المحاضرة السابعه صياغة البرامج ولغات البرمجة Programming & programming languages

بعد أن تكلمنا في المحاضرات السابقه عن برامج نظم التشغيل و برامج التطبيقات يبقى سؤال من كتب هذه البرامج؟ وكيف كتبت؟ وبأي لغة؟ وما هي الخطوات التي اتبعت لبناء هذه البرامج؟ الوحدة الثالثة – الفصل التاسع – صياغة البرامج - لغات البرمجة 2 صياغة البرامج ولغات البرمجة

البرنامج Program هو مجموعة التعليمات المرتبة منطقياً التي توجه الحاسوب لأداء عمل معين على البيانات بهدف الحصول على معلومات مفيدة. لغات البرمجة Programming Languages هي مجموعة القواعد التي توفر طريقة صياغة تعليمات البرنامج. 3 صياغة البرامج ولغات البرمجة

يقوم صائغ البرامج ( المبرمج ) بعدة خطوات لحل مشكلة ما، فيقوم أولاً بصياغة المشكلة في صورة تعليمات للحاسوب لحلها، ثم ينفذ التعليمات على الحاسوب ويختبر البرنامج لمعرفة مدى صحة النتائج، وفي النهاية يكتب تقريراً عن البرنامج. 4 عمل صائغ البرامج Programmer

مخطط يبين خطوات صياغة وتطوير البرامج 5 خطوات صياغة وتطوير البرامج Program Development Steps

الوحدة الثالثة – الفصل التاسع – صياغة البرامج - لغات البرمجة 6 خطوات صياغة وتطوير البرامج Program Development Steps 1. تحديد وتعريف المشكلة Defining the Problem في هذه الخطوة يقوم المبرمج بتحديد وتعريف المشكلة وتتضمن هذه الخطوة تحديد التالي بالترتيب : 1. الهدف من البرنامج ( حساب ارباح، فواتير استهلاك الماء والكهرباء، أو حساب معدل الطالب التراكمي ) 2. نوع وحجم المخرجات ووسائل الإخراج ( تقارير – فواتير – شيكات – نقود...) 3. نوع وحجم البيانات المدخلة ووسائل الإدخال. 4. مستخدمي البرامج والمستفيدين منه.

الوحدة الثالثة – الفصل التاسع – صياغة البرامج - لغات البرمجة 7 خطوات صياغة وتطوير البرامج Program Development Steps 2. تصميم البرنامج Design the Program يتم هنا تحديد المواصفات والخطوات الدقيقة والمرتبة منطقيا والتي تم فهمها ودراستها في الخطوة الأولى. ويتم ذلك بإستخدام عدة طرق منها خرائط التدفق Flowchart ويطلق عليها أيضاً خرائط سير العمليات وهي مجموعة من الرموز المتعارف عليها تستخدم لتوضيح الخطوات المنطقية اللازمة لحل مشكلة ما.

أهم الرموز المستخدمة في خرائط التدفق 8 خطوات صياغة وتطوير البرامج Program Development Steps 2. تصميم البرنامج Design the Program

9 خطوات صياغة وتطوير البرامج Program Development Steps 3. صياغة البرنامج Coding the Program بعد الانتهاء من تصميم البرنامج يتم اختيار إحدى لغات البرمجة المناسبة لصياغة أوامر البرنامج Coding وذلك بالاستعانة بخريطة التدفق Flow Chart أو غيرها. يجب عند صياغة البرنامج اتباع قواعد صيانة لغة البرمجة المستخدمة حيث ان لكل لغة برمجة قواعد خاصة بها ولا يعمل البرنامج اذا كان هنالك اخطاء املائية او اخطاء في قواعد اللغة Syntax Errors.

10 خطوات صياغة وتطوير البرامج Program Development Steps 4. اختبار البرنامج وتصحيح الأخطاء Program Debugging and Testing يسمى البرنامج بعد صياغتة باحدى لغات البرمجة البرنامج المصدر Source Program ولا يتم تنفيذه مباشرة على الحاسوب بل يتم ترجمته الى برنامج مكتوب بلغة الآلة Object Program. تسمى عملية تحويل البرنامج المصدر الى برنامج الهدف بالترجمة Compilation ويقوم بها برنامج يسمى المترجم Compiler.

