الحاسب الآلي والبرمجة - الصف الثاني الثانوي
الوحدة الأولى: أساسيات البرمجة
الخوارزميات وهياكل البيانات في حل المشكلات
تعلم التفكير الخوارزمي المنطقي، وتحويل المشكلات المعقدة إلى خطوات محددة، ورسم خرائط التدفق القياسية، وفهم مصفوفات وهياكل تخزين البيانات.
أولاً: مفهوم الخوارزمية (Algorithm) وخصائصها
الخوارزمية هي مجموعة مرتبة منطقياً من الخطوات الرياضية والمنطقية المحددة المتتالية لحل مسألة معينة، وقد سميت بهذا الاسم نسبة إلى العالم المسلم محمد بن موسى الخوارزمي مؤسس علم الجبر.
شروط وخصائص الخوارزمية الفعالة:
- الوضوح والدقة (Definiteness): كل خطوة يجب أن تكون غير قابلة للتأويل ومفهومة تماماً لجهاز الحاسوب.
- المحدودية (Finiteness): يجب أن تنتهي الخوارزمية بعد عدد محدد ومعلوم من الخطوات وألا تدخل في حلقة لا نهائية (Infinite Loop).
- المدخلات والمخرجات (Inputs & Outputs): تقبل مدخلات محددة وتنتج مخرجات صحيحة تحقق الهدف المنشود.
- الفاعلية والكفاءة (Effectiveness & Efficiency): إنجاز الحل في أقل وقت وأقل استهلاك لذاكرة الجهاز.
ثانياً: خرائط التدفق القياسية (Flowcharts)
خريطة التدفق هي تمثيل تخطيطي بصري يعتمد على أشكال هندسية معيارية لتوضيح تسلسل خطوات حل المشكلة:
| الشكل الهندسي | الاسم التقني | الوظيفة في الخريطة | مثال |
|---|---|---|---|
| شكل بيضاوي (Oval) | Terminal | نقطة البداية والنهاية للخريطة | Start / End |
| متوازي أضلاع (Parallelogram) | Input / Output | إدخال بيانات أو طباعة النتائج للمستخدم | Read N / Print Sum |
| مستطيل (Rectangle) | Process | عملية معالجة أو عملية حسابية | Sum = A + B |
| معيّن (Diamond) | Decision | اتخاذ قرار واختبار شرط منطقي (له مخرجان: Yes / No) | Is X > 0 ? |
| خطوط الانسياب (Flow lines) | Flow Line | أسهم تحدد اتجاه سير تنفيذ الأوامر | ↓ → |
مثال كود تتبع (Trace): حساب مجموع الأعداد من 1 إلى 5
sum = 0
for i in range(1, 6):
sum += i
print("Total:", sum) # النتيجة النهائية = 15
for i in range(1, 6):
sum += i
print("Total:", sum) # النتيجة النهائية = 15
ثالثاً: اختبار المفاهيم البرمجية
اختر الإجابة الصحيحة ثم اضغط على زر التحقق لمعرفة النتيجة:
التعليقات والمناقشة