مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
الإعلام الآلي — الخوارزميات المتقدمة: البحث والترتيب — الرابعة متوسط — المنهاج الجزائري
في هذا الدرس نقدم شرحا مفصلا وتمارين تطبيقية حول “خوارزميات البحث والترتيب” لتلاميذ الرابعة متوسط. خوارزميات البحث والترتيب من أهم المواضيع في علوم الحاسوب، فهي تمكننا من تنظيم البيانات والبحث فيها بكفاءة.
أهداف الدرس
- فهم أهمية خوارزميات البحث والترتيب.
- التعرف على خوارزمية البحث الخطي والثنائي.
- التعرف على خوارزمية الترتيب بالفقاعات (Bubble Sort).
- مقارنة كفاءة الخوارزميات المختلفة.
المحتوى العلمي
خوارزميات البحث:
- البحث الخطي (Linear Search): نبحث عن عنصر بالمرور على جميع عناصر المصفوفة واحدا تلو الآخر. بطيء في المصفوفات الكبيرة.
- البحث الثنائي (Binary Search): يقسم المصفوفة المرتبة إلى نصفين ويتحقق من أي نصف يوجد العنصر المطلوب. أسرع بكثير من البحث الخطي.
مثال البحث الثنائي: ابحث عن الرقم 7 في المصفوفة [2, 5, 7, 10, 15, 20, 25]. نبدأ بالعنصر الأوسط: 10. 7 < 10، نبحث في النصف الأيسر [2, 5, 7]. العنصر الأوسط: 5. 7 > 5، نبحث في النصف الأيمن [7]. نجد 7. عدد الخطوات: 3.
خوارزميات الترتيب:
- الترتيب بالفقاعات (Bubble Sort): نقارن كل عنصرين متجاورين ونبدلهما إذا كانا غير مرتبين. نكرر حتى تصبح المصفوفة مرتبة. بسيط لكنه بطيء.
- ترتيب الإدراج (Insertion Sort): نأخذ عنصرا تلو الآخر وندخله في مكانه الصحيح في الجزء المرتب.
التمارين التطبيقية
التمرين 1: ارسم خطوات البحث الثنائي عن الرقم 13 في المصفوفة [3, 7, 13, 18, 22, 30, 40].
التمرين 2: رتب المصفوفة [8, 3, 6, 1] باستخدام خوارزمية الترتيب بالفقاعات.
التمرين 3: قارن بين البحث الخطي والبحث الثنائي من حيث السرعة والشروط المطلوبة.
الإجابات النموذجية
حل 1: أوسط=18، 13<18 ← النصف الأيسر [3,7,13]. أوسط=7، 13>7 ← النصف الأيمن [13]. نجد 13. 3 خطوات.
حل 2: [8,3,6,1] → [3,8,6,1] → [3,6,8,1] → [3,6,1,8] → [3,1,6,8] → [1,3,6,8].
حل 3: البحث الخطي: يعمل على مصفوفات غير مرتبة، بطيء (n خطوة). البحث الثنائي: يحتاج مصفوفة مرتبة، سريع (log₂n خطوة).
خلاصة الدرس
خوارزميات البحث والترتيب أساسية في علوم الحاسوب. البحث الثنائي أسرع من الخطي لكنه يحتاج بيانات مرتبة. الترتيب بالفقاعات بسيط للتعلم لكنه ليس الأسرع في المصفوفات الكبيرة. اختر الخوارزمية المناسبة حسب احتياجاتك.
