Transcript Problem Solving

Module 1
Problem Solving
‫حل المسائل‬
1942102
Computer Skills for Humanities
Lecturer: Dr. Mohammad Abd-Alrahman Mahmoud Abushariah
E-mail: [email protected]
[email protected]
Chapter Objectives
Presents the data types and explains the
constants, variables, strings, …etc.
Introduces the steps to solve a problem through
flowcharts and pseudo codes.
Explains constants, variables, and data types.
Helps understanding and solving problems using
MS-Excel and MS-Access in the following
modules.
2
‫‪Data Types‬‬
‫أنواع البيانات‬
‫‪Data: is the main element of programming.‬‬
‫يتم التعامل مع البيانات أو القيم في التطبيقات البرمجية على النحو التالي‪:‬‬
‫‪ -1‬كتابتها مباشرة وهو ما نسميه الثوابت الصريحة )‪.(Literal‬‬
‫‪ -2‬اإلشارة إليها بإسم وهي المتغيرات (‪ )Variables‬التي يتم تخزين‬
‫القيم فيها الحقا من خالل اإلدخال أو جملة التخصيص‪.‬‬
‫‪There are 4 common data types:‬‬
‫‪ 1) Strings‬‬
‫‪ 2) Integers‬‬
‫‪ 3) Real Numbers‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ 4) Boolean‬‬
‫‪Data Types‬‬
‫أنواع البيانات‬
‫‪ (Strings):‬السالسل الرمزية )‪1‬‬
‫‪ Store a series of characters.‬‬
‫هي مجموعة مكونة من رمز واحد أو أكثر مثل الرسائل واألسماء‬
‫والترويسات وغيرها‪.‬‬
‫عادة يتم وضعها بين عالمتي تنصيص " " إذا إحتوت أكثر من رمز أو‬
‫' 'إذا إحتوت رمزا واحدا فقط‪ ،‬وتقسم إلى‪:‬‬
‫الحروف األبجدية‪A, B, C, …, a, b, c, …, :‬‬
‫الرموز الخاصة‪*, &, %, @, !, #, …, :‬‬
‫األرقام‪0, 1, 2, 3, …, 9 :‬‬
‫‪4‬‬
‫‪Data Types‬‬
‫أنواع البيانات‬
‫‪ (Integers):‬األعداد الصحيحة )‪2‬‬
‫‪ Represent complete integer values (positives and‬‬
‫‪negatives).‬‬
‫األعداد الصحيحة تكتب كما هي من دون فراغ ومن دون‬
‫فاصلة عشرية وجائز أن يسبقها إشارة العدد – أو ‪.+‬‬
‫أمثلة‪12, 6, -55, 114, +90 :‬‬
‫‪5‬‬
‫‪Data Types‬‬
‫أنواع البيانات‬
‫‪ (Real Numbers):‬األعداد الحقيقية )‪3‬‬
‫‪ Used to store real numbers using decimal points‬‬
‫‪or exponential notations.‬‬
‫‪6‬‬
‫تكتب بشكلين‪:‬‬
‫بإستخدام الفاصلة العشرية‪ :‬وتكتب فاصلة عشرية واحده‬
‫فقط في العدد‪ .‬مثل‪0.001, +54.3, -0.2 :‬‬
‫الصيغة العلمية‪ :‬وهي ضرب العدد الحقيقي باألساس ‪10‬‬
‫مرفوعا ألس معين‪ .‬مثل‪ :‬العدد ‪ 45423.5‬يمكن كتابته‬
‫بالشكل التالي ‪4.54235 x 104‬‬
Data Types
‫أنواع البيانات‬
4) ‫( الثوابت المنطقية‬Boolean):
 Used to store Boolean values, which can be either
True or False.
 Sometimes 0 is used to represent False
statements, whereas 1 is used to represent True
statements.
7
Exercises
Identify the most suitable data type for the followings:
1) statement = “Nobody is perfect";
2) age = 22;
3) –0.35
4) π = 3.14159265;
5) greeting = "Hello World!";
6) weather = 42˚;
7) a = 25, b = 23, a = b “True or False”.
