برمجة

صنف فرعي من	نشاط ()، مهارة
جزء من	فهم الحاسوب، تطوير برمجيات
يمتهنه	مبرمج

استمع إلى هذه الموضوعة (معلومات)

ملف الصوت هذا قد أنشئ من المراجعة المؤرخة 29 مارس 2009، ولا يعكس التغييرات التي قد تحدث للمنطقة بعد هذا التاريخ. (مساعدة الصوت)

المزيد من الموضوعات المسموعة

البرمجة تعهد بأنها عملية كتابة تعليمات وتوجيه أوامر لجهاز الحاسوب أوأي جهاز آخر مثل قارئات أقراص الدي في دي أوأجهزة استقبال الصوت والصورة في نظم الاتصالات الحديثة، لتوجيه هذا الجهاز وإعلامه بكيفية التعامل مع البيانات أوكيفية تطبيق سلسلة من الأعمال المطلوبة تسمى خوارزمية.

وتتبع عملية البرمجة قواعد خاصة باللغة التي اختارها المبرمج. وكل لغة برمجة لها خصائصها التي تميزها عن الأخرى وتجعلها مناسبة بدرجات متفاوتة لكل نوع من أنواع البرامج وحسب المهمة المطلوبة من هذا البرنامج. كما حتى اللغات البرمجية أيضا لها خصائص مشهجرة وحدود مشهجرة بحكم حتى جميع هذه اللغات صممت للتعامل مع الحاسوب. وتتطور لغات البرمجة (السوفتوير Software) بتطور عتاد الحاسوب المرئي (الهاردوير Hardware). فعندما ابتكر الحاسوب في الأربعينيات والخمسينيات من القرن الماضي (بعد أجهزة الحساب الكهربائية في العشرينات) - وكان الكمبيوتر يعمل بأعداد كبيرة من الصمامات الإلكترونية - كانت لغة البرمجة معقدة هي الأخرى، حتى أنها كانت تعبير عن سلسلة من الأعداد لا يدخلها إلا الصفر 0 والواحد 1 وذلك لأن الحاسب يفهم حالتين فقط وجود التيار 1 أوعدم وجوده 0، وكان ذلك صعبا على المبرمجين. ولكن بابتكار الترانزيستور صغر حجم الحاسوب كثيرا وزادت إمكانياته، واستطاع المختصون في نفس الوقت حتى يبتكروا لغات أسهل للاستخدام، وأصبحت لغات البرمجة مفهومة إلى حد بعيد للمختصين. ولا يزال التطوير والتسهيل جاريا وتسمى هذه اللغات سهلة التعامل بالنسبة للمبرمجين باللغات عالية المستوى.

برمجة الحاسوب: هي عملية كتابة، اختبار، تسليم للأخطاء وتطوير للشيفرة المصدرية لبرنامج حاسوبي يقوم بها الإنسان، تهدف البرمجة إلى إنشاء برامج تقوم بتطبيق وتطبيق خوارزميات لها سلوك معين بمعنى حتى لها وظيفة محددة مسبقا ومتسقطة النتائج. تتم هذه العملية باستخدام إحدى لغات البرمجة. الهدف من البرمجة هوإنشاء برنامج حيث ينفذ عمليات محددة أويظهر سلوك مطلوب محدد. بشكل عام البرمجة عملية تستلزم فهم في مجالات مختلفة منها فهم بالرياضيات والمنطق والخوارزميات.

التاريخ

كانت الأجهزة القابلة للبرمجة موجودة على الأقل منذ عام 1206 ميلادي عندما كانت أوتوماتيكي الجزاري قابلة للبرمجة عبر الأوتاد والكامينات للعب مختلف الإيقاعات وأنماط الطبل؛ ويمكن لجهاز jacquard loom سنة 1801 إنتاج موجات مختلفة عن طريق تغير برمجته - سلسلة من بطاقات اللوح مع ثقوب مثقوبة فيها.

