الخوارزميات وهياكل البيانات (مقدمة): المبادئ الأساسية وطرق التمثيل والهياكل – الثانية ثانوي – إعلام آلي – المنهاج الجزائري

الدرس: الخوارزميات وهياكل البيانات (مقدمة) – المبادئ الأساسية للخوارزميات – الثانية ثانوي – إعلام آلي – المنهاج الجزائري

أهداف الدرس:

• تعريف الخوارزمية وبيان خصائصها.
• التعرف على طرق تمثيل الخوارزميات (المخطط الانسيابي، الشيفرة الوصفية).
• دراسة الهياكل الأساسية للخوارزميات (التسلسل، الشرط، التكرار).
• كتابة خوارزميات بسيطة لحل مشكلات.

شرح الدرس:

أولا: مفهوم الخوارزمية
الخوارزمية (Algorithm) هي مجموعة من التعليمات المنظمة والواضحة والمحددة التي يتم تنفيذها خطوة بخطوة لحل مشكلة معينة. أصل الكلمة من اسم العالم المسلم محمد بن موسى الخوارزمي.

خصائص الخوارزمية:

• المدخلات (Input): يجب أن تحتوي على مدخلات أو بيانات أولية.
• المخرجات (Output): تنتج مخرجات أو نتائج محددة.
• الوضوح (Definiteness): كل خطوة واضحة ولا تحتمل التأويل.
• الفعالية (Effectiveness): يمكن تنفيذها عمليا.
• المنتهية (Finiteness): تنتهي بعد عدد منته من الخطوات.

ثانيا: طرق تمثيل الخوارزميات

1. المخطط الانسيابي (Flowchart): تمثيل بياني باستخدام أشكال هندسية (بيضاوي للبداية والنهاية، مستطيل للعمليات، معين للشرط، متوازي أضلاع للمدخلات/المخرجات).
2. الشيفرة الوصفية (Pseudo-code): كتابة الخوارزمية بلغة طبيعية منظمة قريبة من لغة البرمجة ولكن بدون الالتزام بقواعد نحوية صارمة.
3. البرنامج (Program): كتابة الخوارزمية بإحدى لغات البرمجة.

ثالثا: الهياكل الأساسية للخوارزميات

1. الهيكل التسلسلي (Sequence): تنفيذ التعليمات واحدة تلو الأخرى بالترتيب.
2. الهيكل الشرطي (Selection): تنفيذ تعليمات حسب تحقق شرط معين. أنواعه: شرط بسيط (إذا…فإن…)، شرط ثنائي (إذا…فإن…وإلا…)، شرط متعدد (حسب قيمة).
3. هيكل التكرار (Iteration/Loop): تكرار تنفيذ مجموعة من التعليمات عدة مرات. أنواعه: كرر…حتى، كرر…طالما، من…إلى…خطوة.

رابعا: مثال تطبيقي
خوارزمية لإيجاد أكبر عدد بين ثلاثة أعداد:

شيفرة وصفية:
1. اقرأ A, B, C
2. اجعل Max = A
3. إذا كان B > Max فإن Max = B
4. إذا كان C > Max فإن Max = C
5. اطبع Max
6. نهاية

تمارين تطبيقية:

التمرين 1: اكتب خوارزمية (بشيفرة وصفية) لحساب مجموع الأعداد من 1 إلى N، حيث N يدخلها المستخدم.

التمرين 2: اكتب خوارزمية (بمخطط انسيابي) للتحقق مما إذا كان العدد المدخل زوجيا أم فرديا.

الحلول النموذجية:

حل التمرين 1:
1. اقرأ N
2. اجعل S = 0
3. اجعل I = 1
4. كرر طالما I <= N:
أ. اجعل S = S + I
ب. اجعل I = I + 1
5. اطبع S
6. نهاية

حل التمرين 2:
1. اقرأ العدد X
2. إذا كان باقي قسمة X على 2 = 0 فإن:
اطبع “العدد زوجي”
وإلا: اطبع “العدد فردي”
3. نهاية

دروس مشابهة:

درس البرمجيات – الأولى ثانوي
درس لغات البرمجة – الأولى ثانوي