لوحة المتصدرين

نحن نسمي أنفسنا "إنسان عاقل أو حكيم"، لأن ذكائنا أمر مهم جدًا بالنسبة لنا. لقد حاولنا منذ آلاف السنين أن نفهم كيف نفكر، أي كيف يمكن للعقل البشري أن يدرك ويُحلل ويفهم ويتنبأ ويتلاعب بعالم كبير ومعقد. يذهب الذكاء الصناعي إلى ماهو أبعد من ذلك؛ يحاول فهم الكيانات الذكية إلى جانب بناء كيانات ذكية أيضًا. الذكاء الاصطناعي هو أحد أحدث المجالات في العلوم والهندسة، وقد بدأ العمل به بجدية بعد الحرب العالمية الثانية بفترة وجيزة، لكنه لم يُبصر النور إلا مع بداية القرن الحادي والعشرين، حيث بدأ الإنترنت والبيانات بالانتشار إلى جانب تطور أجهزة الحواسيب. يتميز الذكاء الصناعي بأنه علم كبير وتعددي؛ يشارك فيه علماء الحاسوب والرياضيات والهندسة واللغة والفلسفة والمنطق. الذكاء الاصطناعي وثيق الصلة بأي مهمة فكرية؛ إنه مجال عالمي. ماهو الذكاء الاصطناعي لنتفق بدايةً أنّه لا فرق في قول "الذكاء الاصطناعي" أو "الذكاء الصناعي" بالعربية، فكلاهما يُشيران إلى شيء من صنع البشر وليس الطبيعة. مفهوم الذكاء الصناعي Artificial Intelligence -اختصارًا AI- هو مجال جديد ظهر تقريبًا عام 1950 على يد آلان تورينج (يُسميه البعض الأب الروحي للذكاء الصناعي) المقصود به باختصار هو جعل الآلة تفكر وتعمل مثل الإنسان. في البداية لاقى هذا المجال الكثير من الصعوبات لأن العلماء كانوا يحاولون محاكاة الذكاء والتفكير البشري، محاولين جعل الآلة تفكر وتعمل مثل الإنسان. بسبب هذا التفكير فشل العلماء في الوصول إلى تقدم حقيقي في هذا المجال، لأنه رغم كل التقدم الذي وصلت إليه العلوم لم يستطع العلماء تحديد الطريقة التي يفكر بها الإنسان. وصل العلماء لاحقًا إلى قناعة تفيد بأننا كبشر لا يهمنا كيف تعمل الآلة (أي لن نُقيد الآلة بطريقة التفكير البشري)؛ المهم أن نحصل على نفس النتيجة التي نحصل عليها من خلال الإنسان، فالإنسان يرى الصورة على أنها انعكاسات للضوء، والآلة ترى الصورة على أنها مصفوفة من البيكسلات والأصفار والواحدات. آنذاك بدأ الذكاء الصناعي بالتطور ودخل جميع مجالات حياتنا العملية سواءًا المجال العسكري والطبي والصناعي والتجاري وحتى التعليمي والترفيهي، فكانت دقة الأداء عالية جدًا، وفي بعض المجالات كانت نسبة الخطأ شبه معدومة، أي أن الآلة بدأت تحاكي التفكير البشري، حتى أنها أصبحت أفضل منه في كثير من المجالات، فالعلوم حاليًا هي علوم الذكاء الصناعي. إن كان الإنترنت هو ثورة السنوات الماضية، فالذكاء الصناعي هو ثورة الحاضر والمستقبل. تعريف الذكاء الاصطناعي الذكاء الصناعي هو مصطلح صاغه البروفيسور الفخري في جامعة ستانفورد جون مكارثي في عام 1955 لأول مرة ضمن ورشة عمل صيفية تسمى مشروع دارتموث الصيفي للبحوث حول الذكاء الاصطناعي على أنه: بالرغم من أن هناك اختلافات حول التعريف، إلا أن الجامعة الأشهر في الذكاء الصناعي "ستانفورد" تعتمده. من التعاريف الأخرى هو التعريف الذي صاغه أندرياس كابلان ومايكل هاينلين، وينص على أن الذكاء الصناعي هو: تُركز تعريفات الذكاء الاصطناعي الحديثة على أنّه مجال فرعي لعلوم الحاسب وكيف يمكن للآلات تقليد الذكاء البشري. يُقدم قاموس أكسفورد هذا التعريف: ما هو ذكاء الآلة ومتى نقول عن الآلة أنها ذكية؟ يُجيب عن هذا السؤال اختبار تورينج (نسبةً لآلان تورينج). إنها أشبه بلعبة بين ثلاث أطراف؛ اثنان من البشر (الأول لاعب والثاني حكم أو مراقب) والآلة المُراد اختبارها إن كانت ذكية (اللاعب الثاني). اللاعبين الثلاثة معزولين عن بعضهم البعض، ويكون التراسل بين الأطراف كتابيًا. يبدأ المراقب بطرح أسئلة على اللاعبين (الحاسب والشخص الآخر). ينجح الحاسوب في الاختبار (يكون ذكي) إذا لم يستطع المراقب التفريق بينه وبين الإنسان. عبقرية هذا المفهوم هي أنه ليست هناك حاجة لمعرفة ما إذا كانت الآلة تعرف شيئًا ما بالفعل أو أنها تُدرك ذاتها أو حتى إذا كانت إجاباتها صحيحة، وإنما يشير إلى قدرة تلك الآلة على معالجة كميات كبيرة من المعلومات وتفسير اللغة البشرية. الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة على الرغم من الخلط بين المصطلحين في بعض السياقات، إلا أن تعلم الآلة فرع من فروع الذكاء الصناعي العديدة. يشير الذكاء الصناعي إلى أي أسلوب يُعطي الآلة القدرة على محاكاة الذكاء البشري، بينما يشير التعلم الآلي إلى مجموعة التقنيات والخوارزميات التي تسمح للآلات بالتعلم من البيانات دون أن تُبرمج عليها صراحةً. ما أهمية الذكاء الاصطناعي؟ يُنظر إلى تقنيات الذكاء الصناعي على أنها أدوات وتقنيات تهدف لخدمة البشرية وتسهيل حياة الأفراد، فهي تهدف إلى جعل حياتنا أسهل، كما يمكن تطبيقه في جميع المجالات تقريبًا للحصول على كفاءة أعلى. فيُقدم الذكاء الصناعي العديد من الميزات والحلول التي تعود بالفائدة لأي مؤسسة حديثة تقريبًا، يتضمن ذلك: أتمتة العمليات: الذكاء الاصطناعي قادر على أتمتة المهام التي نُنجزها يدويًّا وبدقة وسرعة دون الشعور بأي إرهاق أو الاضطرار إلى أخذ فترات راحة مثلما يحتاج الموظف البشري (مثلًا مراقبة السيارات والإبلاغ عن المخالفات). تحليل البيانات الضخمة: كمية البيانات الموجودة حاليًّا على الإنترنت تفوق بكثير قدرة البشر على استيعابها وتفسيرها واتخاذ قرارات معقدة بناءً عليها. يمكن لخوارزميات الذكاء الصناعي معالجة تلك البيانات وتحليلها وفهمها، وبالتالي تمنح المؤسسات رؤى حول عملياتها ربما لم تكن على دراية بها من قبل. اتخاذ القرارات: يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي اتخاذ قرارات أكثر دقة من البشر في بعض الأحيان نظرًا لقدرتها على تحليل العلاقات المعقدة والمتعددة والاستفادة من البيانات الضخمة المنتشرة على الإنترنت. مجالات الذكاء الاصطناعي يعد الذكاء الاصطناعي مجالًا واسعًا للدراسة يتضمن العديد من النظريات والأساليب والتقنيات المختلفة، ومن أبرز مجالات الذكاء الاصطناعي مايلي: تعلم الآلة Machine learning: عرّف آرثر صموئيل تعلم الآلة بأنّه المجال الذي يعطي الحاسوب القدرة على التعلم من المشاكل التي يصادفها دون تعليمات واضحة تُعطى له، أي القدرة على معالجة مشاكل جديدة. الشبكات العصبية الاصطناعية Artificial Neural Networks: عبارة عن مجموعة من الخوارزميات المُصممة بطريقة مُستوحاة من الخلايا العصبية في الدماغ البشري، وهي مصممة للتعرف على الأنماط. التعلم العميق Deep Learning: يستخدم شبكات عصبية ضخمة مع العديد من طبقات وحدات المعالجة، حيث يستفيد من التطورات الحوسبية الكبيرة (المعالجات القوية مثلًا) وتقنيات التدريب المحسنة لتعلم الأنماط المعقدة بكميات كبيرة من البيانات. أتمتة العمليات الآلية Robotic Process Automation: يمكن أن يكون مصطلح أتمتة العمليات الآلية مربكًا بعض الشيء؛ لا تعني كلمة آلية أو روبوتية هنا الروبوتات المادية، وإنما الروبوتات التي تُمثل برامج (برامج آلية) تُنفِّذ بعض العمليات التقليدية المكررة، مثل وإدارة المعاملات وإرسال الفواتير وتقديم ردود نموذجية للعملاء (روبوتات الدردشة، لابد وأنك تعرفها). الروبوتات Robots: هو آلة يمكنها إنجاز المهام الموكلة إليها من خلال تنفيذ سلسلة معقدة من الإجراءات تلقائيًا. يمكن توجيه الروبوت بواسطة جهاز تحكم خارجي، أو قد يكون عنصر التحكم مضمنًا فيه. الأنظمة الخبيرة Expert systems: النظام الخبير هو محاولة جمع الخبرة البشرية المتعلقة بمجال محدد ضمن الحاسب لكي يحل محل الخبير، أو يمكننا القول أنّه برنامج مصمم لينفد مهاماً متعلقة بالخبرة البشرية، وهذا يتضمن التحليل والتشخيص واتخاذ القرارات والتنفيذ أيضًا. المنطق الترجيحي أو الضبابي Fuzzy Logic: المنطق الضبابي هو نهج للحوسبة يعتمد على "درجات الحقيقة degrees of truth" بدلاً من المنطق الثنائي "صح أو خطأ" المعتاد (1 أو 0) الذي يعتمد عليه الحاسب ويحاول حل المشكلات باستخدام طيف مفتوح وغير دقيق من البيانات والاستدلالات التي تجعل من الممكن الحصول على مجموعة من الاستنتاجات الدقيقة. لمزيد من التفاصيل المتعلقة بفروع أو مجالات الذكاء الصناعي، يمكنك قراءة مقالة مجالات الذكاء الاصطناعي. تعمل العديد من التقنيات على تمكين ودعم تطبيق الذكاء الاصطناعي منها: الرؤية الحاسوبية Computer vision تعتمد على خوارزميات التعلم العميق للتعرف على ما هو موجود في الصورة (أو الفيديو) وتحليلها وفهمها وتفسير مكوناتها. معالجة اللغة الطبيعية Natural language processing هي قدرة أجهزة الحاسب على تحليل وفهم وتوليد اللغة البشرية، بما في ذلك الكلام. تطور خوارزميات الذكاء الصناعي نقل هذا المجال من الظلام إلى النور. علم البيانات Data science: هو دراسة البيانات لاستخراج رؤى ذات مغزى تخدم الأعمال والمؤسسات. إنها مصطلح شامل للتقنيات الإحصائية وتقنيات التصميم وطرق التطوير. يُستخدم الذكاء الاصطناعي فيها بشكل متزايد للتعامل مع البيانات، وإزالة الإنسان من المهمة بأكملها للعمل بمفرده. إنترنت الأشياء Internet of things، هو ربط الأشياء (كرسي طاولة ثلاجة ..إلخ) مع بعضها البعض من خلال الإنترنت، وتمكينها من الاتصال مع بعضها البعض وتبادل المعلومات واتخاذ القرارات؛ أي باختصار "هو جعل الأشياء تتكلم وتتخذ القرارات من أجل خدمتنا". تعتبر وحدات المعالجة الرسومية Graphics processing unit مفتاحًا للذكاء الاصطناعي لأنها توفر القوة الحوسبية الكبيرة المطلوبة للمعالجة. يتطلب تدريب الشبكات العصبية بيانات كبيرة بالإضافة إلى قوة حوسبية. واجهات برمجة التطبيقات APIs عبارة عن حزم من التعليمات البرمجية التي تتيح إمكانية إضافة وظائف الذكاء الصناعي إلى المنتجات الحالية والبرامج. أنواع الذكاء الاصطناعي هناك عدة أنواع للذكاء الصناعي يمكن وضعها ضمن فئتين، الأولى تعتمد على القدرات والثانية تعتمد على الوظيفية. بالنسبة لفئة القدرات، تنقسم إلى: ذكاء اصطناعي ضعيف أو ذكاء اصطناعي ضيق: هو الذكاء الاصطناعي الذي يتخصص في مجال واحد (يستطيع تنفيذ مهمة واحدة فقط). ذكاء اصطناعي عام: حواسيب بمستوى ذكاء الإنسان في جميع المجالات. ذكاء اصطناعي خارق: هو ذكاء اصطناعي يفوق ذكاء وقدرة الإنسان. أما بالنسبة للفئة التي تعتمد على الوظيفة تنقسم إلى: الآلات التفاعلية Reactive machines: لا تتضمن أنظمة الذكاء الاصطناعي هذه ذاكرة، ويكون لها مهمة معينة. ذاكرة محدودة Limited memory: تتمتع أنظمة الذكاء الاصطناعي هذه بذاكرة، لذا يمكنها استخدام الخبرات السابقة في القرارات المستقبلية. نظرية العقل Theory of mind: يجب أن يفهم الذكاء الاصطناعي المشاعر البشرية والناس والمعتقدات وأن يكون قادرًا على التفاعل اجتماعيًا مثل البشر. الإدراك الذاتي Self-awareness: مستقبل الذكاء الاصطناعي. ستكون هذه الآلات فائقة الذكاء، وسيكون لها وعيها ومشاعرها وإدراكها الذاتي. تطبيقات الذكاء الاصطناعي تطبيقات الذكاء الاصطناعي لا حصر لها؛ يمكن تطبيق هذه التكنولوجيا على العديد من القطاعات والصناعات المختلفة. إليك أهم 10 تطبيقات للذكاء الاصطناعي: 1. الطب والرعاية الصحية أحدث الذكاء الصناعي تأثيرًا غير مسبوق في المجال الطبي، إذ أصبحت خوارزميات ونماذج التعلم الآلي قادرةً على تشخيص العديد من الأمراض والتنبؤ بها، مثل تحديد ما إذا كان مريض معين مصابًا بسرطان أو ورم خبيث أو حميد بناءً على الأعراض والسجلات الصحية والتاريخ أو التنبؤ بالإصابة بأمراض وأوبئة ..إلخ. 2. النقل أصبح إنتاج السيارات ذاتية القيادة التي تعتمد على الذكاء الصناعي -الشغل الشاغل للعديد من الشركات العالمية مثل شركة تسلا التي يرأسها إيلون ماسك. كما أنه يساعد في تقليل الازدحام والاختناقات المرورية. أما في النقل الجوي؛ فقد أصبحت الآلة تشارك في تخطيط المسارات جنبًا إلى جنب مع مخططات هبوط الطائرة والإقلاع. 3. التعليم يمكن للذكاء الاصطناعي أتمتة عملية تقييم الطلاب ووضع الدرجات، وبالتالي توفير الجهد والوقت على المدرسين. بالمناسبة، لقد كان مشروع التخرج الخاص بي هو نظام ذكي لمراقبة سلوك الطلاب خلال الدرس ورصد تعابير وجوههم لمعرفة الطالب الذي يشعر بالملل أو النائم والذي يُشارك باستمرار والذي يُثير الشغب ..إلخ، وتقديم تقرير عن كل طالب في نهاية الدرس. 4. الأعمال دُمجت خوارزميات التعلم الآلي مع أنظمة تحليل وإدارة علاقات العملاء CRM، لمعرفة كيفية خدمة العملاء بطريقة أفضل. كما دُمجت روبوتات الدردشة في مواقع الويب لتقديم خدمة فورية للعملاء. أصبحت أتمتة المناصب الوظيفية أيضًا نقطة نقاش بين الأكاديميين ومحللي تكنولوجيا المعلومات. 5. الأمن والحماية تستخدم المؤسسات التعلم الآلي في برامج إدارة المعلومات والأحداث SIEM والمجالات ذات الصلة لاكتشاف الحالات الشاذة وتحديد الأنشطة المشبوهة التي تشير إلى التهديدات. 6. المؤسسات المالية والمصرفية يلعب الذكاء الاصطناعي دورًا حيويًا في إدارة المعاملات المالية والتعامل مع العديد من الأنشطة البنكية الأخرى. من خلال نماذج التعلم الآلي يمكن التعامل مع العمليات اليومية للبنوك، مثل المعاملات والعمليات المالية وأموال سوق الأوراق المالية وإدارتها وما إلى ذلك بسهولة وكفاءة أكبر. كما تُستخدم في عمليات مكافحة غسيل الأموال وتحليل أنظمة الائتمان. 7. الألعاب والترفيه حقق الذكاء الصناعي تقدمًا كبيرًا في ألعاب الواقع الافتراضي والألعاب الحديثة، حيث يُستخدم لتوليد سلوكيات متجاوبة أو متكيفة أو ذكية لشخصيات اللاعبين تُحاكي الذكاء البشري. 8. الصناعة من خلال الذكاء الصناعي يمكننا توفير الوقت والمال عن طريق أتمتة العمليات والمهام الروتينية وتحسينها. زيادة الإنتاجية والكفاءات التشغيلية. اتخاذ قرارات أعمال أسرع بناءً على مخرجات التقنيات المعرفية. 9. الزراعة تساعد أنظمة الذكاء الاصطناعي في تحسين الجودة الشاملة للحصاد ودقته (تُعرق بالزراعة الدقيقة). يمكن للذكاء الصناعي أن يتنبأ بالوقت الذي يستغرقه محصول ما ليصبح ناضجًا وجاهزًا للقطف واكتشاف الأمراض في النباتات والآفات وسوء تغذية المزارع، وهذا ما يزيد من كفاءة الزراعة. 10. الفنون أصبح بإمكان الذكاء الاصطناعي إنتاج لوحات فائقة الجمال، كما أنّه دخل في مجال الموسيقى والغناء، حيث أصبح قادرًا على تأليف نوتات موسيقية وأغاني وإنتاج أنواع الأصوات المختلفة. الذكاء الاصطناعي والثورة الصناعية الرابعة 4IR لابد وأنك قد سمعت عن العصر الجديد من الصناعة والذي يُعرف بالثورة الصناعية الرابع "0.4 Industry". ترتكز الثورة الصناعية الرابعة على أتمتة العمليات إلى حد كبير جدًا واستخدام جداول زمنية أسرع للإنتاج ومستودعات ذكية (مخازن ذكية)، مما يسمح بإنتاج وتوزيع المنتجات بسرعة وفعالية أكبر، كما أنها ستتطلب قوة عاملة ذات مهارات عالية ومتعلمة وتتقن كيفية استخدام وتشغيل أحدث التقنيات. يأتي دور الذكاء الصناعي هنا في قدرته على إحداث هذه التغييرات بسرعة وسلاسة، ولاسيما من خلال الأنظمة الخبيرة والرؤية الحاسوبية والروبوتات وإنترنت الأشياء. ما هي مزايا وعيوب الذكاء الاصطناعي؟ تتطور تقنيات الذكاء الصناعي بسرعة كبيرة جدًا، ويرجع ذلك إلى أن الذكاء الاصطناعي يُمكنه معالجة كميات كبيرة من البيانات بسرعة، كما أنه يعطي تنبؤات أكثر دقة من الإنسان. إن الكميات الهائلة من البيانات يمكنها دفن قدرة العقل البشري على معالجتها وتحويلها إلى معلومات ذات معنى، إلا أن تقنيات الذكاء الاصطناعي يمكنها أخذ وتحويل تلك البيانات إلى معلومات مُفيدة وقابلة للتنفيذ بسرعة، لكن العيب الأساسي لاستخدام الذكاء الاصطناعي هو أنه من المكلف معالجة الكميات الكبيرة من البيانات التي تتطلبها برمجة الذكاء الاصطناعي. مزايا الذكاء الاصطناعي يجعل الآلات أكثر قوة وفائدة. يُقدم أساليب جديدة لحل المشاكل. أفضل من البشر في التعامل مع المعلومات. يُحسّن كفاءة العمل، إذ يقلل من المدة الزمنية لإنجاز مهمة مقارنة بالبشر. غالبًا ما يكون أكثر دقة من البشر. عيوب الذكاء الاصطناعي عدم القدرة على التعميم من مهمة إلى أخرى. أي يمكن للآلة أن تنفذ مهمة (أو عدة مهمات) محددة مُدربة عليها مسبقًا فقط، ولايمكنها أن تنفذ مهمة لم تُدرب عليها مُسبقًا. التكلفة (تكلفة تنفيذ تطبيقات الذكاء الاصطناعي مرتفعة للغاية). قلة الكفاءات (يتوفر عدد قليل من المبرمجين الأكفاء القادرين على تطوير برامج الذكاء الاصطناعي). يتطلب خبرة فنية عميقة. الروبوتات هي إحدى تطبيقات الذكاء الصناعي التي تحل محل الوظائف التي يشغلها البشر، وبالتالي قد تؤدي إلى تزايد البطالة. كيف يتم استخدام الذكاء الصناعي اليوم؟ يُستخدم الذكاء الاصطناعي بمستويات متفاوتة من التطور على نطاق واسع وعبر مجموعة من التطبيقات اليوم. لابد وأنك تستخدم اليوتيوب أو الفيسبوك، ولابد أنك لاحظت أنهم يقترحون لك مقاطع فيديو مُشابهة لما تُشاهده في العادة، هذه الاقتراحات هي من فعل "أنظمة التوصية" (أو أنظمة الاقتراح) التي تُراقب ما تبحث عنه في العادة لكي تقترح لك في المرات القادمة أشياء مُشابهة. من الأمثلة الأخرى برامج الدردشة التي تراها على مواقع الويب أو إن كنت من مستخدمي ويندوز فربما أنت تعرف المساعد الافتراضي الذكي آليكسا. يُستخدم الذكاء الاصطناعي أيضًا للتنبؤ بحالة الطقس والتنبؤات المالية (كأسعار الأسهم) ولتبسيط عمليات الإنتاج، كما يُستخدم في الألعاب والنقل والتسوق ومعالجة اللغة البشرية وغير ذلك الكثير. عمومًا، يمكن القول أن الذكاء الاصطناعي بدأ التشعب في جميع مفاصيل حياتنا اليومية وسيزداد استخدامه أكثر ويصبح البشر أكثر اعتمادًا عليه من قبل في السنوات القادمة. مستقبل الذكاء الاصطناعي في مؤتمر Web Summit في أواخر عام 2017، قدم الفيزيائي ستيفن هوكينغ رأيه حول مستقبل الذكاء الاصطناعي. كان يأمل في أن تتفوق التكنولوجيا على الذكاء البشري. قد يعني هذا على الأرجح أنه سيتم الشفاء من العديد من الأمراض الرهيبة وربما تكون هناك طرق للتعامل مع المشكلات البيئية، بما في ذلك تغير المناخ. لكن كان هناك جانب مظلم أيضًا. تحدث هوكينج عن إمكانية أن تكون التكنولوجيا "أسوأ حدث في تاريخ حضارتنا"، فربما تُحدث بعض المشاكل مثل البطالة الجماعية وحتى الروبوتات القاتلة! لهذا السبب، حث على طرق للتحكم في الذكاء الاصطناعي. أفكار هوكينغ ليست مجرد كلام على الهامش بالتأكيد، فقد أعرب رواد الأعمال البارزين في مجال التكنولوجيا مثل إيلون ماسك وبيل غيتس مرارًا وتكرارًا عن قلقهم العميق بشأن الذكاء الاصطناعي. على الجانب الآخر هنا الكثير من العلماء ورواد الأعمال المتفائلون. ماسايوشي سون، الرئيس التنفيذي لشركة SoftBank ومدير صندوق Vision هو واحد منهم. في مقابلة مع CNBC، أعلن أنه في غضون 30 عامًا، سيكون لدينا سيارات طائرة وسيعيش الناس لفترة أطول وسنكون قد عالجنا العديد من الأمراض. أشار أيضًا إلى أن التركيز الرئيسي لصندوقه ينصب على الذكاء الصناعي. بغض النظر عن كل ذلك، هناك شيء واحد مؤكد: سنرى في السنوات القادمة الكثير من الابتكارات والتطورات في الذكاء الصناعي، خصوصًا وأن هناك مبالغ ضخمة مستثمرة فيه. لنلقي الآن نظرةً على بعض المجالات التي من المحتمل أن يكون لها تأثير كبير على المجتمع: السيارات ذاتية القيادة: لقد كانت سمة مميزة للعديد من قصص الخيال العلمي لعقود عديدة! لكنها الآن أقرب إلى الواقع من الخيال -يمكننا ملاحظة مؤشرات ذلك من التطورات الأخيرة في سيارات تسلا من شركة تسلا موتورز التابعة لإيلون ماسك. السباق الاقتصادي بين الدول: توظيف الذكاء الاصطناعي في تسريع عجلة الاقتصاد والتصنيع بمختلف المجالات والتنافس على المرتبة الاقتصادية الأولى عالميًا. البطالة التكنولوجية: اكتسب هذا المفهوم شهرةً من الاقتصادي الشهير جون مينارد كينز خلال فترة "الكساد الكبير"، والذي يُشير إلى كيف يمكن أن تؤدي الابتكارات إلى فقدان الوظائف على المدى الطويل. عمومًا قد تكون هذه الرؤية غير دقيقة، فغالبًا ما تخلق الأشياء الجديدة أعمالًا جديدة للإنسان. تسليح الذكاء الاصطناعي: يُعد تسليح الذكاء الاصطناعي أو استخدام الذكاء الاصطناعي في مجال الصناعات الحربية والدفاعية أحد أكبر التهديدات التي تواجه المجتمع الدولي. اكتشاف الأدوية: تواجه شركات الأدوية العديد من المشاكل في التوصل إلى العلاجات لذا يجري الاعتماد على الذكاء الاصطناعي لتسريع العجلة وتخطي العقبات. إن تطوير الأدوية بالطريقة التقليدية غالبًا ما ينطوي على الكثير من التجربة والخطأ، مما قد يستغرق وقتًا طويلًا، إذن هل يمكن أن يكون هناك طريقة أفضل؟ يتطلع الباحثون إلى الذكاء الاصطناعي للحصول على المساعدة، وهناك العديد من الشركات الناشئة التي تحاول انتهاز هذه الفرصة للظهور. هناك العديد من المجالات الأخرى التي من المتوقع أن تتأثر مثل الأمور الحكومية والاجتماعية والتي لايسعنا ذكرها كلها الآن. اللغات والأدوات المستخدمة في الذكاء الصناعي هناك العديد من اللغات والأدوات المُساعدة في إنشاء نماذج الذكاء الاصطناعي، ومعظمها مفتوح المصدر. سنلقي الآن نظرةً على بعض اللغات والأدوات الأكثر شيوعًا للذكاء الاصطناعي: لغة بايثون Python هي لغة عالية المستوى مُفسَّرة ذات مجالٍ عام، وهي مرنةٌ وتحاول التعبير عن المفاهيم البرمجية بأقل قدر ممكن من الشيفرات. تدعم هذه اللغة البرمجة الكائنية والبرمجة الإجرائية، وفيها مكتبة قياسية كبيرة. تُعتبر لغة بايثون اللغة الأفضل للتعامل مع مهام الذكاء الصناعي، حيث تتميز بسهولة الاستخدام وسرعة التنفيذ، إضافةً إلى احتوائها على مكتبات هامة وأطر عمل لا غنى عنها، حيث أن أغلب أطر العمل تعمل عليها، وقد وفرت أكاديمية حسوب دورة متخصصة لتعلم الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة Machine Learning والتعلم العميق Deep Learning وغيرها من المفاهيم باستخدام لغة بايثون وباتباع بأسلوب عملي وشيق يركز على ممارسة ما تتعلمه من خلال مشاريع حقيقية تفيدك في سوق العمل. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن وتتضمن لغة بايثون العديد من المكتبات التي لا غنى عنها في مجال الذكاء الصناعي مثل: نمباي Numpy: تُعد مكتبة نمباي إحدى مكتبات لغة بايثون. تستخدم لتنفيذ عمليات الحوسبة العلمية والتعامل مع المصفوفات، وتهدف إلى توفير كائن مصفوفة سريع جدًا. باندا Panda: توفر هياكل بيانات وأدوات تحليل بيانات عالية الأداء وسريعة وسهلة الاستخدام لمعالجة البيانات الرقمية والسلاسل الزمنية. ماتبلوتليب Matplotlib: هي مكتبة شاملة لإنشاء رسوم بيانية ثابتة ومتحركة وتفاعلية في بايثون. سيبورن Seaborn: هي مكتبة رسوم بيانية مبنية على ماتبلوتليب. توفر واجهة عالية المستوى لرسم رسومات إحصائية جذابة وغنية بالمعلومات. أطر العمل Frameworks هناك عدد لا يحصى من أطر عمل الذكاء الاصطناعي، والتي توفر أنظمة شاملة لبناء النماذج وتدريبها ونشرها. إليك بعضًا من أهم هذه الأطر: تنسرفلو TensorFlow: هو إطار العمل الأكثر شعبية والمدعوم من شركة جوجل. بدأت الشركة في تطوير إطار العمل هذا في عام 2011، من خلال قسم دماغ جوجل Google Brain. كان الهدف هو إيجاد طريقة لإنشاء شبكات عصبية أسرع؛ لإتاحة إمكانية تضمين تكنولوجيا الذكاء الصناعي في التطبيقات. كيراس Keras: واحد من أطر العمل المهمة الأخرى، والذي ظهر لأول مرة في عام 2015 على يد الباحث فرانسوا كوليت (أحد باحثي جوجل). توفر كيراس واجهات برمجة تطبيقات متسقة وبسيطة، ويقلل من عدد إجراءات المستخدم المطلوبة لحالات الاستخدام الشائعة، ويوفر رسائل خطأ واضحة وقابلة للتنفيذ. كما أن لديها وثائق موسعة للمطورين. دُمجت كيراس مع تنسرفلو بدءًا من 2017. باي تورش PyTorch: في السنوات الأخيرة ظهر إطار عمل آخر يُدعى باي تورش مدعوم من قبل شركة ميتا Meta. إنها إطار عمل آخر مفتوح المصدر مستندة على تورش Torch. تتميز باي تورش عن أطر العمل الأخرى بكونها بايثونية أكثر (عندما تكتب النماذج باستخدامها تشعر وكأنك تكتب شيفرة بايثون عادية)، كما أن الباحثين يتجهون إلى استخدامها أكثر في الآونة الأخيرة. فرص العمل في تخصص الذكاء الاصطناعي مهندسو الذكاء الاصطناعي هم الأفراد الذين يقومون بتصميم وبناء واختبار وتحديث أنظمة وتقنيات الذكاء الاصطناعي التي يمكن أن تساعد المؤسسات على زيادة الكفاءة وخفض التكاليف وزيادة الأرباح واتخاذ قرارات أفضل. نظرًا للنمو الكبير والانتشار السريع للذكاء الاصطناعي، هناك حاجة إلى المهنيين المتخصصين في مجالاته المختلفة الآن أكثر من أي وقت مضى. الخبر السار هو أن هذا المجال مليء بالفرص الوظيفية المختلفة، مما يعني أنه يمكنك تولي أدوار ومسؤوليات مختلفة اعتمادًا على منصبك أو خبرتك أو اهتماماتك وبما أن الطلب مرتفع فالخبرة هي المقياس الوحيد ويمكن تخطي الشهادة الجامعية. تختلف رواتب مهندس الذكاء الاصطناعي بناءً على الخبرة والبلد، كما قد تختلف التعويضات من مؤسسة إلى أخرى. يمكنك البحث عن رواتب مهندس الذكاء الاصطناعي في موقع Glassdoor وملاحظة الفرق بسهولة. كما أن الراتب يختلف من تخصص لآخر، فراتب مهندس الذكاء الاصطناعي يختلف عن راتب المهندس الباحث في الذكاء الاصطناعي. وفقًا Glassdoor، فإن متوسط الراتب لمهندس الذكاء الاصطناعي في الولايات المتحدة هو 119297 دولارًا، ويمكن أن ينخفض الرقم إلى 78000 دولار أو يصل إلى 150 ألف دولار أو أكثر. أما في بلد عربي مثل الإمارات، فوفقًا للموقع المتخصص erieri، يبلغ متوسط الأجر لمهندس الذكاء الاصطناعي هو 337،135 درهمًا إماراتيًا في السنة، وهذه الأرقام إن دلت على شيء فإنها تدل على الأجر المرتفع للعامل في هذا المجال. كيفية تعلم الذكاء الاصطناعي ربما تطرح السؤال التالي كمبتدأ: كيف أتعلم الذكاء الصناعي؟ ومن أين أبدأ؟ يتطلب تعلم الذكاء الصناعي ما يلي: خلفية علمية بسيطة على الأقل (كلما زادت كان أفضل) في علم الجبر والجبر الخطي والإحصاء والاحتمالات والتحليل (لاسيما الاشتقاقات). خلفية برمجية جيدة، والقدرة على استخدام لغة بايثون (لا يجب أن تكون محترفًا لتبدأ، الاحتراف يأتي مع الممارسة والوقت). تعلم أُطر العمل الأساسية. هنا لن تحتاج إلى تعلم جميع أُطر ومكتبات الذكاء الصناعي؛ الأمر يعتمد على الفرع والمواضيع التي ترغب بالتخصص فيها. يمكنك أن تتعلم المجال إما بدخول أروقة الجامعة وهو الطريق الأطول الذي يأخذ عدة سنوات ولا توفر أغلب الجامعات تعلم مجال الذكاء الاصطناعي من البداية بل يكون ضمن برامج الماجستير والدراسات العليا، عدا عن التركيز على الجانب النظري والتقنيات القديمة، وقد فصلنا هذه النقطة في فقرة "طرق لتعلم البرمجة" من مقال كيف تتعلم البرمجة: نصائح وأدوات لرحلتك في عالم البرمجة. وفي أي حال يُنصح دومًا بالدورات البرمجية والمخيمات والكتب المتخصصة لتعلم المجال منها خصوصًا ما هو عملي ومطلوب في سوق العمل، وإحدى أفضل الدورات العربية التي تعلمك تخصص الذكاء الاصطناعي دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python الشاملة التي تبدأ من الصفر حيث تعلمك أساسيات البرمجة وحتى احترافها بلغة بايثون ثم تعلمك أساسيات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة بإنشاء تطبيقات عملية تضيفها في معرض أعمالك، كما أن الدورة تضمن لك دخول سوق العمل بعد التخرج مباشرةً. إليك مصادر إضافية عربية لتعلم الذكاء الاصطناعي توفرها أكاديمية حسوب: تعلم الذكاء الاصطناعي: مقال شامل لتعلم الذكاء الصناعي موجه للمبتدئين. البرمجة بلغة بايثون: تعلم لغة بايثون تمهيدًا لكتابة تطبيقات ذكاء اصطناعي وتعلم آلة بها. مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة: تعرف على أساسيات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة. عشرة مشاريع عملية عن الذكاء الاصطناعي: طبق ما تعلمته على مشاريع ذكاء اصطناعي عملية بلغة بايثون. قسم الذكاء الاصطناعي: يحوي مقالات متنوعة عن كل ما يتعلق بمجال الذكاء الاصطناعي. أهم مصطلحات الذكاء الصناعي إليك قائمة مُختصرة بأهم المصطلحات والمفاهيم ذات الصلة بدراسة الذكاء الاصطناعي وتخصصاته: المصطلح الترجمة التعريف (Artificial intelligence (AI الذكاء الصناعي العلم الذي يحاول فهم الكيانات الذكية وبناء الآلات ذكية (Natural Language Processing (NLP معالجة اللغات الطبيعية العلم الذي يحاول فهم وتوليد ومعالجة اللغات البشرية (Computer vision (CV الرؤية الحاسوبية بناء تطبيقات ذكية قادرة على فهم محتوى الصور كما يفهمها الإنسان (Machine learning (ML تعلم الآلة قدرة الآلة على تقليد السلوك البشري الذكي من خلال بناء الخوارزميات التي "تتعلم" من البيانات (Reinforcement learning (RL التعليم المعزز أحد أنواع تعلم الآلة (Supervised learning (SL التعليم الخاضع للإشراف أحد أنواع تعلم الآلة (Semi-Supervised learning (SSL التعليم شبه الخاضع للإشراف أحد أنواع تعلم الآلة (UnSupervised learning (USL التعليم غير الخاضع للإشراف أحد أنواع تعلم الآلة (Deep Learning (DL التعلم العميق نوع من التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي الذي يُقلد الطريقة التي يكتسب بها البشر أنواعًا معينة من المعرفة (Artificial neural networks (ANNs الشبكات العصبية الاصطناعية مجموعة مترابطة من عصبونات افتراضية تُنشئها برامج حاسوبية لتُشابه عمل العصبون البيولوجي (Robotic Process Automation (RPA أتمتة العمليات الآلية أحد أشكال تكنولوجيا أتمتة العمليات التجارية بناءً على روبوتات البرمجيات Expert systems الأنظمة الخبيرة برنامج مصمم لينفد مهاماً متعلقة بالخبرة البشرية Fuzzy Logic منطق ضبابي أو ترجيحي أو غيمي فرع من الذكاء الصناعي يُقدم حلولًا جديدًا ويرتكز على توسيع مفهوم المنطق الثنائي الكلاسيكي (Convolutional Neural Network (CNN شبكة عصبية التفافية نوع خاص من أنواع الشبكات العصبونية (Recurrent Neural Network (RNN شبكة عصبية تكرارية نوع خاص من أنواع الشبكات العصبونية (Long Short-Term Memory Network (LSTM الشبكات ذات الذّاكرة الطويلة قصيرة المدى نوع خاص من أنواع الشبكات العصبونية التكرارية RNNs Pre-trained Model نموذج مُدرّب مُسبقًا شبكة عصبية مُدربة مُسبقًا على مجموعة بيانات، ويمكن استخدامها وتكييفها على مهمة أخرى Model نموذج أداة أو خوارزمية تعتمد على مجموعة بيانات معينة يمكن من خلالها التوصل إلى قرار Transfer Learning نقل التعلم تخزين المعرفة المكتسبة أثناء حل مشكلة واحدة وتطبيقها على مشكلة مختلفة ذات صلة Optimization الاستمثال - التحسين اختيار العنصر أو القيمة الأمثل من بين مجموعة ممكنة من العناصر Structured Data البيانات المهيكلة البيانات المنظمة ضمن جداول Unstructured Data البيانات غير المهيكلة البيانات الغير منظمة، مثل الفيديو والصور والصوت Data augmentation تكثيف البيانات تقنية لتوليد بيانات جديدة من بيانات موجودة (مثل توليد صور جديدة من صورة معينة) Regression التوقع أحد تقنيات التعليم الخاضع للإشراف Clustering التجميع أحد تقنيات التعليم غير الخاضع للإشراف Classification التصنيف أحد تقنيات التعليم الخاضع للإشراف Logistic Regression الانحدار اللوجستي خوارزمية تعلم آلي للتصنيف Linear Regression الانحدار الخطي خوارزمية تعلم آلي للتنبؤ Neuron عصبون أحد عناصر الشبكات العصبونية Learning Rate مُعدّل التعلّم ‏ معلمة فائقة تُحدد مقدار التعلم في خوارزميات الذكاء الصناعي خاتمة كانت هذه المقالة بمثابة مدخل إلى الذكاء الاصطناعي؛ إنها تُجيبك عن العديد من الأسئلة المتعلقة بالذكاء الصناعي، مثل مفهومه وتعريفه وأهميته وتطبيقاته ومجالاته والتقنيات التي يدعمها وتخصصاته وأدواته والبدء في تعلمه …إلخ. وسنتحدث في المقالات القادمة عن العديد من الأمور الأخرى المتعلقة بالذكاء الصناعي ونتوسع بالنقاط التي ذكرناها في هذا المقال التي سيطول ذكرها والحديث عنها. يعدنا الذكاء الاصطناعي بأنه سيغير العالم، والخبر السار هو أن هناك العديد من الأشخاص الذين يركزون على جعل هذا حقيقةً واقعةً، ولا يتعلق الأمر بجني مبالغ طائلة أو الحصول على الشهرة؛ الهدف هو مساعدة البشرية وتغيير العالم إلى الأفضل. اقرأ أيضًا الذكاء الاصطناعي: أهم الإنجازات والاختراعات وكيف أثرت في حياتنا اليومية الذكاء البشري مقابل الذكاء الاصطناعي أهمية الذكاء الاصطناعي تعلم لغة بايثون فوائد الذكاء الاصطناعي لغات برمجة الذكاء الاصطناعي

نعرفك في مقال اليوم ما هي لغة الآلة أو لغة الأصفار والوحدات والتي تقع في أدنى مستويات لغات البرمجة، وتستخدم للتخاطب والتفاعل المباشر مع أجهزة الحواسيب، ونكتشف معًا ما هي مميزات لغة الآلة، وما الفرق بين لغة الآلة ولغة التجميع، ونستعرض أمثلة على لغة الآلة واستخداماتها، وطريقة تنفيذ تعليماتها من قبل الحواسيب المختلفة. مستويات لغات البرمجة قبل أن نتعرف ما هي لغة الآلة لنوضح ما هي لغة البرمجة؟ وما هي المستويات التي مرت بها لغات البرمجة خلال تطورها قبل أن تتطور وتنبثق منها العديد من الأنواع والتسميات. إن لغة البرمجة هي الأسلوب الذي يعتمده البشر للتخاطب مع الحواسيب وغيرها من الأجهزة القابلة للبرمجة وطلب تنفيذ الأوامر منها، وهي تكتب أو تصاغ على شكل سلسلة من الأوامر المتتالية، وتحفظ على هيئة برامج حاسوبية أو تطبيقات ثم تمرر حاسوب لتنفيذها والحصول على النتائج المطلوبة. وقد مرت لغات البرمجة خلال تطويرها بعدة مراحل أو مستويات ومن أبرزها: لغات منخفضة المستوى Low-Level Languages لغة الآلة Machine Language لغة التجميع Assembly Language لغات متوسطة المستوى Mid-Level Languages لغات عالية المستوى High-Level Languages لنتعرف على مميزات وسمات كل لغة من هذه اللغات. لغات منخفضة المستوى Low-Level Languages كانت لغات الجيل الأول للحواسيب لغات منخفضة المستوى مكونة من مجموعة من التعليمات التي تدخل إلى الحاسوب في شكل قابل للتنفيذ مباشرة بواسطة معالج الحاسوب حيث كانت التعليمات البرمجية مكونة من أرقام مكتوبة بالنظام الثنائي binary system وهو نظام أساسه العدد 2، أو النظام الست عشري hexadecimal وهو نظام أساسه العدد 16وكان من الممكن تنفيذ هذه البرامج مباشرة. على سبيل المثال تسلسل الأرقام التالي ليس سوى مثال على جزء من كود برمجي مكتوب بلغة الآلة لبرنامج حاسوبي يجمع عددين: 11101100, 11011010, 10100001, 11011101, 01011111, 10111110, 11101110, 00101101, 11010111, 11101100, 11011011, 11101110, 11101110, 11011101, 00001010, 10101011, 11101110, 11101110, 11001110, 10111010, 10101010, 10101101, 11101010, 11101111, 00011010, 11010010, 11101110, 00011010, 10101011, 11101110, 11101110, 10101110, 11101010, 11101011, 11101010, 00001000, 00001010, 11101110, 11001010 إن تعليمات البرنامج السابق مكتوبة بالنظام الثنائي Binary System، وفي حال استخدامنا النظام الست عشري hexadecimal لكتابة التعليمات سيكون البرنامج على النحو التالي: 0xEC, 0xDA, 0xA1, 0xDD, 0x5F, 0xBE, 0xEE, 0x2D, 0xD7, 0xEC, 0xDB, 0xEE, 0xEE, 0xDD, 0x0A, 0xAB, 0xEE, 0xEE, 0xCE, 0xBA, 0xAA, 0xAD, 0xEA, 0xEF, 0x1A, 0xD2, 0xEE, 0x1A, 0xAB, 0xEE, 0xEE, 0xAE, 0xEA, 0xEB, 0xEA, 0x08, 0x0A, 0xEE, 0xCA وكما تلاحظ فقد كانت كتابة وقراءة لغة الآلة صعبة ومعقدة للغاية، لهذا السبب ظهرت لغات الجيل الثاني أو ما يعرف بلغات التجميع assembly languages وهي عبارة عن لغات ذات مستوى منخفض أيضًا لكن كودها البرمجي أسهل في الفهم نوعًا ما، فقد ابتكر علماء الحاسوب لغة التجميع لتكون بمثابة لغة وسيطة أسهل في الفهم والقراءة، وهي تتضمن مجموعة محدودة من التعليمات الخاصة بالتعامل المباشر مع العتاد الصلب والتجهيزات الإلكترونية القابلة للبرمجة، وهي تختلف بحسب ببنية كل معالج فكل جيل من المعالجات له لغة التجميع الخاصة به. على سبيل المثال، يوضح الكود التالي برنامجًا مكتوبًا بلغة التجميع لجمع عددين وهو مخصص للعمل على معالج Intel x86 ويجمع العددين 5 و 7 assembly section .data num1 dd 5 num2 dd 7 result dd 0 section .text global _start _start: mov eax, [num1] add eax, [num2] mov [result], eax ; Exit the program mov eax, 1 ; System call number for exit xor ebx, ebx ; Exit status 0 int 0x80 ; Make system call إذا قرأت الكود السابق فستنتج أن أول قسم منه Section .data يعرَف العددين num1 و num2 وهي المدخلات المطلوب جمعهما، كما يعرف متغير result لحفظ نتيجة الجمع، أما القسم _start فهو يشير لبداية البرنامج. وبعدها تبدأ التعليمات الفعلية حيث تنقل التعليمة mov eax, [num1] القيمة المخزنة في num1 إلى المُسجَّل eax وتنقل التعليمة add eax, [num2] القيمة المخزنة في عنوان num2 إلى هذا المُسجَّل، وبعدها تُنقَل قيمة المُسجَّل إلى المتغير result الذي يخزن نتيجة الجمع النهائية، وتستخدم التعليمات الثلاثة الأخيرة للخروج من البرنامج وإنهاء تنفيذه. كما تلاحظ هذه اللغة مفهومة أكثر من لغة الآلة المليئة بالأصفار والوحدات لكنها لا تزال صعبة ومربكة، وتحتاج من المبرمج لأن يهتم بتفصيل دقيقة مثل تحديد المسجلات التي سيتم استخدامها ونقل البيانات إليها أو منها أثناء تنفيذ البرنامج، كما أنها لا تصلح لتطوير البرامج والخوارزميات المتقدمة وستنتج قدرًا كبيرًا من الكود لتنفيذ كل عمليلة. لغات متوسطة المستوى Mid-Level Languages بعد لغة التجميع، طورت لغات برمجة أخرى مثل بيزك BASIC وفورتران FORTRAN وباسكال Pascal وسي C و C++‎ سميت بلغات البرمجة متوسطة المستوى، وهي لغات تقع في مكان وسطي بين لغات البرمجة منخفضة المستوى ولغات البرمجة ذات عالية المستوى مثل بايثون Python أو جافا Java، وهي تتيح للمبرمجين التحكم في التفاصيل الدقيقة للعتاد، وتوفر في نفس الوقت مستوى أعلى من المرونة في التعامل. على سبيل المثال لجمع عددين بلغة البرمجة C سيكون الكود بالشكل التالي: #include <stdio.h> int main() { // تعريف المتغيرات int num1 = 5; int num2 = 7; int result; // جمع الأرقام result = num1 + num2; // طباعة النتيجة printf("النتيجة هي: %d\n", result); return 0; } لغات عالية المستوى High-Level Languages أخيرًا ظهرت لغات الجيل الثالث أو لغات البرمجة عالية المستوى مثل بايثون Python وروبي Ruby وجافا سكريبت JavaScript لتبسيط البرمجة على المطورين والمبرمجين، فهذه اللغات تعد من أسهل لغات البرمجة وتكتب تعليماتها بمفردات قريبة من مفردات اللغة الانجليزية المحكية، وهي سهلة القراءة والفهم من قبل البشر، ولا تضطرنا للتعامل مع التفاصيل الدقيقة المتعلقة بالعتاد. لكن هذه اللغات تحتاج إلى ترجمتها أو تفسيرها ليفهمها معالج الحاسوب ثم يتمكن من تنفيذها بالشكل الصحيح. وهذه اللغات ليست مرتبطة بنوع جهاز معين حيث يمكن تحويل أوامرها إلى تعليمات مختلفة بلغة الآلة حسب كل جهاز كي يتمكن من تفسيرها وتنفيذها. على سبيل المثال يحقق الكود التالي بلغة بايثون نفس وظيفة الكود السابق لجمع عددين، ويمكنك أن تلاحظ بساطة وسهولة اللغة ومدى قربها من كلامنا المحكي مقارنة بالأكواد السابقة: # تعريف المتغيرات num1 = 5 num2 = 7 # جمع الأرقام result = num1 + num2 # طباعة النتيجة print("النتيجة هي:", result) ما هي لغة الآلة وكيف تعمل لغة الآلة أو لغة الأصفار والواحدات هي لغة برمجة تتكون من أوامر وتعليمات مكتوبة بطريقة يستطيع الحاسوب فهمها ومعالجتها، فالحاسوب يفهم في الواقع فقط الأصفار والواحدات حيث أن الرقم 1 يعني وجود تيار أو جهد كهربائي، والرقم 0 يعني عدم وجود تيار أو جهد كهربائي. وفي بدايات ظهور الحواسيب كانت هذه الأرقام تحول إلى أوامر، ومن ثم تنفذ مباشرة بواسطة وحدة المعالجة المركزية CPU. ويكون كل أمر عبارة عن رمز رقمي أو سلسلة من الرموز الرقمية الممثلة بالنظام الثنائي أو الست عشري كما شرحنا سابقًا، وتجدر الإشارة الأن هذه الرموز الرقمية خاصة بكل جهاز حيث تطور لكل بنية معالجات لغة آلة خاصة به. وقد كانت الطريقة الوحيدة لإدخال هذه التعليمات إلى الحواسيب في بدايات ظهورها هي من خلال البطاقات المثقبة فإجهزة الحواسيب الأولى لم تكن أجهزة قادرة بعد على تخزين البيانات في ملفات لذا إذا أردت كتابة برنامج بلغة الآلة وإدخاله للحاسوب فإن الطريقة الوحيدة هي استخدام هذه البطاقات المثقبة. تحتوي كل بطاقة على ثقوب تُعبر عن تعليمات محددة للكمبيوتر حول المهام التي نريد تنفيذها، فإذا كان الثقب موجودًا سيمثل القيمة 1، وإذا لم يكن هناك ثقب يمثل القيمة 0، وكان لهذه البطاقات أشكال عديدة لكن أشهرها كان البطاقة المكونة من 80 عمودًا التي طورتها شركة IBM في عام 1928 كما هو موضح في الصورة التالية. مصدر الصورة تخيل أنك ستحتاج إلى بطاقة واحدة مشابهة من أجل كتابة كل سطر من التعليمات البرمجية! لذا كانت كتابة برنامج كامل باستخدام هذه البطاقات أمرًا في غاية الصعوبة ويتطلب مجموعة هائلة من البطاقات، وكانت هذه البطاقات تمرر إلى الحاسوب بشكل تسلسلي إلى جهاز مخصص يسمى قارئ البطاقات ليقوم بقراءة تعليماتها عمودًا عمودًا ويحول تسلسل الثقوب إلى معلومات رقمية، ثم يحملها في ذاكرة الحاسوب، وبعد اكتمال قراءة وتحميل كل البطاقات في الذاكرة ينفذ تعليماتها البرمجية ثم يخرج النتائج على شكل بطاقات مثقبة أيضًا. ولك أن تتخيل كم كان المبرمجون الأوائل يبذلون جهدًا في عملية البرمجة والتواصل مع الحاسوب، وقد استمر العمل بهذه الآلية ظهرت الأقراص المغناطيسية والأجهزة الطرفية peripherals لتخزين وإدخال البيانات وظهرت أجهزة الحواسيب الشخصية التي ألغت استخدام البطاقات المثقوبة ووجعلتها جزءًا من تاريخ لغات البرمجة. مميزات لغة الآلة بالرغم من أن لغة الآلة صعبة ومعقدة على البشر، إلا أنها تتمتع بمجموعة من المميزات والخصائص من أهما: تستخدام لغة الآلة الأرقام الثنائية 0 1 التي يفهمهما الحاسوب وينفذها مباشرة دون الحاجة إلى مترجم لتفسيرها. تسمح لغة الآلة للمبرمجين بالتحكم في عتاد الحاسوب مثل المعالج والذاكرة بشكل مباشر. تتميز لغة الآلة بالسرعة والكفاءة مقارنة مع اللغات عالية المستوى. تصلح لغات المستوى المنخفض لتطوير برامج النظام الأساسية للحواسيب. عيوب لغة الآلة من أبرز العيوب التي تعاني منها لغة الآلة ما يلي: من الصعب كتابة البرامج والخوارزميات المعقدة وتنفيذها باستخدام لغة الآلة. تتطلب كتابة الكثير من أسطر التعليمات البرمجية لبرنامج بسيط يتطلب تعديل البرامج الكثير من الوقت والجهد من الصعب تحديد وتصحيح الأخطاء البرمجية للبرامج المكتوبة بلغة الآلة تكون لغة الآلة خاصة بالأجهزة أي أنها تعتمد على نوع أو عائلة معالج الجهاز الذي ستعمل عليه لذا تختلف من جهاز لآخر الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على لغة الآلة التي تقع في أدنى مستويات لغات البرمجة والتي يفهمها الحاسوب بشكل مباشر وينفذها بواسطة وحدة المعالجة المركزية CPU، وتعرفنا على طريقة التعامل معها وأبرز مميزاتها وعيوبها. واليوم لم تعد لغة الآلة أو لغات المستوى المنخفض تستخدم من قبل المبرمجين إلا في مجالات وتطبيقات محدودة للغاية تحتاج للتعامل مع عتاد الحاسوب مباشرة، فقد أصبحت لغات البرمجة عالية المستوى أسهل بكثير ولكن تذكر أن جميع لغات البرمجة تحول في نهاية المطاف إلى برامج بلغة الآلة كي تنفذ من قبل الحاسوب. اقرأ أيضًا مستويات لغات البرمجة دليلك إلى أنواع لغات البرمجة قواعد البرمجة ببساطة للمبتدئين تعلم أساسيات البرمجة

إذا كنت مهتمًا لأن تصبح مهندس برمجيات وتتساءل عن طبيعة عمل مهندس البرمجيات وعن المهام التي ستوكل إليك عند العمل في هذه الوظيفة في شركة ما، وهل راتب مهندس البرمجيات مجزي أم لا ويتناسب مع الجهد المبذول، ففي مقال اليوم سنجيبك على كل هذه التساؤلات ونساعدك في معرفة أهم التقنيات والمتطلبات التي عليك تعلمها كي تصبح مهندس برمجيات محترف ونضع لك قائمة بأهم مصادر تعلمها. من هو مهندس البرمجيات مهندس البرمجيات هو المبرمج الذي يطبق مبادئ الهندسة في عملية تصميم وتطوير البرمجيات، فهو شخص خبير يمتلك معرفة دقيقة بأنواع البرمجيات المختلفة مثل برامج النظام والبرامج التطبيقية ويعرف الكثير من لغات البرمجة والتقنيات الرقمية. كما يعرف مهندس البرمجيات كيف يحدد احتياجات مستخدمي البرامج والتطبيقات بدقة وكيف يصفها ويعبر عنها بشكل واضح ومفهوم ويقسمها لمهام متعددة لتنفيذها وفق خطوات محددة ومنظمة، فهو يطور هذه البرمجيات خلال مراحل متخلفة وباتباع منهجيات محددة لتطوير البرمجيات مثل منهجية الشلال Waterfall أو منهجية أجايل Agile ويطبق المبادئ الهندسية في كل مرحلة من هذه المراحل للحصول على برمجيات عالية الأداء تلبي المتطلبات. الفرق بين المبرمج ومهندس البرمجيات؟ انتبه فليس كل مبرمج أو مطور تطبيقات هو مهندس برمجيات، وعلى الرغم من أن مصطلحات مثل مطور ومبرمج ومهندس برمجيات تستخدم في كثير من الأحيان للدلالة على نفس الوظيفة إلا أن هناك اختلافات بينهما، فمسؤوليات مهندسي البرمجيات أشمل وأوسع. فدور المبرمج يقتصر على مهمة محددة وهي كتابة الشيفرات والأكواد البرمجية ويتطلب هذا الدور فهمًا قويًا بلغات البرمجة والخوارزميات وأنواعها وهياكل البيانات واستخداماتها، في حين يشرف مهندس البرمجيات على كامل عملية تطوير البرمجيات بدءًا من مرحلة وضع المتطلبات والتصميم الأولي وصولًا لمرحلة البرمجة وكتابة الأكواد، وانتهاء بمرحلة الاختبار والصيانة، ويتطلب منه هذا الدو الشامل فهمًا قويًا بدورة حياة تطوير البرمجيات ومنهجيات تطويرها وأنماط تصميم البرمجيات إضافة لفهم لغات البرمجة والخوارزميات. بمعنى آخر يهتم المبرمج بأمور تنفيذ المشروع ويكتب الكود البرمجي الخاص به وهو ما يعرف بمصطلح implementation، أما مهندس البرمجيات فيقوم بأكثر من ذلك بكثير فهو يخطط ويحلل متطلبات المشروع ويقدم أنسب الحلول لتحقيقه بناءً على معرفته وخبرته الهندسية ويبدأ دوره قبل بدء المبرمج بمرحلة كتابة الكود إذ يكون لديه تصور واضح عن مراحل العمل ككل قبل البدء بإنجازه. هل ترغب في تصميم وتطوير برمجيات متقنة لأعمالك؟ وظّف مهندس برمجيات خبير من مستقل أضف مشروعك الآن أهمية هندسة البرمجيات تعد هندسة البرمجيات واحدة من أكثر الوظائف المطلوبة اليوم والتي ستظل مطلوبة في المستقبل، نظرًا للتطور التقني المتسارع والمتشعب في مختلف المجالات ما يستدعي الحاجة إلى توظيف مهندسي البرمجيات لتطوير برامج وتطبيقات تحل مختلف المشكلات بشرعة واحترافية. ولا تقتصر أهمية هندسىة البرمجيات على شركات التطوير البرمجي بل تلجأ معظم القطاعات والصناعات اليوم مثل شركات الاتصالات والبنوك ومؤسسات القطاع الصحي وغيرها من قطاعات العمل إلى التحول الرقمي وتحتاج إلى تعيين مهندسي البرمجيات للاستفادة من مهاراتهم في برمجة التطبيقات المختلفة وصيانتها وتحسينها. وهذا الطلب المرتفع يجعل رواتب مهندسي البرمجيات أعلى بكثير من المهن الأخرى، وبالطبع يختلف راتب مهندس البرمجيات اعتمادًا على الخبرة ومكان العمل لكنه بالعموم يتقاضى رواتب مرتفعة ومجزية مقارنة ببقية الوظائف لذا احرص على تطوير خبراتك ومهاراتك إذا أردت أن تضمن راتبًا مجزيًا. مهام مهندس البرمجيات قد تختلف مهام مهندس البرمجيات من مكان عمل لآخر وحسب نوع البرمجيات التي يطلب منه تطويرها، لكن بشكل عام إذا قررت العمل في وظيفة مهندس برمجيات فقد يطلب منك القيام بالمهام التالية: تحليل متطلبات مستخدمي المنتج البرمجي المطلوب تطويره وتحديد مواصفاته بناء على هذه المتطلبات تصميم البرمجيات وإعداد وثائق تخطيط المشروع والمواصفات ووثائق اختبار الوحدات التي تحدد التصور العام للبرامج المطلوب تطويرها وتوضح تفاصيل عملها وهيكليتها ومكوناتها المختلفة قبل البدء بنتفيذها. اختيار لغة البرمجة والتقنيات المناسبة لتطوير التطبيقات وكتابة الشيفرات البرمجة اللازمة لتنفيذها. اختبار البرمجيات بشكل مؤتمت أو يدوي والتأكد من خلوها من الأخطاء وإصلاحها في حال وجودها. الإشراف على عملية نشر البرمجيات وإتاحتها للمستخدمين. فحص أي عيوب في البرمجيات بعد نشرها، وصيانتها بصورة دورية وضمان توافقها مع أي أجهزة أو تقنيات جديدة. وضع تصور لتطويرات مستقبلية وإضافة ميزات جديدة تحسن هذه البرمجيات. مهارات مهندس البرمجيات يحتاج أي مهندس البرمجيات لامتلاك مجموعة من المهارات الفنية والسمات الشخصية ومن أهم هذه السمات نذكر: مهارات في التفكير المنطقي والتحليلي ومرونة في التعامل مع المشكلات وإيجاد حلول فعالة لها. معرفة جيدة بالخوارزميات وهياكل البيانات مهارات تقنية ومعرفة جيدة بلغات البرمجة وأهم أطر العمل والمكتبات المساعدة التنظيم ومهارات التواصل الجيدة للتفاعل مع فريق العمل البرمجي والعملاء ومدراء المشاريع. معرفة بدورة حياة البرمجيات ومراحل تطويرها ومعرفة بمنهجيات تطوير البرمجيات وآلية تطبيقها. القدرة على التطور المستمر ومتابعة أحدث التقنيات واستخدامها فالمجال البرمجي سريع التطور. ولمطالعة المزيد من السمات الشخصية التي تحتاج لامتلاكتها لتكون مهندس برمجيات ناجح أنصحك بمشاهدة الفيديو التالي: مجالات عمل هندسة البرمجيات إذا قررت العمل في وظيفة هندسة البرمجيات فلن يقتصر عملك على الإشراف على عملية تطوير البرمجيات وتطبيق مبادئ الهندسة على البرمجيات كما شرحنا سابقًا، فمجالات البرمجة كثيرة ومتنوعة لذا ستجد العديد من المجالات التي يمكنك العمل بها بحسب خبرتك والمهارات التي تتقنها والتقنيات التي تهتم للعمل بها. ومن أهم مجالات عمل هندسة البرمجيات نذكر: مطور برمجيات أو مطور تطبيقات مثل تطبيقات الويب أو تطبيقات الجوال أو التطبيقات المدمجة وإنترنت الأشياء IoT. مهندس DevOps أو مهندس حوسبة سحابية مسؤول عن إدارة دورة حياة تطوير البرمجيات ونشر التطبيقات. عالم بيانات أو مهندس بيانات تحلل وتستخرج رؤى وقرارات مفيدة من البيانات باستخدام الأساليب الإحصائية وخوارزميات التعلم الآلي. مهندس ذكاء اصطناعي وتعلم آلي تطور وتنفذ خوارزميات التعلم الآلي لحل المشكلات والتنبؤ بالتوقعات المستقبلية. مهندس أمن سيبراني تكتشف وتعالج أي ثغرات أو تهديدات أمنية تهدد الشبكات والأنظمة الحاسوبية. مهندس قواعد بيانات مسؤول عن تصميم وإنشاء وإدارة قواعد البيانات الخاصة بالجهة التي تعمل بها أو التطبيقات التي تستخدم هذه البيانات. كانت هذه نبذة سريعة عن أهم مجالات عمل مهندسي البرمجيات، وبالطيع تختلف طبيعة عمل مهندس البرمجيات بحسب الدور الذي يؤديه، وحجم مكان العمل، والتقنيات المستخدمة لتأدية هذا العمل، لذا إذا وجدت فرصة عمل تتطلب تخصص هندسة البرمجيات في شركة ما، فمن الأفضل أن تتأكد أولًا من الوصف الوظيفي لها وتسأل عن المهام والمسؤوليات المطلوبة منك بشكل دقيق لتعرف إن كانت هذه الوظيفة تلائمك أم لا. وفر وقتك وجهدك بتطوير حلول برمجية احترافية لأعمالك استعن بأفضل مهندسي البرمجيات على خمسات اطلب خدمتك الآن كيف أصبح مهندس برمجيات إذا كنت تطمح لأن تدرس برمجة الحاسوب وتتعلم كافة المهارات اللازمة للتصبح مهندس برمجيات محترف، فأمامك طريقان الأول هو الدراسة الأكاديمية لتخصص هندسة البرمجيات والتسجيل في إحدى الجامعات المتخصصة في هندسة الحاسوب أو هندسة البرمجيات أو أي تخصص مشابه، لكن هذا الطريق طويل ويستغرق مدة لا تقل عن أربع إلى خمس سنوات وقد لا يتاح للجميع بسبب تكلفة الدراسة الجامعية وعدد المقاعد المحدود في كل كلية. لذا قد ترغب في اختصار الجهد والتكاليف وتلجأ إلى تعلم هندسة البرمجيات بشكل ذاتي من خلال اكتساب المؤهلات والمهارات التقنية بنفسك والجيد في هذا الخيار أنه يساعدك على اختصار وقت التعلم ودخول سوق العمل التقني لاسيما أن الكثير من الشركات اليوم لم تعد تشترط الشهادات بل تهتم بوجود الخبرات اللازمة والمثبتة لتوظيفك. ستجد الكثير من مصادر التعلم المفيدة من دروس مقالات وكتب ودورات تدريبية على الإنترنت تساعدك على احتراف لغات البرمجة ومبادئ هندسة البرمجيات لكن معظمها باللغة الإنجليزية، وإذا كنت تبحث عن مصدر عربي عالي الجودة لتعلم هندسة البرمجيات فقد وفرت لك أكاديمية حسوب العديد من الدورس والمقالات المجانية التي تساعدك على تعلم كافة لغات البرمجة المشهورة والمطلوبة مثل لغة بايثون Python أو جافا Java أو C++ أو غيرها من لغات البرمجة، ومن الأفضل أن تركز على لغات البرمجة المطلوبة في سوق العمل الذي تستهدفه أو المنطقة التي تهدف للبحث عن وظيفة فيها. كما توفر دروس متعددة لتعلم أساسيات الخوارزميات وهياكل البيانات والتعرف على دورة حياة تطوير البرمجيات وكيفية وأنماط التصميم البرمجية وغيرها من المفاهيم التي تساعدك على تعلم مبادئ الهندسة وتطبيقها على تطوير البرمجيات، وبالتدريب وتطوير العديد من المشاريع البرمجية التي تحل مشكلات برمجية مختلفة ستتمكن تطبيق ما تعلمته من مهارات واكتساب خبرة أكبر في هندسة البرمجيات وبناء معرض أعمال يعزز فرصتك في الحصول على العمل. ولا تنسى أن تعزز مهاراتك الناعمة كالتنظيم والتفكير المنطقي والإبداعي والقدرة على التواصل والعمل الجماعي فهذه المهارات لا تقل أهمية عن المهارات البرمجية ويركز عليها أصحاب العمل، وبعد اكتسابك لهذه الخبرات أنصحك بالبحث عن فرصة للتدرب او التطوع في إحدى الشركات التي توفر فرصًا لمهندسي البرمجيات الجدد للتدرب واكتساب خبرة عملية وقد هذه الفرص تكون مدفوعة أو غير مدفوعة لكنها تساعدك بشكل كبير لاكتساب الخبرات اللازمة التي تؤهلك للعمل في إحدى مجالات عمل مهندس البرمجيات في الشركات والمؤسسات. وإذا كنت مهتمًا بتعلم مهارات هندسة البرمجيات الأساسية لكنك مشتت وتائه ولا تعرف من أين تبدأ أنصحك بالبدء مع دورة علوم الحاسوب من أكاديمية حسوب فهي توفر العديد من المسارات التعليمية المفيدة التي يحتاج أي مهندس برمجيات لمعرفتها، تمتد هذه الدورة لأكثر من 60 ساعة تدريبية تتعلم من خلالها مبادئ البرمجة وأسس هندسة البرمجيات وغيرها من المعلومات القيمة، كما توفر لك مدربين أكفاء يرشدونك خلال التعلم ويجيبون على أي تساؤل يواجهك كما يمكنك الحصول في النهاية على شهادة معتمدة تعزز فرصتك في الحصول على فرصة العمل التي تطمح لها. أوجزنا لك في هذه الفقرة أهم الخطوات التي يمكنك اتباعها لتكون مهندس برمجيات محترف، وإذا كنت مهتمًا بمطالعة المزيد من المعلومات حول هذا الموضوع أنصحك بمطالعة مقالنا الطريقة الأمثل لدراسة تخصص هندسة البرمجيات. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على وظيفة مهندس البرمجيات وأهميتها، وأهم المهارات التي تحتاجها لتصبح مهندس برمجيات والواجبات التي عليك القيام بها عند العمل في هذه الوظيفة، وفي ختام المقال تذكر أن أي شخص اليوم يمكنه أن يتعلم البرمجة ويدرس هندسة البرمجيات وينجح في مزاولة هذا التخصص، كل ما يحتاجه هو امتلاك الصبر والإرادة والكثير من الالتزام والمثابرة. اقرأ أيضًا تعرف على تخصص هندسة البرمجيات تعرف على وظائف البرمجة الأعلى أجرًا مدخل إلى تطوير البرمجيات Software Development الأخطاء السبع القاتلة لأيّ مشروع برمجيات شهادات البرمجة: أهميتها وسبل الحصول عليها ما هي مدة تعلم البرمجة؟

تمثل لغات البرمجة عالية المستوى نسبة تزيد عن ثمانين بالمائة من أشهر خمسين لغة برمجة في المجتمع التقني، ما يجعلنا نتساءل: ما هي لغات البرمجة عالية المستوى؟ ولماذا تعد مشهورة إلى هذا الحد؟ وما أشهر استخدامات هذا النوع من لغات البرمجة؟ تعريف لغات البرمجة عالية المستوى تتعدد مستويات لغات البرمجة، فمن لغات البرمجة لغات منخفضة المستوى تساعد المطور على التخاطب المباشر مع عتاد الحاسوب، ما يجعلها مميزة في إدارة موارد الحاسوب، ويوجد كذلك لغات برمجة عالية المستوى، وتعد أكثر تجريدًا عن عتاد الحاسوب وتجعل تركيز المطور ينصبُّ على خواص التطبيق ومميزاته، وهي أسهل من اللغات منخفضة المستوى وأقرب منها إلى اللغات البشرية. تعد لغات البرمجة عالية المستوى نوعًا من لغات البرمجة يسمح للمطور بتطوير برمجيات مجردة عن عتاد الحاسوب، بمعنى أنَّ المطور لا يحتاج إلى وصف طريقة تعامل الأجزاء المختلفة من البرنامج مع المكونات الداخلية للحاسوب مثل: المعالج والذاكرة المؤقتة والذاكرة الدائمة، وتهدف لغات البرمجة عالية المستوى إلى تسهيل عملية تطوير البرمجيات وزيادة إنتاجية المطور، وكذلك تقريب بنية لغات البرمجة إلى بنية اللغات البشرية حتى تسهُل قراءة الشيفرات وكتابتها. أنواع لغات البرمجة عالية المستوى يجب ترجمة كل برنامج مكتوب بلغة برمجة عالية المستوى إلى لغة الآلة قبل تنفيذه، وتنقسم لغات البرمجة عالية المستوى إلى نوعين رئيسيين تبعًا لطريقة ترجمة الشيفرات، وهما: لغات برمجة مترجمة Compiled Programming Languages: يعد المترجم برنامجًا حاسوبيًا يعمل كوسيط بين برنامجك الرقمي والآلة، ويعمل على ترجمة شيفرات البرنامج كاملة إلى لغة الآلة ثم تنفيذها دفعةً واحدة، ويتميز هذا النوع من لغات البرمجة بالسرعة والكفاءة، ومن أشهر أمثلته لغة سي بلس بلس C++‎ وراست Rust وجو Go. لغات برمجة مفسرة Interpreted Programming Languages: يتشابه المفسر مع المترجم في وساطته بين البرنامج والآلة ولكنه يختلف في طريقة الترجمة، إذ يقرأ المفسر الشيفرات واحدة تلو الأخرى ويترجمها إلى لغة الحاسوب وينفذ كل شيفرة مباشرة بعد ترجمتها، ويتميز هذا النوع بالسهولة والمرونة، ومن لغاته بايثون Python وجافا سكريبت JavaScript وبي إتش بي PHP. تُستخدم لغات البرمجة عالية المستوى في كل مجال برمجي تقريبًا، فهي تُستخدم في المجالات الكلاسيكية، مثل: تطوير الويب وتطبيقات الهاتف وتطبيقات سطح المكتب، وكذلك تُستخدم في المجالات الحديثة، مثل: الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات، كما تدخل في مجالات الأمن السيبراني ومجالات سلسلة الكتل Blockchain والعملات الرقمية وسائر المجالات التقنية الأخرى، ومن أشهر لغات البرمجة عالية المستوى لغة بايثون وجافا و PHP و R و كوتلن وجو و C وC#‎. الفرق بين لغات البرمجة عالية المستوى ولغات البرمجة منخفضة المستوى تعد لغات البرمجة منخفضة المستوى نوعًا من اللغات البرمجة يوفر تواصلًا مباشرًا مع عتاد الحاسوب، وتشبه بنيتها بنية لغة الآلة، ومن أبرز الفروق بينها وبين اللغات عالية المستوى نذكر التالي: تتميز لغات البرمجة عالية المستوى بسهولة قراءة وكتابة الشيفرات ما يجعل تطوير البرمجيات سهلًا وسريعًا، وكذلك تسهُل عمليتا الاختبار ومعالجة الأخطاء مما يساعد على حفظ أمان البرنامج، بينما تتميز اللغات منخفضة المستوى بالوصول المباشر لعتاد الجهاز واستهلاك موراده بالطريقة الأمثل. تُستخدم لغات البرمجة عالية المستوى في جميع المجالات البرمجية تقريبًا،مثل برمجة تطبيقات الويب والجوال وتطبيقات الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات، أما لغات البرمجة منخفضة المستوى فتُستخدم اليوم في مجالات محدودة تحتاج للتعامل مع عتاد الحاسوب مباشرة، مثل: تطوير أنظمة التشغيل وتطوير الأنظمة المدمجة. أنواع لغات البرمجة عالية المستوى تعد النماذج البرمجية منهجيات لكتابة الشيفرات وحل المشكلات البرمجية وتختلف أهداف كل نموذج برمجي عن الآخر، وقد تدعم لغة البرمجة الواحدة أكثر من نموذج برمجي، وتتعدد أنواع لغات البرمجة عالية المستوى تبعًا للنماذج البرمجية، منها: لغات البرمجة كائنية التوجه Object-Oriented Programming Languages لغات البرمجة الوظيفية Functional Programming Languages لغات البرمجة الإجرائية Procedural Programming Languages لغات البرمجة المنطقية Logical Programming Languages لنشرح بمزيد من التفصيل مميزات كل نوع من هذه الأنواع وأشهر لغات البرمجة التي تندرج ضمنه. لغات البرمجة كائنية التوجه Object-Oriented Programming Languages يعد نموذج البرمجة كائنية التوجه أشهر نموذج برمجي في المجتمع التقني؛ ذلك لتقسيمه البرنامج كاملًا إلى مجموعات صغيرة من الشيفرات القابلة لإعادة الاستخدام في مواضع أخرى، ما يساعد على تقليل إجمالي عدد الشيفرات النهائي للبرنامج وبالتالي تحسين أدائه، وكذلك يساعد على تنظيم الشيفرات وتسهيل عملية اختبار البرنامج ومعالجة أخطائه مما يرفع من أمان البرنامج. يقوم نموذج البرمجة كائنية التوجه على مفهوم الأصناف Classes التي تحتوي على كائنات Objects، والكائنات هي بيانات البرنامج التي تمتلك واصفات Attributes وطرق أو توابع Methods، والواصفات هي المتغيرات Variables التي تتضمن نوع بيانات الكائن وحجمها وتفاصيلها، وأما الطرق فهي الدوال البرمجية التي تحقق الوظائف Functions التي تقوم بها الكائنات. ويمكننا تشبيه الصنف في نموذج البرمجة كائنية التوجه بنموذج تصنيع لسيارة، فالواصفات في هذا المثال هي مواصفات السيارة بدءًا من لونها مرورًا بسرعتها وصولًا إلى سعرها، أما التوابع فهي أفعال السيارة، مثل: التشغيل وزيادة السرعة وتغيير الاتجاه، أما الكائنات فهي السيارات النهائية الناتجة عن هذا الصنف. class Car: # These are the attributes of the object: color = 'Red' speed = "180KM\H" price = "5500 USD" # These are the methods of the object: def turn_on(self): return 'Car is turned on' def increase_speed(self): return 'Speed is increased' def change_direction(self): return 'Direction is changed' the_car = Car() # This is the object print(the_car.color) # Output: Red print(the_car.turn_on()) # Output: Car is turned on تدعم لغاتُ برمجةٍ عديدة نموذجَ البرمجة كائنية التوجه، ولعل أشهرهم بايثون وجافا وسي بلس بلس C++‎ وجافا سكريبت وروبي وبي إتش بي PHP وكوتلن. وتُستخدم لغات البرمجة كائنية التوجه في مجالات عديدة، منها: تطوير تطبيقات الويب وتطوير تطبيقات الهاتف. لغات البرمجة الوظيفية Functional Programming Languages تعتمد لغات البرمجة الوظيفية على بناء البرنامج كاملًا من مجموعة من الوظائف البرمجية Functions، ويعد نموذج البرمجة الوظيفية مبنيًا على مصطلح الوظائف النقية Pure Functions، وهو نوع من الوظائف تعتمد نتائجه اعتمادًا كليًّا على البيانات الداخلة له، ولا تحتاج الوظيفة إلى تعديل البيانات الداخلة أو تعيين متغيرات للتمكُّن من إصدار النتائج. def pure_function(a, b): return a + b print(pure_function(2, 3)) # Output: 5 def impure_function(a, b): new_a = a + 3 new_b = b + 4 new_data = a + b return new_data print(impure_function(2, 3)) # Output: 19 تتميز لغات البرمجة الوظيفية بقابلية إعادة استخدام الشيفرات وسهولة الاختبار وحل المشكلات، وتُستخدم لغات البرمجة الوظيفية بكثرة في المجالات المعتمدة على تحليل أحجام ضخمة من البيانات، مثل: معالجة البيانات والذكاء الاصطناعي والحوسبة العلمية والحوسبة الرياضية ومزامنة الأنظمة، ومن أشهر لغات البرمجة الوظيفية هاسكل وسكالا وإرلانج وليسب، كما تدعم بايثون هذا النموذج البرمجي. لغات البرمجة الإجرائية Procedural Programming Languages تعد البرمجة الإجرائية نموذجًا برمجيًا سهلًا يساعد على كتابة البرنامج على هيئة خطوات برمجية منطقية متسلسلة، ويساعد نموذج البرمجة الإجرائية على تنظيم شيفرات البرنامج بطريقة وجعلها سهلة القراءة ومنطقية التسلسل، وتُستخدم لغات البرمجة الإجرائية عادةً لكتابة الخوارزميات والعمليات الحسابية ولكتابة برمجيات التشغيل الآلي أو الأتمتة Automation، كما تُستخدم أحيانًا لتطوير أنظمة التشغيل، وتدعم هذا المجال لغاتٌ مثل لغة ++C‎ وجافا وباسكال. def greet_user(): name = input("Enter your name: ") # Procedure 1: Asking the user about his name # Procedure 2: Storing the name of the user in a variable print(f"Hello {name}!") # Procedure 3: Constructing the greeting message greet_user() # Procedure 4: Displaying the greeting message for the user لغات البرمجة المنطقية Logical Programming Languages تعتمد البرمجة المنطقية على المنطق الرسمي Formal Logic، وهو نظام لتحليل وتقييم النتائج المحتملة بناءً على حقائق Facts وقواعد Rules، ثم استخراج النتيجة السليمة والمنطقية للتساؤلات Queries، وتعد لغة برولوج Prolog أشهر لغة برمجة منطقية، ويشيع استخدام لغات البرمجة المنطقية في مجالات الذكاء الاصطناعي والتعلُّم الآلي ومعالجة اللغة الطبيعية. likes(Mohammed, Apples). % This is a fact that Mohammed likes apples likes(Ahmed, Grapes). likes(Mahmoud, Pizza). % This is a rule that people who share the same food preferences are good friends good_friends(Person1, Person2) :- likes(Person1, Food) likes(Person2, Food) مميزات لغات البرمجة عالية المستوى التجريد Abstraction: تعد اللغات عالية المستوى مجردة عن عتاد الحاسوب، أي إن المطور يعمل على تطوير البرنامج ليناسب نظام التشغيل، ويحاول مراعاة مكونات الحاسوب لكن دون حاجة إلى توصيف طريقة تعامل البرنامج مع العتاد، مما يوفر كثيرًا من الوقت والجهد ويجعل عملية التطوير أسهل ويزيد من كفاءة التطبيقات وخواصها. الأمان: تضم معظم لغات البرمجة عالية المستوى مكتباتٍ وأدواتٍ تساعد على اختبار شيفرات البرنامج واستخراج ثغراتها ثم سد هذه الثغرات، ما يساهم في تقليل احتمالية اختراق التطبيق وتعسير الوصول إلى بيانات المستخدمين. التوافقية Portability: تدعم غالبية اللغات عالية المستوى تعدد المنصات، والتي تعني قدرة البرنامج على العمل على أنظمة تشغيل مختلفة، كأن يعمل برنامج سطح المكتب على ويندوز ولينكس وMacOS، كما تتوافق لغات البرمجة عالية المستوى مع مواصفات العتاد المختلفة للحواسيب أيضًا. تعدد الاستخدامات: تُستخدم لغات البرمجة عالية المستوى في مجالات لا حصر لها، بدءًا من تطوير التطبيقات للمنصات المختلفة، مرورًا بتطوير الألعاب، وصولًا إلى تطوير برمجيات الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات وغيرها. سهولة الاستخدام: يسهل تعلم لغات البرمجة عالية المستوى، وذلك لتشابه الكثير من شيفراتها باللغة الإنجليزية، وكذلك يسهل العمل بها لقلة عدد الشيفرات المطلوبة لتطوير البرمجيات. أمثلة على لغات البرمجة عالية المستوى تنتشر لغات البرمجة عالية المستوى وتكثر، ومن أشهرها: بايثون Python سي بلس بلس C++‎ جافا Java جافا سكريبت JavaScript بي إتش بي PHP سويفت Swift لنستعرض ماهية كل لغة ونماذجها البرمجية المدعومة وحالات استخدامها. لغة بايثون Python تعد بايثون إحدى لغات البرمجة العصرية التي يزداد رواجها في الأوساط البرمجية، وهي لغة عالية المستوى مفسرة، تدعم البرمجة كائنية التوجه والبرمجة الوظيفية والبرمجة الإجرائية، وتعد لغة عامة الاستخدامات، إذ تُستخدم في مجالات عديدة ومختلفة، مثل: الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات وتطوير الويب وتطوير تطبيقات سطح المكتب وغيرها. لغة C++‎ تقع لغة C++‎ ضمن أشهر لغات البرمجة عالية المستوى المترجمة، وتدعم البرمجة كائنية التوجه والبرمجة الإجرائية كليًا، وتدعم بعض خواص البرمجة الوظيفية، وتتعدد استخدامات لغة C++‎‎‎، ومن أشهر استخداماتها تطوير أنظمة التشغيل وتطوير الألعاب وتطوير تطبيقات السحابة وإنترنت الأشياء. لغة جافا Java تعد جافا لغة برمجة عالية المستوى كائنية التوجه تدعم التنفيذ كلغة مترجمة وكلغة مفسرة أيضًا، وتشتهر كثيرًا في مجال تطوير تطبيقات الهاتف ولا سيما الموجهة منها إلى نظام تشغيل أندرويد، كما يشيع استخدامها في مجال تطوير الألعاب. لغة جافا سكريبت JavaScript تتعدد النماذج البرمجية للغة جافا سكريبت، فهي تدعم البرمجة الإجرائية والبرمجة الوظيفية، وكذلك تعد داعمة لنموذج البرمجة كائنية التوجه، وتعد لغة مفسرة، وتبرز جافا سكريبت بشدة في مجال تطوير الواجهات الأمامية لتطبيقات الويب. لغة PHP تعد لغة PHP واحدة من لغات البرمجة المفسرة الكلاسيكية التي لا تزال مستخدمة إلى يومنا هذا، وهي داعمةٌ للبرمجة كائنية التوجه والبرمجة الإجرائية، وتُستخدم في تطوير جهة الخادم Server-Side في تطبيقات الويب. لغة سويفت Swift تحظى لغة سويفت بشعبية واسعة رغم حداثتها وظهورها متأخرًا في الأوساط البرمجية، وهي لغة مترجمة وتتلاءم بشدة مع نموذج البرمجة كائنية التوجه، وكذلك تدعم بعض النماذج البرمجية الأخرى مثل البرمجة الوظيفية، وتُستخدم سويفت لتطوير تطبيقات الجوال الموجهة إلى نظام تشغيل iOS. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على أهمية لغات البرمجة عالية المستوى وأبرز أنواعها وتطبيقاتها، ويمكن القول أنه لا يمكن الاستغناء عن لغات البرمجة عالية المستوى في عصرنا الحالي، بل يسعى خبراء المطورين لتحديثها وتعديلها تارةً بتارةٍ حتى تكون أسهل وأقرب إلى اللغات البشرية، ولكي تصبح أكفأ وأسرع وأكثر أمانًا، وتُوائِم التغيرات السريعة في عالم التقنية، فاحرص على حجز وظيفتك في المستقبل بتعلُّم إحدى لغات البرمجة عالية المستوى من دورات أكاديمية حسوب المميزة. اقرأ أيضًا ما هي مدة تعلم البرمجة اكتشف ما هي البرمجة وما أهمية تعلمها دليلك الشامل إلى لغات البرمجة لغات برمجة الذكاء الاصطناعي دليلك إلى لغات برمجة الألعاب