ومع ذلك يرجع تاريخ أول برنامج كمبيوتر إلى عام 1843 عندما قامت عالمة الرياضيات أدا لوفليس بنشر خوارزمية لحساب سلسلة من أرقام برنولي يهدف إلى تطبيقها بواسطة تشارلز باباج عن طريق محرك تحليلي.

في الثمانينات من القرن التاسع عشر اخترع هيرمان هوليريث مفهوم تخزين البيانات في شكل قابل للقراءة آليا. في وقت لاحق سمحت لوحة التحكم ( لوحة التوصيل) التي تمت إضافتها إلى لوحة Type I Tabulator 1906 الخاصة به ببرمجة وظائف مختلفة وبحلول أواخر الأربعينيات من القرن الماضي تمت برمجة معدات تسجيل الوحدات مثل IBM 602 وIBM 604 بواسطة لوحات التحكم بطريقة مماثلة. كما كانت هي أول أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية. وكذلك مع مفهوم أجهزة الكمبيوتر المخزنة في البرنامج التي أدخلت في عام 1949 تم تخزين جميع من البرامج والبيانات ومعالجتها بنفس الطريقة في ذاكرة الكمبيوتر.

كانت شفرة الآلة هي لغة البرامج المبكرة وهي مكتوبة في مجموعة التعليمات الخاصة بالجهاز المحدد وغالبًا ما تكون بترميز ثنائي. سرعان ما تم تطوير لغات التجميع والتي تتيح للمبرمج تحديد التعليمات بتنسيق نصي (على سبيل المثال ADD X TOTAL) مع اختصارات لكل رمز تشغيل وأسماء ذات معنى لتحديد العناوين. ومع ذلك نظرًا لأن لغة التجميع ليست أكثر من مجرد ترميز مختلف للغة الآلة فإن أي جهازين لهما مجموعات تعليمات مختلفة لهما أيضًا لغات تجميع مختلفة.

جعلت اللغات الرفيعة المستوى عملية تطوير البرنامج أكثر بساطة وأكثر قابلية للفهم وأقل ارتباطًا بالأجهزة الأساسية. FORTRAN أول لغة عالية المستوى تستخدم على نطاق واسع لتطبيق عملي خرجت في عام 1957 وتم تطوير الكثير من اللغات بعدها - على وجه الخصوص COBOL يهدف إلى معالجة البيانات التجارية وليسب لأبحاث الكمبيوتر.

معظم البرامج كانت لا تزال تدخل باستخدام بطاقات مثقوبة أوشريط ورقي . بحلول أواخر الستينيات أصبحت أجهزة تخزين البيانات وأجهزة الكمبيوتر غير مكلفة بما يكفي بحيث يمكن إنشاء البرامج عن طريق الكتابة مباشرة على أجهزة الكمبيوتر. تم تطوير برامج تحرير النصوص التي تتيح إجراء تغييرات وتسليمات بسهولة أكبر من البطاقات المثقوبة.

لغات البرمجة

تجدر الإشارة هنا إلى التذكير بمعنى حدثة لغة وهي طريقة الاتصال والتفاهم بين الأشخاص أولنقل في حالة الحاسوب الكيفية التي يفهم بها الحاسوب طلب الإنسان. لذلك نجد في حياتنا مجموعة مصطلحات وحدثات يختلف استخدامها حسب الحاجة. لغات البرمجة المتنوعة تتمتع بهذه الخاصية أيضا. فهناك الكثير من اللغات البرمجية الموجودة وهذه اللغات تختلف من ناحية عملها وهدفها ولكن في النهاية جميع هذه اللغات تترجم إلى لغة الآلة 0 و1.

