ما هي البرامج وكيف يمكن كتابتها وما هي أهم مراحل صنع ها
ما هو البرامج ؟
يستخدم مصطلح المكونات المادية للحاسوب للدلالة على العناصر الإلكترونية الملموسة المكونة للحاسوب. لكي نتمكن من استخدام تلك المكونات فإننا بحاجة إلى وجود المكونات البرمجية أو البرمجيات. يعرف البرنامج بأنه مجموعة تعليمات محفوظة في ملف في إحدى وحدات التخزين.
كيف يمكن كتابة برنامج ؟
يسمى الشخص الذي يكتب برامج الحاسوب بالمبرمج فجهاز الحاسوب لا يفهم أي لغة تخاطب سوى اللغة التي تقدم له التعليمات على شكل سلسلة من الأصفار والآحاد، والتي تسمى بلغة الآلة وتعتبر أدنى مستوى برمجي موجود. يقوم معالج الحاسوب بتنفيذ تلك التعليمات عند تشغيل البرنامج، يصعب على المبرمج كتابة برنامج بلغة الآلة، لذا يتم استخدام لغات برمجة قريبة من لغة الإنسان وتسمى لغات البرمجة عالية المستوى عندما يقوم المبرمج بكتابة برنامج باستخدام إحدى لغات البرمجة عالية المستوى تقوم أدوات هذه اللغة بتحويل التعليمات البرمجية إلى لغة الآلة والتي يتم تنفيذها من قبل الحاسوب.
اتباع الأوامر
يبدأ الانسان في تعلم القواعد واتباع القوانين المختلفة للحياة من صغره، و يستمر الإنسان في التعايش مع القواعد والقوانين الجديدة طوال حياته. لا يُشترط في القوانين أن تكون ثابتة طول الوقت فالناس يحتاجون لوضع قوانين واتخاذ قرارات جديدة بناءً على أوضاع أو أحداث معينة قد يواجهونها. من ناحية أخرى، لا يمكن للحاسوب اتخاذ القرارات من ذاته، بل يجب عليه اتباع تعليمات محددة.
Algorithm الخوارزمية
هي مجموعة من التعليمات التفصيلية اللازمة لحل مشكلة أو مسألة محددة في العالم غير التقني نقوم باستخدام الخوارزميات في شتى مجالات حياتنا.
فمن الأمثلة البسيطة على استخدام خوارزمية هي طريقة زراعة النخيل :
تقنياً ، تستخدم الحواسيب الخوارزميات لمعرفة التعليمات التفصيلية اللازمة للقيام بعملية معينة من الممكن وجود عدة خوارزميات مختلفة قادرة على حل نفس المسألة أو القيام بنفس المهمة بسهولة وبسرعة وفاعلية.
زراعة النخيل في المنزل
الأدوات :
فسائل أشجار النخيل - تربة صالحة للزراعة - رمل أو طمي - ماء - أدوات الحفر أدوات اقتلاع الحشائش والأعشاب - سماد عضوي.
الطريقة :
1 قم بعمل الحفر الملائمة لزراعة النخل .
2 قم بغرس فسائل النخيل في منتصف الحفر
3 قم بعمل سور مستدير من التراب حول كل
4 نخلة يبعد مسافة 50 - 60 سم من الساق.
5 قم بوضع طبقة السماد.
6 قم بسقاية النخلة يوميا لأول أسبوعين من زراعتها.
المخطط الانسيابي البسيط Flowchart
المخطط الانسيابي يستخدم لتمثيل
الخوارزمية. يظهر المخطط الانسيابي الخطوات التي نحتاج إلى اتباعها بترتيبها الصحيح. يقدم هذا المخطط حلا لمشكلة معينة بوضوح وذلك خطوة بخطوة حيث يتم تقسيمها إلى مهام أصغر أو تعليمات محددة. يمكننا استخدام المخططات الانسيابية لوصف أفكارنا حول كيفية حل مشكلة معينة باستخدام الحاسوب قبل البدء الفعلي بكتابة البرنامج بلغة البرمجة.
حل المشكلات باستخدام الخوارزمية والمخطط الانسيابي :
قبل أن نبدأ بتصميم أي برنامج، علينا تعريف وفهم المشكلة، ومن ثم تحليلها لمعرفة ما ينبغي فعله للوصول إلى الحل. يتضمن هذا التحليل تحديد الخطوات اللازمة لحل المشكلة، لنضرب أمثلة على ذلك.
مثال (1) حساب العمر
تحديد المشكلة
لنفترض أننا نريد حساب عمر أحد الأشخاص، سنحتاج إلى معرفة السنة الحالية والسنة التي ولد فيها ذلك الشخص، ثم نطرح سنة الميلاد من السنة الحالية، وسنحصل حينها على المطلوب
وهو عمر الشخص المعني.
1 إنشاء الخوارزمية
2 أدخل السنة الحالية.
3 أدخل سنة الميلاد.
4 اطرح سنة الميلاد من السنة الحالية وستكون النتيجة هي عمر الشخص.
5 اعرض عمر الشخص.
إذا قمنا بتقسيم عملية حل المشكلة إلى مهام أو تعلیمات أصغر وكتابة هذا المهام بلغة واضحة وبسيطة، فسنحصل على الخوارزمية مرتبة منطقياً.
كتابة البرنامج
لعمل برنامجنا الأول يجب أن نقوم بتحويل المخطط الانسيابي إلى لغة برمجة. سيقوم المقطع البرمجي التالي بعملية حساب العمر بواسطة لغة بايثون، وفيما بعد سوف نتعلم كيفية كتابة المقطع البرمجي بأنفسنا.
مراحل إنشاء البرنامج
من خلال ما سبق، نلخص أدناه مراحل إنشاء برنامج لحل مشكلة ما:
1 اكتشف المشكلة : إن أول ما يجب علينا فعله هو تحديد وكتابة الخطوات اللازمة لحل المشكلة الموجودة أمامنا.
2 فكر في الحل كخوارزمية : يجب علينا تجهيز خطوات حل المشكلة مرتبة ترتيبا منطقياً وبشكل تسلسلي. كما عرفنا سابقا فإن هذه الخطوات تسمى خوارزمية.
3 ارسم المخطط الانسيابي : المرحلة التالية هي رسم المخطط الانسيابي والذي بدوره سيظهر التسلسل المنطقي للخوارزمية متضمنا الخطوات والارتباطات اللازمة.
4 اكتب المقطع البرمجي : الخطوة الأخيرة هي كتابة المقطع البرمجي Code بلغة Python البايثون.
يمكن تفصيل المراحل السابقة إلى الخطوات التالية:
اكتشف المشكلة التي تريد أن تجد لها حلا.
قم بتقسيم المشكلة إلى مهام أو مشكلات
أصغر.
ابدأ بتصميم الخوارزمية لحل مشكلة صغيرة. وحدد الخطوات المناسبة لحل كل مشكلة صغيرة.
ارسم المخطط الانسيابي موضحاً خطوات حل كل مشكلة صغيرة.
اكتب المقطع البرمجي لكل مشكلة صغيرة.
ادمج جميع المقاطع البرمجية معا لكي تكون البرنامج.
تحقق من عمل برنامجك باستخدام بيانات حقيقية صالحة أو غير صحيحة.
اطلب من أصدقائك اختبار برنامجك أيضاً فقد يجدون بعض الأخطاء.
إذا كان كل شيء على ما يرام، فقد أصبح برنامجك جاهزاً وكل ما عليك فعله لاحقاً هو تطويره باستمرار بإضافة بعض الميزات الجديدة في المستقبل.