هل أنت مهتم بتعلم البرمجة والتطوير لكنك تتساءل ما هي مدة تعلم البرمجة؟ وكم أحتاج من الوقت لتعلم لغة برمجة معينة، وهل سأستغرق وقتًا طويلًا لتعلمها والعمل بها؟ وفي مقال اليوم نحاول أن نجيبك على كل هذه الأسئلة ونقدم بعض النصائح المفيدة التي تساعدك على التقدم بشكل أسرع. في الواقع قد تختلف الإجابة على هذا السؤال اعتمادًا على عدة عوامل مثل الوقت الذي يمكنك توفيره لدراسة البرمجة يوميًا ومدى استيعابك، وهل تبدأ من الصفر أم لديك بعض المعلومات المسبقة عن البرمجة، وما هو المجال أو التخصص الذي ترغب بتعلمه كم يستغرق تعلم البرمجة دعنا نتفق أنه ليس من السهل تحديد جواب دقيق لهذا السؤال، جرب مثلًا أن تكتب في محرك البحث جوجل "كم يستغرق تعلم البرمجة" ستفاجئ بالحصول على إجابات متفاوتة بشكل كبير على هذا السؤال قد تتراوح من ثلاثة أشهر إلى خمس سنوات! يعزى هذا التفاوت الكبير في الإجابات إلى وجود عوامل عديدة تلعب دورًا في تحديد مدة تعلم البرمجة، بعض هذه العوامل فردية وتختلف من شخص لآخر فهناك أشخاص يتعلمون المفاهيم الجديدة أسرع من غيرهم، وبعضهم لديه متسع من الوقت يمكن تخصيصه يوميًا في دراسة البرمجة أكثر من غيره، وبعضها الآخر عوامل تتعلق بطبيعة لغة البرمجة التي تنوي تعلمها أو التخصص البرمجي التي تود تعلمه وهل ترغب بالتعلم لدخول سوق العمل أم لمجرد اكتساب مهارات شخصية فكل هذه العوامل تؤثر على وتيرة تعلمك وزمن تحقيق أهدافك. سنناقش في الفقرات التالية بعض العوامل المهمة التي تؤثر على مدة تعلم البرمجة ونوضح كم يستغرق تعلم البرمجة بناء على كل حالة من الحالات لنساعدك على تحديد الوقت المطلوب بشكل تقريبي بحسب حالتك. العوامل التي تؤثر على مدة تعلم البرمجة الخبرة المسبقة صعوبة لغة البرمجة المستوى الذي تطمح للوصول إليه التخصص أو المجال البرمجي أسلوب التعلم جودة مصادر التعلم الخبرة المسبقة فإذا كنت تنوي تعلم البرمجة من الصفر ولم يكن لديك أي خلفية تقنية وليس لديك أدنى فكرة عن مبادئ التعامل مع الحاسوب ومفهوم الخوارزميات وأسس التفكير المنطقي وحل المشكلات وعن أي لغة برمجة سابقة فسيستغرق تعلم البرمجة وقتًا طويلاً منك نظرًا لوجود مجموعة واسعة من المفاهيم التي عليك تعلمها وقد يستغرق الأمر عدة أشهر حتى تتمكن من كتابة استيعاب أساسيات البرمجة وفهم مفردات لغة البرمجة التي تستخدمها وكتابة برنامج الأول بها بنفسك وتنفيذه بشكل صحيح. من الضروري أن لا تشعر بالإحباط في بدايات تعلم البرمجة وتأسيس نفسك بها فالبدايات دومًا هي الأصعب فإذا تخطيت هذه المرحلة فستتمكن من التقدم بتعلم البرمجة بوتيرة أسرع وسيسهل عليك الانتقال لتعلم أي لغة برمجة أخرى. صعوبة لغة البرمجة أحد العوامل المهمة في زمن تعلم البرمجة هو اللغة التي تختارها فهناك العديد من لغات البرمجة المختلفة مثل لغة بايثون Python. وجافا Java و C++ و PHP وغيرها الكثير وبعض هذه اللغات سهل التعلم وبعضها الآخر أكثر صعوبة ويستغرق مدة تعلم أطول فتعلم لغة برمجة سهلة نسبيًا يستغرق حوالي أربعة إلى ستة أشهر وستحتاج لوقت أكبر إذا كنت تتعلم لغة برمجة صعبة. لذا عندما تقرر تعلم البرمجة فمن الأفضل أن تبحث عن لغة لها منحنى تعلم "Learning Curve" سهل وغير حاد أو معقد، ومنحنى التعلم هو طريقة بيانية للتعبير عن صعوبة تعلم الشخص لموضوع خلال فترة زمنية معينة ويعبر عن سرعة التقدم والخبرات المكتسبة في هذا الموضوع مع مرور الوقت. على سبيل المثال تملك لغة بايثون Python منحنى تعليمي أسهل من لغة جافا Java بسبب تعتبر لغة تركيبتها التي تشبه إلى حد كبير اللغة الإنجليزية وقواعدها السهلة، لهذا السبب فإن مدة تعلم لغة البايثون ستكون أقصر من مدة تعلم لغة جافا وتقدر المدة الوسطية لتعلم أساسيات بايثون بخمس إلى عشر أسابيع في حين تصل مدة تعلم جافا من ستة أشهر إلى 18 شهرًا، ويمكنك مطالعة المزيد من المعلومات حول لغات البرمجة التي يفضل أن تبدأ بها تعلم البرمجة من خلال مقال أسهل لغات البرمجة. المستوى الذي تطمح للوصول إليه إذا كنت تقصد عند سؤالك ما المدة التي أحتاجها لتعلم البرمجة أن تتعلم أساسيات البرمجة وتتعرف على طريقة أسلوب كتابة الشيفرات والتعليمات وتعريف المتغيرات وأنواع البيانات، والحلقات والشروط والدوال البرمجية …إلخ. لمجرد اكتساب مهارة تنمي تفكيرك المنطقي والتحليلي وتوسع مداركك وتمكنك من كتابة برامج حاسوبية لحل مشكلات بسيطة أو أتمتة مهامك اليومية المتكررة فهذا الأمر لن يتطلب منك سوى ثلاثة إلى ستة أشهر فقط لتعلم البرمجة بأي لغة كانت. لكن هذه المدة لن تكون كافية لك لاحتراف البرمجة ودخول سوق العمل فهذا الأمر قد يتطلب منك حوالي سنة أو أكثر للعمل على بناء برامج معقدة وتطبيقات احترافية متكاملة تتعامل مع مشكلات فعلية وتنبي من خلالها معرض أعمال جيد يعزز فرصتك في الحصول على عمل مناسب وإذا كنت تحتاج علم لغة برمجة سهلة نسبيًا يستغرق حوالي أربعة إلى ستة أشهر. التخصص أو المجال البرمجي إن مجالات البرمجة كثيرة ومتنوعة مثل تطوير الويب وبرمجة المواقع وبرمجة الألعاب والذكاء الاصطناعي وعلوم البيانات والأمن السيبراني وغيرها الكثير وبتطلب كل تخصص برمجي مجموعة مهارات مختلفة عن الآخر فكلما زادت المهارات المطلوبة وزاد تعقيدها، كلما زاد الوقت الذي تحتاجه لتعلمها. على سبيل المثال، تبلغ مدة تعلم برمجة المواقع حوالي ستة أشهر إلى عام واحد، في حين يحتاج تعلم أساسيات الذكاء الاصطناعي مدة أطول قد تصل لسنة أو أكثر لأنه مجال أكثر تعقيدًا ويتطلب وجود أساس جيد في الرياضيات والإحصاء ويحتج بعض الوقت للتآلف مع مصطلحاته والتعرف على تخصصاته المختلفة وتعلم خوارزميات التعلم الآلي ولغات برمجة الذكاء الاصطناعي كما يحتاج للكثير من الممارسة لإتقانه. أسلوب تعلم البرمجة تختلف مدة تعلم البرمجة أيضًا بحسب الطريقة التي تختارها للتعلم، فإذا اخترت دارسة البرمجة عن طريق التعليم الأكاديمي والتسجيل في إحدى الجامعات فستستغرق وقتًا طويلًا لا يقل عن أربع أو خمس سنوات لأنك ستضطر على الالتزام بمنهج محدد. أما إذا اخترت التعلم الذاتي فستتمكن من توفير الكثير من الوقت وتقتصر اعلى لغات البرمجة والتقنيات التي تحتاج لتعلمها وبقدر ما تثابر وتبذل من جهد وتلتزم بخطة تعلم منظمة وساعات تعلم محددة يوميًا فستختصر من زمن تعلم البرمجة وتتمكن من دخول سوق العمل بسرعة أكبر. جودة مصادر التعلم إذا قررت تعلم البرمجة فستجد الكثير من مصادر التعلم المتنوعة من دروس ومقالات وكتب ومقاطع فيديو ودورات تدريبية وغيرها من المصادر التي تساعدك لكن هذه المصادر ليست على نفس المستوى من الجودة وقد يصعب عليك كمبتدئ تمييز الغث من السمين وتحديد الترتيب الصحيح لمواضيع التعلم والتركيز على تعلم ما يهمك. كما أن تعلمك من مصادر مشتتة وبطريقة عبثية فتارة تشاهد مقطع فيديو عن موضوع ما وتارة تقرأ مقالة عن موضوع آخر وتارة تبدأ بقراءة كتاب ثم تمل منه سريعًا سيزيد بلا شك من مدة تعلم البرمجة وتحقيق هدفك وتذكر أن المشتت لا يصل. فإذا كنت تتعلم البرمجة دون خطة منهجية واضحة وتريد اختصار وقت تعلم البرمجة فمن الأفضل أن تستثمر وقتك وجهدك وتسجل في دورة تدريبية المنهجية التي تقدم لك المعرفة التي تحتاجها بالتسلسل الصحيح وتوضح لك الأدوات والتقنيات التي تحتاجها وتقيم مهاراتك بشكل معياري وتساعدك على تنفيذ تطبيقات عملية تعزز ما تعلمته وتزيد فرصتك في الحصول على وظائف برمجة مناسبة لمهاراتك. ستجد في أكاديمية حسوب الكثير من الدورات التعليمية عالية الجودة بمختلف التخصصات توفر لك إمكانية التعلم من الصفر دون الحاجة لأي معرفة مسبقة وتساعدك على التعلم بطريقة منظمة وتقرن التعليم النظري بالتطبيق العملي والأهم أنها توفر لك مدربين خبراء يرشدونك ويدعمونك طوال رحلتك التعليمية ويساعدونك في الإجابة على أي تساؤل وحل أي مشكلة تواجهك ويسعدون بتقديم المشورة التي تحتاجها حتى تحترف البرمجة وتجد فرصة العمل المناسبة. هل فات الوقت على تعلّم البرمجة كثيرًا ما نسمع أسئلة من قبيل أنا مهتم بالبرمجة والتقنية وأرغب في تعلمها لأعمل في وظيفة أفضل وذات مردود مادي أعلى أو أرغب بتعلم البرمجة لمواكبة التطور التقني وتعزيز مهارات حل المشكلات لدي ولكن عمري (كذا سنة) فهل فات الوقت على تعلم البرمجة؟ دعني أخبرك بأنه مهما كان عمرك فإن الأوان لم يفت على تعلم البرمجة فالعمر لا يشكل أي عائق في التعلم سواء في ظل وفرة الموارد المتاحة لمساعدتك. وقد يستغرق تعلم البرمجة مدة أطول مع التقدم في السن لكنك قادر على تقليل هذه المدة في حال خصصت وقتًا أطول وأسست نفسك بشكل جيد بالاعتماد على مصادر عالية الجودة وامتلكت الإرادة والرغبة الحقيقية للتعلم فهذا كفيل بجعلك تتغلب على أي صعوبات أو عوائق تواجهها. نصائح لتقليل مدة تعلم البرمجة حدد هدفك من تعلم البرمجة والتخصص البرمجي المناسب لك، وضع خطة لتعلم التقنيات واللغات التي تفيدك في هذا التخصص. عزز مهارة حل المشكلات والتفكير المنطقي قبل البدء بالبرمجة فهي مهارات أساسية تقلل مدة تعلم البرمجة. ركز على تعلم لغة برمجة سهلة وتناسب المبتدئين فهذا يسهل عليك استيعاب المفاهيم البرمجية بوقت أقل ويسهل عليك الانتقال لتعلم أي لغة برمجة أخرى. لا تستسلم بسرعة، فتعلم أي شيء جديد سيكون صعبًا في البداية ويستغرق بعض الوقت لفهم الأساسيات ومع الوقت والخبرة تصبح الأمور أسهل. اعتمد على مصدر جيد لتعلم البرمجة ولا تشتت نفسك بكثرة المصادر. احرص على التطبيق العملي لما تتعلمه من مفاهيم فهذا يعزز مهاراتك ويساعدك على بناء معرض أعمال يثبت خبرتك. تعلم مع أصدقاء لديهم نفس اهتمامك وضع معهم هدفًا مشترك وخطة للتعلم وتعاون معهم في حل المشكلات وتعلم المفاهيم الجديدة فهذا يجعل التعلم أكثر متعة ويحفزك على المواصلة. الخلاصة نأمل أن يكون هذا المقال قد ساعدك في تحديد كم يستغرق تعلم البرمجة ومعرفة أهم العوامل التي تلعب دورًا في الإجابة على هذا السؤال بشكل تقريبي، وكما وضحنا في المقال لا يوجد جواب واحد يناسب الجميع على هذا السؤال لكن بإمكانك اختصار مدة تعلم البرمجة ودخول سوق العمل بسرعة بالمثابرة والجهد. وتذكر في الختام أن البرمجة تحتاج منك إلى الاستمرار في التعلم وتطوير نفسك حتى بعد الاحتراف ودخول سوق العمل، فالتقنيات تتغير وتتطور باستمرار ومن الضروري مواكبة هذه التغييرات وتطبيقها في عملك للحفاظ على مكانتك التنافسية وتلبية متطلبات سوق العمل المتجددة. اقرأ أيضًا دليل شامل لتعلم البرمجة قواعد البرمجة ببساطة للمبتدئين اكتشف ما هي البرمجة وما أهمية تعلمها برمجة الحاسوب للمبتدئين لماذا يجب أن تعلم طفلك البرمجة؟

مما لاشك فيه أن دراسة البرمجة وتعلمها أمر في غاية الأهمية في عصرنا الحالي فمن خلالها ستتمكن من فهم أجهزة الحاسوب والتقنيات المختلفة والتعامل معها بكفاءة، كما ستضمن الحصول على فرصة عمل جيدة ومربحة. فإذا كنت مهتمًا بالبرمجة وتتساءل كيف أدرس البرمجة وأحترفها خلال فترة وجيزة، وتود التعرف على طرق دراسة البرمجة المختلفة وأبرز مميزات وتحديات كل طريقة من هذه الطرق أنصحك بقراءة هذا المقال للنهاية. أهمية دراسة البرمجة قبل التعرف على طرق البرمجة، دعنا نستعرض أهمية دراسة البرمجة حيث توفر دراسة برمجة الحاسب العديد من المميزات والفوائد ومن بينها: تجعلك دراسة البرمجة شخصًا مثقفًا تقنيًا وقادرًا على التعامل مع الحاسوب والتفاعل معه وإخباره بما يجب عليه فعله لحل العديد من المشكلات التي تواجهك. توفر لك دراسة البرمجة وظائف ذات أجور مرتفعة وتعد تخصصات البرمجة ومجالات عملها المختلفة واحدة من أعلى الوظائف أجرًا وتضمن لك الاستقلالية المالية. تعد البرمجة واحدة من أكثر المهن المطلوبة والواعدة في المستقبل وهي مهارة مطلوبة في مختلف مجالات العمل المختلفة وليس فقط التخصصات التقنية فمعظم الأعمال في الوقت الحالي تعتمد على التقنية واستخدام الحواسيب. إمكانية العمل من أي مكان وبأي وقت في الليل أو النهار، كما يمكنك العمل كموظف بدوام كامل أو كمستقل والتعامل مع عملاء من أي مكان في العالم، كل ما ستحتاجه هو جهاز حاسوب متصل بالإنترنت ولن يكون هناك أي حدود تمنعك من تحقيق أهدافك المهنية. تجعلك دراسة البرمجة شخصًا أكثر ذكاء، وتعزز مهارات التفكير المنطقي لديك، وتكسبك منظورًا جديدًا للتعامل مع أي مشكلات تواجهك في الحياة أو العمل فالبرمجة في النهاية ليست سوى مهارة حل المشكلات ومن منا لا يحتاج لهذه المهارة! يمكنك من خلال دراسة البرمجة تحويل أي فكرة مميزة تخطر ببالك سواء فكرة تطبيق جوال أو فكرة موقع أو لعبة إلكترونية لمنتج فعلي يستفيد منه الآخرون. طرق دراسة البرمجة إذا كنت مهتمًا بالبرمجة وتتساءل عن كيفية دراسة البرمجة بكفاءة ولا تعرف من أين تبدأ نظرًا لوجود العديد من طرق دراسة البرمجة والكثير من لغات البرمجة التي يمكنك البدء بتعلمها فسوف نساعدك من خلال الفقرات التالية في اختيار الطريقة واللغة المناسبة لك. حيث يمكنك اختيار الدراسة الذاتية للبرمجة والاستفادة من الكثير من مصادر التعلم المجانية أو المدفوعة المتوفرة عبر الإنترنت من دروس ومنتديات وكتب شاملة ومقاطع فيديو ودورات تدريبية ومعسكرات برمجية،فهذه هي الطريقة التي تتقدم بها بسرعة لتصبح خبيرًا في البرمجة، والتي تساعدك على دراسة أي لغات من لغات البرمجة أو التقنيات المطلوبة لكتابة أكواد البرمجة بمرونة وفعالية وفي أقصر وقت ممكن. كما يمكنك اختيار الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة، وفي هذه الحالة سيكون عليك الانتساب لإحدى الجامعات العامة أو الخاصة التي توفر كلية موجهة لتعليم هندسة البرمجيات أو علوم الحاسوب أو برمجة الحاسوب أو أي تخصص مشابه وتتعلم خلال سنوات الدراسة التي تمتد على عدة سنوات مجموعة متنوعة من لغات البرمجة ومبادئ وهندسة البرمجيات وقواعد البيانات ومعمارية الحاسوب والرياضيات والفيزياء وغيرها من المواد العديدة الأخرى التي قد لا تحتاجها في سوق العمل. سنسلط الضوء في الفقرات التالية مميزات وعوائق كل طريقة من هذه الطرق، ونترك لك موازنة الإيجابيات والسلبيات من كي تتمكن من معرفة طريقة دراسة البرمجة المناسبة لك. الدراسة الذاتية للبرمجة إذا اخترت الدراسة الذاتية في البرمجة فهذا يعني أنك مسؤول عن البحث بنفسك على مصادر التعلم المختلفة التي ستتعلم منها عبر الإنترنت وستجد خلال بحثك الكثير من المصادر بأشكال متنوعة من دروس ومقالات عبر الإنترنت وكتب ومقاطع فيديو ودورات تدريبية ومشاريع جاهزة يمكنك دراستها وفهم البرمجة من خلالها ولك كامل حرية اختيار المصادر التي تناسبك للتعلم منها فلكل منا طريقة يفضلها على غيرها. التحدي الأساسي الذي سيواجهك عندما تقرر الدراسة الذاتية للبرمجة هو أنك تحتاج لامتلاك قدر كبيرة من التنظيم والانضباط الشخصي والتحفيز الذاتي وتحديد هدف التعلم الخاص بك ووضع خطة مناسبة لتحقيق هذا الهدف وتقرر عدد الساعات التي ستقضيها يوميًا في التعلم وهذا وتقرر بنفسك مدى تقدمك وهذا قد لا يكون سهلًا. مميزات دراسة البرمجة بصورة ذاتية توفر دراسة البرمجة بصورة ذاتية العديد من المميزات من أبرزها: المرونة في تحديد أوقات الدراسة ووتيرة التعلم بحسب ظروفك واستيعابك وقدراتك الشخصية. اختيار لغات البرمجة والتقنيات التي تريد تعلمها بحسب ميولك واهتمامك أو حسب متطلبات سوق العمل. حرية في اختيار مصادر وتقنيات التعلم التي تناسبك والتي تشعر بأنها توصل لك المعلومات بطريقة تحبها. الدراسة من مصادر حديثة من فالتقنيات ولغات البرمجة تتطور بوتيرة سريعة ومن الضروري تكون على اطلاع دائم على أحدث المستجدات. إمكانية الدراسة عن بعد والعمل لاحقًا من منزلك أو أي مكان يناسبك ضمن أوقات مرنة تناسب ظروفك. وأخيرًا من أبرز الفوائد التي ستجنيها عند دراسة البرمجة بشكل ذاتي هو التركيز على المعرفة العملية وبناء المشاريع التي تفيدك في سياق تخصصك البرمجي وتجاهل المواد النظرية المملة أو التقنيات التي لا تحتاج لاستخدامها مما يوفر عليك الكثير من الوقت والجهد. تحديات دراسة البرمجة بصورة ذاتية عندما تقرر دراسة البرمجة بصورة ذاتية العديد ستواجه العديد من العقبات وأبرزها: التشتت وعدم القدرة على الدراسة من مصدر أو منهج تعليمي منظم قد تفشل في تحديد المعلومات أو المفاهيم الضرورية وترتيب تعلمها الصحيح. التسويف وعدم القدرة على الالتزام و ضبط دراسة البرمجة بنفسك والحفاظ على وتيرة منتظمة في التعلم. فقدان الشغف والرغبة في مواصلة الدراسة فبدون وجود معلم يوجهك وزملاء يشاركونك التعلم قد لا يشجعك على المتابعة فقدان التوجيه المباشر والإجابة على أسئلتك وتوضيح ما يصعب عليك فهمه وحل المشكلات التي تواجهها قد يجعلك تحبط سريعًا وتتخلى عن دراسة البرمجة. إذا كنت تواجه هذه التحديات بالفعل فمن الأفضل في هذه الحالة أن تتبع دورة منظمة من أجل دراسة برمجة الحاسوب، تساعدك دورات أكاديمية حسوب المنهجية على تنظيم دراستك والالتزام بمنهج منظم ومحتوى تعلمي مرتب ومعد بشكل مدروس يسهل عليك دراسة البرمجة بشكل منهجي من المفاهيم الأساسية إلى المفاهيم الأكثر تعقيدًا وبناء المشاريع البرمجية إلى جانب المتابعة مع مدربين أكفاء ومتعاونين يجيبونك على أي تساؤل أو مشكلة تواجهك والنقاش حول الأمور التي تستصعبها. الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة الخيار الثاني لدراسة البرمجة هو الدراسة الأكاديمية في إحدى الجامعات المتخصصة في علوم الحاسوب أو هندسة البرمجيات أو المعلوماتية وفي هذه الحالة ستحتاج للدارسة لفترة طويلة نسبيًا لا تقل عن أربع إلى خمس سنوات لنيل البكالوريوس والحصول على شهادة معتمدة في تخصص البرمجة. ستضطر خلال سنوات الدراسة الطويلة إلى دراسة العديد من المواد النظرية كالرياضيات والإدارة إلى جانب دراسة البرمجة واللغات المختلفة كما أن التعلم سيكون أكاديميًا ونظريًا وغير محدث أكثر من كونه تطبيقيًا ويركز على المشاريع العملية المطلوبة في سوق العمل الأمر الذي يضطرك إلى الاعتماد على نفسك لترميم هذا النقص وتعلم التقنيات التي يحتاجها سوق العمل والتطبيق العملي لتعزيز خبرتك بنفسك فهذا في الواقع ما يبحث عنه أرباب العمل اليوم في سيرتك الذاتية أكثر من الاهتمام بالشهادات التي تحملها. مميزات الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة توفر لك الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة عدة مميزات من أبرزها ما يلي: الحصول على شهادة جامعية معتمدة تعزز فرصتك في الحصول على عمل. بيئة اجتماعية وتفاعلية تساعدك على دراسة البرمجة مع زملاء لهم نفس الاهتمامات. مناهج دراسية منظمة ومتسلسلة منطقيًا من الأساسيات للأمور المتقدم. الالتزام بجدول زمني صارم لدراسة المواد المطلوبة لا يمكن تخطيه. توفر مكتبات جامعية توفر مصادر وكتب برمجة منهجية وقيّمة تساعدك على الدراسة. تحديات الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة من أبرز تحديات وصعوبات الدراسة الجامعية للبرمجة نذكر: الدراسة مكثفة ومليئة بالمواد النظرية المملة والمناهج غير المحدثة التي قد لا تواكب التطور التقني أولًا بأول وستشعر بفجوة بين ما تعلمته في الجامعة وما يتطلبه سوق العمل, مدة دراسة البرمجة طويلة وتستغرق أربع إلى خمس سنوات وقد تمتد لفترة أطول إن لم تتمكن من اجتياز إحدى السنوات. الدراسة الجامعية مكلفة مقارنة بالتعلم الذاتي لاسيما عند الدراسة في جامعة خاصة. إذا اخترت الدراسة الجامعية للبرمجة فسوف تقيم باعتماد أساليب تقليدية قديمة تختبر حفظ المفاهيم النظرية أكثر من تقيم المهارات الإبداعية والتفكير المنطقي الأساسي لدراسة البرمجة. فرص محدودة فقد لا تحظى بالقبول في الجامعة التي تفضلها وتضطر للدراسة في جامعة أخرى بعيدة عن مكان إقامتك أو دراسة مجال آخر. نصائح لتنجح في دراسة برمجة الحاسب حدد هدفك وسبب رغبتك في دراسة البرمجة والتخصص البرمجي الذي تميل له والمشاريع التي تطمح لتطويرها فإذا لم يكن لديك هدف تسعى لتحقيقه فسوف تتشتت وتشعر بالإحباط سريعًا. قبل أن تبدأ في دراسة البرمجة، من الضروري أن تبدأ بتعلم علوم الحاسوب إلى جانب تعلم الخوارزميات فهي خطوة أساسية تسرع دراسة البرمجة وتساعدك على التعامل مع الحاسوب وكتابة برامج حاسوبية لحل المشكلات بكفاءة. حدد لغات البرمجة والتقنيات التي تريد البدء بتعلمها بناء على الهدف الذي حددته في الخطوة الأولى وإذا كنت محتارًا في أي لغة يمكنك البدء بها يمكنك التفكير بلغات توصيفية سهلة مثل HTML و CSS أو البدء بإحدى لغات البرمجة السهلة على المبتدئين مثل لغة بايثون Python أو جافا سكريبت JavaScript أو روبي Ruby. تعلم البرمجة أمر يستغرق وقتًا وجهدًا ويتطلب منك تقبل فكرة التعلم بصورة مستمرة، لذا فمن الضروري أن تتحلى بالصبر وتملك نفسًا طويلًا ولا تهمل دراسة أساسيات البرمجة وتتأكد من فهمها بشكل صحيح قبل أن تنتقل لتعلم أمور متقدمة وتبدأ بتطوير مشاريع برمجية فعلية كي لا تحبط وتفشل في تحقيق هدفك. احرص على الجمع بين التعليم النظري والتطبيق العملي، وتأكد أنك مهما قرأت من دروس وأكواد فلن تحقق النتائج المرجوة من دراسة البرمجة إذا لم تقم بتطوير برامج وتطبيقات حقيقية. اختر مصادر تعلم جيدة وحديثة توصل لك المعلومات بطريقة مفهومة وسلسلة وبالترتيب الصحيح، ستجد في أكاديمية حسوب العديد من مصادر التعلم المفيدة من دروس ومقالات مجانية وكتب شاملة وتوثيقات برمجية تساعدك على دراسة البرمجة عن بعد كما ستجد مجموعة متنوعة من الدورات التدريبية المدفوعة التي تساعدك على تعلم البرمجة بطريقة منهجية وتلقي التوجيه اللازم خلال التعلم. وفي الختام أدعوك لمشاهدة هذا الفيديو المفيد للتعرف على أهم خطوات دراسة البرمجة ولغات البرمجة المتنوعة التي يمكنك تعلمها الخلاصة نرجو أن يكون هذا المقال قد أجابك على سؤال كيف يمكن البدء في تعلم البرمجة وساعدك في تحديد طريقة دراسة البرمجة الأنسب لك، وفي الختام يمكن أن نخلص لأن الدراسة الذاتية للبرمجة هي الخيار الأفضل إذا كنت تحب التعلم بشكل مستقل وتشعر بالرغبة في اكتشاف الأمور بنفسك وتملك التنظيم والانضباط الذاتي، في حين تعد الدراسة الجامعية لتعلم البرمجة غي الخيار الأفضل إذا كنت تفضل التعلم الموجه والمنظم وتحتاج لأن تتعلم في بيئة اجتماعية وتتفاعل مع زملاء آخرين خلال الدراسة. وتذكر أنه مهما كان الطريق الذي اخترته فلن تنجح في دراسة البرمجة إلا تحليت بالصبر والمثابرة، والتزمت بالتطبيق العملي واكتسب مهارة تصحيح الأخطاء البرمجية بنفسك وحرصت على تطوير نفسك بصورة مستمرة لتبقى في الصدارة. حظًا موفقًا! اقرأ أيضًا كل ما تود معرفته حول تعلم البرمجة ما هي فوائد تعلم البرمجة؟ تعرف على تخصص هندسة البرمجيات مدخل إلى تطوير البرمجيات Software Development الدليل الشامل لتعلم البرمجة

مصطلح إطار العمل أو الفريم وورك Framework يعد أحد المصطلحات الفنية والبرمجية التي تربك المبتدئين على وجه الخصوص في بداية مشوار تعلم البرمجة والتي لا يستطيع فهم دلالتها ولا إدراك مدى أهميتها بشكل جيد. وكثيرًا ما يتساءل المبرمج المبتدئ عن معنى إطار العمل Framework وعن مزايا ومحدويات استخدام أطر العمل Frameworks في عمله البرمجي وعملية البرمجة عمومًا، وهل يتوجب عليه تعلم إطار عمل للغة برمجة محددة، أم أن تعلمه للغة البرمجة نفسها يكفيه في سوق العمل، وهل تعلم إطار العمل صعب ويستغرق وقتًا، ومالفرق بين إطار العمل والمكتبة، وغيرها من الأسئلة من هذا القبيل. فإذا كنت مهتمًا بعرفة الإجابة على كل هذه التساؤلات فتابع قراءة هذا المقال للنهاية. ما هو إطار العمل Framework؟ إطار العمل Framework في البرمجة هو ببساطة آلية يتم من خلالها إعداد وتجهيز كافة الوظائف الضرورية والشائعة التي تستخدم بكثرة عند تطوير التطبيقات والأنظمة وإتاحتها للمبرمج ليستخدمها ويستفيد منها في عمله دون أن يحتاج لإعادة كتابة هذه الوظائف بنفسه من الصفر وبهذا نستنتج أن استخدام إطار العمل يختصر الكثير من الوقت ويجعل العمل البرمجي أكثر كفاءة. لتفهم الأمر بصورة أفضل تخيل أنك تحتاج لكتابة سيرتك الذاتية، سيكون أمامك خياران إما أن تفتح مستندًا فارغًا وتبدأ بكتابة كل شيء وتنسيقه بنفسك من الصفر، أو تعتمد على قالب جاهز للسيرة الذاتية يكون مقسمًا ومنسقًا وكل ما عليك هو ملء البيانات الضرورية الخاصة بك فقط دون أن تشغل بالك بالكثير من التفاصيل الأخرى سيكون الخيار الثاني أفضل وأسرع بالتأكيد. يساعدك إطار العمل في مشروعك البرمجي بطريقة مشابهة فهو يعمل كقالب أو هيكل أساسي عليك الالتزام به لإنشاء التطبيقات الخاصة بك، ويوفر لك مجموعة من الأدوات أو المكونات أو الحلول البرمجية الجاهزة لبناء تطبيقات مخصصة بطريقة آمنة وسريعة ومنظمة. ستجد الكثير من أطر عمل لكل لغات البرمجة الشائعة مثل جافاسكريبت وبايثون و PHP وجافا، ومن أجل استخدام أي إطار منها عليك بداية تعلم كيفية تطوير المشاريع في كل إطار منها والاستفادة من التسهيلات الكثيرة التي توفرها لك هذه الأطر. أنشئ موقع إلكتروني لأعمالك بدون خبرة برمجية صمم موقع احترافي لأعمالك بالسحب والإفلات مع أكثر من 70 قالب جاهز وقابل للتخصيص ليناسب هويتك التجارية جرب سنديان الآن ما الفرق بين إطار العمل والمكتبة؟ كثيرًا ما يتم الخلط بين مفهوم إطار العمل Framework ومفهوم مشابه له في البرمجة وهو المكتبة Library ورغم التشابه بينهما في طريقة العمل واستخدامهما بالتبادل في بعض الأحيان، إلا أن مفهوم المكتبة أبسط وأكثر محدودية فالمكتبة تركز على توفير وظيفة محددة في حين يوفر إطار العمل مجموعة متكاملة من الميزات التي تمكنك من برمجة تطبيقات في مجال محدد. تُعرَّف المكتبة بأنها عبارة عن مجموعة من التعليمات البرمجية المختبرة القابلة لإعادة الاستخدام والتي تنفذ وظيفة معينة وتحل مشكلة محددة، في حين ينفذ إطار العمل حزمة وظائف متكاملة أو يوفر مخططًا عامًا لبناء التطبيقات في حين لا توفر المكتبات هذه الميزة كما تحدد أطر العمل قواعد وإرشادات كتابة التعليمات البرمجية الخاصة بك وتنظم الملفات والمجلدات الخاصة بمشاريعك، ويمكن أن تتضمن مجموعة من المكتبات وتستخدمها لتنفذ مهام معينة. على سبيل المثال من بين المكتبات الشائعة نذكر مكتبة ريآكت React وهي مكتبة برمجية مبنية بلغة جافاسكربت ومتخصصة في بناء واجهات المستخدم ومكتبة jQuery التي تختصر العديد من الأكواد والتعليمات البرمجية المكررة في جافا سكريبت لتسهيل عملية البرمجة، ومن بين أطر العمل الشائعة نذكر أنجولار Angular وفيو Vue.js وهما إطارا عمل بلغة جافا سكريبت مختصان في تصميم واجهات مواقع الويب. ما الفرق بين إطار العمل ولغة البرمجة؟ يمكن للمطور أن يستخدم لغة البرمجة ويكتب كافة التعليمات البرمجية اللازمة لبناء التطبيقات من الصفر كما يمكنه إن شاء الاستعانة بإطار عمل Framework مخصص لتطوير برامجه وتطبيقاته. ورغم أن استخدام إطار العمل يفيد المطورين ويسرع وتيرة عملهم، إلا أنه يحد من حريتهم في كتابة التعليمات البرمجية ويقيد إمكانيات التطوير ويمكنهم من بناء تطبيقات لأغراض محددة فقط، في حين أن استخدام لغة برمجة يمكنهم من تطوير ما يشاؤون من تطبيقات متنوعة، حتى إطار العمل نفسه تم بناؤه في النهاية بإحدى لغات البرمجة. باختصار لغة البرمجة هي الأساس ومن خلال تعلمها يمكنك بناء ما تشاء من تطبيقات، أما إطار العمل فهو مصمم لنوع محدد من التطبيقات مثل تطبيقات الويب أو تطبيقات الجوال أو تطبيقات علم البيانات أو الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء …إلخ ويفضل أن تتعلم استخدامه بعد أن تتعلم البرمجة وتتمكن من أساسياتها. أهمية إطار العمل في البرمجة تبرز أهمية إطار العمل framework بشكل أساسي في كونه يتيح لك إعادة استخدام التعليمات البرمجية بدلًا من إعادة كتابتها من جديد، وفيما يلي جملة من الفوائد التي يمكن أن يوفرها استخدام إطار العمل: يساعد على توفير كود أكثر أمانًا لكونه يتضمن شيفرات تتحقق من المصادقات والصلاحيات وتحمي تطبيقك من الاختراق وتعالج الكثير من الثغرات الأمنية الشائعة مثل CSRF و XSS و SQL Injection. تركيز الجهود على كتابة التعليمات البرمجية الخاصة بالمشروع فقط بدلًا من برمجة وظائف متكررة وشائعة الاستخدام. توحد أنماط وقواعد كتابة التعليمات البرمجية وتوفر مخططًا عامًّا يمكن لكافة الفرق البرمجية فهمه بسهولة. يساعد في تطوير مشروعك وإضافة ميزات جديدة له بسهولة دون الحاجة للتعديل على الكود الأساسي لإطار العمل. يغني عن إعادة اختراع العجلة ويوفر لك الوقت والتكلفة اللازمين لتطوير المشاريع والتطبيقات. يساعد في كتابة كود نظيف وغير مكرر. يسهل عملية اختبار الكود وتصحيح الأخطاء البرمجية. يقلل بالعموم من كمية الأخطاء البرمجية لأنك ستكتب كود أقل وبالتالي ستنتج لديك أخطاء برمجية أقل. محدوديات إطار العمل لا شكَّ أن استخدام إطار العمل يفيدك كمطور ويساعدك على تسريع وتحسين العمل البرمجي، إلا أن الاعتماد على أطر العمل وحدها يفرض عليك بعض القيود وإليك أبرزها: يوفر وظائف محددة ويختص في بناء تطبيقات في مجالات معينة فقط. الاعتماد عليها قد يعيق المبرمج من فهم لغات البرمجة بشكل متعمق وواضح. بعض أطر العمل معقدة ويستغرق تعلمها وفهمها بشكل جيد وتطوير التطبيقات باستخدامها الكثير من الوقت. نحتاج إلى اختيار إطار العمل المناسب للتطبيق فاختيار الإطار غير الملائم قد يؤثر سلبًا على أداء تطبيقاتك وتجربة المستخدمين. تصدر لها تحديثات جديدة بشكل دوري، لذا سيتوجب عليك البقاء على اطلاع دائم على كل جديد ومعرفة كل الميزات الجديدة المضافة للإطار والمميزات التي تم الاستغناء عنها في كل إصدار. توقف تحديث إطار العمل أو تغيره ينعكس على سير عملية تطوير التطبيق المبرمج فيه وأمانه مثلما حصل مع إطار العمل AngularJS عندما قررت غوغل التوقف عن تطويره وإطلاق نسخة عنه مختلفة تمامًا. صفات إطار العمل الجيد تتوافر عشرات أطر العمل في المجالات البرمجية المختلفة الأمر الذي يشعرك بالحيرة في تحديد الإطار الأفضل لمشروعك ويجعلك تتساءل كيف أختار إطار العمل المناسب؟ بالعموم يتصف إطار العمل الجيد بثلاث صفات أساسية وهي: التوثيق الجيد توفير الوظائف المطلوبة لعملك الشهرة والدعم المجتمعي لنوضح بمزيد من التفصيل كل صفة من هذه الصفات وأهميتها في اختيار إطار العمل الأفضل. التوثيق الجيد اختر إطار عمل موثقًا بشكل جيدًا كي تتمكن من العودة إليه عندما تحتاج لمعرفة المزيد من المعلومات حول استخدام ميزة معينة أو حل مشكلة تواجهك في استخدامه، فالتوثيق الجيد يوفر عليك الكثير من الوقت والجهد. توفير الوظائف المطلوبة لعملك ضع في اعتبارك أن لكل إطار عمل حدود معينة لذا من الضروري أن تبحث بشكل جيد في ميزات الإطار الذي تريد اعتماده وتتأكد من أنه يلبي متطلبات مشروعك ويحقق لك كافة الوظائف والميزات التي تحتاج لتحقيقها بالشكل الأنسب، وبنفس الوقت لا تختر إطار عمل شديد التعقيد أو مكتظًا بالميزات التي قد لا تحتاجها على الإطلاق! الشهرة والدعم المجتمعي لاشك أن شهرة إطار العمل ووجود مجتمع داعم له يدل على قوته والطلب الكبير عليه في سوق العمل، لذا احرص على استخدام إطار عمل معروف وله قاعدة مستخدمين نشطة ويفضل بعض المبرمجين الاعتماد على أطر عمل حرة ومفتوحة المصدر وغير مقيدة أو مدعومة من شركات معينة لتخوفهم من انعكاس أي طارئ يحصل لها أو تغير في سياستها على إطار العمل. ولذلك السبب ترى البعض يميل إلى استخدام إطار العمل Vue.js الذي انبثق من أروقة المجتمع الحر بدلًا من إطار العمل Angular الذي ولد بين أروقة شركة غوغل مثلًا، ولكن هنالك طرف مقابل يشير إلى تنظيم وقوة وسرعة تطوير أطر العمل التي تقف خلفهم الشركات نظرًا لدعمهم السخي طويل الآجل عادةً خصوصًا إن وقفت شركات تقنية كبيرة خلفهم والحديث يطول في هذه النقطة وهي خارج موضوع المقال فقط أحببت الإشارة إليها نظرًا لأهميتها في أي نقاش يدور حول المفاضلة بينها. أنواع أطر العمل frameworks في البرمجة هناك عدة أنواع من أطر العمل حيث يختص كل إطار بمجال استخدام معين، وفيما بعض أهم أنواع أطر العمل حسب التطبيقات أو الوظائف التي يؤديها: 1. أطر عمل تطوير الويب Web development frameworks تستخدم هذه الأطر في تطوير تطبيقات الويب ومن أشهرها إطار عمل أنجولار Angular وفيو جي إس Vue.js وهي أطر عمل جافا سكريبت شائعة تستخدم لتطوير الواجهات الأمامية للويب، وإطاري عمل إكسبرس Express و NestJS وهي أطر عمل Node.js لتطوير الواجهات الخلفية للويب، وإطاري عمل جانغو Django وفلاسك Flask وهي أطر عمل مفتوحة المصدر مكتوب بلغة بايثون مخصصة لتطوير الواجهات الخلفية للويب، وإطار عمل Ruby on Rails الذي يوفر لك كل ما تحتاجه لإنشاء تطبيق ويب بسهولة وسرعة وأمان وإطار عمل لارافيل Laravel المبني بالاعتماد على لغة PHP. 2. أطر عمل تطوير الجوال Mobile development frameworks من أشهرها في تطوير تطبيقات الجوال نذكر إطار عمل React Native مفتوح المصدر مكتوب بلغة جافا سكريبت طورته فيسبوك لتطوير تطبيقات جوال متوافقة مع كافة الأنظمة الأساسية، وإطار أيونيك Ionic الذي يستخدم تقنيات الويب HTML و CSS وجافا سكريبت من أجل تطوير تطبيقات الجوال وهو يتكامل مع أطر تطوير الواجهات الأمامية مثل Angular و Vue، وإطار عمل فلاتر Flutter وهو إطار عمل مفتوح المصدر للغة دارت Dart من جوجل لتطوير تطبيقات الجوال وهو يدعم أنظمة iOS و Android ويحتوي على عناصر واجهة مستخدم قابلة للتخصيص بالكامل، وإطار عمل أباتشي كوردوفا Apache Cordova الذي يمكنك من تطوير تطبيقات هجينة للهاتف الجوال. 3. أطر عمل علم البيانات Data science frameworks تعرف هذه الأطر كذلك بأطر التعلم الآلي Machine Learning Frameworks وهي تساعد علماء البيانات على إنشاء نماذج تعلم آلي وتصميمها بشكل أسرع وأسهل واستخراج المعلومات المفيدة من مجموعات البيانات بالاستفادة من تقنيات البرمجة والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي. وهناك العديد من أطر عمل علم البيانات ومن ضمنها scikit-Learn و XGBoost و TensorFlow و PyTorch. 4. أطر إدارة المحتوى Content management frameworks تعرف أيضًا باسم نظم إدارة المحتوى Content Management Systems أو اختصارًا CMS هي برمجيات توفر مكونات قابلة لإعادة الاستخدام لإنشاء وإدارة محتوى الويب وعرضه ضمن مدونات أو مواقع إلكترونية أو تطبيقات جوال وهي توفر ميزات أخرى مثل سهولة الاستخدام وتحسين محركات البحث والأمان. ومن أشهر هذه النظم نذكر نظام ووردبريس WordPress الشهير المستخدم في إنشاء ما يقارب من نصف المواقع الإلكتروني ودروبال Drupal الذي يعد نظام مثالي لتطوير المواقع التي تحتوي على الكثير من المحتوى وهو يتطلب معرفة تقنية أكثر من بقية نظم إدارة المحتوى. 5. أطر عمل أتمتة الاختبار Test Automation frameworks يستخدم مطورو البرمجيات أطر عمل الأتمتة من أجل إنشاء حالات اختبار التطبيقات والتأكد من سير عملها بكفاءة وتوفر لهم أدوات وتوصيات للتحقق من جودة البرمجيات واتباع معايير الترميز المناسبة. من أشهر أطر الاختبار نذكر سيلينيوم Selenium وهو إطار مفتوح المصدر لأتمتة اختبار تطبيقات الويب، وCypress المبني بجافا سكريبت والمخصص لاختبار الواجهة الأمامية لتطبيقات الويب، و Playwright للاختبار الشامل لتطبيقات الويب. هل يمكن البدء باستخدام إطار العمل دون تعلم لغة البرمجة؟ لاشك أن إطار العمل يوفر لك كمطور أداة قيمة لتطوير البرامج التطبيقات المختلفة، لكن السؤال الذي يطرح نفسه هل يغني تعلم أطر العمل واستخدامها في بناء التطبيقات العملية عن تعلم لغات البرمجة وفهمها بشكل متعمق؟ في الواقع حتى لو لم تكن ترغب في تطوير التطبيقات بإحدى لغات البرمجة وتميل للاستفادة من ميزات أحد أطر العمل فلا غنى لك عن تعلم لغة البرمجة وفهم أساسياتها إلى جانب إطار العمل فكلما فهمت لغة البرمجة بشكل أفضل سيسهل عليك فهم أطر العمل. كما أن تعلّم البرمجة يوسع أفق عملك ويمكنك من بناء العديد من التطبيقات في مختلف المجالات، أما إطار العمل فهو مصمم كما ذكرنا سابقًا لغرض واحد فقط وبالتالي سيقيدك بنوع محدد من التطبيقات. ويمكن باختصار أن نلخص الإجابة على هذا السؤال بجملة واحدة: يمكنك استخدام أطر العمل، لكن قبل ذلك تعلم أساسيات لغة البرمجة واتقنها ثم استفد من ميزات إطار العمل الخاص بتلك اللغة كما يحلو لك. الخلاصة تعرفنا اليوم على مفهوم إطار العمل Framework ودوره المهم في توفير الوظائف القياسية وتحديد الخطوط العريضة التي تنظم المشاريع البرمجية وتوفر وقت وجهد المطورين والمبرمجين، واكشتفنا أهم الفروقات بين أطر العمل وبين أدوات تطوير البرامج الأخرى مثل المكتبات ولغات البرمجة، وتعلمنا طريقة اختيار أفضل إطار عمل يناسب متطلباتنا وعددنا أهم صفات إطار العمل الجيد، وأخيرًا استعرضنا قائمة بأهم أطر العمل المستخدمة في مجالات مختلفة كتطبيقات الويب وتطبيقات الجوال وغيرها من المجالات. هل تستخدم في عملك أحد أطر العمل التي وردت في سياق المقال أو أطر عمل أخرى؟ ما هو هذا الإطار وفي أي مجال تستخدمه؟ هل هناك أي مشاكل تواجهها في التعامل مع هذا الإطار أم أنك راضٍ عن أدائه. شاركنا تجربتك في التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا تعلم أساسيات البرمجة قواعد البرمجة ببساطة للمبتدئين أسهل لغات البرمجة مهندس البرمجيات من هو وما هي مهامه تعرف على تخصص هندسة البرمجيات

لا يختلف اثنان على أهمية تعلم أساسيات البرمجة، فالبرمجة هي مهنة الحاضر والمستقبل، وهي تعتبر أحد المهارات الأساسية في عصرنا الذي بات يعتمد على التقانة في جميع جوانبه، فضلًا عن أن البرمجة قد أصبحت مادة أساسية في المناهج الدراسية في العديد من الدول بدءًا من المراحل الابتدائية. إذا اتخذت قررًا بتعلم أساسيات البرمجة من الصفر للاحتراف فهذا بلا شك قرار صائب، فالبرمجة توفر لك الكثير من فرص العمل، وتوسع مداركك، وتعزز تفكيرك النقدي، كما أنها تكسبك القدرة على حل المشكلات التي تواجهك بكفاءة أكبر، والأمر الجيد أن البرمجة تتميز عن غيرها من المجالات بكونها متاحة للجميع، ويمكنك تعلمها بشكل ذاتي بعيدًا عن أروقة الجامعات الطويلة. نشرح في مقال اليوم أساسيات البرمجة، ونستعرض أهم الأدوات التي تحتاجها كمبرمج، ونبين مفاهيم البرمجة الأساسية التي تشترك فيها معظم لغات البرمجة، وأهم المبادئ التي يمكنك اتباعها لتبرمج كالمحترفين. ما هي البرمجة؟ البرمجة باختصار هي إعطاء التعليمات لجهاز الحاسوب لينفذها باستخدام إحدى لغات البرمجة، ويتلقى الحاسوب هذه التعليمات ويترجمها ويفهمها وينفذها، ويُطلق على تسلسل التعليمات المكتوبة باستخدام لغة برمجة والتي تنجز مهمة محددة اسم برنامج. فنحن البشر نتواصل فيما بيننا بلغاتنا الطبيعية كالعربية أو الإنجليزية، أما الحاسوب فيحتاج لاستخدام لغة برمجة خاصة للتواصل معه، وعالم لغات البرمجة شامل ومنوع فهناك المئات من لغات البرمجة حاليًا، ونشير إلى أن لغة البرمجة هي لغة وسيطة بيننا وبين الحاسوب فحتى الحاسوب لا يفهم لغة البرمجة التي نكتبها بل تُحول كل لغة نكتبها إلى لغة يفهمها الحاسوب عبر أداة تحويل وتدعى اللغة التي يفهمها الحاسوب بلغة الآلة Machine Language التي تتكون من أصفار وواحدات. قبل أن تتعلم أساسيات البرمجة: حدد وجهتك قد تكون حددت لغة البرمجة التي تريد تعلمها وتبحث عن تعلم أساسيات هذه اللغة لذا وصلت إلى هنا، أو لم تحددها بعد، ولكن عمومًا تشترك كل لغات البرمجة بأساسيات واحدة إن تعلمتها سيسهل عليك التعامل مع أي لغة برمجة. قرار تعلم أساسيات البرمجة يشبه قرار الذهاب في إجازة، فأنت لن تذهب في إجازة دون أن تحدد الوجهة التي تريد الذهاب لها، وبناء على وجهتك تحدد مسارك الذي ستسلكه وتجهز مستلزماتك. وبالتالي السؤال الذي يجب أن تطرحه قبل أن تقرر تعلم أي لغة برمجة هو ما هو هدفي النهائي من تعلم البرمجة؟ وبناء على إجابتك تحدد مسار التعلم الصحيح واللغات والأدوات التي عليك تعلمها. ركز في البداية على لغة رئيسية واحدة تتعلم بها أساسيات البرمجة، ثم سيسهل عليك تعلم لغات أخرى حسب الضرورة، حيث الأساسيات والمفاهيم واحدة ولن تختلف من لغة إلى أخرى بل ما يختلف هو طريقة كتابة كل لغة والميزات التي توفرها للمبرمج، وبعبارة أخرى، الخطوة الصعبة هي الخطوة الأولى وهي خطوة تعلم أساسيات البرمجة. وتذكر أن تعلم البرمجة يحتاج لبعض الصبر والجهد، لا سيما عند تعلم إحدى لغات البرمجة لأول مرة كما أشرنا ويحتاج إلى تطبيق أيضًا لأن التعلم النظري شيء والتطبيق شيء آخر ففيه ستواجه الكثير من المشكلات وستتعلم بها حلها وتفاديها تدريجيًا حتى تكون مبرمجًا محترفًا. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن أهمية تعلم أساسيات البرمجة تعلم أساسيات البرمجة للمبتدئين يشبه إلى حد كبير تعلم قيادة السيارة، فعندما تجلس خلف مقود السيارة لأول مرة لن تكون قادرًا على القيادة بسلاسة على الفور، بالطبع! تذكَّر كيف تبدأ آنذاك باستكشاف أجزاء السيارة كالفرامل ودواسة البنزين وناقل الحركة، ثم التعرف على المفاهيم والمصطلحات الأساسية المرتبطة بالقيادة، وتلقي الكثير من التعليمات والملاحظات النظرية حول آلية القيادة أكثر من التركيز على القيادة بحد ذاتها. وبعدها تبدأ عملية التدريب على تنفيذ أوامر بسيطة مثل تشغيل السيارة وتحريكها رويدًا رويدًا في مكان مفتوح إلى أن تزداد التعليمات تعقيدًا وتصبح قادرًا على التحكم بالسيارة وقيادتها في كافة الظروف والطرق. بنفس الطريقة ستتعلم البرمجة، حيث عليك أن تتعلم بداية أساسيات البرمجة النظرية، ثم تكتب برامج باستخدام تعليمات بسيطة، ثم تتعلم كيف تكتب التعليمات بطريقة أكثر احترافية، ومع الممارسة والتطبيق ستتمكن من احتراف البرمجة وتطوير برامج متقدمة. وقد شرح مقال كيف تتعلم البرمجة: نصائح وأدوات لرحلتك في عالم البرمجة رحلة تعلم البرمجة بالتفصيل وقدم نصائح مهمة وأجاب على أسئلة شائعة حول تعلم البرمجة فارجع إليه للاستزدادة في هذا الموضوع. احصل على موقع إلكتروني مخصص لأعمالك أبهر زوارك بموقع احترافي ومميز بالاستعانة بأفضل خدمات تطوير وتحسين المواقع على خمسات أنشئ موقعك الآن أدوات مهمة لتعلم أساسيات البرمجة بعد أن تحدد اللغة التي ستتعلمها، تحتاج كخطوة أولى إلى إعداد بيئة التطوير لديك حتى تتمكن من كتابة شيفرة برمجية وتنفيذها كي تتواصل مع الحاسوب بتلك اللغة، والأدوات اللازمة لتعلم أساسيات البرمجة في البداية هي أداتين يحتاج إليهما كل مبرمج: محرر الشيفرة البرمجية أداة تحويل الشيفرة وتنفيذها محرر الشيفرة البرمجية تعتمد معظم لغات البرمجة على أوامر نصية، لذا ستحتاج إلى محرر أكواد لكتابتها، ومحرر الكود هو برنامج لتحرير النصوص مصمم خصيصًا لكتابة وتحرير الشيفرة المصدرية للبرامج، وتتميز بعض المحررات بأنها تتضمن ميزات تسهل كتابة الكود كتمييز الكلمات حسب بناء الجملة، ووضع مسافة بادئة لأسطر التعليمات البرمجية بشكل صحيح. ومن الأمثلة على محررات أكواد Notepad++‎ لنظام تشغيل ويندوز و gedit أو kate لنظام التشغيل لينكس. ملاحظة: بعض لغات البرمجة الموجهة للمبتدئين تعتمد على واجهات رسومية ولا تحتاج لمحررات نصية مثل لغة سكراتش والتي تدعى أحيانًا لغات برمجة رسومية، وللمزيد يمكنك الرجوع إلى مقال البرمجة باستخدام سكراتش. أداة تحويل الشيفرة وتنفيذها نكتب الكود المصدري عادة بلغة برمجة لا يفهمها جهاز الحاسوب مباشرة كما أشرنا، لذا يجب تثبيت برنامجًا يُحوِّل الشيفرة المصدرية للغة البرمجة بأكملها إلى لغة آلة Machine Code يفهمها الحاسوب ثم ينفذها، ويختلف هذا المُحول من لغة برمجة إلى أخرى ويُسمى إما مُصرِّف Compiler أو مُفسِّر Interpreter وبعض اللغات تحتاج إلى تصريف وآخر إلى تفسير وبعضها يحتاج إلى كلا العمليتين لتحويلها إلى لغة الآلة ثم تنفيذها. لتفهم الفرق بين المُصرِّف والمُفسِّر تخيل أن لديك وصفة مكتوبة باللغة التركية وأنت لا تعرف التركية وتريد أن تحضّرها. في هذه الحالة يمكن أن تطلب من أحدهم أن يترجم لك الوصفة بالكامل للغة العربية ويعطيها لك لتعدها متى ما أردت مستعينًا بهذه النسخة المترجمة Compiled، أو يمكنك أن تكلمه في كل مرة تريد فيها أن تحضر هذه الوصفة وتطلب منه أن يقرأها ويفسرها لك خطوة بخطوة Interpreted. بيئة التطوير المتكاملة IDE يمكنك أن تحصل على المحرر وأداة التحويل والتنفيذ على حدة وتثبتهما على جهازك، أو يمكنك بشكل بديل أن تعتمد على بيئة تطوير متكاملة IDE وهي اختصار العبارة Integrated Development Environment تتضمن كافة الأدوات اللازمة للتعامل مع لغة البرمجة. أمثلة على بيئات تطوير متكاملة: Microsoft Visual Studio NetBeans IntelliJ IDEA يمكنك في بيئة التطوير المتكاملة كتابة التعليمات البرمجية وتعديلها وتصحيحها وتحويلها ثم تنفيذها بسرعة وسهولة كل ذلك من مكان واحد، إذ توفر لك كافة الأدوات اللازمة لتكتب وتنفذ برامج بلغة معينة، كما توفر ميزات تساعدك في تطوير البرامج مثل تصحيح الأخطاء البرمجية، والإكمال التلقائي للتعليمات، وللتعرف أكثر على بيئة التطوير المتكاملة، يمكنك الرجوع إلى مقال مدخل إلى بيئة التطوير المتكاملة IDE. ملاحظة: يمكنك الاعتماد على مترجمات أو بيئات عمل برمجية متوفرة على الإنترنت، حيث توفر العديد من المنصات إمكانية كتابة وتنفيذ البرامج على متصفح الويب بدلًا من تثبيت وإعداد البرامج على الحاسوب المحلي. أساسيات البرمجة للمبتدئين تتنوع لغات البرمجة وتعدد استخداماتها إلا أنها تشترك في مجموعة من الأساسيات والمفاهيم، وتعلم هذه المفاهيم يمكّنك من التآلف من أي لغة برمجة، وإنجاز البرامج باستخدامها بمرونة أكبر، وأهم هذه الأساسيات: المتغيرات Variables الثوابت Constants أنواع البيانات Data types الكلمات المفتاحية Keywords التعليقات Comments بنى التحكم Control Structures الدوال Functions هياكل البيانات Data structure التكرار Iteration التعاود Recursion الكائنات Objects والأصناف Classes الوحدات Modules والمكتبات Libraries نشرح في الفقرات التالية كلًا من هذه الأساسيات البرمجية بمزيد من التفصيل، ونرفق بعض الأمثلة التوضيحية بلغات برمجة مختلفة. المتغيرات تستخدم المتغيرات Variables في البرمجة بشكل مشابه لاستخدامها في الرياضيات، فهي تخزن قيم البيانات من نوع محدد، ويمكن للمتغير احتواء قيمة واحدة في المرة الواحدة، فمتى ما وضعت فيه قيمة جديدة فإن القيمة السابقة المخزنة فيه سوف تحذف تلقائيًا. يمكن تشبيه المتغير بصندوق مفتوح في ذاكرة الحاسوب له اسم وعنوان خاص به، حيث يمكن إدخال القيم وإخراجها من هذا الصندوق حسب الطلب. وتسمى عملية وضع قيمة في المتغير بشكل مباشر الإدخال Input أو الإسناد Assignment أو أحيانًا الضبط Set، كما تسمى عملية الحصول على هذه القيمة وعرضها الإخراج Output أو الجلب Get. وتجدر الإشارة لأن بعض أنواع المتغيرات تكون محدودة الوصول، بمعنى أنها لا تسمح لك بالوصول المباشر لها سواء لتخزين البيانات ضمنها أو الحصول على القيم المخزنة فيها إلا عبر وسيط ويُسمى هذا الوسيط باسم ضابط setter وجالب getter على التوالي، والغرض من هذه العملية حماية المتغيرات من تعديلات غير مرغوبة كما سنوضح لاحقًا في فقرة الكائنات والأصناف التي أكثر ما تُستخدم فيها. لتعريف متغير في لغة البرمجة C++‎ عليك ذكر اسم المتغير ونوع البيانات التي تريد تخزينها في هذا المتغير وإسناد قيمة أولية فيه، على سبيل المثال لتعريف متغير باسم a لتخزين العدد الصحيح 10 بداخله نكتب ما يلي: int a = 10; كما يمكنك تعريف المتغير دون إسناد القيمة له في البداية وإسنادها لاحقًا بالشكل التالي: int a; a = 10; في حين لا تملك لغة بايثون أمرًا محددًا لتعريف المتغيرات، كل ما عليك هو كتابة اسم المتغير واستخدام علامة مساواة متبوعة بقيمة المتغير، وسوف تكتشف اللغة تلقائيًا نوع المتغير وحجم الذاكرة المناسب له كما يلي: a = 10 الثوابت تشير الثوابت Constants إلى قيمة أو كمية ثابتة لا نحتاج لأن نغيرها أو نعدلها أبدًا أثناء تنفيذ البرنامج، مثل سرعة الضوء، وعدد الدقائق في الساعة، والعدد Pi الذي يمثل نسبة محيط الدائرة إلى قطرها، وتسارع الجاذبية الأرضية، ومعدل نجاح الطالب وما إلى ذلك. فالثوابت البرمجية بمثابة صندوق تغلقه بإحكام بعد وضع قيمة فيه ولا يسمح لك بتغييرها في كود البرنامج، فبعد تحديد قيمة الثابت يسمح لك فقط بالوصول إلى قيمته، بخلاف المتغير الذي يمكنك الوصول إلى قيمته وإعادة تعيينها وتعديلها حسب حاجتك. لتعريف الثوابت في لغة C++‎ نستخدم الكلمة المفتاحية const ثم نكتب نوع البيانات واسم الثابت وقيمته كما يلي: const float PI = 3.14; const float GRAVITY = 9.8; const float SUCC_RATE = 0.5; في حين لا تميز بعض اللغات مثل لغة بايثون بين تعريف الثوابت والمتغيرات، حيث يمكنك تعريف الثوابت والتعامل معها كما تعرّف أي متغير، وتلتزم أنت بعدم تغيير قيمتها في سياق البرنامج، كما يمكنك التصريح الثوابت في ملف مختلف واستيرادها في برنامجك لتمييزها عن المتغيرات. PI = 3.14 GRAVITY = 9.8 ملاحظة: يشيع في أوساط المبرمجين تسمية الثوابت بحروف أجنبية كبيرة لتمييزها عن المتغيرات كما فعلنا في الأمثلة السابقة. أنواع البيانات أنواع البيانات Data types في لغات البرمجة هي عملية تحديد نوع وحجم القيمة التي يمكن أن تخزن في المتغير والتي يترتب عليها تحديد العمليات التي يمكن تطبيقها على هذه المتغير من طرف لغة البرمجة مثلًا السماح بتطبيق عملية الجمع والطرح على نوع الأعداد والسماح بعملية البحث والاستبدال على النصوص وهكذا. توفر لغات البرمجة العديد من أنواع البيانات مثل: الأعداد التي تنقسم إلى أعداد صحيحة integer numbers وأعداد عشرية floating point numbers، والمحارف Characters، والسلاسل النصية Strings، والقيم المنطقية Boolean …إلخ. على سبيل المثال في لغة البرمجة C++"‎" إذا كنت تحتاج في برنامجك إلى تخزين العمر، ستحتاج لمتغير من نوع بيانات عدد صحيح، ويمكنك تعريف هذا المتغير أو التصريح عنه باستعمال الكلمة المفتاحية int كما يلي: int age; فعندما استخدمنا الكلمة int هنا أخبرنا مترجم اللغة أن هذا المتغير مخصص لتخزين أعداد صحيحة فقط، ليحجز الحجم المناسب له في ذاكرة الحاسوب وينتظر منا إدخال قيم صحيحة فيه فقط، فإذا جربت تخزين نص أو عدد عشري فيه فستحصل على خطأ من أداة التحويل أثناء تحويل البرنامج إلى لغة الآلة وهذا ينطبق على الأمثلة الآتية أيضًا. وإذا احتجت لمتغير مخصص لتخزين قيمة عشرية مثل متوسط درجات الطالب، أو مساحة دائرة استخدم نوع البيانات float لهذا المتغير كما يلي: float avg; ولتعريف متغير مخصص لتخزين محارف مفردة يمكنك أن تستخدم نوع البيانات char كما يلي: char x; x = 'A'; أما لتخزين السلاسل النصية المكونة من عدة محارف فاستخدم نوع البيانات string كما يلي: string str = "This is a C++ string"; ولتخزين القيم المنطقية التي يمكنها أن تحتوي القيمة صواب true أو خطأ false والتي تفيد في اختبار الشروط، استخدم نوع البيانات bool كما يلي: bool con1 = false; bool con1 = true; إن التعامل مع أنواع البيانات أبسط في لغات أخرى مثل لغة بايثون، فأنت لا تحتاج لتحديد نوع بيانات للمتغير قبل استخدامه، لكون اللغة قادرة على استنباط وتعيين نوع بيانات المتغير تلقائيًا بمجرد أن تسند له قيمة ما، فبحسب نوع القيمة التي تسندها تحدد اللغة نوع البيانات المناسب له. إليك بعض الأمثلة على تعريف متغيرات من أنواع بيانات مختلفة في بايثون: v1 = "This is a Python string" #string v2 = 10 #int v3 = 10.33 #float v4 = True #bool لمزيد من المعلومات حول أنواع البيانات في لغات البرمجة، اطلع على مقال دليلك الشامل إلى أنواع البيانات. الكلمات المفتاحية تتضمن أي لغة برمجة مجموعة من الكلمات المفتاحية Keywords أو الكلمات المحجوزة Reserved Words، وهذه الكلمات لها معنى خاص ولا