الخوارزميات: مفهومها وطرق تمثيلها – الإعلام الآلي — السنة الأولى ثانوي (جذع مشترك علوم وتكنولوجيا) — المنهاج الجزائري

الخوارزميات: مفهومها وطرق تمثيلها

الخوارزمية (Algorithm) هي مجموعة من التعليمات المنطقية المتسلسلة والمحددة جيداً التي تؤدي إلى حل مشكلة معينة. أصل الكلمة يعود للعالم المسلم محمد بن موسى الخوارزمي. الخوارزميات هي أساس علوم الحاسوب والبرمجة.

خصائص الخوارزمية الجيدة

• الوضوح: كل تعليمة يجب أن تكون واضحة وغير قابلة للتأويل.
• المحدودية: يجب أن تنتهي الخوارزمية بعد عدد محدود من الخطوات.
• الفعالية: يجب أن تحقق الهدف المطلوب بدقة.
• العمومية: يمكن تطبيقها على مجموعة من المشكلات وليس حالة واحدة فقط.
• الاستقلالية: لا تعتمد على لغة برمجة محددة.

طرق تمثيل الخوارزميات

1. اللغة الطبيعية (Natural Language): كتابة الخطوات باللغة العادية. مثال: “خذ عددين، اجمعهما، اطبع الناتج”. سهلة الفهم لكنها قد تكون غامضة.
2. المخطط الانسيابي (Flowchart): تمثيل بياني باستخدام أشكال هندسية. كل شكل له دلالة: المعين يمثل شرطاً، المستطيل يمثل عملية، القطع الناقص يمثل بداية/نهاية.
3. الشيفرة الكاذبة (Pseudocode): كتابة الخوارزمية بلغة أقرب للبرمجة ولكن بدون الالتزام بقواعد لغة معينة. مثال: Si (condition) Alors … Sinon …
4. لغة برمجة: كتابة الخوارزمية بلغة برمجة محددة (Python, Java, C++).

الهياكل الأساسية للخوارزميات

• التسلسل (Sequence): تنفيذ التعليمات واحدة تلو الأخرى.
• الاختيار (Selection): تنفيذ تعليمة أو مجموعة تعليمات بناءً على شرط (If-Then-Else).
• التكرار (Iteration/Loops): تكرار تنفيذ مجموعة تعليمات حتى تحقق شرط معين (While, For).

مثال: خوارزمية إيجاد أكبر عدد في قائمة

باستخدام الشيفرة الكاذبة:
البداية
max ← القائمة[0] لكل عنصر في القائمة:
إذا العنصر > max:
max ← العنصر
اطبع max
النهاية

تمارين

1. اكتب خوارزمية (بالمخطط الانسيابي) لجمع الأعداد من 1 إلى N.
2. اكتب خوارزمية (بالشيفرة الكاذبة) للتحقق مما إذا كان عدد معين أولياً أم لا.
3. قارن بين طرق تمثيل الخوارزميات المختلفة من حيث الوضوح والدقة.
4. صمم خوارزمية لحساب مضروب عدد (Factorial) باستخدام التكرار.

للمزيد من دروس الإعلام الآلي، راجع درس البيئة الصحراوية: تكيفات الكائنات الحية، كما يمكنك الاطلاع على النظام البيئي: مكوناته وتوازنه.