أساسيات البرمجة وخطوات انشاء البرنامج

 

لا يستطيع نظام الحاسب بذاته القيام بعمل ما، إذ لابد من تحميله ببرنامج يحدد نوع المعالجات المطلوبة منه. والبرنامج عبارة عن مجموعة من التعليمات المرتبة ترتیبا منطقيا تم تجميعها لتوجيه الحاسب لأداء مهمة معينة. يستخدم المبرمجون العديد من اللغات البرمجة مثل البيسك والسي والجافا وغيرها. وتعتبر لغة البرمجة هي الوسيلة القائمة بتوصيل البيانات والتعليمات من المبرمج إلى جهاز الحاسب.

البرنامج

البرنامج عبارة عن مجموعه من التعليمات المكودة والمرتبة ترتيبا منطقيا والتي تقوم بتوجيه الحاسب لأداء معالجات معينة على البيانات المدخلة له. ويتم ذلك لحل مشكلة ما والحصول علي نتائج مرغوبة. ولكتابة أي برنامج لتطبيق ما، يجب أولا تحديد المشكلة المطلوب عمل برنامج لها وكذلك تحديد خطوات حل المشكلة في صورة تعليمات مشفرة طبقا للغة البرمجة المستخدمة في كتابة البرنامج.

لغات البرمجة Programming Language

يتم التعامل مع الحاسب من خلال إطار خاص للغات البرمجة. هناك لغات مختلفة البرمجة، لكل منها قواعد بنائية خاصة بها. وقد مرت لغات البرمجة بمراحل تطوير مختلفة. بدأت بلغة الآلة ثم لغة التجميع ثم لغة المستوى العالي.

1) لغة الآلة Machine Language

كانت الحاسبات في الماضي تبرمج بلغة الآلة (01)، نظرا لعدم وجود لغات أخرى. والبرمجة المكتوبة بلغة الآلة تخبر الحاسب من خلال الأعداد ما هو المطلوب عمله ونظرا لان

هذه اللغة تكتب بلغة الآلة فقد أطلق عليها لغة خفيضه المستوي.تمتاز اللغة بان البرامج المكتوبة بها تحتل قدرا أقل من الذاكرة إذا ما قورنت برامج المعنية بلغات أخرى، ولكن في المقابل فهي لغة صعبة بالنسبة للمستخدم

2)لغة التجميع Assembly Language

 تعتبر لغة التجميع هي أولى اللغات التي تم تطويرها بعد لغة الآلة. تكتب أواصر هذه اللغة من خلال تعبيرات وأوامر خاصة بها، ولكن لتنفيذها على الحاسب لابد من ترجمتها إلى لغة الآلة، وهذا يستلزم وجود مترجم ليقوم بذلك وهذا المترجم معروف باسم المجمع (Assembler). ولكن بالرغم من أن اللغات التجميعية أسهل تعلما من لغة الآلة، إلا أنها تشكل صعوبة بالنسبة للمستخدم، ويطلق عليها أيضا لغة خفيضة المستوي.

3)اللغات عالية المستوي High - level Languages

اللغات عالية المستوى للبرمجة تشبه اللغة الإنجليزية إلى حد ما، ولكنها لا تستعمل سوى كلمات قليلة، وكل كلمة تملك معنى واحدا محددا. كل جملة في لغة البرمجة يتم صياغتها طبقا لتركيب نحوي Syntax يجب اتباعها بدقة تامة. هذه اللغات أسيل بكثير من اللغات منخفضة المستوى حيث تتكون من جمل برمجية بسيطة مكتوبة باللغة الإنجليزية، مما يسهل فهمها والتعامل معها، ومن أمثلتها لغة البيسك BASIC لغة السي ++C ولغة السي #C ولغة الجافا وغيرها.

خطوات إنشاء برنامج

من المفاهيم الأساسية والمهمة في كتابة البرامج هو التصميم من أعلى إلى استر (Top - Down Design) ، حيث يتم إنشاء البرنامج على مراحل. يبدأ وضو حلول عامه في المراحل الأولى ثم يتم ذكر التفاصيل في المراحل التالية. ويص عامة لكتابة برنامج للحاسب لحل مشكلة ما يجب اتباع الخطوات الآتية.

