Computer Software Design - Past Paper PDF

:  ‫مقدمة‬ ‫لما تتمتع به من قدرة‬ ‫عالية على إجراء العمليات الحسابية وغيرها من العمليات في وقت قصير جدا‬ ‫تتميز بالقدرات العالية على معالجة الكم الهائل من البيانات حفظا وترتيبا‬ ‫واسترجاعا وبحثا‪ ،‬وغيرها الكثير من العمليا...

:  ‫مقدمة‬ ‫لما تتمتع به من قدرة‬ ‫عالية على إجراء العمليات الحسابية وغيرها من العمليات في وقت قصير جدا‬ ‫تتميز بالقدرات العالية على معالجة الكم الهائل من البيانات حفظا وترتيبا‬ ‫واسترجاعا وبحثا‪ ،‬وغيرها الكثير من العمليات‬  ‫الفصل األول‪“ :‬المبادئ األساسية للبرمجة” الجزء األول يتناول تعريف البرمجة‪ ،‬البرنامج‪ ،‬أنواع لغات‬ ‫البرمجة و أساليب‪/‬طرق البرمجة أما الجزء الثانى يتناول تأسيس البنية التحتية التي تمكننا من التعامل مع‬ ‫اللغة بيسر وسهولة من خالل التعرف على لغة الجافا ومميزاتها‪ ،‬أدوات تطوير جافا‪ ،‬بيئة التشغيل اآللة‬ ‫التخيلية‪/‬اإلفتراضية للغة جافا‪ ،‬بيئة التطويرالمتكاملة للغة جافا‪ ،‬طرق كتابة برامج الجافا وترجمتها‬ ‫والملفات المراد تحمليها‪ ،‬أنواع البرامج بلغة الجافا وإصدارات لغة الجافا‪.‬‬ ‫الفصل الثانى‪ ” :‬الخوارزميات وخرائط التدفق ” يتناول مفهوم هندسة البرمجيات‪ ،‬مراحل بناء النظام‬ ‫البرمجي‪ ،‬مراحل حل المشكلة‪ ،‬إعداد حل للمشكلة قبل البدء بحلها عمليا عن طريق لغات البرمجة وذلك‬ ‫من خالل التعرف على مفهوم الخوارزميات وطرق تمثيلها بخرائط التدفق والسودو كود‪.‬‬ ‫الفصل الثالث ‪ ” :‬اساسيات البرمجة بلغة الجافا” يتناول بنية البرنامج بلغة الجافا‪ ،‬الشكل العام لبرنامج‬ ‫الجافا‪ ،‬ترجمة وتشغيل البرنامج‪ ،‬أنواع األخطاء البرمجية‪ ،‬أنواع البيانات‪ ،‬المتغيرات والثوابت‪ ،‬أنواع‬ ‫العمليات‪ ،‬الحزم‪ ،‬قراءة المدخالت من المستخدم‪.‬‬ ‫الفصل الرابع‪ ” :‬التحكم في مسار تنفيذ البرنامج” من خالل إستخدام هياكل التحكم (جمل االختيارات‬ ‫لتنفيذ تعليمات معينة ‪ ،‬جمل الحلقات لتكرارتعليمات معينة و جمل التحكم في الحلقات)‪.‬‬  ‫الفصل الخامس ‪“ :‬المصفوفات” يتناول مفهومها وفوائدها وأنواعها (المصفوفات أحادية البعد‪،‬‬ ‫المصفوفات ذات بعدين والمصفوفات متعددة األبعاد) وتطبيقات متنوعة الستخدام المصفوفات‪.