لذلك يجب على المبرمج حتىقد يكون ملما ببعض لغات البرمجة وأن يعهد ما هي اللغة المناسبة لتطبيق هذا البرنامج. لغة البرمجة الوحيدة التي يفهمها الحاسوب ويستطيع حتى يتعامل معها هي لغة الآلة -machine language-. في البداية عمل المبرمجون على تحليل شيفرة الحاسوب –machine code- والتعامل معها بشكلها الجامد وغير المفهوم وهو(0,1). ولكن هذه العملية معقدة جدا ويصعب التعامل معها لعدم فهمها الواضح للبشر ولغموضها لذلك تم ابتكار لغات راقية تعمل كوسيط بين لغة الإنسان ولغة الآلة وهي لغة التجميع أسمبلي Assembly ثم تطورت للغات عالية المستوى مثل لغة السي ولغة البيسيك. ثم يتم تشغيل البرامج المكتوبة بهذه اللغات عن طريق أحد البرامج المتخصصة مثل المترجم والمصرف. هذه البرامج تعمل على ترجمة أسطر لغة البرمجة إلى لغة الحاسوب مما يسهل على الحاسوب تطبيق هذه الأوامر وإخراج نتائج التطبيق الواضحة.

البرمجة الحديثة

متطلبات الجودة

لكل نهج في عملية تطوير البرامج، يجب على البرنامج النهائي حتى يحقق خصائص جوهرية، مثل:

الاعتمادية: وهي كم عدد المرات التي تكون فيها نتائج البرنامج سليمة. يعتمد هذا على الدقة النظرية للخوارزميات، وتقليل أخطاء البرمجة إلى الحد الأدنى مثل الأخطاء في إدارة الموارد (على سبيل المثال تجاوزات في مساحات التخزين المؤقة ) والأخطاء المنطقية (مثل القسمة على الصفر ).
المتانة: مدى تسقط البرنامج للمشاكل بسبب الأخطاء(errors) (وليس الأخطاء(bugs)). يتضمن ذلك مواقف مثل البيانات غير السليمة أوغير المناسبة أوالتالفة وعدم توفر الموارد اللازمة مثل الذاكرة وخدمات نظام التشغيل واتصالات الشبكة وخطأ المستخدم وانقطاع الطاقة غير المتسقط.
الصلاحية: بيئة العمل الخاصة بالبرنامج : السهولة التي يمكن بها استخدام البرنامج للغرض المقصود منه أوحتى في بعض الحالات لأغراض غير متسقطة. يتضمن ذلك مجموعة واسعة من العناصر النصية والرسوماتية وفي بعض الأحيان للأجهزة التي تعمل على تحسين وضوح حدس التماسك واكتمال قابلة مستخدم البرنامج.
القابلية للنقل: مجموعة أجهزة الكمبيوتر وأنظمة التشغيل الأساسية التي يمكنها تجميع / تفسير الشفرة المصدرية للبرنامج وتشغيلها. يعتمد هذا على الاختلافات في تسهيلات البرمجة التي توفرها الأنظمة الأساسية المتنوعة بما في ذلك موارد الأجهزة ونظام التشغيل والسلوك المتسقط للجهاز ونظام التشغيل وتوافر مترجمين خاصين بالمنصة (وأحيانًا المخطات) للغة الكود المصدري.
القابلية للصيانة: سهولة تعديل البرنامج بواسطة مطوريه الحاليين أوالمستقبليين من أجل إجراء تحسينات أوتخصيصات أوإصلاح الأخطاء وثغرات الأمان أوتكييفها مع بيئات جديدة. الممارسات الجيدة أثناء التطوير الأولي تحدث فرقًا في هذا الصدد. قد لا تكون هذه الجودة واضحة بشكل مباشر للمستخدم النهائي ولكنها قد تؤثر بشكل كبير على مصير البرنامج على المدى الطويل.
الفعالية/الأداء: قياس موارد النظام التي يستهلكها البرنامج (وقت المعالج مساحة الذاكرة الأجهزة البطيئة مثل الأقراص عرض النطاق الترددي للشبكة وحتى تفاعل المستخدم إلى حد ما): حدثا كان ذلك اقل كان ذلك أفضل. يتضمن ذلك أيضًا إدارة الموارد بعناية على سبيل المثال تنظيف الملفات المؤقتة والتخلص من تسرب الذاكرة.