8) L1 = 'J';
9) GPA = 3.67;
10) i = 1000000;
8
Exercises
Answers
Identify the most suitable data type for the followings:
1) String
2) Integer
3) Real Number
4) Real Number
5) String
6) Integer
7) Boolean
8) String
9) Real Number
10) Integer
9
Constants and Variables
‫الثوابت والمتغيرات‬
A Constant is a memory location whose value
remains the same during the execution of the
program.
.‫الثابت عبارة عن قيمة ثابته ال تتغير أثناء تنفيذ البرنامج‬
A Variable is a memory location whose contents
can be changed during the execution of the
program.
‫المتغير هو عبارة عن قيمة قد تتبدل (تتغير) أثناء تنفيذ‬
.‫البرنامج‬
10
Constants and Variables
‫الثوابت والمتغيرات‬
Question:
Determine the constants and variables when calculating
a commission for a salesman with a percentage of (4%)
of sales.
)Commission( ‫حدد الثوابت والمتغيرات في عملية إحتساب عمولة‬
‫ من قيمة‬4% )Percentage( ‫مندوب مبيعات في مؤسسة وقيمتها‬
.)Sales( ‫المبيعات‬
Answer:
Constant is the percentage = 4%.
Variables are the sales and commissions.
11
Constants and Variables
‫الثوابت والمتغيرات‬
Question:
University of Jordan has 5000 academic and
administrative staff each of which earns a different
salary based on his/her rank. Every staff in the university
is subject to an income tax, which is 20% per annum.
Identify the constants and variables in the above
scenario.
Answer:
Number of staff = 5000 is a constant
Income tax = 20% is a constant
Salary = x is a variable
12
Constants and Variables
‫الثوابت والمتغيرات‬
Question:
Identify the constants and the variables in the following
quadratic equation.
y = 2x2 + 5x + 10
Answer:
Constants: 2, 5, and 10
Variables: x and y
13
Assignment Statements
‫جمل التعيين‬
Assignment statement is used to assign values to the
declared variables.
‫البد من تحديد قيم للمتغيرات التي بدورها ستخزن في مواقع محددة داخل‬
.‫ذاكرة الحاسوب‬
The general format of the assignment statement is:
Variable_Name = Expression
Variable_Name is the name of a variable that is
previously declared.
The left hand side cannot be an expression.
‫ وإنما يجب أن يكون‬،‫ال يجوز أن يكون الطرف األيسر تعبيراً أو ثابتا‬
.‫متغيراً وحيداً فقط‬
14
‫‪Assignment Statements‬‬
‫جمل التعيين‬
‫‪15‬‬
‫‪Expression can be a constant, variable, logical,‬‬
‫‪arithmetic or string of characters.‬‬
‫الطرف األيمن من جملة التعيين يمكن أن يكون ثابتاً أو متغيراً آخر معرفاً‬
‫في جملة سابقة‪ ،‬أو سلسلة حروف أو تعبيراً رياضياً أو منطقياً‪.‬‬
‫‪Important Note:‬‬
‫‪The left and right hand sides of the assignment statement‬‬
‫‪must be of the same data type.‬‬
‫البد أن يكون هنالك توافق ما بين الطرف األيمن والطرف األيسر في‬
‫جملة التعيين (حول إشارة المساواة =)‪.‬‬
‫أي أن يكون ناتج الطرف األيمن من نوع البيانات نفسه للمتغير في‬
‫الطرف األيسر‪.‬‬
Assignment Statements
‫جمل التعيين‬
Examples:
1) X = 6;
 This assignment statement assigns the value 6 to the variable X.
2) S = X + 10;
 This assignment statement assigns the value of the expression
X + 10 to the variable S.
 This implies that the value of the expression will be evaluated
first.