‬‬ ‫الفصل السادس ‪ ” ” :‬الخورزميات الترتيب والبحث في المصفوفات” ” يتناول أهمية خوارزميات‬ ‫الترتيب‪ ،‬خوارزميات الترتيب األكثر شيوعا مثل‪:‬‬ ‫‪1) Selection Sort‬‬ ‫‪2) Bubble Sort‬‬ ‫‪3) Insertion Sort‬‬ ‫‪4) Merge Sort‬‬ ‫‪5) Quick Sort‬‬ ‫ويتناول أيضا خوارزميات البحث مثل‪:‬‬ ‫‪1) Linear Search‬‬ ‫‪2) Binary Search‬‬  ‫‪ (1‬التعرف على المفاهيم االساسية المستخدمة في برمجة الحاسب‬ ‫‪ (2‬التعرف على قواعد البرمجة االساسية وفهم االساليب االساسية العدادها‬ ‫‪ (3‬التعرف على أنواع لغات البرمجة و أساليب‪/‬طرق البرمجة‬ ‫‪ (4‬معرفة دور كل من المترجم والمفسر والفرق بينهما‬ ‫‪ (5‬التعرف على مراحل بناء النظام البرمجي‬ ‫‪ (6‬تعلم خطوات حل المشكالت من خالل تقديم المفاهيم األساسية ومبادئ البرمجة‬ ‫‪ (7‬إعداد حل للمشكلة بإستخدام الخوارزمية ومعرفة طرق تمثيلها (خرائط التدفق و الكود المزيف)‬ ‫‪ (8‬تحويل تصميمات حلول المشكالت بكفاءة إلى لغة برمجة قياسية‬ ‫‪ (9‬توظيف احدى لغات البرمجة فى تصميم برامج تحتوى على عمليات تشغيل مختلفة‬ ‫‪ (10‬فهم المصطلحات األساسية المستخدمة في لغة البرمجة جافا‬ ‫‪ (11‬التعرف على الهيكل البنائى للبرنامج‬ ‫‪ (12‬يتعرف الطالب على وصف البيانات وانواعها‪ ،‬التعبيرات‪ ،‬العمليات الحسابية‪ ،‬العالئقية ‪ /‬المقارنة و المنطقية‪،‬‬ ‫قراءة المدخالت من المستخدم‪ ،‬فهم استخدام هياكل التحكم األساسية (القرارات‪ ،‬التكرارات وجمل التحكم في‬ ‫التكرار) وأخيرا المصفوفات يعرض مفهومها وفوائدها وأنواعها‪ ،‬والخورزميات المختلفة للترتيب والبحث في‬ ‫المصفوفات‪.‬‬ ‫‪ (13‬اكتساب المهارات الالزمة في كتابة البرامج وحل المشكالت‬ ‫‪ (14‬تطبيق تقنيات التصحيح واالختبار لتحديد األخطاء وحلها ‪ ،‬ولتحديد فعالية البرنامج‬  ‫‪:‬‬ ‫أوال‪ :‬ينبغي قراءة المقدمة النظرية عن الموضوع‪.‬‬ ‫ثانيا‪ :‬تجريب االمثلة والتطبيقات على الحاسب ضمن بيئة التطويرالمتكاملة لجافا مثل ‪ NetBeans‬ومراقبة‬ ‫الخرج الناتج ومن تم تتبع شرح البرنامج ضمن الكتاب‪.‬‬ ‫‪.‬‬ ‫‪.‬‬ :  ‫مقدمة‬ ‫الحاسب بدون برمجيات كإنسان بال روح أو كالسيارة بال وقود ‪ ،‬كما أن التطور الذي يحدث في أجهزة الحاسب‬ ‫ومكوناتها يصاحبها أيضا تطور وتحديث دائم في عالم البرمجيات‪.‬‬ ‫والبرمجيات بصفة عامة هي عبارة عن مجموعة من األوامر المرتبة منطقيا ‪ ،‬ويتم تنفيذها بواسطة وحدة المعالجة‬ ‫المركزية للحاسب‬ ‫ويختلف مستوى ونوع البرمجيات طبقا لعالقاتها وقربها من الحاسب من ناحية أو من قربها وعالقتها بالمستخدم من‬ ‫ناحية أخرى بشكلها األولي فنجد نظام التشغيل ‪ OPERING SYSTEMS‬هو الملتصق مباشرة‪ ،‬بينما نجد على‬ ‫الطرف اآلخر التطبيقات البرمجية ‪ APPLICATIONS‬هي األكثر قربا بوحدة المعالجة المركزية ‪ CPU‬وسهولة‬ ‫بالنسبة للمستخدم ‪.