القدرة على قراءة الشيفرة المصدرية

في فهم الحاسوب، القدرة على القراءة تشير إلى مدى السهولة التي يحتاجها قارئ بشري لفهم هدف، التحكم في تدفق، وعملية الشيفرة المصدرية. تؤثر على جوانب الجودة المذكورة أعلاه، بما في ذلك القابلية للنقل، الصلاحية، والأهم القابلية للصيانة.

تعتبر سهولة القراءة مهمة لأن المبرمجين يقضون معظم وقتهم في القراءة في محاولة لفهم وتعديل التعليمات البرمجية المصدر الموجودة بدلاً من كتابة شفرة مصدر جديدة. غالبًا ما تؤدي الشفرة غير القابلة للقراءة إلى الأخطاء وعدم الكفاءة والرموز المكررة. وجدت دراسة حتى بعض التحولات البسيطة في قابلية القراءة جعلت الشفرة أقصر وقللت بشكل كبير من الوقت لفهمها.

اتباع أسلوب برمجة ثابت يساعد غالبًا على القراءة. ومع ذلك فإن القراءة أكثر من مجرد أسلوب البرمجة. هناك الكثير من العوامل التي لها علاقة قليلة أولا علاقة لها بقدرة الكمبيوتر على ترجمة التعليمات البرمجية وتطبيقها بكفاءة تساهم في سهولة القراءة.

بعض هذه العوامل تضم:

من العوامل التي تؤثر على القدرة على القراءة:

أسلوب المسافة بادئة
كتابة التعليقات
اتفاقيات التسمية
التقسيم

غالبًا ما تتم معالجة جوانب العرض التقديمي الخاصة بهذا (مثل المسافات البادئة وفواصل الأسطر وتمييز اللون وما إلى ذلك) بواسطة محرر التعليمات البرمجية المصدر لكن جانب المحتوى يعكس موهبة ومهارات المبرمج.

كما تم تطوير لغات البرمجة المرئية المتنوعة بهدف حل مخاوف قابلية القراءة من خلال تبني طرق غير تقليدية لهيكلة الشفرة وعرضها. تهدف بيئات التطوير المتكاملة (IDEs) إلى دمج جميع هذه المساعدات. تقنيات مثل refactoring Code يمكن حتى تعزز قابلية القراءة بشكل كبير.

التعقيد الخوارزمي

يهتم المجال الأكاديمي والممارسة الهندسية لبرمجة الكمبيوتر إلى حد كبير باكتشاف وتطبيق الخوارزميات الأكثر كفاءة لفئة معينة من المشكلات.

لهذا الغرض يتم تصنيف الخوارزميات في أوامر باستخدام ما يسمى Big O notation والذي يعبر عن استخدام الموارد مثل وقت التطبيق أواستهلاك الذاكرة من حيث حجم المدخلات. المبرمجين الخبراء على دراية بمجموعة متنوعة من الخوارزميات الراسخة والتعقيدات الخاصة بكل منها ويستخدمون هذه الفهم لاختيار الخوارزميات الأكثر ملاءمة للظروف.

خوارزميات الشطرنج كمثال

كانت "برمجة كمبيوتر للعب الشطرنج" في سنة 1950 تعبير عن ورقة تحمل خوارزمية "minimax" والتي هي جزء من تاريخ الخوارزميات المعقدة.

دورة "IBM Deep Blue" (شطرنج الحواسيب) هي جزء من البرنامج التعليمي لشعبة علوم الحاسوب بجامعة ستانفورد.