Increment and decrement of variables:
 Increment the variable X by 5, X+=5, OR X = X + 5;
 Decrement the variable X by 2, X – =2, OR X = X – 2;
16
‫‪Arithmetic, Logical, and Relational Operations‬‬
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
‫هنالك مجموعة من العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية تستخدم في أي‬
‫تعبير رياضي أو منطقي‪.‬‬
‫‪) are:‬العمليات الحسابية( ‪The arithmetic operations‬‬
‫‪17‬‬
‫العملية‬
‫رمز العملية‬
‫‪Operation‬‬
‫‪Operation Code‬‬
‫الجمعً ‪Addition‬‬
‫‪+‬‬
‫الطرح ‪Subtraction‬‬
‫‬‫الضرب ‪Multiplication‬‬
‫*‬
‫القسمة ‪Division‬‬
‫‪/‬‬
‫المعاملًالمطلق ‪Modulus‬‬
‫‪Mod‬‬
‫المعاملًاألسي ‪Exponentiation‬‬
‫^‬
‫‪Arithmetic, Logical, and Relational Operations‬‬
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
‫‪Important Notes:‬‬
‫بالنسبة لعملية القسمة فالمطلوب هو القسمة الحقيقية‪.‬‬
‫بالنسبة لعملية إيجاد الباقي (‪ )Mod‬فالتركيز فقط على األعداد الصحيحة‬
‫الموجبة فقط‪.‬‬
‫‪Examples:‬‬
‫‪Calculate Mod of 5 when x = 17‬‬
‫‪ Mod 5 = 2‬‬
‫‪Calculate Mod of 17 when x = 5‬‬
‫‪ Mod 17 = 5‬‬
‫‪ ‬السبب‪ :‬إذا كان المقسوم علية أكبر من القاسم فتكون اإلجابة هي قيمة القاسم‪.‬‬
‫‪18‬‬
‫‪Arithmetic, Logical, and Relational Operations‬‬
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
‫هنالك أيضا مجموعة من العمليات المنطقية تستطيع إستخدامها في‬
‫برنامجك‪.‬‬
‫‪) are:‬العمليات المنطقية( ‪The logical operations‬‬
‫‪ AND‬‬
‫‪ OR‬‬
‫‪ NOT‬‬
‫تستخدم هذه العمليات في تكوين تعبير منطقي‪ ،‬وقيمة التعبير المنطقي‬
‫تحتمل اإلجابة الصحيحة (‪ )True‬أو اإلجابة الخاطئة (‪.)False‬‬
‫‪19‬‬
Arithmetic, Logical, and Relational Operations
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
AND ‫النتائج المنطقية عند إستخدام‬
A
True
True
False
False
B
True
False
True
False
A AND B
True
False
False
False
20
Arithmetic, Logical, and Relational Operations
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
OR ‫النتائج المنطقية عند إستخدام‬
A
True
True
False
False
B
True
False
True
False
A OR B
True
True
True
False
21
Arithmetic, Logical, and Relational Operations
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
NOT ‫النتائج المنطقية عند إستخدام‬
A
True
False
NOT A
False
True
22
‫‪Arithmetic, Logical, and Relational Operations‬‬
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
‫هنالك نوع آخر من العمليات تسمى بالعمليات العالئقية (‪ )Relational‬أو‬
‫معامالت المقارنة‪.‬‬
‫‪) are:‬العمليات العالئقية( ‪The relational operations‬‬
‫‪23‬‬
‫العملية‬
‫الرمز‬
‫‪Operation‬‬
‫‪Symbol‬‬
‫أكبرًمنً ‪Greater than‬‬
‫>‬
‫أقلًمن ‪Less than‬‬
‫<‬
‫أكبرًمنًأوًتساوي ‪Greater than or equal‬‬
‫=>‬
‫أقلًمنًأوًتساوي ‪Less than or equal‬‬
‫=<‬
‫المساواة ‪Equal‬‬
‫=‬
‫الًتساوي ‪Not Equal‬‬
‫><‬
‫‪Arithmetic, Logical, and Relational Operations‬‬
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
‫‪Such operations are used for comparison, and the result‬‬