‬‬  ‫أهداف الفصل‪:‬‬ ‫‪ (1‬التفرقة بين البيانات والمعلومات‬ ‫‪ (2‬التعرف على مفاهيم اساسية مثل البرمجة والبرنامج‬ ‫‪ (3‬معرفة أنواع لغات البرمجة و مزايا و عيوب كل منها‬ ‫‪ (4‬ترجمة البرنامج وتحويله إلى لغة اآللة بواسطة المترجم والمفسر والفرق بينهما‬ ‫‪ (5‬عرض أمثلة لبعض لغات البرمجة ذات المستوى العالي ونوعية التطبيقات لكل منها‬ ‫‪ (6‬معرفة لغات الجيل الرابع والخامس ومايميزها عن لغات االجيال السابقة‬ ‫‪ (7‬التعرف على أساليب‪ /‬طرق‪ /‬منهاج البرمجة وخصائص كل منها‬ ‫‪ (8‬التعرف على مميزات لغة الجافا‪ ،‬أدوات تطوير جافا المستخدمة لترجمة وتنفيذ البرنامج‪ ،‬بيئة‬ ‫التطوير المتكاملة للغة جافا‪ ،‬طرق كتابة برامج الجافا وترجمتها والملفات المراد تحمليها‪ ،‬أنواع‬ ‫البرامج التى يمكن انشأها بلغة الجافا وأخيرا إصدارات لغة الجافا‪.‬‬  ‫الفصل األول‪ :‬المبادئ األساسية للبرمجة‬ ‫البيانات والمعلومات‪Data and Information :‬‬ ‫البيانات )‪:(Data‬‬ ‫ هي مجموعه من الحقائق المجردة وتعد بمثابة المادة الخام المدخلة إلى الحاسب بغرض معالجتها‬ ‫للحصول على المعلومات )‪.(information‬‬ ‫… ‪E.g. names, phone numbers, addresses,‬‬ ‫ تتعدد أنواع البيانات التي يمكن إدخالها إلى الحاسوب‪.‬فهناك بيانات رقمية‪ ،numeric ،‬بيانات حرفية‬ ‫‪ ،characters‬بيانات نصية ‪ ،text‬بيانات صورية ‪ ،images‬بيانات صوتية ‪ audio‬وبيانات صوت‬ ‫وصورة ‪.Video‬‬ ‫المعلومات )‪:)information‬‬ ‫ هي ناتج معالجة البيانات أى إجراء عمليات عليها‪.‬‬ ‫مثال‪ :‬إجراء معالجة لدرجات الطلبة للحصول على أكبر درجة أو متوسط الدرجات‪.‬‬ ‫‪Data‬‬ ‫‪Processing‬‬ ‫‪Information‬‬ ‫بيانات‬ ‫معالجة‬ ‫المعلومات‬  ‫تعريف البرمجة‪Programming :‬‬ ‫هى عملية إمداد الحاسب بالخطوات الدقيقة والتفصيلية لتمكين الحاسب للقيام بمهمة معينة باستخدام برنامج‬ ‫مكتوب بلغة برمجة معينة التي يستطيع الحاسب فهمها وتنفيذ أوامرها‪.‬‬ ‫تعريف البرنامج‪Computer Program :‬‬ ‫ مجموعة من التعليمات المتسلسلة والمكتوبة بلغة برمجة معينة‪ ،‬لتوجيه الحاسب إلتمام بعض المهام‪.‬‬ ‫ ويتكون مصدر البرنامج من عدة سطور وكل سطر يعتبر جملة ويكتب من قبل شخص يسمى "مبرمج‬ ‫الحاسب" ‪ Computer Programmer‬ويقوم أوال بفهم المشكلة ويقترح الحل وينفذه‪.‬‬ ‫أنواع لغات البرمجة‪Types of Programming Languages :‬‬ ‫ستَخدم لبناء برامج مختلفة وكل لغة من هذه اللغات لها أوامرها وتعليماتها الخاصة بها تكتب‬ ‫لغات البرمجة ت ُ ْ‬ ‫وفق قواعد ت ُ َحدَّد بواسطة لغة البرمجة‪.‬‬  ‫لغة اآللة ‪Machine Language‬‬ ‫ هي اللغة الوحيدة التي يفهمها الحاسب ويستطيع التعامل معها بمعنى ان جميع اللغات تحول إلى لغة اآللة‪.‬‬ ‫ تتكون من مجموعة أرقام من ‪ 1 ، 0‬ولذلك تسمى "اللغة الثنائية"‪.