يمكن للمبرمج استخدامها لتعريف المتغيرات مثلًا. ولعلك انتبهت إلى قولنا كلمة مفتاحية على const وعلى int في الأمثلة السابقة في لغة C++‎ التي كانت كلمات محجوزة مخصصة لتعريف الثوابت البرمجية وأنواع البيانات، كما تعد الكلمتان True و False محجوزتين في بايثون لتمثيل القيمتين المنطقيتين صواب وخطأ على التوالي وقس على ذلك في أي لغة برمجة. وعليك أن تطلع على الكلمات المفتاحية ودلالة كل كلمة وطريقة استخدامها في اللغة التي تريد تعلمها ويكون عادة عددها محدود وبسيطة وقد تتكون من كلمة إنجليزية واضحة أو اختصار لها مثل الاختصار const لكلمة constants ثابت والاختصار init لكلمة integer عدد صحيح ومعرفة مما يتشكل الاختصار يُسهل عليك حفظ الكلمة خصوصًا وبما أن عددها محدود وبسيطة فلا تخف إن كانت لغتك الإنجليزية ضعيفة. التعليقات تعد التعليقات Comments من أساسيات البرمجة، والتعليقات هي عبارة عن نصوص وصفية تضاف للكود البرمجي لتسهيل فهمه وقراءته ويمكن أن تكون بأي لغة مثل اللغة العربية، وهي لا تنفذ في البرنامج حيث أن مترجم اللغة يتجاهلها ويعتبرها فراغات، لكنها مفيدة للمبرمج نفسه ليتذكر ما كتبه عند العودة للبرنامج لاحقًا، كما أنها تساعد أي شخص يقرأ الكود الذي كتبه المبرمج في فهم سير عمل البرنامج والهدف من كتابة تعليمات معينة فيه. تستخدم لغات البرمجة المختلفة أساليب مختلفة لكتابة التعليقات تنحصر عادة بالرموز الثلاثة # أو // أو /* */، على سبيل المثال في لغة C++‎ يمكنك كتابة التعليقات على سطر واحد بعد الرمز // وكتابة التعليقات متعددة الأسطر بين الرمزين /* */ كما يلي: /* هذا تعليق مكون من عدة أسطر */ //هذا تعليق مكون من سطر واحد أما في لغة بايثون فيمكنك كتابة التعليق أحادي السطر بعد الرمز # وكتابة التعليقات متعددة الأسطر بعد علامتي اقتباس أو ثلاث علامات اقتباس مفردة كما يلي: ''' هذا تعليق مكون من عدة أسطر ''' #هذا تعليق مكون من سطر واحد بنى التحكم تنفذ البرامج عادة بشكل متتابع من بداية الشيفرة إلى نهايتها تعليمة تلو الأخرى، لكن قد تحتاج في بعض الحالات لتغيير مسار التنفيذ وتجاوز بعض التعليمات أو تكرارها، وهنا يأتي دور بنى التحكم Control Structures التي تعتبر من أساسيات البرمجة لكونها تفيد المبرمجين في تحديد الاتجاه أو المسار الذي يجب الانتقال له بناء على عوامل معينة. بالعودة إلى مثال تعلم القيادة الذي ذكرناه بداية، تخيل أنك تسير في طريقك نحو مقر عملك، وصادفت إشارة حمراء أو اعترضتك سيارة إسعاف، ألن تحتاج عندها للتوقف لحين عودة الإشارة إلى اللون الأخضر أو التنحي لجانب الطريق لحين مرور الإسعاف ثم تتابع طريقك المعتاد. بنفس الطريقة تعمل بنى التحكم في الكود البرمجي، فهي تسمح للمبرمج بالتحكم في تدفق تنفيذ البرامج وفق حالات معينة، ومن أهم بنى التحكم البنى الشرطية if statement والبنى التكرارية loop statement. البنى الشرطية أما البنى الشرطية فتمكنك من اختبار شروط محددة قبل تنفيذ الكود البرمجي وتقوم بتنفيذه فقط عند تحقق هذه الشروط، مثلًا إذا كان لديك تعليمات برمجية تتضمن عملية قسمة، يمكنك اشتراط عدم تنفيذ هذه التعليمات عند محاولة القسمة على صفر. على سبيل المثال يقوم البرنامج التالي بلغة C++‎ بقسمة عددين عشريين ويختبر شرط القسمة على صفر: #include <iostream> using namespace std; int main() { float num1, num2, result; num1=18; num2=0; if (num2 == 0) { cout << "خطأ رياضي أنت تحاول القسمة على صفر"<<endl; } else { result=num1/num2; cout << "The result is "<< result << endl; } return 0; } تختبر التعليمة الشرطية if في الكود أعلاه إن كان المقسوم عليه num2 مساويًا للصفر (الذي يمكن أن يأتي من مواضع مختلفة مثل الطلب من المستخدم تزويدنا بقيمته)، وفي هذه الحالة تعرض العبارة "خطأ رياضي أنت تحاول القسمة على صفر" ولا تنفذ عملية القسمة num1/num2. الكود التالي كود مكافئ للكود السابق لكنه مكتوب بلغة بايثون: num1 = 18 num2 = 3 if num2 == 0: print("خطأ رياضي أنت تحاول القسمة على صفر") else: result = num1/num2 print(result) الأمثلة أعلاه كانت لشروط بسيطة، وستجد في لغات البرمجة أنواعًا عديدة من التعليمات الشرطية مثل if-else التي تمكنك من اختبار الشرط وعكسه، وتعليمة if المتداخلة التي تتضمن شرطًا فرعيًا داخل شرط رئيسي، وتعليمة switch التي تختبر شروط معتمدة على قيمة واحدة. كما ستتمكن من اختبار شروط مركبة من خلال المعاملات المنطقية مثل and و or و not. البنى التكرارية وأما البنى التكرارية أو حلقات التكرار فتمكنك من تكرار تنفيذ تعليمات معينة لعدد محدد أو مشروط من المرات، وتوفر على المبرمجين الكثير من الوقت في كتابة الكود. ستجد في أي لغة برمجة أنواعًا مختلفة من الحلقات مثل حلقات for التي تستخدم عندما تعرف عدد المرات التي تريد فيها تكرار التعليمات قبل التوقف، وحلقات while أو repeat التي تتشابه مع حلقات for لكنها تكرر مجموعة من التعليمات بعدد غير محدد من المرات يعتمد على استيفاء شرط معين. على سبيل المثال، إذا طلب منك أن تكتب برنامج لعرض ناتج ضرب العدد 5 بالأعداد من 1 إلى 10 فلا حاجة لأن تضرب العدد 5 في العدد 1 ثم في العدد 2 وهكذا وصولًا للعدد 10، يمكنك ببساطة كتابة حلقة تكرارية for كما في المثالين التاليين: حلقة for بلغة C++‎: int num=5; for (int i = 1; i < 11 ;i++) cout << num <<"X" << i << "="<< num*i << "\n"; حلقة for بلغة بايثون: num = 5 for i in range(1, 10): print(num, 'x', i, '=', num*i) الدوال الدوال Functions هي أجزاء مستقلة من الكود البرمجي لها اسم خاص بها وتشبه المصنع في عملها فتأخذ ممن يستخدمها دخلًا (إن وُجد) ثم تجري عمليات معالجة وتعيد إليه الناتج، ويدعى ما يُمرَّر إليها باسم المعاملات Parameters. تُكتب الدالة أو تعرّف مرة واحدة وتصبح بعدها قابلة لإعادة الاستخدام، حيث يمكن للمبرمج استدعاء أو مناداة الدالة في أي موضع في البرنامج مع تمرير قيم بيانات لها أو بدون، على سبيل المثال في حال أردت كتابة كود برمجي يعرض ناتج الضرب لعدد ما في الأعداد من 1 إلى 10 يمكنك تحويل الكود إلى دالة باسم displayMul وسيطها هو العدد المراد ضربه كما يلي: #include <iostream> using namespace std; // تعريف دالة لحساب نانج ضرب أي عدد في الأعداد من واحد لعشرة void displayMul(int num){ for (int i = 1; i < 11 ;i++) cout << num <<"X" << i << "="<< num*i << "\n"; } //استدعاء الدالة في البرنامج الرئيسي int main() { int num1 = 5; displayMul(num1); int num2 = 9; displayMul(num2); return 0; } عرفنا الدالة displayMul في المثال السابق بلغة C++‎ بكتابة نوع البيانات الذي تعيده الدالة وهو void أي لا شيء لأن الدالة تطبع القيمة ولا تعيد شيئًا، ثم اسمها ثم المعاملات الخاصة بها بين قوسين ()، ثم كتبنا التعليمات التي تقوم بها بين قوسين { }، ولاحظ أن الدالة لا تعيد شيئًا فلا يُشترط أن تأخذ أو تعيد شيئًا بل المهم أن تُنفِّذ عمليةً ما منوطة بها عند استدعائها. إليك أيضًا تعريف الدالة displayMul السابقة نفسها ولكن بلغة بايثون: def displayMul(num): for i in range(1, 10): print(num, 'x', i, '=', num*i) num = 5 displayMul(num) displayMul(9) ملاحظة: لا يمكنك استدعاء أو مناداة دالة في برنامجك إذا لم تقم بتعريفها أولًا، لأنك تحاول استخدام شيء غير موجود، لكن بعض الدوال تكون مضمنة ومعرفة مسبقًا في اللغة Built-in functions، ويمكنك استخدام هذه الدوال فورًا دون الحاجة لتعريفها بنفسك، على سبيل المثال الدالة "getline()‎"هي دالة جاهزة معرفة في لغة C++‎ تستخدم لإدخال السلاسل النصية من لوحة المفاتيح، والدالة print()‎ هي دالة جاهزة في لغة بايثون تستخدم لطباعة قيم المتغيرات على الشاشة. هياكل البيانات هياكل البيانات Data Structures هي بنى برمجية مصممة لتضم مجموعة من البيانات أو المتغيرات، وقد تكون هياكل أولية كالأعداد الصحيحة والأعداد العشرية والمحارف كما شرحنا في أنواع البيانات، أو هياكل مركبة يمكن تشبيهها بمجموعة صناديق متلاصقة في ذاكرة الحاسوب باستطاعتها تخزين عناصر أو متغيرات متعددة من نفس نوع البيانات ويمكن لبعض هياكل البيانات أن تتضمن مزيجًا من أنواع بيانات مختلفة. فالمصفوفة Array، والقاموس Dictionary والكائن Object وغيرها أحد أنواع هياكل البيانات الشهيرة، على سبيل المثال يمكنك استخدام المصفوفات عندما تحتاج إلى تخزين مجموعة مكونة من عدة قيم لها نفس النوع في متغير واحد بدلًا من تخزين كل قيمة في متغير منفصل، ويمكنك بعدها تحديد أي عنصر من العناصر الموجودة في المصفوفة والوصول له من خلال موقعه أو فهرسه داخل هذه المصفوفة، وإليك مثال على تعريف مصفوفة لتخزين 5 أعداد صحيحة: في لغة C++‎: int marks[5] = {50,99,78,66,59}; في لغة بايثون: marks=[50,99,78,66,59] ملاحظة: قد تختلف أسماء هياكل البيانات من لغة برمجة إلى أخرى ففي لغة بايثون لا يُطلق عليها اسم مصفوفة array كما في لغة C++‎ بل اسم قائمة list حيث تختلف التسميات والمعنى واحد. هنالك العديد من هياكل البيانات التي لا يتسع المقال الحالي لذكرها، لذا ارجع إلى مقال هياكل البيانات لمزيد من التفاصيل. التكرار يعتبر مفهوم التكرار Iteration أحد أهم مفاهيم أساسيات البرمجة، وستحتاج له لاسيما عند التعامل مع هياكل بيانات مركبة في شيفراتك البرمجية مثل المصفوفات، فالتكرار يعني المرور على كل عنصر من عناصر البيانات المركبة على حدة وعلى التوالي لتنفيذ عملية أو مهام محددة عليه، وستجد أن التكرار صفة أيضًا تُسمى iterable تُطلق على أي متغير أو نوع بيانات يمكن المرور عليه وستراها غالبًا في التوثيقات. يمكنك تنفيذ التكرار في لغات البرمجة بطرق مختلفة، لكنه يعتمد بشكل أساسي على استخدام الحلقات التكرارية بأنواعها المختلفة، كما توفر بعض اللغات مكررات Iterators وهي عبارة عن دوال أو عمليات مخصصة تمكنك من المرور على جميع عناصر هياكل البيانات بطريقة منهجية وسهلة. على سبيل المثال للمرور عبر عناصر المصفوفة marks التي عرفناها في الفقرة السابقة وطباعتها في لغة C++‎ يمكن أن نكتب حلقة for مع استخدام متغير i يمثل تعدادًا نستخدمه كفهرس للوصول إلى كل عنصر من عناصر المصفوفة كما يلي: #include <iostream> using namespace std; int main () { int marks[5] = {50,99,78,66,59}; cout << "The marks are:"; for (int i = 0; i < 5; ++i) { cout << marks[i] << " "; } } أما في لغة بايثون يمكنك المرور عبر عناصر المصفوفة وطباعتها كما يلي: marks=[50,99,78,66,59] for m in marks: print(m) التعاود يعتبر التعاود Recursion أحد المفاهيم البرمجية الأساسية، وهو يعتمد على تقسيم المشكلات البرمجية إلى مشكلات أصغر يمكن حلها بسهولة، ويرتبط هذا المفهوم بالدوال البرمجية، حيث أن الدالة التي تكرر استدعاء نفسها حتى تصل لحالة حدية أو أساسية Base case تجعلها تتوقف عن عملية استدعاء نفسها وتعيد نتيجة معروفة عند هذه القيمة تعرف باسم الدالة التعاودية Recursive Function، وإذا لم تكن هناك حالة حدية تصل لها الدالة فهذا يعني أن الدالة ستكرر استدعاء نفسها إلى مالا نهاية. هذا الأسلوب البرمجي يصلح لحل المسائل التي تملك نمطًا هرميًا والتي يمكن حلها بسهولة عن طريق تحويلها لمسائل فرعية مشابهة أصغر. لكن في حال كان بإمكانك حل مسألة معينة عن طريق الحلقات التكرارية بسهولة فلا توجد ضرورة لاستخدام أسلوب التعاود في هذه الحالة، ولا تقلق إن لم تفهم شيئًا فقد أضفنا مثالًا مع مخطط يوضح لك المفهوم تاليًا. على سبيل المثال مسألة حساب عاملي أو مضروب عدد ما "n!‎" هي أشهر مسألة تعاودية بطبيعتها، فكما تعرف مضروب العدد 0 هو قيمة معروفة تساوي 1، وبالتالي يمكن اعتبار n=0 هو الحالة الحدية التي يمكن من خلالها حل مسألة المضروب لأي عدد بناء على القاعدة التالية: n! = n * (n - 1) عندما تبلغ قيمة العدد n=0 فسوف يعيد القيمة 1 للدالة وينتهي الاستدعاء المتكرر أو التعاودي لها. إليك مثال على إيجاد مضروب أو عاملي العدد n: بلغة C++‎: #include <iostream> using namespace std; int factorial(int n) { if (n < 0) { return 0; } else if (n == 0) { return 1; } else { return factorial(n - 1) * n; } } // استدعاء الدالة في البرنامج الرئيسي int main() { cout<< factorial(4); } بلغة بايثون: def factorial(n): if n < 0: return 0 elif n == 1: return 1 else: return n * factorial(n-1) print (factorial(4)) المخطط التالي يوضح طريقة استدعاء الدالة التعاودية وإعادتها للقيمة عند وصولها للحالة الحدية لا تقلق مرة أخرى إن لم تفهمه فهو من المفاهيم المعقدة والمرعبة للمبرمجين المبتدئين، وستفهمه تدريجيًا ولا يمكن أن يتضح بالكامل إلا إن طبقته وحتى رسمته على ورقة أو مخطط كما المخطط السابق. الكائنات والأصناف تعتبر الكائنات Objects والأصناف Classes أحد أساسيات البرمجة كائنية التوجه "OOP" حيث أن الكائنات تعتبر وحدات تتضمن مجموعة من المتغيرات ومجموعة الدوال البرمجية. والصنف Class هو بمثابة نموذج أو مخطط عام لتمثيل الكائنات، يمكن تعريفه واستخدامه لاشتقاق العديد من الأمثلة أو الحالات المختلفة من هذه الكائنات، ولهذا السبب يسمى الكائن نسخة من الصنف "instance". لنأخذ مثالًا من الواقع، يمكنك تعريف صنف يسمى Car لتمثيل السيارة، سيكون لهذه السيارة خصائص مختلفة تميزها كاللون والنوع والطراز وسنة التصنيع والسعر …إلخ. كما سيكون لها أفعال أو سلوكيات تقوم بها كفعل التشغيل وزيادة السرعة وتغيير الاتجاه والتوقف …إلخ. لذا نعرف صنفًا خاصًا يمثل السيارة ونشتق منه نسخ لسيارات مختلفة. برمجيًا يعرف الصنف بداخله متغيرات ودوال، وتحدد المتغيرات الخاصة بالصنف مميزات هذا الصنف بينما تحدد دوال الصنف "class functions" ما الذي يمكن للكائنات القيام به كما يحوي الصنف على دوال خاصة منها دالة تُدعى الدالة البانية "constructor" التي تُستدعى تلقائيًا عند إنشاء واستنساخ كائن من الصنف المُعرَّف ويمكن عبرها تمرير قيم تضبط الكائن الجديد الناتج مثلًا تضبط متغيراته وإليك مثال لتوضيح ذلك. على سبيل المثال، يمكن تعريف صنف يمثل هيكل دائرة، سنعرف لهذا الصنف متغير خاص به أو خاصية تمثل قيمة نصف قطر الدائرة، ودالة بناء تضبط قيمة نصف القطر أثناء إنشاء كل دائرة، ودالة لحساب مساحة الدائرة، ودالة أخرى لحساب محيط الدائرة يمكن استدعاءهما بعد إنشاء كل كائن من الصنف دائرة. المثال التالي يعرف صنف يمثل دائرة بلغة البرمجة C++‎ ويشتق نسختين أو كائنين مختلفين من هذا الصنف لكل كائن نصف قطر مختلف: #include<iostream> using namespace std; class Circle { const float PI = 3.14; // data members float radius; public: // contractor Circle(float radius) { this->radius = radius; } // member function float Area() { return radius*radius*PI; } float Perimeter() { return 2*radius*PI; } }; int main() { Circle circle1(3); cout << circle1.Area() << endl; cout << circle1.Perimeter() << endl; Circle circle2(4); cout << circle2.Area() << endl; cout << circle2.Perimeter() << endl; return 0; } والمثال المكافئ التالي بلغة بايثون يعرف صنف دائرة ويشتق كائنين منه: #تعريف صنف يمثل دائرة class Circle(): def __init__(self, radius): self.radius = radius def get_area(self): return (self.radius ** 2) * pi def get_perimeter(self): return self.radius * 2 * pi # إنشاء كائنات من الصنف Circle pi = 3.14 circle1 = Circle(3) print(circle1.get_area()) print(circle1.get_perimeter()) circle2 = Circle(4) print(circle2.get_area()) print(circle2.get_perimeter()) لا تقلق إن لم تفهم شيئًا مما سبق فمهوم الأصناف والكائنات مفهوم دسم معقد على المبتدئين، ولكن حاول إعادة قراءة الفقرة وتطبيق الأمثلة أو يمكنك تخطيه ببساطة فالمهم أنك تعرفت على المفهوم، أما إن أردت المزيد من التفاصيل، فارجع إلى مقال البرمجة كائنية التوجه من سلسلة تعلم البرمجة. الوحدات والمكتبات لعلك لاحظت عبارات تبدأ بالكلمة using أو include أو import في الأمثلة البرمجية السابقة وتساءلت عن أهمية وجودها! هذه العبارات ليست سوى أمثلة على استخدام وحدات ومكتبات جاهزة مختلفة في لغات البرمجة. تعتبر الوحدات Modules والمكتبات Libraries أحد مفاهيم أساسيات البرمجة التي من الضروري أن تعيها جيدًا، والهدف الأساسي من وجودها تسهيل كتابة التعليمات البرمجية وتمكين المبرمج من إعادة استخدامها دون الحاجة إلى كتابة التعليمات البرمجية الخاصة بها في الكود من جديد. فالمكتبات والوحدات توفر على المبرمجين إعادة اختراع العجلة وتمكنهم من التركيز على حل المشكلة بسهولة ومرونة أكبر. توفر كل لغة برمجة العديد من المكتبات التي تضم مجموعة من الدوال والأصناف والوحدات التي يمكنك استخدامها مرارًا وتكرارًا في التعليمات البرمجية الخاصة بك لأداء مجموعة من الوظائف المفيدة دون الحاجة لإنشائها من البداية، كما يمكنك تعريف الوحدات الخاصة بك. هناك العديد من الوحدات المضمنة في لغة بايثون مثلًا والتي يمكنك استيرادها بكتابة التعليمة import ولنضرب مثلًا باستيراد الوحدة math للاستفادة من الدوال الرياضية التي توفرها بالشكل التالي: import math print (math.sqrt(25)) print (math.pi) print (math.degrees(2)) print (math.radians(90)) print (math.sin(2)) print (math.cos(0.5)) إلى هنا نكون قد انتهينا من شرح أساسيات البرمجة للمبتدئين والتي تناولنا فيها أهم المفاهيم التي ستتعرف عليها بالتفصيل في أي لغة برمجية تنوي تعلمها قبل أن تتمكن من تطوير برامجك وتطبيقاتك بهذه اللغة. ونختم مقالنا بأهم النصائح والتوصيات التي تساعدك على تعلم هذه الأساسيات. 10 نصائح لتعلم أساسيات البرمجة إليك مجموعة نصائح سريعة تساعدك في رحلة تعلم البرمجة: حدد هدفك من تعلم البرمجة، ثم تعلم ما يلزمك من تقنيات لتحققه. لا تشتت نفسك بكثرة اللغات والتنقل بينها وركز على المفاهيم وطبقها بلغة واحدة بإتقان وتركيز. ضع خطة للتعلم والتزم بها دون تسويف. لا تضيع وقتك في البحث عن أفضل المصادر التعليمية والتنقل بينها بل اختر واحدًا فقط والتزم به للنهاية. طور مهارات البحث الفعال فهذا سيوفر عليك وقتًا كبيرًا ويساعدك في إيجاد حلول لمشاكلك البرمجية. رافق المجدين ومن يشاركونك الهدف والاهتمام نفسه فإن الصاحب ساحب كما يُقال. لا تتوقف عن التعلم وطور نفسك باستمرار. تحلَّ بالصبر والأناة فإن العلم بالتعلّم والحلم بالتحلّم. تقبل الفشل والخطأ فالفشل هو وسيلة للنجاح. طبق ثم طبق ثم طبق ما تتعلمه. الخلاصة تطرقنا في مقال اليوم لشرح أساسيات البرمجة للمبتدئين وتعرفنا على أهم المفاهيم البرمجية التي ستصادفك عند تعلم أي لغة من لغات البرمجة وذكرنا في الختام أهم الأسس والنصائح التي تساعد أي مبرمج لتعلم أساسيات البرمجة من الصفر حتى الاحتراف. قد لا تتمكن من هضم جميع المفاهيم مرة واحدة خصوصًا إن كنت مبتدئًا، لذا ارجع للمقال مرة ومرتين حتى تتأكد من استيعابك لتلك المفاهيم وضعه ضمن قائمتك المفضلة وطبق الأمثلة بلغة البرمجة التي تتعلمها أو تريد تعلمها. وإذا كان لديك أي تساؤلات حول أي شيء مر معك في المقال أو كنت قد بدأت فعلا بتعلم إحدى لغات البرمجة ولديك نصائح مفيدة تود أن توجهها للمبتدئين في تعلم البرمجة، نرحب بأن تشاركنا بها في التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا أسهل لغات البرمجة البرمجة كائنية التوجه دليلك الشامل إلى: برمجة التطبيقات فوائد تعلم البرمجة

إنَّ التطبيق العملي أمر ضروري لإتقان أي مجال تقني ولا سيما مجال الذكاء الاصطناعي، فإذا كنت مهتمًا بالعمل في هذا التخصص وبدأت تعلمه بالفعل لكنك لاتزال مبتدئًا ولا تعرف ماهي مشاريع الذكاء الاصطناعي التي يمكنك تنفيذها لتطبيق معلوماتك النظرية وتوظيفها في مشاريع عملية تحسن خبراتك وتعزز معرض أعمالك فهذا المقال لك، إذ نقترح لك فيه مجموعة من المشاريع العملية متفاوتة الصعوبة في مجالات الذكاء الاصطناعي المختلفة لتساعدك على تحسين مستواك وصقل مهاراتك. مشاريع ذكاء اصطناعي في مجال تعلم الآلة يعد تعلم الآلة Machine Learning (ML) من أهم المجالات الفرعية لتخصص الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence (AI) فهو مجالٌ يسمح للأجهزة الحاسوبية بالتعلم من البيانات وحل المشكلات واتخاذ القرارات دون الحاجة إلى البرمجة الصريحة لكل جزء من أجزاء المشروع، ويهتم مهندسو تعلم الآلة بتطوير خوارزميات حاسوبية تتطور ذاتيًا باستخدام البيانات. لمجال تعلم الآلة استخدامات وتطبيقات عديدة، من بينها أنظمة التوصية المدمجة في منصات عديدة، كالمتاجر الإلكترونية التي تقترح عليك سلعًا تلائمك، ومنصات الفيديو التي تقترح عليك مقاطع جديدة بناءً على تاريخ مشاهداتك، ومواقع التواصل الاجتماعي التي تُظهِرُ لك منشوراتٍ تبعًا لإعجاباتك وتعليقاتك السابقة. ومن أهم مشاريع الذكاء الاصطناعي المقترحة لمهندسي تعلم الآلة: مشروع تصنيف صور بالذكاء الاصطناعي. مشروع توقع أسعار العقارات بالذكاء الاصطناعي. مشروع كشف الاحتيال المالي بالذكاء الاصطناعي. لنشرح المزيد عن كل مشروع من هذه المشاريع وآلية تنفيذه. 1. مشروع ذكاء اصطناعي لتصنيف صور مستوى الصعوبة: سهل. يعد نموذج تصنيف الصور باستخدام خوارزميات تعلم الآلة من مشاريع الذكاء الاصطناعي السهلة المناسبة للمبتدئين، إذ تقوم فكرة المشروع على بناء نموذج ذكاء اصطناعي يستطيع التمييز بين صورٍ مختلفة لأنواعٍ متعددةٍ من أشياء محددة، مثل: نموذج يميز بين صور الأنواع المختلفة من الحيوانات، ويكون هذا بمنح النموذج قاعدة بيانات بها عدد كبير من الصور المرتبة لكل نوع من الأنواع التي نريد أن يميز النموذج بينها مع نص يوضح ماهية كل نوع ومواصفاته، كأن نمنح النموذج صورًا لكلابٍ وقططٍ مع التوضيح النَّصي أنَّ هذه كلاب وقطط، ويتدرب النموذج على هذه البيانات محاولًا اكتشاف أنماط وسمات كل نوع، ففي مثالنا يحاول النموذج اكتشاف صفات الكلب والقطة، ثم يكون قادرًا على التعرف عليهما من صور أخرى لم يتدرب عليها قبلًا. نمر خلال عملية تطوير نموذج تصنيف صور على خطوات متعددة، وهي: جمع البيانات: يمكنك جمع الصور التي سيتدرب عليها النموذج بنفسك، كما يمكنك العثور على مجموعة بيانات Dataset جاهزة عبر الإنترنت، مثل مجموعات بيانات CIFAR-10. معالجة البيانات: إذا جمعت البيانات التي سيتدرب النموذج عليها بنفسك فعليك معالجتها وتصنيفها ووضع صور الكلاب تحت تصنيف واحد وتوضح أنَّ هذه صور كلاب، وتضع صور القطط تحت تصنيف واحد وتوضح أنها صور قطط، أمَّا إذا حمَّلت مجموعة بيانات جاهزة من الإنترنت فيمكنك الانتقال للخطوة التالية مباشرةً. بناء النموذج: يشير بناء النموذج إلى عملية إنشاء الشبكة العصبية Neural Network التي ستتدرب على البيانات وتتمكن من تصنيف الصور بعد التدريب، وغالبًا ما تستخدم في هذه المرحلة أطر عمل جاهزة لتسهيل وتسريع عملية التطوير مثل تينسرفلو TensorFlow. تدريب النموذج: تمنح النموذج مجموعة البيانات الجاهزة ليبدأ النموذج في محاولة استكشاف الأنماط بين الصور، ويسعى لفهم سبب وضع كل صورة ضمن تصنيفها، فيبدأ بفحص صور القطط ويحاول فهم السمات المميزة لكل قطة حتى يتمكن من التعرف على صور القطط خارج مجموعة البيانات التي تدرَّب عليها. اختبار النموذج: هنا يحين موعد اختبار مدى نجاح المشروع، فتسأل النموذج عن صور لكلابٍ وقططٍ أو أيٍّ كان ما درَّبتَ نموذجكَ عليه، على أن تكون هذه الصور خارج مجموعة البيانات التي تدرَّب عليها النموذج، فإن أجاب بدقة فقد نجح المشروع، وإن أخطأ فتأكد من دقة تصنيفك للبيانات أولًا، فإن كانت مصنفة وموصوفة بدقة فامنحه مزيدًا من البيانات للتدرب عليها ثم أعد اختباره. 