برمجة مهيكلة Structured Programming المحاضرة (2)

الهدف من المحاضرة : سيتم شرح الخوارزميات ومخططات سير العملية من خلال تمارين عديدة، كما سيتم تقديم لمحة عن لغة البرمجة C++ وكتابة كود بسيط.
تعريف الخوارزمية : هي مجموعة خطوات متسلسلة ومحدودة تؤدي الى حل مسألة معينة والوصول الى نتائج محددة من خلال الاعتماد على معطيات المسألة.
مميزات الخوارزمية:
? تكون لها بداية ونهاية واحدة.
? مرتبة ومتسلسلة منطقيا.
? تكون واضحة وبسيطة.
? توضح خطوات حل المشكلة برمجيا.
? تكتب بأي لغة مفهومه وبسيطة.
أنواع الخوارزميات:
• خوارزميات حسابية: هي التي تهتم بالمسائل الرياضية ، ( حل معادلات من الدرجة الأولى).
• خوارزميات غير حسابية: لا تهتم بالمسائل الرياضية ولكنها تحتاج إلى حلول منطقية.
طرق التعبير عن الخوارزمية :
? الطريقة الكلامية : تًكتب الخوارزميات على شكل خطوات باستخدام اللغة المتداولة كاللغة العربية أو الانكليزية.
? الطريقة الرمزية : تًكتب الخوارزميات على شكل خطوات باستخدام الرموز.
? الطريقة التدفقية : تًكتب الخوارزميات على شكل خطوات باستخدام المخططات البيانية (Flow charts).
تركيب الخوارزمية: هناك ثلاث تراكيب لبناء البرامج و كتابة الخوارزميات تشمل:
1- التسلسل(sequence): تكون الخوارزمية عبارة عن مجموعة من التعليمات المتسلسلة، وهذه التعليمات قد تكون إما بسيطة أو من النوعين التاليين. مثال على ذلك خوارزمية جمع عدديين.
2- الاختيار(selection) : بعض المشاكل لا يمكن حلها بتسلسل بسيط للتعليمات ، قد تحتاج إلى اختبار بعض الشروط و تنظر إلى نتيجة الاختبار، إذا كانت النتيجة صحيحة تتبع مسار يحوي تعليمات متسلسلة، و إذا كانت خاطئة تتبع مسار آخر مختلف عن التعليمات. هذه الطريقة تسمى اتخاذ القرار أو الاختيار ، مثال خوارزمية قسمة عددين و تختبر كون المقام يساوي صفر.
3- التكرار(repetition): عند حل بعض المشاكل لا بد من إعادة نفس تسلسل الخطوات عدد من المرات. و هذا ما يطلق عليه التكرار ، مثال خوارزمية حساب مجموع عدد معين من الأرقام.
مثال توضيحي :
أكتب الخوارزمية التي تعطي نتيجة حل التعبير الرياضي الآتي باستخدام اللغة المتداولة (الطريقة الكلامية):
Y=(x2+7)/x(x+2)
علماً بأن المتغير xمعلوم.
الحل:
يمكن التعبير عن الخوارزمية باللغة المتداولة(العربية) على الشكل الآتي:
الخطوة الأولى : أقرأ (أدخل) قيمة المتغير x.
الخطوة الثانية: احسب المقام : ( 2+ a=x(x
الخطوة الثالثة: إذا كان المقام a مساوياً للصفر اطبع " المسألة ليس لها حل" .
الخطوة الرابعة: إحسب البسط : (7 b= (x2 + .
الخطوة الخامسة: احسب قيمة y =b /a : y.
الخطوة السادسة: اطبع (أكتب) قيمة y.
الخطوة السابعة: توقف .
المخطط الإنسيابي Flow charts
هو تمثيل مصور للخوارزمية يوضح خطوات حل المشكلة من البداية إلى النهاية مع إخفاء التفاصيل لإعطاء الصورة العامة للحل. فهي تعبر عن تدفق العمليات في البرنامج و يشمل ذلك الحلقات و بنى التحكم و اتخاذ القرار. أهم الرموز في المخططات التدفقية (الانسيابية):