المنهجيات

المستوى الأولى في معظم عمليات تطوير البرمجيات الرسمية هي تحليل المتطلبات يليه اختبار لتحديد نمذجة القيمة والتطبيق وإزالة الأعطال (تسليم الأخطاء(Debugging)). هناك الكثير من الأساليب المتنوعة لكل مهمة من هذه المهام. أحد الأساليب الشائعة لتحليل المتطلبات هواستخدام تحليل الحالة. يستخدم الكثير من المبرمجين أشكالًا لتطوير برامج Agile حيث يتم دمج المراحل المتنوعة لتطوير البرامج الرسمية معًا في دورات قصيرة تستغرق عدة أسابيع بدلاً من سنوات. هناك الكثير من الطرق لعملية تطوير البرمجيات.

تتضمن تقنيات النمذجة الشائعة التحاليل والتصاميم الخاصة بالتوجيه الكائناتي ( OOAD ) أوالهندسة القائمة على النماذج ( MDA ).

لغة النمذجة الموحدة ( UML ) هي ترميز يستخدم لكل من OOAD وMDA.

قياس استخدام اللغة

من الصعب جدًا تحديد أكثر لغات البرمجة الحديثة شيوعًا. تتضمن طرق قياس شعبية لغة البرمجة ما يلي: حساب عدد إعلانات الوظائف التي تذكر اللغة عدد الخط المباعة والدورات التعليمية التي تدرس اللغة (هذا يبالغ في تقدير أهمية اللغات الأحدث) وتقديرات عدد الخطوط الحالية من الشفرة المكتوبة باللغة (هذا يقلل من عدد مستخدمي لغات العمل مثل COBOL).

تحظى بعض اللغات بشعبية كبيرة لأنواع معينة من التطبيقات بينما تستخدم بعض اللغات بانتظام لكتابة الكثير من أنواع التطبيقات المتنوعة. على سبيل المثال لا يزال COBOL قويًا في مراكز بيانات الشركات غالبًا على أجهزة الكمبيوتر الكبيرة وFortran في التطبيقات الهندسية ولغات البرمجة النصية في تطوير الويب وC في البرامج المدمجة. تستخدم الكثير من التطبيقات مزيجًا من عدة لغات في بنائها واستخدامها. يتم تصميم اللغات الجديدة عمومًا حول لغة سابقة مع إضافة وظيفة جديدة (على سبيل المثال يضيف C ++ اتجاه الكائناتي (OPP) إلى C ويضيف Java إدارة الذاكرة والرمز الثانوي إلى C ++ ونتيجة لذلك يفقد الكفاءة والقدرة على التلاعب بالبيانات على مستوى منخفض )

التنقيح

تعد عملية تسليم الأخطاء مهمة للغاية في عملية تطوير البرامج حيث حتى وجود عيوب في أحد البرامج قد يحدث له عواقب وخيمة على مستخدميه. تكون بعض اللغات أكثر عرضة لبعض أنواع الأخطاء لأن مواصفاتها لا تتطلب من المترجمين(compilers) حتى يقوموا بالتحقق على قدر اللغات الأخرى. يمكن حتى يساعد استخدام أداة تحليل الشفرة الثابتة في اكتشاف بعض المشكلات المحتملة. عادةً ما تكون المستوى الأولى في تسليم الأخطاء هي محاولة إعادة إنشاء المشكلة. قد تكون هذه مهمة غير تافهة على سبيل المثال مع العمليات المتوازية أوبعض الأخطاء البرمجية غير المعتادة. أيضًا يمكن حتى تجعل بيئة المستخدم ومحفوظات الاستخدام من الصعب إعادة إنتاج المشكلة.

بعد إعادة إنتاج الخلل قد يحتاج الأمر إلى تبسيط إدخال البرنامج لتسهيل تسليمه. على سبيل المثال يمكن حتى يؤدي وجود خطأ في برنامج التحويل البرمجي إلى تعطله عند تحليل بعض ملفات المصدر الكبيرة. ومع ذلك بعد تبسيط حالة الاختبار يمكن حتى تكون الأسطر القليلة فقط من الملف المصدر الأصلي كافية لإعادة إنتاج نفس التعطل. يمكن إجراء هذا التبسيط يدويًا باستخدام نهج الفجوة والقهر. سيحاول المبرمج إزالة بعض أجزاء حالة الاختبار الأصلية والتحقق من استمرار المشكلة. عند تسليم المشكلة في قابلة المستخدم الرسومية يمكن للمبرمج محاولة تخطي بعض تفاعلات المستخدم من وصف المشكلة الأصلي وفهم ما إذا كانت الإجراءات المتبقية كافية لظهور الأخطاء.