2. مشروع توقع أسعار العقارات مستوى الصعوبة: متوسط. يعد نموذج توقع أسعار العقارات من أفكار مشاريع الذكاء الاصطناعي المفيدة متوسطة الصعوبة، ويساعدك نموذج توقع أسعار العقارات على تحديد السعر المناسب للعقار بناءً على معطيات عديدة، بدءًا من موقع العقار، مرورًا بمساحته وعدد الغرف فيه، وصولًا إلى رفاهيات العقار، مثل وجود فناء خلفي ومسبح. لا تختلف خطوات تنفيذ مشروع نموذج توقع أسعار العقارات كثيرًا عن خطوات تنفيذ مشروع نموذج تصنيف الصور، وكذا سائر مشاريع الذكاء الاصطناعي في مجال تعلم الآلة، فكلُّ مشاريع تعلم الآلة تتفق في خطوات جمع البيانات ومعالجتها وبناء النموذج وتدريبه واختباره، ولكن تختلف المشاريع فيما بينها في أحجام البيانات ومدى تعقيدها، ووظائف النموذج ومدى تعقيد خوارزمياته وطريقة تعامله مع البيانات وتعلمه منها. يمكنك في مرحلة جمع البيانات لهذا المشروع الاستعانة بمجموعات البيانات التي توفرها المواقع الرسمية للحكومات حول الإسكان، أو البحث في مواقع العقارات لجمع البيانات المُرادة، ثم معالجة بياناتك وتنظيفها، فإذا كانت هنالك بعض المعلومات المفقودة كمساحة عقار أو ما شابه فيمكنك ملؤها بمتوسط المساحات أو أن تحذف هذه القطعة من البيانات. ينصح في مرحلة بناء النموذج استخدام خوارزميات الانحدار الخطي Linear Regression فهي قادرة على اكتشاف العلاقات بين البيانات المختلفة كالعلاقة بين مساحة العقار وموقعه وسعره، كما يمكنك الاستعانة بمكتبات التحليل التنبؤي للبيانات مثل مكتبة ساي كيت ليرن Scikit-Learn المكتوبة بلغة بايثون. بعد ذلك عليك أن تمرر مجموعة البيانات التي جمعتها للنموذج كي يتدرب عليها ويستكشف الأنماط المختلفة بين البيانات، ويفهم لماذا كان العقار باهظ الثمن في منطقة ما وكان زهيدًا في منطقة أخرى، ويتعلم العلاقة بين المساحة وسعر العقار وغيرها من البيانات ذات الصلة، ويمكنك أخيرًا اختبار مشروعك مع عقارات بمعطياتٍ غير تلك الموجودة في مجموعة البيانات التي تدرب عليها مسبقًا. 3. مشروع كشف الاحتيال المالي مستوى الصعوبة: متقدم. تقع نماذج الكشف على الاحتيال ضمن أهم مشاريع الذكاء الاصطناعي، ولا سيما تلك المتعلقة بالاحتيال المالي، حيث تساعد هذه النماذج على كشف العمليات الاحتيالية في المعاملات المالية بناءً على معطيات عديدة، منها مثلًا التاريخ الإنفاقي للعميل، فإن أُجريَت عملية مالية مفاجئة بمبلغ أعلى بكثيرٍ من متوسط إنفاق العميل تُصنَّف العملية احتيالًا، وكذلك إذا تتابعت العديد من العمليات دون فروق زمنية واسعة تصنفها نماذج الكشف عن الاحتيال كعملياتٍ احتيالية. تكمن صعوبة تطوير مشروع ذكاء اصطناعي للكشف عن الاحتيال في صعوبة جمع ومعالجة البيانات التي سيتدرب عليها النموذج، حيث تحتاج لإنشاء مجموعة بيانات تحتوي على عدة تواريخ إنفاقية مع تفاصيل عن عملائها، وإضافة مجموعة من العمليات إلى مجموعة البيانات هذه ثم تصنيفها كعملياتٍ آمنة وعملياتٍ احتيالية، ثم ومعالجة البيانات والتأكد من اكتمال الخانات وعدم فراغ أيٍّ منها. يمكنك استخدام عدة خوازرميات في تطوير نموذج الكشف عن الاحتيال، مثل خوارزمية الانحدار اللوجستي Logistic Regression التي تستطيع توقع احتماليات الاحتيال في العمليات المالية بناءً على المدخلات، كما يمكنك استخدام خوارزمية الغابة العشوائية Random Forest التي تستطيع اكتشاف العمليات المشبوهة والاحتيالية عن الطبيعية بدقة كبيرة، ويوجد خورازميات أخرى تفيد في هذا المجال مثل خوارزمية تعزيز التدرج Gradient Boosting. بعد كتابة خوارزميات النموذج عليك تزويده بالبيانات ليتدرب عليها ويكتشف العمليات الاحتيالية من بين تاريخ العمليات لكل بطاقة أو حساب موجود في مجموعة البيانات، وما إن ينتهي من التدرب على البيانات يمكنك حينئذٍ اختباره على معاملات مالية جديدة. مشاريع ذكاء اصطناعي في مجال معالجة اللغات الطبيعية يعد مجال معالجة اللغات الطبيعية Natural Language Processing (NLP)‎ واحدًا من المجالات الفرعية الحيوية في الذكاء الاصطناعي، وهو يختص بتمكين الآلات والحواسيب من فهم اللغات البشرية، كالعربية والإنجليزية وغيرها، سواءً كانت اللغة مدخلة نصيًا أو صوتيًا وله تطبيقات عديدة منتشرة، بدءًا من روبوتات الدردشة وأشهرها شات جي بي تي ChatGPT وجوجل جيميني Google Gemini، مرورًا بالمساعدين الصوتيين مثل مساعد جوجل Google Assistant وأليكسا Alexa وسيري Siri، وصولًا إلى أدوات الترجمة بمساعدة الحاسوب وأهمها ترجمة جوجل Google Translation. تتعدد مشاريع الذكاء الاصطناعي المقترحة لمهندسي معالجة اللغات الطبيعية، ومنها: مشروع روبوت دردشة لخدمة العملاء باستخدام الذكاء الاصطناعي. مشروع ذكاء اصطناعي لتحليل مشاعر جمهور مواقع التواصل الاجتماعي. مشروع ذكاء اصطناعي للترجمة الآلية. لنوضح المزيد حول كل مشروع من هذه المشاريع وآلية تنفيذه ومستوى صعوبته. 1. مشروع روبوت دردشة لخدمة العملاء بالذكاء الاصطناعي مستوى الصعوبة: سهل. يعد روبوت الدردشة لخدمة العملاء مشروع ذكاء اصطناعي للمبتدئين، ويتمحور بشكلٍ أساسيٍّ حول بناء روبوت دردشة يفهم استفسارات العملاء ويجيب عليها تلقائيًا بإجاباتٍ واضحةٍ كافيةٍ صحيحةٍ، ويعتمد روبوت الدردشة لخدمة العملاء على خوارزميات معالجة اللغات الطبيعية في المقام الأول، ثم على خوارزميات تعلُّم الآلة في المقام الثاني. نبدأ بناء روبوت دردشة خدمة العملاء بتطوير كل جزء منه على حدة، بدءًا من أساس روبوت الدردشة والذي يمكنك بناؤه مستخدمًا إحدى منصات تطوير روبوتات الدردشة عبر واجهة أمامية بسيطة، مثل Chatfuel، أو أن تكتب شيفرات روبوت الدردشة بنفسك مستعينًا بمكتبات وأطر عمل مساعدة مثل مكتبة NLTK بلغة باثيون ثم نطور بعد ذلك نظام التعرف على النوايا Intent Recognition في روبوت الدردشة، والذي يحاول معرفة المغزى وراء الأمر المُدخل من العميل، كتحديد ما إن كان عميل متجر إلكتروني يتساءل عن سياسات الاسترجاع أو تتبع طلبه أو غيرها. نشرع بعد ذلك في تطوير نظام استخراج الكيانات المُسمَّاة (named entity extraction)، والذي يعمل على استخراج التفاصيل المهمة من رسالة العميل، مثل رقم المنتج واسمه أو رقم الطلب وغيرها، وبعد ذلك نبني منهجية تدفق المحادثة التي تساعد روبوت الدردشة على إدارة المحادثة بكفاءة وكتابة ردود مناسبة لاستفسارات العميل ومساعدته على حل مشكلاته، وأخيرًا نجمع كل هذه الأجزاء ونُضمِّنها ليتكون روبوت الدردشة، ثم نبدأ في اختبار كفاءته في إدارة المحادثات. 2. مشروع ذكاء اصطناعي لتحليل مشاعر جمهور مواقع التواصل الاجتماعي مستوى الصعوبة: متوسط. يعمل نموذج تحليل مشاعر جمهور مواقع التواصل الاجتماعي على تحليل المنشورات والتغريدات، ومحاولة تحديد المشاعر العاطفية خلف الكلمات المكتوبة، فيصنف المنشورات بين منشورات إيجابيةٍ ومنشوراتٍ سلبيةٍ وأخرى طبيعية أو عادية، ويساعد هذا النوع من النماذجِ الأعمالَ على تخصيص حملاتهم التسويقية تبعًا للفئة المستهدفة، ويساعدهم كذلك على إطلاق حملات تسويقية ذات كفاءة، وذلك بتحليل أحجام ضخمة من المحتوى المكتوب من هذه الفئة المستهدفة. نبدأ في العمل على تطوير نموذج تحليل مشاعر منشورات مواقع التواصل الاجتماعي بجمع البيانات، فالبيانات في حالتنا هي منشورات التواصل الاجتماعي، ولأنَّ هذا النوع من البيانات غالبًا ما يكون فوضويًا وغير مهيكل فنحتاج جهدًا كبيرًا في معالجة بيانات هذا المشروع، فيمكننا تطوير برنامج يعيد الجملة إلى تكوينها الأصلي، فيزيل الرموز ويحول الحروف الكبيرة إلى صغيرة، ثم يختصر الجملة ما أمكن. بعد ذلك نبدأ في اختيار منهجية معالجة اللغة الطبيعية المناسبة، ولتكن النهج القائم على المعجم Lexicon-Based Approach، والذي يُقسِّم الجملة إلى كلماتٍ ويُحدِّد ماهية كل كلمة على حدة ما إذا كانت كلمة إيجابية أم سلبية أم عادية، فكلما زادت الكلمات الإيجابية في المنشورات صنَّفها ضمن المنشورات الإيجابية، وكذلك كلما زادت الكلمات السلبية في المنشورات صنَّفها ضمن المنشورات السلبية. وأخيرًا بعد تجهيز البيانات وتحديد المنهجية نبدأ في تطوير النموذج، ونعطيه البيانات ليتدرب عليه، ثم نختبره على محتوى ليس ضمن مجموعة البيانات وننظر هل سيصنفه بشكلٍ صحيحٍ أم يخطئ في التصنيف. ولمزيدٍ من التفاصيل حول مشروع نموذج تحليل المشاعر ننصحك بمطالعة مقال تحليل المشاعر في النصوص العربية باستخدام التعلم العميق. 3. مشروع ذكاء اصطناعي للترجمة الآلية مستوى الصعوبة: متقدم يعد المترجم الآلي متعدد اللغات من أهم مشاريع الذكاء الاصطناعي، وتتمحور فكرته حول تمكين المستخدم من الترجمة بين لغة وأخرى، مع دعم لغات عديدة ومتنوعة، وذلك مع تحري الدقة في الترجمة والمقارنة بين الترجمات المختلفة للكلمة الواحدة واستخدام الترجمة الأنسب لها، وأخيرًا تكوين جملة واضحة مفهومة سليمة. الخطوة الأولى من عملية تطوير مترجم آلي متعدد اللغات هي جمع البيانات وتنظيفها ومعالجتها، وتحتاج في هذا المشروع بالذات للبحث عن مجموعة بيانات جاهزة تحتوي على الكلمات بمرادفاتها في اللغات المختلفة مع أمثلة للكلمة في سياقات حديثية عديدة بكل لغة، ثم تعالج هذه البيانات بالبحث فيها عن الترجمات الناقصة أو المفقودة، ثم تترجمها بنفسك. بعد ذلك تختار منهجية الترجمة ونقترح عليك منهجية الترجمة الآلية العصبية Neural Machine Translation (NMT) لدقة عالية في الترجمة، ومن بعد ذلك تكتب خوارزميات النموذج التي ستتدرب على البيانات، ثم تمنح مجموعة البيانات للنموذج ليتدرب عليها، وتجدر الإشارة لأنَّ هذا المشروع هو من مشاريع الذكاء الاصطناعي التي تتطلب الكثير من الموارد الحاسوبية وقدرات معالجة قوية قادرة على التدرب على البيانات الضخمة. ثم ما إذا انتهى النموذج من التدرب على البيانات يمكنك اختبار دقته في الترجمة بين اللغات المختلفة. مشاريع ذكاء اصطناعي في مجال الرؤية الحاسوبية يعد مجال الرؤية الحاسوبية Computer Vision أحد المجالات الحيوية من مجال الذكاء الاصطناعي ويمكن تنفيذ العديد من مشاريع الذكاء الاصطناعي التي تستفيد من قدرة الآلات على تفسير الصور ومقاطع الفيديو وسائر المرئيات والتعرف على محتوياتها مثل تطبيقات التعرف على الوجوه والتعرف على الأشياء وتتبع الحركة، كما تدخل فيه تطبيقات أعقد من ذلك، مثل أنظمة السيارات ذاتية القيادة، وأنظمة الروبوتات، وغيرها. ومن مشاريع الذكاء الاصطناعي المهمة لمهندسي الرؤية الحاسوبية: مشروع التعرف على الوجوه بالذكاء الاصطناعي. مشروع ذكاء اصطناعي لتتبع الأشياء المرئية. مشروع سيارة ذاتية القيادة. وإليك شرحًا أوفى عن كل مشروع من هذه المشاريع وطريقة تنفيذه. 1. نظام التعرف على الوجوه بالذكاء الاصطناعي مستوى الصعوبة: سهل. يعد نظام التعرف على الوجوه مشروع ذكاء اصطناعي للمبتدئين، وتدور فكرة المشروع حول تطوير برنامج يمكنه تحديد الوجوه في الصور والتعرف على أصحابها، وذلك باستخدام تقنيات تعلم الآلة وتقنيات الرؤية الحاسوبية. في أولى الخطوات وهي خطوة جمع البيانات نجد صور المشاهير خيارًا جيدًا لتدريب النموذج عليها، إذ تتوفر صورٌ لهم من زوايا مختلفة عبر الإنترنت، فيمكنك تحميل مجموعة من الصور لكل شخص وتصنيفها داخل مجموعة البيانات حيث تكون جميع صور الشخص تحت تصنيفٍ باسمه، ثم بعد ذلك تبني النموذج باستخدام المكتبات وأطر العمل الجاهزة، مثل مكتبة face_recognition في لغة بايثون. ثم تسمح للنموذج بالتدرب على البيانات والتعرف على الوجوه وتحديد أصحاب هذه الوجوه، ثم إذا ما انتهى من التدرب على مجموعة البيانات يمكنك اختباره على صورٍ غير الموجودة في مجموعة البيانات لنفس الأشخاص الذين كانوا فيها. طالع المزيد عن أنظمة التعرف على الوجوه بقراء مقال إعداد شبكة عصبية صنعية وتدريبها للتعرف على الوجوه. 2. مشروع ذكاء اصطناعي لتتبع الأشياء المرئية مستوى الصعوبة: متوسط. يشير نظام تتبع الأشياء المرئية إلى نظام برمجي يستخدم الذكاء الاصطناعي للتعرف على الأشياء المختلفة في مقاطع الفيديو وتتبعها، كالتعرف على السيارات وتتبعها في أنظمة الرادارات، والتعرف على الأجساد البشرية وتتبعها في أنظمة كاميرات المراقبة. نبدأ تطوير النموذج بجمع مقاطع للأشياء المرئية التي تود تتبعها، مثل مقاطع متعددة لسياراتٍ تجري على طريقٍ سريع، مع إضافة مربعات حول الأشياء المراد تتبعها في مقاطع الفيديو، ثم تطور نموذجك بإحدى المنهجيتين YOLO أو SSD، ثم تمنح النموذج مجموعة البيانات ليتدرب عليها ويحاول التعرف على الأشياء الموجودة في مقطع الفيديو وتتبع الشيء المطلوب منه تتبعه، ثم تختبر النموذج. 3. مشروع سيارة ذاتية القيادة مستوى الصعوبة: متقدم. يعد بناء نظام لسيارة ذاتية القيادة أمرًا صعبًا، نظرًا لتعقيد هذه الأنظمة وكثرة وظائفها وخواصها، ولكنه مشروعٌ تتعلم منه الكثير، وتتضمن أنظمة السيارات ذاتية القيادة أنظمة تتبع للأشياء، كما تتضمن أنظمة لرسم الخرائط وتحديد الطرق. تمر خلال مشروع تطوير نظام سيارة ذاتية القيادة بمراحلٍ ثلاث: الإدراك: تعمل في هذه المرحلة على بناء النظام الإدراكي للسيارة، والذي يساعدها على رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد للمكان المحيط، ويساعدها على التقاط صور للطريق ومعرفة الأشياء أمامها، وكذلك يتضمن النظام الإدراكي نظامًا لتحديد السرعة والمسافة، ويعمل أيضًا على معرفة معلومات عامة عن الموقع المحيط باستخدام نظام تحديد الموقع العالمي GPS. تخطيط المسار: تبني لنظام السيارة ذاتية القيادة في هذه المرحلة نظامًا داخليًا لرسم الخرائط عالية الجودة، ونظامًا لتحديد أفضل المسارات وأسرعهم للسير فيه مع النظر للظروف الحالية من أجواءٍ وغيرها، كما نُعلِّم النظام كيفية تجنُّب الحواجز من بشرٍ وسياراتٍ أخرى وغيرها من الحواجز. اتخاذ القرارات: نجعل النظام قادرًا على السير في المسار الذي خططه قبلًا، ونزده بنظام توقعٍ لحركات المركبات المجاورة، ونحرص في هذه المرحلة على تطوير منطق اتخاذ القرارات التي تؤدي إلى سلامة وأمان الراكب والسيارة. مشاريع ذكاء اصطناعي في مجال برمجة الروبوتات تشير برمجة الروبوتات Robotics Programming إلى عملية استخدام إحدى لغات برمجة الروبوتات لتطوير النظام الذي يستطيع به جسد الروبوت أن يبدأ في تنفيذ مهامه، وتساعد برمجة الروبوتات الروبوت على أن يدرك بيئته، ويضع خططًا، ويتخذ قراراتٍ، وينفذ مهامًا، فمثلًا عند تطوير روبوت للتنقل الأرضي نحتاج إلى تزويد نظامه بخوارزميات الرؤية الحاسوبية التي تسمح له بالإدراك والتعرف على الأشياء من حوله، كما نحتاج إلى جعل النظام قادرًا على رسم خرائط، ويحتاج أيضًا إلى خوارزميات لتخطيط مسارٍ والسير فيه، وخوارزميات للتحكم في محركاته وأجزائه الفيزيائية، وغيرها. ومن أهم مشاريع برمجة الروبوتات: مشروع تحريك ذراع روبوت في مسار محدد. مشروع مساعدة روبوت على تجنب العقبات. مشروع روبوت يتفاعل مع البيئة ويتعلم ويتطور باستقلالية. وإليك المزيد حول كل مشروع من هذه المشاريع الذكية. 1.مشروع لتحريك ذراع الروبوت في مسار محدد مستوى الصعوبة: سهل يهتم هذا المشروع بتطوير خوارزمية لذراع الروبوت تجعله قادرًا على التحرك في مسار محدد مسبقًا لحمل شيء من مكان إلى آخر، ونرى تطبيقات هذا المشروع بكثرة في المصانع المعتمدة كليًا أو جزئيًا على الآلات في تصنيع منتجاتها، إذ تتواجد فيها أذرع روبوتات تنقل المنتجات وتدخلها وتخرجها من آلات التصنيع، ثم تغلفها وتجعلها جاهزة للبيع. تحتاج أولًا في هذا المشروع إلى ذراع روبوت لتطور الخوارزمية له وتختبرها عليه، فما إن حصلت عليه فابدأ بفحصه وتعرف على مواصفاته وعدد مفاصله والنطاق الحركي لكل مفصل، وتعرف على سائر المستعشرات المدمجة فيه، ثم ابدأ بتحديد المسار المناسب للذراع بناءً على هذه المواصفات، وبعد ذلك ابدأ في تحويل هذا المسار إلى شيفرات برمجية تساعد الذراع على التحرك حركةً بحركة، وحدد سرعة تنفيذ كل حركة في المسار، ثم ثبت النظام على ذراع الروبوت واختبر مدى دقته في التحرك من مكان إلى آخر. 2. مشروع مساعدة روبوت على تجنب العقبات مستوى الصعوبة: متوسط يهدف مشروع تطوير نظام يساعد الروبوت على تجنب العقبات إلى تمكين الروبوت من التحرك الحر في بيئة مع تجاوز العقبات المختلفة وعدم الاصطدام بها. يعتمد هذا المشروع على كتابة خوارزميات لمستشعرات الروبوت، ونمر فيه بثلاث خطوات، أمَّا الأولى فهي تحصيل المستشعرات وبرمجتها بحيث يعرف الروبوت من خلالها ما حوله من مرئيات وماديات، ويتعرف على العقبات المحتملة في طريقه، وأمَّا الخطوة الثانية فهي تحديد الخوارزمية المناسبة للنظام حسب حجم الروبوت والهدف منه وسرعته، وتختار بين الخوارزميات الثلاث: خوارزمية متابعة الحائط Wall-Following أو خوارزمية الميادين المحتملة Potential Fields أو خوارزميات الأخطاء Bug Algorithms، وهذه الخوارزميات مسؤولة عن رسم مسار الروبوت وتجنب العقبات أثناء السير في المسار، وأمَّا الخطوة الثالثة والأخيرة هي اختبار النظام على روبوت حقيقي ومراقبة مدى كفاءته في تجاوز العقبات. 3. مشروع روبوت يتفاعل مع البيئة ويتعلم ويتطور باستقلالية مستوى الصعوبة: متقدم يعد نظام روبوت يتفاعل مع البيئة ويتعلم ويتطور باستقلالية واحدًا من أهم وأصعب مشاريع الذكاء الاصطناعي وبرمجة الروبوتات، وكما يتضح من اسم المشروع فإنَّ الهدف منه هو تطوير نظام روبوت يدرك البيئة المحيطة به ويفهم ماهية الأشياء من حوله، ويستطيع أن يتعامل مع المهام المختلفة في مجال محدد ويعالجها، ويتمكن كذلك من التعلم المستمر عن المجال الخاص به والتطور وزيادة القدرة على تنفيذ المهام المتنوعة. تحتاج أولًا إلى جسد روبوت لتنفيذ هذا المشروع، فإذا ما حصلت عليه فابدأ بتطوير المهام الأساسية للروبوت، بدءًا من التعرف على الأشياء والتقاطها، مرورًا بتخطيط المسارات، وصولًا إلى تخطي العقبات، وغيرها من المهام الأساسية للروبوت، وبعد ذلك طوِّر النظام الحركي للروبوت وطوِّر كذلك النظام الإدراكي له، والذي يساعده على معرفة الأشياء في البيئة حوله والتفاعل معها. ابدأ بعد ذلك في تطوير خوارزميات تعلم الآلة الخاصة بالروبوت، ونقترح عليك تطويرها بنهج التعلم المعزز Rainforcement Learning، وزوِّد الروبوت بمجموعات ضخمة من البيانات التي تضم معلومات عن المجال التي تود من الروبوت فهمه بعمق وإتقانه، وغالبًا ما تأخذ هذه المرحلة من تطوير الروبوت الوقت الأطول، ولكنها ضرورية لتمكين الروبوت من فهم المجال المختار جيدًا وتعلمه دون الحاجة إلى إشراف بشري، فإذا ما أنهيتها فأعطِ الروبوت مهامًا في هذا المجال لاختباره وتحديد مدى دقته ومدى نجاح المشروع. تنفيذ مشاريع الذكاء الاصطناعي بلغة البايثون إذا كنت تتساءل ما هي أفضل لغة برمجة لتنفيذ مشاريع الذكاء الاصطناعي فإننا ننصحك باعتماد لغة بايثون فهي تعد لغة رائدة في مجال الذكاء الاصطناعي وتسهل عليك تنفيذ مشاريعك لما تتضمنه من مكتبات وأطر عمل ذكاء اصطناعي قوية من أبرزها: تنسرفلو (TensorFlow) بايتورش (PyTorch) كيراس (Keras) نومباي (NumPy) سايباي (SciPy) سكيت-ليرن (Scikit-learn) بلوتلي (Plotly) ماتبلوتليب (Matplotlib) وإن أردتَّ التعرف على مزيد من مشاريع الذكاء الاصطناعي غير المذكورة في هذا المقال بلغة بايثون فيمكنك الاطلاع على كتب الذكاء الاصطناعي المتنوعة التي توفرها أكاديمية حسوب مجانًا، وأهمها كتاب عشرة مشاريع عملية عن الذكاء الاصطناعي. وإن كنت مهتمًا بالتأسيس السليم في مجال الذكاء الاصطناعي والتعلم على يد خبراءٍ في المجال، مع التطبيق العملي المستمر على كل مصطلح من مصطلحات الذكاء الاصطناعي ننصحك بمطالعة دورة أكاديمية حسوب في الذكاء الاصطناعي، والتي تُحدَّث دوريًا بالمصطلحات والمفاهيم الجديدة في مجال الذكاء الاصطناعي وتساعدك على تنفيذ العديد من مشاريع الذكاء الاصطناعي العملية المفيدة والتي توائم متطلبات سوق العمل. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن اقرأ أيضًا دليلك الشامل لتعلم الذكاء الاصطناعي تطبيقات الذكاء الاصطناعي اسأل مهندس الذكاء الاصطناعي: أسئلة شائعة حول الذكاء الاصطناعي تطوير تطبيق 'اختبرني' باستخدام ChatGPT ولغة جافاسكربت مع Node.js بناء تطبيق بايثون يجيب على أسئلة ملف PDF باستخدام الذكاء الاصطناعي أهم مصطلحات الذكاء الاصطناعي للمبتدئين

نشرح في مقال اليوم الخطوات الأساسية لدمج نماذج الذكاء الاصطناعي التي توفرها شركة OpenAI في تطبيق جانغو Django، ففي الآونة الأخيرة ازادت شعبية نماذج OpenAI أو ما يعرف بنماذج GPT OpenAI بشكل كبير بفضل قدرتها على توليد محتوى نصي عالي الجودة في مختلف المجالات سواء كتابة رسائل البريد الإلكتروني، أو القصص، أو الإجابة على استفسارات العملاء، أو حتى ترجمة المحتوى من لغة لأخرى. تُستخدم نماذج جي بي تي GPT عادة من خلال روبوت الدردشة تشات جي بي تي ChatGPT، وهو نظام محادثة ذكي أطلقته OpenAI، ويمكن الاستفادة من هذه النماذج في تطبيقاتنا الخاصة باستعمال واجهة برمجة التطبيقات API التي وفرتها OpenAI للمطورين. وسنوضح في الفقرات التالية خطوات إنشاء تطبيق جانغو يستخدم هذه الواجهة البرمجية، وبالتحديد نموذج إكمال المحادثة ChatCompletion API من أجل توليد قصة قصيرة ونتعرف على طريقة تخصص معاملات النموذج المختلفة، وتنسيق ردوده واستجاباته. المتطلبات كي تتمكن من إكمال هذه المقالة، سوف تحتاج الآتي: إطار جانغو Django مثبت على بيئة افتراضية ضمن حاسوبك، إن كانت هذه أول مرة تستخدم فيها جانغو فيمكنك مطالعة مقال البدء مع إطار العمل جانغو لإنشاء تطبيق ويب ومقال تنصيب إطار العمل Django وتهيئة بيئته البرمجية على Ubuntu. حساب على منصة OpenAI، فإذا لم يكن لديك حساب سابق انتقل لموقعها الرسمي وسجل حساب جديد Sign up مفتاح الواجهة البرمجية OpenAI API key فبعد إنشاء حسابك في OpenAI، عليك تسجيل الدخول للوحة تحكم حسابك، والانتقال لقسم مفاتيح الواجهة البرمجية API keys وتوليد المفتاح الخاص بك، يكون المفتاح المٌولد شبيهًا للتالي sk-abcdefghijklmnop، احرص على نسخه وحفظه في مكان آمن تثبيت حزمة OpenAI Package الخاصة بلغة بايثون، فعند تثبيت جانغو بالخطوة الأولى ستكون قد أنشأت بيئة افتراضية باسم env ضمن المجلد django-apps. تأكد من تفعيل البيئة الافتراضية وظهور اسمها داخل قوسين() في سطر الأوامر Terminal. إذا لم تكن البيئة الافتراضية مفعلة فيمكنك تفعيلها يدويًا بالانتقال للمجلد django-apps في سطر الأوامر وكتابة الأمر التالي: hasoub-academy@ubuntu:$ .env/bin/activate بمجرد تفعيل البيئة الافتراضية، شغل الأمر التالي لتنزيل حزمة OpenAI Package الخاصة بلغة بايثون: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ pip install openai أنت جاهز الآن للبدء بتطوير تطبيق جانغو الخاص بك كما نوضح في الخطوات التالية. إرسال الطلبات للواجهة البرمجية OpenAI API نحتاج بداية لإضافة مفتاح الواجهة البرمجية OpenAI API key لتطبيقنا ليتمكن من إرسال الطلبات للواجهة البرمجية ChatCompletion API. واختبار الرد الذي نحصل عليه منها. لنكتب الأمر التالي لتشغيل بايثون داخل البيئة الافتراضية: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ python نستورد بعدها المكتبة OpenAI ونعرًف العميل client المخصص للتفاعل مع الواجهة البرمجية كما يلي: import openai client = OpenAI(api_key="your-api-key") ملاحظة: تحتاج لاستبدال"your-api-key" بمفتاح الواجهة البرمجية الخاص بك. بعدها نرسل طلب للواجهة البرمجية ChatCompletion API باستخدم الدالة chat.completions.create: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[ {"role": "user", "content": "عد من 1 إلى 10"} ] ) حددنا في الكود السابق النموذج المراد استخدامه ليكون gpt-3.5-turbo، وأضفنا كائن رسالة واحد يحتوي على الدور مستخدم user، ومرّرنا الأمر أو المُوجّه prompt المطلوب إرساله للواجهة البرمجية وهو في حالتنا طلب العد من واحد إلى عشرة. ملاحظة1: عند التفاعل مع نموذج GPT ستلاحظ وجود ثلاثة أدوار رئيسية وهي دور المستخدم user الذي يطرح الأسئلة أو يطلب المساعدة من النموذج، ودور النظام system الذي يتضمن القواعد والتعليمات التي توجه للنموذج، ودور المساعد assistance الذي يمثل نموذج الذكاء الاصطناعي نفسه والمستخدم للإجابة على أسئلة المستخدم أو تنفيذ الأوامر التي يطلبها منه. ملاحظة2: من المهم دائمًا الرجوع إلى التوثيق الرسمي