11 خطوات صياغة وتطوير البرامج Program Development Steps 4. اختبار البرنامج وتصحيح الأخطاء Program Debugging and Testing خلال عملية الترجمة Compilation قد تظهر اخطاء في صياغة البرنامج المصدر ينبغي على المبرمج تصحيحها. هناك ثلاث انواع من الأخطاء : 1. اخطاء في قواعد اللغة :Syntax Errors اخطاء املائية في كتابة الأوامر. 2. اخطاء منطقية Logical Errors: لا يكتشفها الحاسوب وتظهر عند تنفيذ البرنامج على عينه من البيانات فنحصل على نتائج خاطئه او غير متوقعة، ويقوم المبرمج بتتبع خطوات البرنامج لمعرفة مصدر الخطأ وتصحيحه وتسمى هذه العملية Tracing. 3. اخطاء اثناء التشغيل Run-Time Errors: تظهرعند تنفيذ البرنامج مثل عدم حجز مساحة كافية للمدخلات او الدخول في دوران بلا نهاية، وتظهر رسالة بنوع الخطاء.

12 خطوات صياغة وتطوير البرامج Program Development Steps 4. توثيق البرنامج Documenting the Program في هذه المرحلة تتم كتابة وصف تفصيلي لصياغة البرنامج، ويشمل هذا التوثيق أصل المشكلة وخطوات الحل وخرائط الحل وتعليمات التشغيل ومتطلبات التشغيل والمدخلات والمخرجات وكيفية التحكم في البرنامج في المواقف المختلفة.

تصنف لغات البرمجة إلى ثلاثة أنواع هي : 1. لغات برمجة ذات مستوى منخفض Low Level Languages 2. لغات برمجة ذات مستوى عال High Level Languages 3. لغات الجيل الرابع Fourth Generation Languages 13 تصنيف لغات البرمجة

1. لغات البرمجة ذات المستوى المنخفض Low Level Languages تعتبر لغات البرمجة ذات المستوى المنخفض من أوائل لغات البرمجة ومنها : لغة الآلة Machine Language لغة التجميع Assembly language سميت باللغات المنخفضة المستوى نظراً لأن المبرمجين يكتبون أوامر البرنامج بمستوى قريب من مستوى فهم الآلة ( الحاسوب ) ، حيث تستخدم هذه اللغة (0, 1) في كتابة البرامج. 14 تصنيف لغات البرمجة

15 تصنيف لغات البرمجة 2. لغات البرمجة ذات المستوى العالي High Level Languages سميت بهذا الاسم لأنه اصبح بامكان المبرمج كتابة البرامج دون معرفة تفاصيل كيفية قيام الحاسب بهذه العمليات، كمواقع التخزين و تفاصيل الجهاز الدقيقه. تعبيرات اللغات ذات المستوى العالي شبيهه الى درجة كبيرة باللغة التي يستخدمها الانسان في التخاطب و التواصل مع الاخرين. تتميز بسهولة اكتشاف الاخطاء و تصحيحها و يمكن تشغيلها على اكثر من جهاز. كما يمكن استخدام أكثر من لغة برمجه على جهاز واحد.

16 تصنيف لغات البرمجة 3. لغات الجيل الرابع Fourth Generation Languages تسمى هذه اللغات أيضاً باللغات عالية المستوى بصورة كبيرة جداً Very High Level Languages حيث إنها لغات سهلة الاستخدام والفهم وقريبة جداً من لغة الإنسان. يستطيع المبرمج القيام بكثير من العمليات بسهولة تغنيه عن صياغة Coding صفحات عديدة من أوامر البرنامج. ويهتم المبرمج بماذا يريده من الكومبيوتر دون ان يوجهه بكيفية القيام بذلك. من لغات الجيل الرابع : SQL, DBase

