مدخل إلى الخوارزميات Intro to algorithems من أين نبدأ في تعلم البرمجة

أولاً : تعريف الخوارزمية:

هي توصيف دقيق وكامل على شكل خطوات متسلسلة معدودة ومعرفة تحدد طريقة إنجاز مهمة ما،أو حل مسألة ما.

وتقسم الخوارزميات بشكل عام إلى قسمين وهما :

  • الخوارزميات الغير حسابية
  • الخوارزميات الحسابية

الخوارزمية الغير حسابية :

وهي الأكثر استخداماً ربما،وهي التي تقوم:

  • بمعالجة النصوص
  • تخزين المعلومات واستعادتها
  • إدارة قاعدة البيانات
  • المساعدة في اتخاذ القرار في جميع نواحي الحياة

الخوارزمية الحسابية :

وهي التي تقوم بالتعامل مع المقادير الرياضية بتسلسل معين طبقاً للقواعد الرياضية ولمعرفتنا بكيفية حل المسائل الرياضية التي قد تواجهنا سهلة كانت أم صعبة .

ثانياً : قواعد تنفيذ العمليات الحسابية :

تتعلق طريقة حساب عبارة رياضية بكيفية كتابتها،وهناك القواعد الثابتة لحساب أي تعبير رياضي ،

حسب ترتيب العمليات الحسابية :

  • فك الأقواس إن وجدت وإن تعددت يجري فكها وفق لتسلسل ورودها إذا كانت منفصلة
  • عملية الرفع إلى قوة
  • الضرب والتقسيم
  • الجمع والطرح

ثالثاً : طريقة كتابة الخوارزمية :

يمكن صياغة الخوارزمية بطرق عديدة تتفاوت فيما بينها من حيث دقة التعبير وسهولة الفهم وأهم الطرق المستخدمة لصياغة الخوارزميات :

  • صياغتها باللغة الطبيعية (عربية أو انكليزية..)
  • صياغتها بطريقة بيانية بواسطة المخطط التدفقي
  • صياغتها باستخدام لغة رمزية خاصة

1.استخدام اللغة الطبيعية في صياغة الخوارزمية :

يجري تنفيذ تعليمات الخوارزمية بالتسلسل وفق ورودها في نص الخوارزمية على شكل خطوات متسلسلة معدودة مثل : نكتب خوارزمية الإستيقاظ التي تحدد الخطوات المتبعة منذ الإستيقاظ وحتى الذهاب للعمل :

 البداية

 النهوض من السرير.

 خلع لباس النوم.

 اخذ حمام صباحي.

 تنشيف الجسم من الماء.

 ارتداء مالبس أخرى.

 تناول الفطور.

 الذهاب للعمل.

 النهاية.

ولاحظ أن الترتيب ضروري جداً وعدم تجاهل أي خطوة أيضاً.

2. استخدام الطريقة الرمزية :

تعتمد الطريقة الرمزية على قواعد محددة يمكن أن تكون مستنتجة من المفاهيم الرياضية وسنهتم فيما يلي بطريقتين أساسيتين تعتبران من أهم طرق تمثيل الخوارزميات الرمزي وهما:

1-لغات البرمجة المختلفة ومنها لغة ++C.

2-الترميز الرياضي للمفاهيم ضمن الخوارزمية أثناء تمثيلها بالطرق المختلفة مثل الطريقة البيانية كما ستبين الفقرة التالية.

3. استخدام الطريقة البيانية :

تعتمد الطريقة البيانية لصياغة الخوارزميات على توضيح خطوات تنفيذ الخوارزمية باستخدام أشكال هندسية خاصة وأسهم تصل بينها، إضافة إلى عبارات باللغة الطبيعية و/أو بتعابير رياضية أو منطقية. ً في توصيف الخوار وتعتبر المخططات التدفقية )االنسيابية( األكثر انتشا ار زميات، لذلك فإننا سنركز ً واستخداما دراستنا عليها.

رابعاً :المخطط التدفقي(الإنسيابي) :

تبين المخططات التدفقية طريقة جريان وترابط خطوات تنفيذ الخوارزمية من خالل الربط بين رموز اصطالحية تمثل تتالي عمليات تشير إلى البداية والنهاية واإلدخال والمعالجة واإلخراج للمعطيات والنتائج. ويمكننا من خالل هذه المخططات تحديد العالقة المنطقية بين كافة خطوات الحل ومواقعها ووظيفها.

مخطط الإنسياب(التدفقي)

وينقسم أيضاً إلى قسمين :

1-المخطط التدفقي التتابعي:

يستخدم في المسائل التي يقتضي حّلها تتا للخطوات التي تؤدي إلى النتيجة دون الحاجة إلى تغيير سياق ٍل محدد التنفيذ، تنفذ هذه الخطوات المعدودة والمعلومة خطوة حتى الوصول إلى النهاية، دون تجاهل أو تكرار لأية من الخطوات الموجودة .

لمخطط التدفقي التتابعي

2 -المخطط التدفقي التفرعي:

يستخدم في المسائل التي تخضع لشروط تحدد التتالي المناسب للخطوات المطلوب تنفيذها، حيث يفرض تحقق الشرط أو عدمها الختيار بين طريقين أو عدة طرق.

المخطط التدفقي التفرعي

3 – المخطط التدفقي الحلقي:

يستخدم في المسائل التي يتضمن حلها تكرار مرحلة واحدة )المخطط الحلقي البسيط( أو عدة مراحل )المخطط الحلقي المركب حَّدد الشرط الذي يقرر عدد الم ارت التي يتوجب تك اررها من خالل ( أكثر من مرة، حيث ي صناديق الاختيار المرتبطة بم ازيدة أو مناقصة متحول يسعى إلى تحقيق الشرط المحدد في صندوق الاختيار .

مدخل إلى الخوارزميات Intro to algorithems
المخطط التدفقي الحلقي

ما رأيك في الموضوع ؟