آحدث المقالات

الخوارزميات أهميتها في البرمجة


الخوارزميات أهميتها في البرمجة



 السلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته و مرحبا بكم اصدقائي الأعزاء في مدونة المحترف للمعلوميات.
اليوم أصدقائي أحببت أن أتطرق إلى موضوع مهم حول البرمجة، حيث لاحظت العديد من الأشخاص يريدون تعلم البرمجة لكن لا يعرفون من أين يبدؤون.
اليوم إن شاء الله سوف أحاول مساعدتكم حول هذا الموضوع لمن يريد تعلم البرمجة، لابد لك أنك تبدأ أولا بمعرفة مبادئ البرمجة قبل أن تتعلم أي لغة.
لا تقلق إذا لم يسبق لك أن تعلمتها لأننا سنشرح لك الخوارزميات من الصفر.

1-   مقدمة
إن الحاسب الآلي كل متكامل عتاد وبرمجيات فبدون أي جزء لا يمكن أن يعمل ويحقق الغاية المرجوة منه، وبالتالي فإن البرمجيات لا تقل أهمية عن العتاد وتلقى البرمجيات اهتماما كبيرا في العالم المعلوماتي المعاصر وتشهد سوقها منافسة قوية. وتصميم البرمجيات ينطلق من الخوارزميات والمخططات التدفقية حيث يشكلان بداية الطريق لخلق أي برنامج ، ولننطلق نحن لإيضاح هذه المفاهيم وكيفية التعامل معها ولكن لنستعرض أولا خطوات حل مسألة باستخدام الحاسب.

2-   ما هي المراحل التي نمر بها لحل مسألة ؟
نمر بمراحل لحل مسألة وهي:

 -2-1تعريف وتحليل المسألة :

تعريف المسألة يعني دقة في التعبير في تطبيق المسألة بحيث تصبح مفهومة بصورة واضحة دون لبث فيه لجميع من يعمل ضمن الاختصاص الذي تتناوله المسألة، أما تحليلها ووضع الحل فهنا لب القضية وقد نعاني صعوبات في ذلك حيث يمكن أن نستخدم كثير من القوانين والطرق الرياضية المناسبة للحل وقد نضطر لتطويرها لتتناسب مع المسألة المدروسة وفي هذه الخطوة يجب تحديد ما يلي:
1-    طبيعة الخرج (OUTPUT) ( النتائج ) وتنظيمها.
2-     الدخل ( INPUT ) (المعطيات أو المعلومات) وتحديد نوعها وتنظيم إدخالها.
3-    طرق الحل المناسبة وتقييمها بما يتلاءم مع طريقة تنفيذها وفي ضوء ذلك نختار الأفضل.
 -2-2 وضع الحل التخطيطي (سرد خطوات وبياني):

نقوم هنا بالتعبير عن الحل أو الحلول التي استنتجت سابقا على شكل خطوات متسلسلة ومترابطة منطقية ودقيقة الوصف للوصول إلى الحل وهي ما تدعى بالخوارزمية وقيامنا بعدة ذلك بوضع هذه الخطوات ضمن مخطط بياني مستخدمين مجموعة من الأشكال الاصطلاحية والرموز نكون قد حصلنا على المخطط التدفقي لحل المسألة ويدعى أيضا مخطط سير العمليات أو المخطط المنهجي.

3-2- كتابة الكود البرمجي:

ليتمكن الحاسب من فهم هذا الحل يجب تحويله إلى لغة يفهمها وبالتالي يتم تحويل الحل التخطيطي إلى كود برمجي مكتوب بإحدى لغات البرمجة المعروفة ويسمى عندئذ بالبرنامج المصدر.

4-2- ترجمة البرنامج المصدري:

يتم ذلك بإدخال البرنامج إلى الحاسب وترجمته إلى لغة الآلة بواسطة برنامج الترجمة الخاص بلغة البرمجة المستخدمة وذلك في حال عدم وجود أخطاء في البرنامج المصدر وتمر عملية الترجمة بالمراحل التالية:
1-     مرحلة التحليل المعجمي : يتم فيها مطابقة مفردات برنامج المصدروالعلاقات والأسماء مع تلك المسموح بها في لغة البرمجة المستخدمة واكتشاف الأخطاء فيها ان وجدت.
2-     - مرحلة التحليل اللغوي والنحوي: يتم فيها مطابقة تعليمات برنامج المصدرمع القواعد اللغوية للغة المستخدمة، واكتشاف الأخطاء فيه إن وجدت.
3-     مرحلة ترجمة البرنامج إلى لغة الآلة : يتم تحويل البرنامج المصدر إلى برنامج بلغةالتجميع ونحصل نحن على البرنامج الهدف الذي نستطيع تنفيذه .

5-2- تنفيذ البرنامج وتجربته:

يتم تجربة البرنامج الهدف الذي حصلنا عليه للتأكد من صحته منطقية، وذلك باستخدام عينة من البيانات الاختيارية فإذا ثبت صحتها نكون قد حصلنا على البرنامج المطلوب، بأفضل صورة له وجاهز للتطبيق العملي على بيانات حقيقية واستثماره.

4-     ما هو مفهوم الخوارزمية أو الألغوريتم؟
إن التعريف البسيط لكلمة خوارزمية( Algorithm ) إنها طريقة أو خطة أو قاعدة للوصول اعتبارا من معطيات إلى نتائج ، ونستطيع صياغة تعريف آخر أكثر دقة كالتالي هي عبارة عن مجموعة من الخطوات المتسلسلة التي تصف بصورة مضبوطة وبدون أي غموض جميع الخطوات الرياضية والمنطقية اللازمة لحل مسألة ما ، وقد تطور هذا المفهوم و أصبح يعني طريقة أو خطة شاملة وعامة لحل مسألة ما و، تقوم بوصف كافة الخطوات بشكل مفصل وتقول عن طريقة حل مسألة بأنها خوارزمية إذا اتصفت بما يلي :
1- تحقق إمكانية وصف الطريقة المتبعة في حل المسألة بعدد من الخطوات التي تحوي تعاليم أو أوامر بشكل مفصل وصريح توضح فيها ما يجب عمله في كل خطوة بدون القياس فيه
 2- تحوي على عدد محدد من الخطوات توصلنا إلى النتائج انطلاقا من المعطيات المتوفرة، فوجود عدد لانهائي من الحلول لطريقة ما، لا يمكننا من اعتبارها خوارزمية حل.
 3- يجب أن تتضمن الخوارزمية جميع الشروط والاعتبارات في حل المسألة مهما اختلفت المعطيات التي تتناولها المسألة المطروحة. ومما تجدر الإشارة إليه أن أي عمل تقوم به في حياتنا لإنجازه بالشكل الصحيح يخضع لخطة عمل محددة أي خوارزمية كما المسائل العلمية وللإيضاح نتناول مثالين أحدهما حياتي و الآخر رياضي:
مثال -1 :
ما هي الخطوات ( الخوارزمية ) التي تتبعها لتناول وجبة في مطعم ؟
 الحل :
1- البداية.
 2- الذهاب إلى المطعم .
 3- اختيار مكان الجلوس.
 4- طلب الوجبة.
 5- تناول الوجبة.
 6- استلام الفاتورة.
 7- دفع الفاتورة.
8- مغادرة المطعم.
9- النهاية.

تحميل الكتاب