses variantes, par le biais de l'héritage, afin de vous permettre de tester différents aspects de votre programme). Le principe de fonctionnement du noyau de simulation vous sera expliqué en temps voulu. Il fait appel aux fonctionnalités de la librairie SFML que vous avez déjà eu l'occasion de pratiquer un peu en séance de TP.

Bibliothèque graphique

Il n'existe pas de bibliothèque standard en C++ pour définir des interfaces graphiques. Chacune des bibliothèques existantes a donc ses propres spécificités, fonctionnalités, prototypes, etc.

Parmi les possibilités :

C'est cette dernière option que nous avons retenue pour sa simplicité d'utilisation. Elle vous fournira les fonctionnalités nécessaires au graphisme et à la gestion d'événements dans votre programme.

Le support de l'équipe enseignante n'est garanti que pour l'environnement des salles CO. Si vous travaillez dans vos propres environnements, il est impératif que vos programmes tournent aussi sur les thinclients cosunrays des salles CO020-CO023

Inscription

Si vous n'êtes pas encore inscrit.es, faites-le avant le lundi 16 Mars à 18h!

Étapes

Créez un sous-répertoire projet dans le répertoire ~/Desktop/myfiles/Programation/cpp. Tous les fichiers concernant ce projet devront se trouver dans le répertoire ~/Desktop/myfiles/Programmation/cpp/projet.

Un échéancier des différentes étapes est donné dans la description du projet, et vous trouverez ci-dessous des conseils sur quelles classes implémenter et comment le faire. Il est recommandé de suivre ces indications, mais vous pouvez évidemment ajouter ou modifier les éléments que vous désirez afin de personnaliser votre programme.

Le projet est conçu pour être fait à deux, donc partagez-vous le travail dès que vous commencez à vous sentir à l'aise avec le sujet.
Développer en parallèle et de façon complémentaire est à coup sûr une expérience instructive, mais qui nécessite évidemment une bonne communication entre vous pour être efficace.

Vous pouvez tout au long du développement vérifier votre programme à l'aide de petits programmes de test. Pour débugger votre programme, vous avez deux possibilités (qui souvent sont utilisées en conjonction) :

  1. utiliser des cout (ou, beaucoup mieux, des cerr) pour identifier l'endroit où le programme "plante" ainsi que la valeur des attributs à cet endroit
  2. utiliser le débuggeur, en compilant votre programme avec l'option -g, et en l'exécutant avec la commande ddd monprogramme. Cette seconde option (voir mini-référence DDD), est indispensable pour certains types d'erreurs.

Important: L'énoncé fourni est assez détaillé mais ne donne pas nécessairement toutes les indications. Il faut donc compléter ce qui vous est fourni par un peu d'investigation personnelle. Les assistants et en particulier votre coach sont là pour vous aider. Il est aussi possible que des compléments d'indications soient fournis en cours de route si cela s'avérait nécessaire.

Les archives nécessaires sont fournies au fur et à mesure qu'elles deviennent nécessaires.

Important: N'oubliez pas de commenter votre code ! Une partie de la note finale sera attribuée aux commentaires.

Étape 1 : Contours circulaires (échauffement)

But: Implémentation d'une classe de base représentant des contours circulaires. Ces derniers seront utiles à divers aspects essentiels du programme, comme la gestion des collisions entre entités (rencontres).

Concepts nécessaires: classes, encapsulation, constructeurs, destructeurs et surcharge d'opérateurs

Ces concepts sont expliqués dans le cours 16, 17 & 18.

Durée prévue pour le codage : 1 semaine encadrée de TP (depuis le mardi de la semaine 5 compris, jusqu'au mardi de la semaine 6 non-compris, selon la numérotation du plan du cours)

Cliquez ici pour accéder à l'énoncé de cette partie.

Étape 2 : Boites de culture et nutriments

But: Implémenter l'environnement dans lequel vont évoluer nos futures bactéries. Il s'agira essentiellement d'un ensemble de boites de culture dans lesquelles vont croître des nutriments.

Concepts nécessaires: classes d'objets, constructeurs/destructeurs, surcharge d'opérateurs et héritage

Ces concepts sont expliqués dans les cours 16, 17, 18 & 19.

Durée prévue pour le codage: 2 semaines encadrées de TP (depuis le mardi de la semaine 6 compris, jusqu'au mardi de la semaine 8 non-compris, selon la numérotation du plan du cours)

Cliquez ici pour accéder à l'énoncé de cette partie.

Étape 3 : Les bactéries entrent en scène

Buts:

Un premier type de bactéries, les bactéries à flagelle unique, font leur apparition. Les sources de nutriments se différencient.

Concepts nécessaires: classes, constructeurs/destructeurs, héritage, polymorphisme

Ces concepts sont expliqués dans les cours 16, 17, 18, 19 , 20 & 21.

Durée prévue pour le codage: 2 semaines encadrées de TP (depuis le mardi de la semaine 8 compris, jusqu'au mardi de la semaine 10 non-compris, selon la numérotation du plan du cours).

Cliquez ici pour accéder à l'énoncé de cette partie.

Étape 4 : Bactéries en compétition

Buts:

Introduire de nouveaux types de bactéries entrant en compétition pour l'accès aux nutriments : des bactéries à grappin et des bactéries avec déplacement groupés.

Concepts nécessaires: classes, constructeurs/destructeurs, héritage, polymorphisme.

Ces concepts sont expliqués dans les cours 16, 17, 18, 19, 20, 21 & 22

Durée prévue pour le codage: 2 semaines encadrées de TP (depuis le mardi de la semaine 10 compris, jusqu'au mardi de la semaine 12 non compris, selon la numérotation du plan du cours)

Cliquez ici pour accéder à l'énoncé de cette partie.

Étape 5 : Nutriments différenciés et statistiques

Buts:

Compléter le système de sorte à permettre  :

  • l'interaction différenciée des bactéries avec les différentes sources de nutriments, selon leur type;
  • l'affichage de statistiques de simulation.

Concepts nécessaires: classes, constructeurs/destructeurs,héritage, E/S et librairie standard.

Durée prévue pour le codage: 1 semaine encadrée de TP (depuis le mardi de la semaine 12 compris, jusqu'au mardi de la semaine 13 non compris selon la numérotation du plan du cours)

Cliquez ici pour accéder à l'énoncé de cette partie.

Étape 6 : Extensions

Cliquez ici pour accéder à quelques suggestions.

Quelques références

Vous trouverez également des références sur le langage C++ ici.