‫‪is of a logical type (True/False).‬‬
‫هذه العمليات تحتمل اإلجابة الصحيحة (‪ )True‬أو اإلجابة الخاطئة‬
‫(‪.)False‬‬
‫ولكن كيف يقوم الحاسوب بحساب التعابير المختلفة ويحد لها قيمة محتملة‬
‫واحدة؟‬
‫‪ ‬إن الحاسوب يعتمد على قاعدة أساسية للتطبيق وهي أولوية تنفيذ العمليات‪،‬‬
‫وينفذ أي تعبير حسب القواعد واألولويات التالية‪:‬‬
‫‪24‬‬
‫‪ ‬يقوم بإجراء العمليات من اليسار إلى اليمين‬
‫‪ ‬في حالة وجود أقواس يبدأ أوالً باألقواس من اليسار إلى اليمين‪ ،‬وعندما تكون هنالك‬
‫أقواس متداخلة‪ ،‬يبدأ باألقواس الداخلية ومن ثم ينتقل بإتجاه األقواس التالية خارجياً‪.‬‬
‫‪ ‬يتم تنفيذ العمليات من اليسار إلى اليمين حسب األولويات التالية‪( :‬يتبع‪) <----‬‬
Arithmetic, Logical, and Relational Operations
‫العمليات الحسابية والمنطقية والعالئقية‬
Operations in an expression are performed according to
the following priorities (orders):
‫الرمز‬
Symbol
()
^
*, /
Arithmetic
Mod
+, -
Relational
Logical
>, <, >=, <=, =, < >
NOT
AND
OR
‫العملية‬
‫األولوية‬
Operation
Priority
Parenthesis ‫األقواس‬
.1
Exponentiation ‫رفعًالقوى‬
.2
Multiplication ‫الضرب‬
.3
Division ‫القسمة‬
Modulus ‫المعاملًالمطلق‬
.4
Addition ‫الجمع‬
.5
Subtraction ‫الطرح‬
Comparison ‫المقارنة‬
.6
Logical ‫المنطقية‬
.7
25
Exercises
Example 1: (Refer to Page 7)
Solve the following equation:
A = 2 * 3 + 6 * 3 – (4 + 2) * 2
Example 2: (Refer to Pages 7 – 8)
Assume that a = 1, b = 2, c = 3, and d = 2 are given, what
does each of the following expressions produce?
 (d <= 99 AND c < d)
 (b >= a OR c = d)
 (c + d < b OR 3 – b >= c)
26
Exercises
Example 3: (Refer to Page 8)
Assume that A = 50, B = 70, C = 80, and D = 90 are given,
what does each of the following expressions produce?
 V1 = (A > B) AND (B < C)
 V2 = (A < > B) AND (B < > C)
 V3 = (A < C) OR (D > A)
 V4 = V1 AND (V2 OR V3) OR (A < C)
27
Additional Exercises
Solve the following equations:
1) Y = 6 * 3 – (4 + 2) * 2 + 10 MOD 3 ^ 1 ^ 2 – 8
2) X = 3.6 + 9 MOD (6 * (3 + 2)) / 2 + 2 ^ (3 – 2) * 2
3) X = 1 and Y = 5
Z = X <= Y – 4 AND NOT X * 5 < > Y OR X + 2 < (X + Y) / 2
4) Y = 3 >= 9 OR (5+1) < > 2 AND NOT ((7 – 3) < 2 OR FALSE)
28
Problem Solving
‫حل المسائل‬
The basic flow of computer processing is input, process,
and output. This is done through programming.
 Refer to Figure (1 – 1).
Input
Process
Output
‫يقوم الحاسوب بإدخال البيانات ومعالجتها وإخراج النتائج بشكل معلومات‬
.‫عن طريق كتابة البرنامج وإدخالها للحاسوب‬
29
Problem Solving
‫حل المسائل‬
Computer program is a set of
instructions that tell the computer how to
process data.
‫البرنامج عبارة عن مجموعة من األوامر والتعليمات‬
.‫تخبر الحاسوب كيف سيقوم بمعالجة البيانات‬
30
Problem Solving
‫حل المسائل‬
Example:
How would be the input, process, and output to calculate
a semester grade average?
Input:
 Student’s grades from all the courses in the semester.
Process:
 Adding up the grades and dividing them by the
number of courses.