غالبًا ما يتم تسليم الأخطاء باستخدام بيئة تطوير متكاملة مثل إكليبس وVisual Studio وإكس كود وKdevelop وNetBeans وCode :: Blocks. يتم استخدام مصححات الأخطاء المستقلة مثل GDB أيضًا وغالبًا ما توفر هذه الأجهزة بيئة بصرية أقل وعادة ما تستخدم سطر أوامر. تسمح بعض برامج تحرير النصوص مثل Emacs باستنادىء GDB من خلالهم لتوفير بيئة بصرية.

قائمة ببعض لغات البرمجة

لغة تجميع
سي
سي++
باسكال
ليسب
فيجوال بيسك
فيجوال بيزك دوت نت
سي شارب
ج
بايثون
دلفي
بيرل
جافا
بي إتش بي
روبي
سيتل
لوا
Go
فورتران
ماتلاب
سي شارب
HTML
إيه إس بي دوت نت
بيسك
كوتلن
جافا سكريبت
إس كيوإيل (SQL)

المبرمجون

مبرمجوالحاسوب هم الذين يخطون برامج الحاسوب. وظائفهم تضم بشكل عام:

كتابة الشفرة
التصريف
التنقيح
التوثيق
الصيانة
فحص البرمجيات
هندسة البنى البرمجية الضخمة

مراجع

^ Shaun Bebbington (2014). "What is coding". مؤرشف من الأصل في 18 ديسمبر 2017. اطلع عليه بتاريخ 03 مارس 2014.
^ Shaun Bebbington (2014). "What is programming". مؤرشف من الأصل في 17 ديسمبر 2017. اطلع عليه بتاريخ 03 مارس 2014.
^ Fowler, Charles B. (October 1967). "The Museum of Music: A History of Mechanical Instruments". Music Educators Journal. 54 (2): 45–49. doi:10.2307/3391092. JSTOR 3391092.
^ Fuegi, J.; Francis, J. (2003). "Lovelace & Babbage and the Creation of the 1843 'notes'". IEEE Annals of the History of Computing. 25 (4): 16. doi:10.1109/MAHC.2003.1253887.
^ "Columbia University Computing History – Herman Hollerith". Columbia.edu. مؤرشف من الأصل في 13 مايو2011. اطلع عليه بتاريخ 25 أبريل 2010.
^ "Fortran creator John Backus dies - Tech and gadgets- msnbc.com". MSNBC. 2007-03-20. مؤرشف من الأصل في 04 نوفمبر 2012. اطلع عليه بتاريخ 25 أبريل 2010.
^ "Programming 101: Tips to become a good programmer – Wisdom Geek". Wisdom Geek (باللغة الإنجليزية). 2016-05-19. مؤرشف من الأصل في 14 أغسطس 2017. اطلع عليه بتاريخ 23 مايو2016.
^ Elshoff, James L.; Marcotty, Michael (1982). "Improving computer program readability to aid modification". Communications of the ACM. 25 (8): 512–521. doi:10.1145/358589.358596.
^ Multiple (wiki). "Readability". Docforge. مؤرشف من الأصل في 19 أغسطس 2016. اطلع عليه بتاريخ 30 يناير 2010.
^ Survey of Job advertisements mentioning a given language نسخة محفوظة 26 أكتوبر 2011 على مسقط واي باك مشين.
^ Mitchell, Robert (2012-05-21). "The Cobol Brain Drain". Computer World. مؤرشف من الأصل في 12 فبراير 2019. اطلع عليه بتاريخ 09 مايو2015.