1. تعريف المشكلة

2. تصميم البرنامج

3. كتابة البرنامج باستخدام احد لغات البرمجة

4. اختبار وتصحيح البرنامج

5. توثيق البرنامج

• تعريف المشكلة : Problem definition

ان المهمة الأولى في كتابة البرنامج هي تعريف المشكلة وتحديدها، وتعتبر هذه المرحلة من أهم المراحل. في هذه المرحلة يتم ترجمة المعلومات الخاصة بالمشكلة إلى شكل مفيد محدد يسمى " تعريف المشكلة" هذا التعريف يجب أن يضع إجابات للأسئلة الأساسية الآتية

1. ما هو الخرج المطلوب ؟ وذلك بوضع شكل للمخرجات المتوقعة من الحاسب، او وضع الشكل المناسب لمخرجات البرنامج المقدم إلى الحاسب.

2. ما هو الدخل المتاح ؟ وذلك بمعرفة نوع البيانات المدخلة إلى الحاسب وطريقة إدخالها ، هل عن طريق لوحة المفاتيح او من ملف على قرص او باي طريقة أخرى، وهل هذه البيانات رقمية أم حرفية.

3. ما هو الإجراء المطلوب ؟ وذلك بوضع الخطوات المنطقية والحسابية لتشبه المطلوب طبقا للبيانات المدخلة.

بعد معرفة وتحديد هذه المطالب يتم تقسيم البرنامج إلى أجزاء يسمى كل جزء منها موديول module

• أساليب تصميم البرامج

 توجد أساليب متعددة لمساعدة المبرمج في تحليل المشكلة وتصميم البرنامج المناسب الها. خرائط التدفق والخوارزميات تعتبر من أهم هذه الأساليب. تتم هذه المرحلة بعد تفهم المشكلة وتقسيمها إلى أجزاء modules ثم بعد ذلك يتم التصميم لكل موديول

1) خرائط التدفق Flowchart

تعتبر خرائط التدفق إحدى الوسائل التي تستخدم لتوضيح كيفية سير وعمل البرنامج إنشاء خرائط التدفق يتم استخدام رموز خاصة تعبر عن مدلولات معينه وذلك توضيح خطوات تنفيذ البرنامج وكذلك اسلوب ترتيبها. فيما يلي سوف نوضح الرموز القياسية المستخدمة في إنشاء خرائط التدفق

1. رمز البداية والنهاية يستخدم (الشكل البيضاوي) للدلالة على بداية ونهاية خريطة التدفق.
2. رمز ادخال واخراج البيانات (متوازي الاضلاع) يستخدم في عملية ادخال واخراج البيانات.
3. رمز المعالجه والتخصيص (المستطيل) يستخدم في عملية معالجة او تخصيص قيمة الي متغير.
4. رمز القرار (المعين) يستخدم للدلة علي وجود قرار.
5. رمز توصيل (الدائرة) تستخدم في عملية توصيل اكتر من طرف.
6. رمز اتجاه البيانات (السهم) يستخدم في توضيح اتجاه البيانات.

2) الخوارزميات Algorithms

تعتبر الخوارزميات أيضا من الوسائل التي تستخدم في تجهيز البرامج. قد تكتب هذه الخوارزميات لعدة مستويات طبقا لمتطلبات البرنامج. في هذه الطريقة يتم وضع مجموعة خطوات يتم تنفيذها بتسلسل معين وتوضح خطوات الحل تبعا لنوع المشكلة. سوف نوضح هذا الأسلوب وذلك بكتابة خوارزم للمثال السابق الذي تم رسم خريطة تدفق له.

• مرحلة كتابة البرنامج باستخدام إحدى لغات البرمجة

 تعتبر هذه المرحلة هي المرحلة الثالثة من مراحل البرمجة الهيكلية، حيث يسبقها مرحلة تعريف المشكلة المطلوب حلها ثم مرحلة تصسيم البرنامج يتم كتابة البرنامج بإحدى لغات البرمجة بإستخدام أحد محررات شفرة المصدر المتاحة Program Editors ثم يتم تخزين هذا البرنامج داخل ذاكرة الحاسب. بإنتهاء هذه المرحلة الفرعية يكون لدينا برنامج يسمي Source Program 4

• اختبار وتصحيح البرنامج

في هذه المرحلة يتم تنفيذ البرنامج والكشف عن الأخطاء والعمل علي اصلاحها وكذلك التحقق من صحة النتائج وذلك بإعطاء البرنامج مدخلات معروف نتائجها مسبقا أو الحصول على النتائج نفسها بوسيلة أخرى.

• مرحلة التوثيق

يعني بالتوثيق كتابة تقرير منفصل أو تعليقات على البرنامج الأصلي Source program تحتوي علي أهم المعلومات عن البرنامج وطبيعة عمله بهدف الرجوع إليها عند الحاجة وللمساعدة في التطوير المستقبلي