‬‬ ‫مميزاتها ‪:‬‬ ‫سرعة التنفيذ ألنها تخاطب وحدة المعالجة مباشرة‬ ‫عيوبها ‪:‬‬ ‫‪ (1‬غير مرنة (صعوبة تعلمها وكتابة وتصحيح برامجها)‪.‬‬ ‫صعوبة تعلمها الن المبرمج يجب أن يحدد كل شي‪ ،‬فالمبرمج يجب أن يكون على علم بتركيب الحاسب‬ ‫الداخلي‪ ،‬والعناوين الرقمية لمواقع التخزين‪ ،‬سواء للبيانات أو التعليمات‪.‬‬ ‫‪ (2‬غير عمومية (برامجها تعتمد على نوع اآللة)‪.‬‬ ‫تختلف لغة اآللة من حاسب إلى آخر(نفس البرنامج الذي يعمل على حاسب معين قد ال يعمل على حاسب‬ ‫آخر يختلف عنه في المكونات المادية مما يعني أنه يجب كتابة البرنامج بشكل كامل مره أخرى عند الرغبة‬ ‫في تنفيذه على جهاز آخر‪.‬‬  ‫لغة التجميع ‪Assembly Language‬‬ ‫ لصعوبة لغة اآللة تم تطوير لغة يطلق عليها لغة التجميع حيث يقوم المستخدم باعطاء الحاسب رموزا معينة‬ ‫بدال من سلسلة االرقام الثنائية ويمثل كل رمز أمرا أو تعليمة محددة للجهاز‪.‬‬ ‫ تستخدم اختصارات ورموز )‪(Symbolic code‬معبرة من اللغة اإلنجليزية لتعبر بها عن العمليات األولية‬ ‫التي يقوم بها الحاسب مثل إضافة ‪ Add‬وحفظ ‪ Store‬وطرح ‪ Sub‬وغيرها‪.‬‬ ‫مثال على أوامر في لغة التجميع‬ ‫‪Load A‬‬ ‫‪Add B‬‬ ‫‪Store C‬‬ ‫ البرنامج المكتوب بلغة التجميع يُ ْح َّول إلى لغة اآللة باستخدام ما يسمى بالمجمع )‪.(ASSEMBLER‬‬ ‫مميزاتها ‪:‬‬ ‫‪ (1‬سهولة حفظها وكتابتها‬ ‫‪ (2‬تعتبر لغة خاصة بمهندسي الحاسب وتعد مفيدة عند كتابة برامج التحكم بالجهاز ومكوناته‪.‬‬ ‫عيوبها ‪:‬‬ ‫لغة التجميع كما في لغة اآللة مصممة للعمل على حاسب معين‪.‬‬ ‫موحدة يمكن استخدامها مع كل أنواع المعالجات‬ ‫ترتبط بمعمارية المعالج‪ ،‬وبالتالي ال يوجد هنالك لغة تجميع ّ‬  ‫البرنامج المكتوب بلغة‬ ‫المجمع‬ ‫‪ASSEMBLER‬‬ ‫لغة اآللة‬ ‫التجميع‬ ‫البرنامج المصدر (‪)Source Code‬‬ ‫شفرة الهدف (‪)Object Code‬‬  ‫لغات المستوى العالي ‪High Level Language‬‬ ‫ بظهور اللغات ذات المستوى العالي أصبحت عملية التخاطب والتعامل مع الحاسب أسهل نسبيا وذلك ألن لغة‬ ‫التعامل مع الحاسب أصبحت قريبة من لغة البشر‪.‬‬ ‫ تستخدم بعض الكلمات اإلنجليزية العادية بنفس معانيها حيث يقوم كل أمر منها بتنفيذ العديد من العمليات‪.‬‬ ‫مثال ‪Sum = A + B + C :‬‬ ‫ لغات البرمجة ذات المستوى العالي تحتاج إلى مترجمات )‪ )Compilers‬التي تقوم بتحويل التعليمات‬ ‫)األوامر( الموجودة في برامجها إلى لغة اآللة‪.‬‬ ‫ يمر البرنامج المكتوب بلغات المستوى العالي بثالث مراحل قبل أن يكون جاهزا للتنفيذ ‪:‬‬ ‫‪ (1‬الترجمة ‪ :Compilation‬تحويل البرنامج بلغة المستوى العالي إلى لغة اآللة (‪ Object Code‬شفرة‬ ‫الهدف)‪.