Output:
 The semester grade average
31
Problem Solving
‫حل المسائل‬
To solve a problem, do the following:
1) Analyze )‫(فهم وتحليل المسألة‬
 This requires the following:
 Problem understanding )‫فهم المسألة (المشكلة‬
 Knowing what the inputs to the problem are ‫تحديد‬
‫المدخالت‬
 Determining the desired outputs ‫تحديد المخرجات‬
 Knowing what the necessary processing steps to
the solution are ‫إتباع الخطوات المطلوبة للحصول على‬
‫المخرجات المرغوبة‬
32
Problem Solving
‫حل المسائل‬
To solve a problem, do the following:
2) Design a solution ‫تصميم الحل‬
 Developing a set of steps that, when applied, will lead
to the best solution using flowcharts or (and) pseudo
codes.
‫ تحدد في هذه الخطوة الخطوات المقترحة للحصول على المخرجات‬
‫ وفي هذه الخطوة أيضا‬.‫ وإختيار أفضل إقتراح للحل‬،‫المطلوبة‬
.‫ أو أشباه العمليات‬/ ‫نستخدم مخططات سير العمليات و‬
33
Problem Solving
‫حل المسائل‬
To solve a problem, do the following:
3) Coding the program ‫كتابة البرنامج‬
 This is done using a programming language.
‫ تتم بإستخدام إحدى لغات البرمجة وأشباه اللغات لتسهيل الحل وكتابة‬
.‫البرنامج‬
4) Test the program ‫فحص وتدقيق البرنامج‬
 Each part of the program must be tested to make sure
that the program is free of errors.
.‫ التأكد من عدم وجود أخطاء برمجية في البرنامج‬
34
Problem Solving
‫حل المسائل‬
To solve a problem, do the following:
5) Validate the solution ‫تقييم الحل‬
 The program should be validated by extensive testing.
‫ التأكد من أن البرنامج يعمل على مجموعة من البيانات المختلفة بشكل‬
.‫سليم‬
35
Pseudo Codes
‫أشباه البرامج‬
Pseudo code is a set of English-like statements used to
help in solving problems.
‫شبه البرنامج هو مجموعة من الجمل (أوامر وتعليمات) لخطوات حل‬
.‫المسألة بلغة قريبة إلى لغة اإلنسان‬
Example:
Write a pseudo code to calculate and print a student’s
semester grade average for five scores.
1. Get scores for 5 courses
2. Add (sum) the scores together
3. Divide the sum by 5 (number of courses)
4. Print the results (Average)
36
‫‪Flowcharts‬‬
‫مخططات سير العمليات‬
‫‪Flowcharts are used to express the flow of data‬‬
‫‪and processing.‬‬
‫‪A flowchart is a structure graph which shows the‬‬
‫‪steps of the algorithm.‬‬
‫مخطط سير العمليات عبارة عن مجموعة من الرسومات‬
‫التوضيحية لخطوات حل المسائل وبيان تدفق البيانات‪.‬‬
‫يساعد هذا المخطط على إكتشاف األخطاء المنطقية في حل‬
‫المسألة‪.‬‬
‫‪37‬‬
‫‪Flowcharts‬‬
‫مخططات سير العمليات‬
‫‪38‬‬
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Regardless of how you represent your solution, you
will quickly find that no matter how complicated
your solution is, when you simplify it, it is made up
of only three very simply constructs.
.‫يمكن أن تتجزأ المسألة في المخططات لتتكون من تركيبة أو أكثر‬
The three constructs are:
 Sequence ‫التركيبة المتتالية‬
 Selection ‫التركيبة اإلختيارية‬
 Iteration (Looping) )‫التركيبة التكرارية (الدورانية‬
39
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Sequence ‫التركيبة المتتالية‬
A sequence, as the name indicates, means to perform
one step at a time, and follow it by the next step, and so
on so forth. Refer to Figure (1 – 2).
