آشنایی با برنامه‌نویسی کامپیوتر و کاربردهایی از آن در محاسبات عددی

فهرست مطالب کتاب.

سخنی با مخاطب.

پیش از آنکه برنامه‌نویسی کامپیوتر را در این کتاب شروع کنیم، در این فصل تاریخچه مختصری را در مورد کامپیوتر و برنامه‌نویسی کامپیوتر ارائه می‌دهیم. ضمن بیان تاریخچه‌‌ کامپیوتر از گذشته تاکنون، اجزای مختلف کامپیوترهای امروزی را شرح می‌دهیم. همچنین به بیان تاریخچه کوتاهی پیرامون زبان‌های برنامه‌نویسی (از زبان‌های ماشینی سطح پایین تا زبان‌های شئ‌گرا امروزی) می‌پردازیم. مطالب این فصل: تاریخچه، معماری کامپیوتر، RAM، CPU ، دستگاه‌های ورودی-خروجی، دستگاه‌های ذخیره‌سازی، دستگاه‌های ارتباطی، زبان‌های برنامه‌نویسی، محیط توسعه مجتمع، مطالعه بیشتر، تمرین‌های مروری.

کامپیوترها ابزار‌های بسیار مهمی برای حل مسائل مختلف طبق الگوهای مشخص هستند. هر برنامه کامپیوتری مجموعه‌ای از دستورات است که کامپیوتر بر اساس آن باید گام‌هایی را طی کند. این دستورات بر اساس الگوی مشخصی که آن را «الگوریتم» می‌نامیم پیاده‌سازی می‌شوند. لذا پیش از آنکه بتوانیم برنامه‌ای بنویسیم باید با طراحی الگوریتم آشنا شویم. یک کامپیوتر فقط وسیله‌ای برای حل مسئله بوده و به تنهایی نمی‌تواند مسئله را حل کند. بلکه این شما هستید که با تحلیل درستی از مسئله و ارائه الگویی مناسب، به کامپیوتر می‌گویید که چه مراحلی را برای حل مسئله طی کند. مطالب فصل: آغاز به کار با الگوریتم‌ها، عبارات شرطی و حلقه‌های تکرار، استفاده از آرایه‌ها، جستجو در آرایه‌ها، مطالعه بیشتر، تمرین‌های مروری.

در فصل 2 با مقدمات طراحی الگوریتم آشنا شدیم و چندین الگوریتم را نیز ارائه کردیم. گام بعدی، پیاده‌سازی الگوریتم است. منظور از «پیاده‌سازی الگوریتم»، تبدیل هر خط از الگوریتم به یک یا چند دستور از زبان برنامه‌نویسی مورد نظر است. در این فصل ویژگی‌های مختلف زبان C و موضوعات بنیادی برای یادگیری زبان C مطرح خواهد شد. مطالب فصل: نشانه‌ها، کلمات کلیدی و شناسه‌ها، ثابت‌ها، متغیرها، دستورالعمل‌ها در زبان C، دستورالعمل تعریف نوع داده‌ها، انواع داده‌ها‌ی اصلی، تعریف نوع داده، انتساب مقادیر به متغیرها، دستورالعمل‌های حساب، نمایش دودویی و نمایش ممیز شناور، نمایش دودویی اعداد، نمایش ممیز شناور، عملگرها در C، عملگرهای حسابی، عملگرهای رابطه‌ای، عملگرهای منطقی، عملگر‌های انتساب، عملگرهای افزایش و کاهش پله‌ای، عملگر شرطی، عملگرهای خاص، تعریف ثابت‌های نمادین، مطالعه بیشتر، تمرین‌های مروری.

در این فصل با نحوه ورود داده‌ها از صفحه کلید و چاپ آنها روی صفحه نمایش در C آشنا می‌شویم. بسیاری از زبان‌های سطح بالا دارای دستورات داخلی ورودی و خروجی هستند. با وجود این، زبان C هیچ دستور ورودی و خروجی داخلی ندارد. بنابراین، همه عملیات‌های ورود و خروج داده‌ها توسط برخی از توابع مانند scanf و printf صورت می‌پذیرند.

