لوحة المتصدرين

تُعدّ هياكل البيانات data structures والخوارزميات algorithms واحدةً من أهم الاختراعات التي وقعت بالخمسين عامًا الأخيرة، وهي من الأدوات الأساسية التي لابُدّ أن يدرسها مهندسي البرمجيات. غالبًا ما تكون الكتب المتناولة لتلك الموضوعات -وفقًا للكاتب- ضخمةً للغاية، كما أنها عادةً ما تُركزّ على الجانب النظري، وتُقدِّم هذه المادة العلمية بدون سياق واضح وبدون أي حافز، فتَعرِض الهياكل البيانية واحدةً تلو الأخرى. هذا الكتاب مترجم عن الكتاب الشهير Think Data Structures لمؤلفه Allen B. Downey والذي يعد مرجعًا عمليًا في شرح موضوعي هياكل البيانات والخوارزميات اللذين يحتاج إلى تعلمهما كل مبرمج ومهندس برمجيات يتطلع إلى احتراف مهنته وصقل عمله ورفع مستواه. يحاول هذا الكتاب تنظيم الموضوعات نوعًا ما من خلال التركيز على برمجة تطبيق -برمجة محرك بحث-، ويَستخدِم هذا التطبيق هياكل البيانات بشكل مكثف، وهو في الواقع موضوع مهم وشيق بحد ذاته. في الحقيقة، سيدفعنا هذا التطبيق إلى دراسة بعض الموضوعات التي ربما لن تتعرَّض لها ببعض الفصول الدراسية التمهيدية الخاصة بمادة هياكل البيانات، حيث سنتعرَّض هنا مثلًا، لحفظ هياكل البيانات persistent data structure مثل ريدس Redis. يُقدِّم الكتاب أيضًا بعض الأساسيات التي تُمارَس عادةً بهندسة البرمجيات، بما في ذلك نظم التحكُّم بالإصدار version control، واختبار الوحدات unit testing. تتضمَّن غالبية فصول الكتاب تمرينًا يَسمَح للقراء بتطبيق ما تعلموه خلال الفصل، حيث يُوفِّر كل تمرين اختبارات أوتوماتيكية لفحص الحل، وبالإضافة إلى ذلك، يُوفِّر الكاتب حلًا لغالبية التمارين ببداية الفصل التالي. هذا الكتاب مُخصَّص لطلبة الجامعات بمجال علوم الحاسوب والمجالات المرتبطة به، ولمهندسي البرمجيات المحترفين، وللمتدربين بمجال هندسة البرمجيات، وكذلك للأشخاص الذين يستعدون لمقابلات العمل التقنية. ينبغي أن تكون على معرفة جيدة بلغة البرمجة جافا قبل أن تبدأ بقراءة هذا الكتاب. وبالتحديد، لابُدّ أن تَعرِف كيف تُعرِّف صنفًا class جديدًا يمتدّ extend أو يرث من صنف آخر موجود، إلى جانب إمكانية تعريف صنف يُنفِّذ واجهة interface. إذا لم تكن لديك تلك المعرفة، فيُمكِنك البدء بسلسلة مدخل إلى جافا فهي مترجمة عن كتاب شهير يشرح لغة البرمجة جافا. يمكنك قراءة الكتاب على شكل فصول منشورة على موقع أكاديمية حسوب مباشرةً إن كنت تحب القراءة على المتصفح مباشرة، وتجد الفصول مجمعة تحت وسم "هياكل البيانات 101" وإليك روابطها تاليًا: طريقة عمل الواجهات في لغة جافا مدخل إلى تحليل الخوارزميات تحليل زمن تشغيل القوائم المنفذة باستخدام مصفوفة تحليل زمن تشغيل القوائم المنفذة باستخدام قائمة مترابطة تحليل زمن تشغيل القوائم المنفذة باستخدام قائمة ازدواجية الترابط تنفيذ أسلوب البحث بالعمق أولا باستخدام طريقتي التعاود والتكرار في جافا تنفيذ أسلوب البحث بالعمق أولا باستخدام الواجهتين Iterables وIterators استخدام خريطة ومجموعة لبناء مفهرس Indexer تحليل زمن تشغيل الخرائط المنفذة باستخدام مصفوفة في جافا تنفيذ الخرائط باستخدام التعمية hashing في جافا تحسين أداء الخرائط المنفذة باستخدام التعمية HashMap في جافا تحليل زمن تشغيل الخرائط المنفذة باستخدام شجرة بحث ثنائية TreeMap في جافا استخدام أشجار البحث الثنائية والأشجار المتزنة balanced trees لتنفيذ الخرائط استخدام قاعدة بيانات Redis لحفظ البيانات فهرسة الصفحات وتحليل زمن تشغيلها باستخدام قاعدة بيانات Redis البحث الثنائي Boolean search ودمج نتائج البحث وترتيبها نظرة سريعة على بعض خوارزميات الترتيب