1. لغة البـيسك BASIC Language ولغة فيجوال بيسك Visual Basic 2. لغة سي ولغة سي بلس بلس C & C++ Language 3. لغة الجافا Java Language 4. لغة الكوبل COBOL Language 5. لغة الباسكال PASCAL Language 6. لغة اللوجو LOGO Language 7. لغات الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence Languages 17 أنواع لغات البرمجة

1. لغة البـيسك BASIC Language ولغة فيجوال بيسك Visual Basic وهي لغات بسيطة عامة الأغراض وسهلة التعلـم ويستخدمها الـمبتدئون فـي جميع الأعمال، وخاصة فـي التطبـيقات العلـمية، وهي اختصار للمعنى Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code. لبساطة هذه اللغة واستخدامها في التعليم ظهرت لها عدة إصدارات منها : BASICA - GWBASIC - TURBO BASIC - QUICK BASIC. كما ظهرت أيضاً لغة فيجوال بيسك ( البيسك المرئي ) Visual Basic وهي لغة برمجة مرئية وتعتبر لغة مطورة من لغة البيسك وهي خاصة لإنتاج برمجيات ذات قدرة عالية وتتناسب مع بيئة برنامج نظام ويندوز Windows. 18 أنواع لغات البرمجة

2. لغة سي ولغة سي بلس بلس C & C++ Language تتميز هذه اللغة بالقوة والمرونة والقدرة على إنتاج برمجيات متعددة وذات كفاءة عالية. وقد ظهرت نسخة حديثة من لغة C ذات بيئة مرئية وهي لغة ++C تتميز بكونها لغة برمجة مرئية Visual. 19 أنواع لغات البرمجة

3. لغة الجافا Java Language تعتبر لغة الجافا من اللغات عالية المستوى وتعرف بأنها من اللغات المرئية Visual والشيئية Objects ، وهي من اللغات العامة الأغراض والتي تستخدم لإنتاج برمجيات متنوعة. تشبه لغة الجافا لغة ++C إلا أنها تتسم بالسهولة. 20 أنواع لغات البرمجة

4. لغة الكوبل COBOL Language تستخدم هذه اللغة بصفة رئيسية فـي الأعمال التجارية مثل البنوك والشركات. هي لغة واسعة الانتشار، وكلـمة كوبل مشتقة من الـكلـمة Common Business Oriented Language وبدأ ظهور هذه اللغة سنة 1959 وقد أجري علـيها عدة تعديلات لزيادة كفاءتها وكان آخرها سنة أنواع لغات البرمجة

5. لغة الباسكال PASCAL Language سميـت نسبة إلـى العالـم الفرنسي فـي علـم الـحاسوب Blaise Pascal و يرجع تاريخها إلى 1973 وتستخدم للأغراض العامة وكلغة تعلـيمية. علـى الرغم من وضوح بنائها إلا أنها أصعب فـي التعلـم من لغة البـيسك. تعتبر لغة باسكال من لغات البرمجة الرئيسية التي تدرس لطلبة المدارس والكليات نظرا لوضوح السمات الأساسية لتخطيط البرامج البنائية بها Structured Programming. 22 أنواع لغات البرمجة

23 أنواع لغات البرمجة 6. لغة اللوجو LOGO Language هي لغة تطبيقات علمية تتميز ببساطة وسهولة تعلمها وقد صممت خصيصا ليستخدمها الأطفال فهي تشجع على الإستخدام المنطقي والتركيبي. تعتمد هذه اللغة على استخدام روبوت صغير يسمى بالسلحفاة Turtle من أجل ابراز استعمالاتها كتعلم الأفكار الحسابية مثل الزوايا والقياسات.

7. لغات الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence Languages هي لغات خاصة بإنتاج حاسبات ذكية تحاكي الإنسان في قدراته الحركية والبصرية والتحليل والاستنتاج واتخاذ القرارات بناء على نظم الخبرة التي ستغذي بها الحاسبات. من أهم هذه اللغات : لغة برولوج Prolog: يطلق عليها اسم لغة البرمجة المنطقية Programming in Logic. لغة ليسب Lisp: يطلق عليها اسم لغة برمجة القوائم List Programming Language. 24 أنواع لغات البرمجة