هنگام نوشتن برنامه‌ها، گاهی لازم است که ترتیب اجرا دستورات را تحت شرایط مشخصی تغییر دهیم یا لازم است که یک یا چند دستورالعمل بارها تا برآورده شدن یک شرط مشخص اجرا شوند. از اینرو، لازم است که تصمیماتی بگیریم و مشروط به نتیجه آنها، دستورات مقتضی را اجرا کنیم. به عبارت دیگر، نیاز داریم که یک مجموعه از دستورالعمل‌ها را در یک شرایط خاص اجرا کرده و یک مجموعه کاملاً متفاوت از دستورالعمل‌ها را تحت شرایط دیگری اجرا کنیم.

تاکنون با نحوه ساختار کنترل متوالی و کنترل شرطی برنامه‌ها آشنا شده‌ایم. در این فصل، با ساختار کنترل حلقه‌ای در C آشنا می‌شویم. از حلقه‌‌ها برای اجرای مکرر یک یا چند دستور تا برآورده شدن شرط مشخصی استفاده می‌شود. دستورات موجود در یک حلقه تا زمانیکه معیار توقف حلقه برآورده نشده یا حلقه به تعداد معینی تکرار نشده باشند، تکرار و اجرا می‌شوند.

در این فصل، آرایه‌ها، انواع آنها و رشته‌ها را مطالعه خواهیم کرد و چگونگی تعریف یک آرایه و دسترسی به عناصر آرایه‌ها را بیان می‌کنیم. یک «آرایه»، گروهی از داده‌های مرتبط به هم و با یک نام مشترک هستند.

یک تابع، مجموعه‌ای از دستورات است که به منظور اجرای کار مشخصی تعریف می‌شوند.

یکی از ویژگی‌های بسیار مهم زبان C اشاره‌گرها هستند. همانطور که در فصل 3 بیان شد، کامپیوتر‌‌ها داده‌ها و دستورالعمل‌ها را در حافظه ذخیره می‌کنند. حافظه کامپیوتر‌ یک مجموعه از سلول‌های متوالی ذخیره‌سازی است. هر یک از این سلول‌ها (که یک بایت نامیده می‌شوند) دارای آدرسی یکتا است. این آدرس، یک عدد است. معمولاً آدرس‌هایی که به مکان‌های حافظه داده می‌شود اعدادی متوالی هستند. در این فصل پیرامون ارتباط متغیرها و آدرس آنها در حافظه بحث می‌کنیم.

در فصل 7 دیدیم که می‌توان از آرایه‌ها برای ذخیره داده‌ها از نوع یکسان مانند int یا  float استفاده کرد. اگر بخواهیم داده‌هایی با انواع متفاوت را با یک نام مشترک ذخیره و نمایش دهیم، آن‌گاه آرایه‌ها آنقدرها نیز مفید نیستند. به این دلیل ساختمان‌ها را معرفی می‌کنیم. ساختمان‌ها از انواع داده‌های ثانویه هستند و از آنها برای نمایش یک خانواده از داده‌ها با انواع متفاوت استفاده می‌کنیم. به‌عنوان مثال، می‌توان مشخصات یک دانشجو مانند نام، نام خانوادگی، آدرس، شماره تلفن، شماره دانشجویی، نمرات دروس و معدل وی را در یک ساختمان ذخیره کرد. توجه کنید که برای ذخیره نمره دانشجو به متغیری از نوع  float نیاز داشته ولی برای ذخیره نام وی به یک رشته نیاز داریم. در حالت کلی، استفاده از ساختمان‌ها برای گروه‌بندی داده‌هایی که از نظر منطقی به هم وابسته‌اند مفید است. مانند موارد بالا که همگی مربوط به یک دانشجو است.

تاکنون توابع ورودی و خروجی کنسولی را به منظور ورود و خروج داده‌ها مطالعه کردیم و برنامه‌‌هایی را توسط آنها نوشته‌ایم. اما در کاربردهای دنیای واقعی، حجم داده‌هایی را که باید پردازش یا مدیریت کنیم بسیار بزرگ بوده و روش‌های ورود و خروج کنسولی، به تنهایی مفید نیستند. بدین منظور از فایل‌ها برای ذخیره‌سازی و خواندن داده‌ها روی دیسک‌ها استفاده می‌شود. لذا فایل یک مکان روی دیسک است که داده‌های مورد نظر در آن ذخیره می‌شوند.

مراجع

واژه‌نامه