‬‬ ‫‪ (2‬الربط ‪ :Linking‬ربط الروتينات المكتبية الكائنة بالمكتبة‪ ،‬والتعليمات الضرورية بالبرنامج ‪.‬‬ ‫‪ (3‬التحميل ‪ :Loading‬يقوم البرنامج بتحميل شفرة الهدف والروتينات المكتبية على الذاكرة الرئيسة للتنفيذ ‪.‬‬  ‫البرنامج المكتوب بلغة‬ ‫المستوى العالي‬ ‫الترجمة‬ ‫لغة اآللة (شفرة الهدف ‪)Object files‬‬ ‫الروتينات المكتبية‬ ‫الربط‬ ‫التحميل‬ ‫التنفيذ‬  ‫مزايا لغات المستوى العالي ‪High Level Language‬‬ ‫ تعتبر سهلة ومرغوبة من وجهة نظرالمبرمجين بالمقارنة بلغات التجميع ولغة اآللة وذلك‪:‬‬ ‫‪ (1‬لسهولة كتابتها وفهمها وحل المشاكل باستخدامها مما أدى الى توفير الوقت والجهد‪.‬‬ ‫‪ (2‬اكتشاف األخطاء وتصحيحها أصبح أكثر سهولة بسبب سهولة قراءة البرامج وتتبعها وفهمها ‪.‬‬ ‫‪ (3‬أصبح بإمكان المبرمج كتابة البرنامج دون معرفة تفاصيل كيفية قيام الحاسب بهذه العمليات‪ ،‬كمواقع‬ ‫التخزين وتفاصيل الجهاز الدقيقة‪.‬‬ ‫‪ (4‬غير مرتبطة بجهاز معين أي يمكن تنفيذ البرنامج المكتوب بها على أكثر من جهاز‪.‬‬ ‫ولكن‬ ‫تحتاج لوسيط مترجم )‪ )Compiler‬يقوم بتحويل البرنامج المصدر (‪ )Source Code‬المكتوب باحدى‬ ‫هذه اللغات الى لغة اآللة (‪ Object Code‬شفرة الهدف)‪.‬‬  ‫المترجم والمفسر‪Compiler and Interpreter :‬‬ ‫المترجم‪Compiler :‬‬ ‫يقوم بترجمة البرنامج بأكمله وتحويله إلى لغة اآللة فى ملف تنفيذي فى حالة عدم وجود أخطاء‪.‬‬ ‫ ‬ ‫يصدر قائمة باألخطاء ان وجدت‪.‬‬ ‫ ‬ ‫المزايا ‪:‬‬ ‫تتميز البرامج المترجمة بسرعة تشغيلها ‪.‬‬ ‫النه يقوم بتحويل برنامج المصدر الى ملف تنفيذي جاهز لمرة واحدة‪ ،‬ثم عند طلب تشغيل الكود يشغل‬ ‫الكود التنفيذي وال يعيد الترجمة من البداية‪.‬‬ ‫العيوب ‪:‬‬ ‫الحاجة إلى وقت أطول الختبار البرامج‪ ،‬حيث يكتب البرنامج ثم يترجم ثم يجرب وفي حالة وجود أخطاء‬ ‫يجب تصحيحها أوال ثم يعاد ترجمته ومن ثم تجريبه للتحقق من زوال الخطأ‪.‬‬ ‫البرنامج المكتوب بلغة‬ ‫‪Compiler‬‬ ‫‪Object Code‬‬ ‫المستوى العالي‬ ‫ترجمة البرنامج بأكمله‬  ‫المترجم والمفسر‪Compiler and Interpreter :‬‬ ‫المفسر‪Interpreter :‬‬ ‫يقوم بتفسير كل أمر على حدى من البرنامج وتحويله الى لغة اآللة ثم تنفيذه‬ ‫ ‬ ‫فإذا وجد خطأ يتوقف عن التحويل حتى نصحح الخطأ ثم يقوم بتفسير االمر التالى وهكذا‪.‬‬ ‫ ‬ ‫المزايا ‪:‬‬ ‫تتميز اللغات التي تحتاج مفسرا بسهولة اختبارها وتصحيح االخطاء‬ ‫العيوب ‪:‬‬ ‫بطيئة تشغيل البرنامج‬ ‫النه في كل مرة يطلب فيها تنفيذ البرنامج يقوم باعادة ترجمه البرنامج (برنامج المصدر)‬ ‫البرنامج المكتوب بلغة‬ ‫‪Interpreter‬‬ ‫تفسير كل أمر على حدى‬ ‫المستوى العالي‬