تُعد أنظمة التشغيل موضوعًا متقدمًا في العديد من برامج علوم الحاسوب، حيث يتعرف المتعلم على كيفية البرمجة بلغة C بحلول الوقت الذي يتعرف فيه على أنظمة التشغيل، وربما يأخذ المتعلم فصلًا دراسيًا في معمارية الحاسوب Computer Architecture قبل ذلك، فيصبح الهدف من تقديم هذا الموضوع عادةً هو عرض تصميم وتنفيذ أنظمة التشغيل للطلاب مع افتراض ضمني أن بعضهم سيجري بحثًا في هذا المجال، أو يكتب جزءًا من نظام تشغيل. هذا الكتاب مترجم عن الكتاب Think OS لكاتبه آلن داوني Allen B. Downey والذي يعد مسودة أولية لم تكتمل بصورة نهائية بعد إذ طُوّر لفصلٍ دراسي في كلية أولين Olin College يدعى أنظمة البرمجيات Software Systems. لا يفترض هذا الكتاب أنك قد درست معمارية الحاسوب، فيجب أن يمنحك فهمًا أفضل أثناء قراءته عن الحاسوب ومعماريته وكيف يعمل المعالج والذاكرة فيه وكيف تُدار العمليات وتُخزَّن الملفات وما يحدث عند تشغيل البرامج، وما يمكنك القيام به لجعل البرامج تعمل بصورة أفضل وأسرع بوصفك مبرمجًا. يشرح الفصل الأول بعض الاختلافات بين اللغات المُصرَّفة compiled واللغات المُفسَّرة interpreted، مع بعض الأفكار حول كيفية عمل المصرِّفات compilers، ويشرح الفصل الثاني كيف يستخدم نظام التشغيل العمليات لحماية البرامج قيد التشغيل من التداخل مع بعضها البعض. ويشرح الفصل الثالث الذاكرة الوهمية virtual memory وترجمة العناوين، ويتحدث الفصل الرابع عن أنظمة الملفات ومجرى البيانات، ويصف الفصل الخامس كيفية تشفير الأرقام والأحرف والقيم الأخرى، ويشرح أيضًا العامِلات الثنائية bitwise operators. أما الفصل السادس، فيشرح كيفية استخدام إدارة الذاكرة الديناميكية وكيفية عملها، ويدور الفصل السابع حول التخبئة caching وهرمية الذاكرة. ويشرح الفصل الثامن تعدد المهام multitasking والجدولة scheduling. ويدور الفصل التاسع حول خيوط POSIX وكائنات المزامنة mutexes، ويشرح الفصل العاشر المتغيرات الشرطية POSIX ومشكلة المنتج / المستهلك، ويدور الفصل الحادي عشر حول استخدام متغيرات تقييد الوصول POSIX وتطبيقها في لغة C. هذا الكتاب مرخص بموجب رخصة المشاع الإبداعي Creative Commons «نسب المُصنَّف - غير تجاري - الترخيص بالمثل 4.0». يمكنك قراءة فصول الكتاب على شكل مقالات من هذه الصفحة، «مدخل إلى أنظمة التشغيل»، أو تجدها مسردة بالترتيب التالي: الفصل الأول: مفهوم التصريف Compilation في لغات البرمجة الفصل الثاني: العمليات Processes في أنظمة التشغيل الفصل الثالث: الذاكرة الوهمية Virtual memory في نظام التشغيل الفصل الرابع: فهم الملفات Files وأنظمة الملفات file systems الفصل الخامس: تمثيل الأعداد والنصوص بالبتات وإجراء العمليات على مستوى البت الفصل السادس: إدارة الذاكرة Memory management في لغة C الفصل السابع: فهم عملية التخبئة Caching في معمارية الحاسوب الفصل الثامن: تعدد المهام Multitasking في الحواسيب الفصل التاسع: مفهوم الخيوط Threads في عملية المعالجة الفصل العاشر: المتغيرات الشرطية وحلها مشاكل التزامن بين العمليات في لغة C الفصل الحادي عشر: متغيرات تقييد الوصول Semaphores في لغة البرمجة سي C