.‫التركيبة المتتالية تمثل سرداً للتعليمات واحدة تلو األخرى‬
40
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Sequence ‫التركيبة المتتالية‬
Example 1:
Draw the flowchart and write a pseudo code to
determine the Celsius equivalent for a Fahrenheit
temperature. The formula to calculate Celsius is:
Celsius = 5 * (Fahrenheit – 32) / 9
Pseudo code 1:
 INPUT Fahrenheit Temperature
 CALCULATE Celsius Temperature
 OUTPUT Celsius Temperature
41
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Sequence ‫التركيبة المتتالية‬
Example 1:
Pseudo code 2:
 BEGIN
 INPUT Fahrenheit
 SUBTRACT 32 from Fahrenheit
 MULTIPLY difference by 5
 DIVIDE quotient by 9
 OUTPUT Celsius
 END
42
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Sequence ‫التركيبة المتتالية‬
Example 1:
Flowchart:
43
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Sequence ‫التركيبة المتتالية‬
Example 2:
Draw the flowchart to solve the following equation:
X=A*B–C/5
Flowchart:
44
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Selection ‫التركيبة اإلختيارية‬
A selection means to perform an action only if a
condition is true. Refer to Figure (1 – 5).
.‫التركيبة اإلختيارية تقوم بتنفيذ التعليمات عند تحقيق شرط‬
Syntax ‫تركيب الجملة‬
If Condition then
 Statement (A)
Else
 Statement (B)
End if
45
‫‪Flowchart Constructs‬‬
‫تراكيب المخططات‬
‫التركيبة اإلختيارية ‪Selection‬‬
‫‪46‬‬
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Selection ‫التركيبة اإلختيارية‬
Example:
Draw a flowchart to calculate the function f(X) such as:
X + 5, X < 50
f(X) =
X + 3, Otherwise
Pseudo code:
 Input X
 If X < 50 then F = X + 5
 Else
 F=X+3
 End if
 Print F
47
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Selection ‫التركيبة اإلختيارية‬
Example:
Flowchart:
48
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Iteration or Looping )‫التركيبة التكرارية (الدورانية‬
Iteration or looping means to perform an action as
long as a condition is true as shown in Figure (1 –
7), or false as shown in Figure (1 – 8).
‫التركيبة التكرارية (الدورانية) تقوم بتنفذ التعليمات مادام الشرط‬
‫) أو غير متحقق كما يوضح الشكل‬1 – 7( ‫متحققاً كما في الشكل‬
.)1 – 8(
Each time we perform the action, it is known as
iteration.
49
‫‪Flowchart Constructs‬‬
‫تراكيب المخططات‬
‫التركيبة التكرارية (الدورانية) ‪Iteration or Looping‬‬
‫‪Note that if the condition tested in the decision is not‬‬
‫‪changed in the True branch, the possibility for an‬‬
‫‪endless loop exists.‬‬
‫إذا بقي الشرط متحققا كما في الشكل (‪ )1 – 7‬فسندخل في تركيبة‬
‫دورانية غير منتهية‪ ،‬كذلك األمر بالنسبة للشكل (‪ )1 – 8‬إذا لم‬
‫يتحقق الشرط فسندخل في تركيبة دورانية غير منتهية‪.‬‬
‫‪50‬‬
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Iteration (Looping) )‫التركيبة التكرارية (الدورانية‬
 Refer to Figure (1 – 7)
51
Flowchart Constructs
‫تراكيب المخططات‬
Iteration (Looping) )‫التركيبة التكرارية (الدورانية‬
 Refer to Figure (1 – 8)
52
Exercises
Example 1: What is the output for the following flowchart?
 343
 334
 Finish
 3
53
Exercises
Example 2: What is the output for the following flowchart?
Assume the inputs are:
 10, 3, and 4
Choices:
 4 10 3 5
 7 7 10 3 8
 7 7
 None of them
54
‫‪References‬‬
‫مهارات الحاسوب ‪ ،Computer Skill 2 / 2‬الدكتور "محمد‬
‫بالل" الزعبي‪،‬الدكتور احمد الشرايعة‪ ،‬الدكتور أمجد هديب‪،‬خالدة‬
‫محمد الزعبي‪/ 2012 ,‬الطبعة األولى‬
‫‪55‬‬