لمنصة OpenAI للحصول على تعليمات دقيقة وشاملة حول كيفية استخدام نماذج GPT في تطبيقاتك، فهذه التعليمات قد تتغير مع مرور الوقت. لنطبع الآن الرد المستلم من الواجهة البرمجية API والتي تتضمن الأعداد من واحد إلى عشرة على شكل قائمة من خلال الأمر التالي: print(response.choices[0].message.content) سنحصل على النتيجة التالية: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 بهذا نكون قد نجحنا بإرسال طلب بسيط إلى الواجهة البرمجية، واستلمنا الرد منها وتأكدنا أن كل شيء يسير على ما يرام، نحن جاهزون الآن لاستخدام الواجهة البرمجية لأمر أكثر صعوبة وهو كتابة محتوى لقصة. ضبط معاملات النموذج Parameters بعد أن نجنا في إرسال طلب API بسيط إلى الواجهة البرمجية لإكمال المحادثة ChatCompletion API، لنتعرف على طريقة ضبط معاملات النموذج والتعامل معها للتحكم بسلوك النموذج. فهنالك العديد من المعاملات المتاحة للتحكم في النص المولد، سنوضح ثلاثة منها. 1. درجة الحرارة Temperature يتحكم هذا المعامل في مدى عشوائية الردود المولدة من قبل النموذج، ويأخذ قيمة بين الصفر والواحد، كلما ارتفعت قيمته سنحصل على تنوع وإبداع في الردود والعكس صحيح. response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], temperature=0.1 ) print(response.choices[0].message.content) المخرجــــات 1. تفاح 2. سيارة 3. كتاب 4. شمس 5. شجرة لنجرب منحه قيمة قريبة من الصفر مثل 0.1 ونرى كيف ستولد الكلمات: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], temperature=0.1 ) print(response.choices[0].message.content) المخرجــــات 1. تفاح 2. فيل 3. ضوء الشمس 4. مغامرة 5. سكون ستلاحظ بالتجربة أنك عندما تطلب من النموذج أن يذكر خمس كلمات عدة مرات باستخدام القيمة 0.1 للبرامتر فسوف تحصل على نفس الكلمات في كل مرة، أما عندما ترفع قيمته إلى 0.8 وتجرب الطلب عدة مرات فستلاحظ تغير النتائج كل مرة: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات باللغة العربية"}], temperature=0.8 ) print(response.choices[0].message.content) المخرجــــات 1. تفاح 2. ضوء الشمس 3. سعادة 4. صداقة 5. تقنية 2. العدد الأقصى للوحدات النصية Max token يسمح لك هذا المعامل بتحديد طول النص المولد، فعند تحديد قيمة معينة يضمن لك هذا المعامل أن الردود لن تتجاوز الرقم الذي حددته في الوحدات النصية tokens، على سبيل المثال: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], max_tokens=10 ) print(response.choices[0].message.content) المخرجــــات 1. تفاحة 2. سيارة لاحظ المخرجات عند تغير قيمة max-token إلى 20: response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], max_tokens=20 ) print(response.choices[0].message.content) المخرجــــات 1. تفاح 2. سيارة 3. موسيقى 4. محيط 5. صداقة 3. التدفق Stream يحدد هذا المعامل هل نريد أن تتدفق الردود على دفعات streams أو تعود دفعة واحدة، فعند ضبطه بالقيمة True، ستستلم الرد بشكل متدفق، أي على دفعات خلال عملية توليدها. يكون هذا مفيدًا في المحادثات الطويلة أو تطبيقات الزمن الحقيقي التفاعلية. response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{"role": "user", "content": "اذكر خمس كلمات"}], stream=True ) collected_messages = [] for chunk in response: chunk_message = chunk.choices[0].delta.content if chunk_message is not None: collected_messages.append(chunk_message) print(collected_messages) المخرجــــات ['', 'قطة', '\n', 'كتاب', '\n', 'حاسوب', '\n', 'شمس', '\n', 'ماء'] سيحتفظ المتغير chunk_message بكل جزء من الرسالة المتدفقة بشكل مؤقت أثناء استلامها من الواجهة البرمجية، بعد ذلك، ستضاف هذه الأجزاء إلى القائمة collected_messages التي تُجمع فيها كل الرسائل. يجب التأكد من أن الجزء المتدفق ليس None، لأن هذه القيمة تدل على انتهاء تدفق الردود وتستخدم كشرط للخروج من الحلقة التكرارية. صياغة مُوجِّه نظام مخصص في هذه الخطوة، سنستخدم كل ما تعلمناه من مفاهيم أساسية لكتابة مُوجِّه نظام مخصص system prompt وتوفير السياق الذي يحتاجه نموذج GPT لفهم المطلوب منه ضمن تطبيق جانغو، وسنحدد القواعد التي يجب أن يتبعها النموذج لتوليد المحتوى. ننشئ بداية وحدة بايثون module تحتوي على دالة تتولى المهمة المطلوبة. لذا ننشئ ملفًا جديدًا باسم story_generator.py داخل مجلد مشروع جانغو بكتابة الأمر التالي: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ touch ~/my_blog_app/blog/blogsite/story_generator.py ثم نضيف مفتاح الواجهة البرمجية OpenAI API key لمتغيرات البيئة environmental variables فلا نضيفها في ملف بايثون مباشرة لحماية المفتاح: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ export OPENAI_KEY="your-api-key" افتح الآن الملف story_generator.py وأنشئ بداخله عميل OpenAI client وعرف دالة باسم generate_story وظيفتها توليد محتوى قصة بناءً على مجموعة من الكلمات المدخلة لها من طرف المستخدم: import os from openai import OpenAI client = OpenAI(api_key=os.environ["OPENAI_KEY"]) def generate_story(words): # استدعاء واجهة برمجة التطبيقات من OpenAI لتوليد القصة response = get_short_story(words) # تنسيق الاستجابة وإرجاعها return format_response(response) لتنظيم الكود البرمجي، نستدعي ضمن هذه الدالة البرمجية دالة منفصلة باسم get_short_story تطلب توليد القصة من الواجهة البرمجية OpenAI API، ودالة أخرى format_response تنسق الرد المستلم من الواجهة البرمجية. لنركز الآن على دالة توليد القصة get_short_story. نضيف الكود الخاص بها في نهاية الملف story_generator.py. def get_short_story(words): # إنشاء موجه النظام system_prompt = f"""أنت مولد قصص قصيرة. اكتب قصة قصيرة باستخدام الكلمات التالية: {words}. لا تتجاوز فقرة واحدة.""" # الاتصال بواجهة برمجة التطبيقات response = client.chat.completions.create( model="gpt-3.5-turbo", messages=[{ "role": "user", "content": system_prompt }], temperature=0.8, max_tokens=1000 ) # إرجاع استجابة الواجهة البرمجية return response كما تلاحظ فقد ضبطنا مُوجِّه النظام system prompt كي يخبر النموذج ما هو وما هي المهمة التي عليه لتأديتها، وحددنا في الموجّه حجم القصة المطلوبة، ثم مررنا الموجّه للواجهة البرمجية ChatCompletion API. أخيرًا نكتب كود دالة التنسيق format_response في نهاية الملف story_generator.py: def format_response(response): # استخرج القصة المولدة من الاستجابة story = response.choices[0].message.content # إزالة أي نص أو تنسيقات غير مرغوبة story = story.strip() # إرجاع القصة المنسقة return story لاختبار هذه الدوال نستدعي الدالة generate_story ونمرر لها مجموعة كلمات كمعاملات، ثم نطبع الرد الذي تعيده لنا من خلال إضافة سطر الكود التالي للملف: print(generate_story("قطة، كتاب، حاسوب شمس، ماء")) الآن، احفظ الملف وأغلقه ثم نفذّ الأمر التالي من داخل سطر الأوامر: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ python ~/my_blog_app/blog/blogsite/story_generator.py يجب أن تحصل على قصة تشابه القصة التالية: في زاوية مريحة من غرفة مشمسة، كانت هناك قطة ذات فرو ناعم تُدعى "مشمش"، تتمدد بكسل بجانب رف كتب شاهق. بين صفوف الكتب، كان حاسوب فضولي يهمس بهدوء. بينما كانت أشعة الشمس تتسلل عبر النافذة، مُلَقيةً ضوءًا دافئًا، لاحظت "مشمش" بقعة ماء صغيرة على الرف. مدفوعةً بالفضول، دفعت القطة الكتاب الأقرب إلى البقعة، ليُفتح الكتاب ويكشف عن مكان مخفي يحتوي على عقد ماسي متلألئ. مع اكتشاف السر، بدأت "مشمش" مغامرة غير متوقعة، حيث امتزجت أشعة الشمس، والماء، وقوة المعرفة لتنسج قصة مثيرة من الغموض والاكتشاف. بعد أن تأكدنا من عمل الدالة generate_story وتوليد القصة بشكل صحيح، لنغير طريقة تنفيذ الكود وبدلاً من طباعة القصة مباشرة في سطر الأوامر، سنستدعي الدالة من خلال عرض جانغو Django view لعرض القصة على واجهة المستخدم. print(generate_story("قطة، كتاب، حاسوب شمس، ماء")) يمكن تجربة تعديل مُوجّه النظام system prompt بما يناسبك لتوليد محتوى أفضل. ستلاحظ بالتجربة أن بإمكانك دائمًا تحسين النتائج بما يتناسب مع احتياجاتك. لننتقل إلى الخطوة التالية، حيث سندمج الوحدة التي عرفناها في الملف story_generator.py مع مشروع جانغو الخاص بنا. دمج وحدة بايثون مع جانغو في الواجهة الخلفية لدمج وحدة story_generator مع مشروع جانغو في الواجهة الخلفية، علينا تنفيذ عدة خطوات بسيطة، سنبدأ أولاً بإنشاء عرض view جديد في جانغو لاستقبال الكلمات من المستخدم، ثم سنستخدم الدالة generate_story لتوليد القصة بناءً على تلك الكلمات، وفي النهاية سنعرض النتيجة للمستخدم عبر المتصفح. افتح ملف views.py داخل مجلد مشروع جانغو، واستورد الوحدات والحزم البرمجية اللازمة، ثم أضف دالة عرض view باسم generate_story_from_words واكتب ضمنها ما يلي: from django.http import JsonResponse from .story_generator import generate_story def generate_story_from_words(request): words = request.GET.get('words') # استخراج الكلمات المتوقعة من الطلب story = generate_story(words) # استدعاء دالة generate_story باستخدام الكلمات المستخرجة return JsonResponse({'story': story}) # إرجاع القصة في استجابة JSON بعدها نحتاج لربط الدالة بمسار URL في مشروع جانغو لتمكين المستخدمين من الوصول إليها عبر المتصفح. لنفتح الملف urls.py ونضيف نمط الرابط URL pattern للدالة generate_story_from_words كما يلي: urlpatterns = [ # أنماط URL الأخرى... path('generate-story/', views.generate_story_from_words, name='generate-story'), ] الآن يمكننا إرسال الطلبات من خلال نقطة الوصول التالية/generate-story/ باستخدام المتصفح، وإرسال طلب من النوع GET لها وتمرير الكلمات المتوقعة كمعاملات للطلب، نفتح سطر الأوامر ونكتب الأمر curl بالشكل التالي: (env)hasoub-academy@ubuntu:$ curl "http://your_domain/generate-story/?words=قطة,كتاب,حاسوب,شمس,ماء" استبدل http://your_domain بعنوان النطاق الفعلي الذي يستضيف مشروعك. تمثل الكلمات الممررة عبر هذا الرابط مثل كتاب وماء وحاسوي فهي الكلمات التي نريد استخدامها لتوليد محتوى القصة. يمكنك بالطبع تغيير هذه الكلمات واستخدام كلمات أخرى حسب رغبتك. بعد تشغيل أمر curl يجب أن نرى ردًا من الخادم يحتوي على القصة المولدة استنادًا إلى الكلمات التي قدمتها. (env)hasoub-academy@ubuntu:$ curl "http://your_domain/generate-story/?words="قطة,كتاب,حاسوب,شمس,ماء" وسنحصل على مخرجات قريبة للتالي: { "story": "كان يا مكان، في كوخ صغير مريح يقع وسط غابة كثيفة، قطة فضولية تُدعى 'مشمش' تجلس بجانب النافذة، تستمتع بأشعة الشمس الدافئة. بينما كانت 'مشمش' تحرك ذيلها بكسل، لفت نظرها كتاب مغبر ملقى على رف قريب. بدافع الفضول، قفزت بعناية إلى الرف، مما أدى إلى سقوط مجموعة من الكتب، فتح أحدها ليكشف عن مكان مخفي. داخل هذا المكان، اكتشفت 'مشمش' حاسوبًا قديمًا، بدأ شاشته يومض عندما لمست زر الطاقة. مفتونةً بالشاشة المتوهجة، انطلقت 'مشمش' في عالم من المناظر الافتراضية، حيث تجولت بحرية، تطارد الأسماك الرقمية وتوقف للإعجاب بشلالات رائعة. ضائعة في هذه المغامرة الجديدة، اكتشفت 'مشمش' عجائب العوالم الملموسة والافتراضية معًا، مدركةً أن الاستكشاف الحقيقي لا يعرف حدودًا." } الخلاصة إلى هنا نكون قد وصلنا لنهاية هذا المقال، يجب أن تكون قد فهمت الخطوات الأساسية التي تحتاجها لدمج OpenAI modes داخل تطبيق جانغو Django باستخدام الواجهة البرمجية OpenAI API، وتعلمت طريقة إرسال الطلبات للواجهة البرمجية ChatCompletion API والتحكم بسلوك النموذج عن طريق ضبط معاملاته المختلفة. لتحسين هذا المشروع وزيادة ميزاته، يمكنك استكشاف المزيد من مميزات الواجهة البرمجية OpenAI API وتجرب مُوجِّهات نظام system prompt مختلفة، وقيم معاملات متنوعة حتى تحصل على قصة مميزة وإبداعية. ترجمة-وبتصرٌّف-للمقال How to Integrate OpenAI GPT Models in Your Django Project اقرأ أيضًا إنشاء تطبيق جانغو وتوصيله بقاعدة بيانات مدخل إلى إطار عمل الويب جانغو Django دليلك لربط واجهة OpenAI API مع Node.js استخدام وكلاء مكتبة المحولات Transformers Agents في الذكاء الاصطناعي التوليدي

هل سمعت عن نظام إدارة الإصدارات Git وترغب بتعلم المزيد عنه؟ هل أنت مطور ترغب في استخدام GitHub وتجد التعامل معه صعبًا؟ هذا الفيديو أُعدّ خصيصًا لك. سنشرح مفاهيم Git وأساسياته، وسنطبق ذلك عمليًا. يمكنك أن تطلع على سلسلة المقالات التي وفرناها في أكاديمية حسوب عن Git.

يعد إطار عمل لارافيل Laravel واحدًا من أهم أطر عمل PHP وأكثرها شهرة وقوة، فقد تمكن لارافيل من إثبات جدارته واحتلال مواقع متصدرة بين نظم تطوير تطبيقات الويب لما يتمتع به من ميزات أبرزها توفير الكثير من الوظائف البرمجية الجاهزة التي تجعل تطوير الويب أسهل وأسرع، واهتمامه الخاص بأمن مواقع الويب وحمايتها من الثغرات الأمنية. فإذا كنت تتساءل ما هو لارافيل Laravel وما فوائد استخدامه، وترغب في التعرف على أبرز مميزاته وعيوبه، واكتشاف أفضل المصادر العربية التي تمكنك من تعلم لارافيل واستخدامه في إنشاء مواقع وتطبيقات ويب بميزات متقدمة فهذا المقال لك. ما هو لارافيل Laravel لارافيل Laravel هو إطار عمل مفتوح المصدر مبني على لغة PHP يستخدم لتطوير تطبيقات الويب، طوره تايلور أوتويل Taylor Otwell عام 2011 ليمكّن المطورين من إنشاء تطبيقات ويب متكاملة الميزات بسهولة وسرعة من خلال توفير أكثر المهام والوظائف الشائعة التي يحتاجونها في مشاريع الويب. وإطار العمل Framework هو باختصار بيئة توفر مجموعة من الوظائف والأدوات الجاهزة المكتوبة مسبقًا والتي يستخدمها المبرمجون والمطورون لتسهل عليه عملهم في التطوير وتمكنهم من أداء المطلوب باستخدام أقل قدر من التعليمات البرمجية، وللمزيد من المعلومات أنصح بالاطلاع على مقال تعرف على مفهوم إطار العمل Framework وأهميته في البرمجة لقد عزز إطار العمل لارافيل من قوة لغة PHP وساهم في استمراريتها وديمومتها، حيث أنه وفر للمبرمجين طريقة أكثر كفاءة في التعامل معها وبسّط كتابة تعليماتها المعقدة نوعًا ما وجعل تطوير تطبيقات الويب باستخدامها أسرع وأسهل. إصدارات لارافيل Laravel قبل إصدار لارافيل 9 كان فريق لارافيل يوفر إصدارًا رئيسيًا كل ستة أشهر بمعدل نسختين رئيسيتين سنويًا لتخفيف أعباء الصيانة، لكن تقرر بعد ذلك توفير الإصدارات الجديدة بشكل سنوي. يتطور لارافيل Laravel بسرعة فائقة مع مرور الوقت ويضيف تحسينات وميزات ووظائف جديدة تواكب اتجاهات السوق المتغيرة باستمرار أو يغير بعض الوظائف أو يلغيها لذلك من الضروري معرفة الإصدار الذي تستخدمه في تطوير مشاريعك. وإليك قائمة بأهم إصدارات لارافيل laravel وتاريخ صدورها: أطلق الإصدار الأول لارافيل 1.0 في 9 يونيو/حزيران 2011 توالت بعدها الإصدارات لغاية لارافيل 8 الذي تم إطلاقه في 8 سبتمبر/أيلول 2020 وهو الإصدار العشرين من Laravel ولم تعد كافة هذه الإصدارات تتلقى تحديثات أمنية لذا يفضل أن تتم ترقية التطبيقات المبنية بأحدها لإصدار أحدث لمنع الثغرات الأمنية والوصول إلى الميزات الجديدة. صدر لارافيل 9 بتاريخ 8 فبراير 2022 ويتطلب هذا الإصدار نسخة PHP 8.0 كحد أدنى. صدر لارافيل 10 بتاريخ 7 فبراير 2023 وتضمن العديد من الميزات الجديدة التي تعزز أداء تطبيقات الويب وأمانها ووظائفها ويتطلب هذا الإصدار نسخة 8.1 من لغة PHP كحد أدنى. ومن المتوقع أن يصدر لارافيل 11 في الربع الأول من عام 2024، وللمزيد من التفاصيل يمكنك مطالعة الصفحة التالية لكافة إصدارات لارافيل، والجدير بالذكر أن لارافيل قد أثبت كفاءته لأكثر من عقد من الزمن وتمكن من فرض نفسه كأحد أكثر أطر PHP شيوعًا وتفضيلًا من قبل مطوري الويب بفضل طريقة تنظيمه الأنيقة وميزاته القوية. أهمية إطار لارافيل في سوق العمل يعد لارافيل أحد أشهر أطر عمل PHP وأكثرها استخدامًا ويملك مجتمعًا كبيرًا من المطورين الذين يوفرون الكثير من المكتبات والحزم الجاهزة والمتاحة للاستخدام بسهولة. كما يعد لارافيل أحد المهارات المطلوبة بشدة في سوق العمل، ويبحث الكثير من أرباب العمل عن مطورين محترفين في استخدام إطار العمل لارافيل لتطوير تطبيقاتهم ومواقعهم الإلكترونية ولا عجب في ذلك فهو واحد من أسرع أطر عمل PHP نموًا وأكثرها غنىً بالميزات. وتستخدم العديد من المواقع الكبرى لارافيل في تطوير تطبيقاتها الخاصة،فبحسب موقع builtwith الذي يحدد التقنيات المستخدمة في إنشاء المواقع هناك 1,175,772 موقع ويب مبني باستخدام إطار عمل Laravel ولك أن تتخيل مدى شعبيته. كما يلبي لارافيل كافة متطلبات العمل لكونه يعتمد على لغة PHP العريقة التي تعد واحدة من أقوى لغات البرمجة من جانب الخادم والتي تستخدم في تطوير ملايين المواقع الإلكترونية من بينها مواقع شهيرة مثل فيسبوك وويكيبيديا. فإذا كنت مهتمًا بمجال تطوير الويب فتعلم إطار عمل لارافيل Laravel يوفر لك الكثير من الفرص المميزة في مجال تطوير تطبيقات الويب ويمكنك من إنشاء كافة أنواع التطبيقات والمواقع الإلكترونية سواء المواقع البسيطة للشركات الناشئة منها أو المواقع المتقدمة كمواقع التجارة الإلكترونية بسرعة واحترافية. ويتنافس إطار عمل لارافيل مع أطر عمل تطوير الويب الأخرى في سوق العمل مثل جانغو Django المبني باستخدام لغة البرمجة بايثون Python والتي تعتبر أسرع من لغة PHP وأكثر شعبية منها، وإطار عمل إكسبريس Express المبني باستخدام لغة جافا سكريبت أحد أكثر لغات البرمجة شهرة واستخدامًا بين أوساط المطورين، وإطار عمل ريلز Rails المبني باستخدام لغة البرمجة روبي Ruby المحببة للمبتدئين، تقدم معظم أطر العمل ميزات متشابهة وكي تتمكن من اختيار إطار العمل الأنسب لك عليك أن تأخذ عدة أمور بعين الاعتبار مثل لغة البرمجة التي تفضل تعلمها وطبيعة المشاريع التي تعمل عليها، ولمزيد من التفاصيل حول أشهر أطر عمل تطوير الويب أنصح بمطالعة مقال مقارنة بين Django و Laravel و Rails. مميزات لارافيل Laravel لاشك أن لارافيل Laravel ليس إطار العمل الوحيد المتاح اليوم بل هو واحد من بين عشرات أطر عمل تطوير الويب، وقد تتساءل لماذا أستخدم لارافيل دونًا عن غيره؟ وما الذي يميزه عن غيره من أطر عمل تطوير الويب؟ في الواقع نجد تحيز من قبل المبرمجين لاختيار لارافيل دون غيره نظرًا لما يتمتع به من ميزات، وإليك قائمة بأهم 10 مميزات لإطار لارافيل: سهولة التعلم والاستخدام. تسريع وقت التطوير. التوثيق الجيد. غني بالميزات وقابل للتوسيع. يهتم بأمان التطبيقات. يحسن أداء التطبيقات. يدعم تعدد اللغات. يسهل تصحيح أخطاء التطبيقات وصيانتها. يوفر نظام لتهجير البيانات Migration. يوفر نظام التوجيه Routing. لنناقش كل خاصية من هذه الخواص بمزيد من التفصيل ونكتشف أهميتها في تطوير الويب. 1. سهولة التعلم والاستخدام يتميز لارافيل بكود سهل التعلم والاستخدام، لكنه بالطبع يشترط امتلاك معرفة مسبقة بأساسيات PHP ومبادئ البرمجة كائنية التوجه OOP إلى جانب وجود معرفة جيدة حول HTML وأحد أنظمة إدارة قواعد البيانات مثل MySQL أو PostgreSQL بعدها سيكون تعلم لارافيل أمرًا في غاية البساطة. 2. تسريع وقت التطوير يتضمن لارافيل Laravel العديد من الوظائف التي تسهل على المطور تنفيذ المهام الشائعة مثل عمليات المصادقة authentication، والتوجيه routing، وتهجير قواعد البيانات migrating، والتخزين المؤقت cach، فكل هذه الوظائف مضمنة ومدمجة في نظام لارافيل وجاهزة لتستخدمها بكل سهولة. كما يتضمن واجهة سطر أوامر مدمجة تسمى آرتيزان Artisan توفر مجموعة من الأوامر المفيدة في بناء تطبيقات الويب، وبالجمع بين أوامر آرتيزان والوظائف المضمنة تصبح عملية تطوير تطبيقات الويب أسرع بكثير. 3. التوثيق الجيد يحتوي لارافيل Laravel على توثيق مميز عبر الإنترنت يساعد المطورين والمبرمجين في تعلم كل ما يحتاجونه والعثور على إجابات لكافة تساؤلاتهم حول التعامل مع هذا الإطار، كما تتوفر معلومات هائلة متاحة من مجتمع مطوري لارافيل. المشكلة الوحيدة التي توجد في هذه المصادر هو أنها متاحة باللغة الإنجليزية وشرحها جامد إلى حد ما، وفي فقرة تعلم لارافيل سأطلعك على مصادر عربية جيدة تساعدك في تعلم لارافيل. 4. غني بالميزات وقابل للتوسيع يعد لارافيل نظامًا قويًا وغنيًا بالكثير من الميزات المضمنة ويوفر مجموعة متنوعة من المكتبات المضمنة التي تساعدك على بناء تطبيقات متقدمة تعالج ملايين الطلبات بفضل دعمه للتخزين المؤقت السريع والتخزين الموزع، كما يوفر لارافيل منصات سحابية خفية الخوادم Serverless مثل Laravel Forge و Vapor تمكنك من نشر التطبيقات وتشغيلها دون الحاجة إلى إدارة الخوادم وهي منصات قابلة للتوسيع التلقائي بكل سهولة. أضف إلى ذلك يوفر مطوروا لارافيل الكثير من الحزم الخارجية لأي وظيفة أو ميزة تحتاجها، على سبيل المثال يمكنك باستخدام مكتبة Socialite تضمين ميزة تسجيل الدخول إلى موقعك باستخدام حسابات شبكات التواصل الاجتماعي على فيسبوك أو تويتر أو لينكدإن أو جيتهب أو جوجل بكل سهولة. 5. يهتم بأمان التطبيقات يمكنك لارافيل من تطوير مواقع وتطبيقات آمنة بفضل العديد من ميزات الأمان المدمجة مثل نظام المصادقة أو الاستيثاق المدمج authentication system ونظام المصادقة authorization والتحقق من صحة البيانات data validation وتشفير البيانات والتحقق من البريد الإلكتروني وإعادة تعيين كلمة المرور، كما يسهل عليك تكوين ميزات الأمان المتقدمة التي تحمي تطبيقاتك من الاختراق وتضمن أمان بيانات عملائك. 6. يحسن أداء التطبيقات يوفر لارافيل عدة طرق لتحسين سرعة التطبيقات وتحسين أدائها مثل دعم التخزين المؤقت لموقعك الإلكتروني على الخادم، كما أنه يسهل تنفيذ تقنيات أخرى لتحسين السرعة مثل تقليل استخدام الذاكرة وفهرسة قاعدة البيانات. فإذا كانت سرعة الموقع أولوية لديك فإن لارافيل خيارك الأنسب. 7. يدعم تعدد اللغات فمن خلال ميزة التوطين localization يمكنك لارافيل من إنشاء تطبيقات متعددة اللغات واسترداد السلاسل النصية بلغات مختلفة، وهو يدعم عدة لغات من بينها اللغة العربية. 8. يسهل تصحيح أخطاء التطبيقات وصيانتها يحتوي لارافيل على ميزات تختبر كل جزء من موقع الويب الخاص بك للبحث عن أي أخطاء ويعرض لك رسائل واضحة ومفصلة تبين كافة الأخطاء التي تحدث في موقعك ويسهل عليك تصحيحها، كما أنه يسهل صيانة التطبيقات بفضل ميزات الكود النظيف واعتماد مبادئ البرمجة كائنية التوجه OOP ومعمارية MVC التي تنظم الكود وتمكن أي مطور من متابعة العمل على مشروع سابق وتطويره وإضافة الميزات المطلوبة له. 9.يوفر نظام تهجير البيانات Migration يوفر لارافيل ميزة تهجير البيانات Migration التي توفر آليات لإنشاء وتعديل جداول قاعدة البيانات كما يوفر آلية شبيهة بنظام التحكم في الإصدارات لقاعدة البيانات الخاصة بك تتعقب كيفية تعديل قاعدة البيانات مع الوقت وتسمح لكافة أعضاء فريق التطوير بتعديل قاعدة بيانات المشروع ومشاركته فيما بينهم وتسهل حذف قاعدة البيانات وإعادة إنشائها عند الضرورة. وللمزيد من التفاصيل حول هذه الميزة يمكنك مطالعة مقال تهجير قواعد البيانات في لارافيل 5 10. يوفر نظام التوجيه Routing يوفر لارافيل نظام توجيه Routing قوي لمعالجة وإدارة مسارات تطبيق الويب ويُمكِّنك من الانتقال من مكان لآخر في تطبيقك وتبادل المعلومات بينها بسهولة، كما يمكّنك من استخدام أسماء بسيطة ترتبط بأجزاء مختلفة من تطبيقك بدلاً من الأسماء الطويلة والمربكة، ستجد كافة المسارات الخاصة بالتطبيق في الملف web.php ضمن المجلد routes لمشروعك وللمزيد من التفاصيل يمكنك الاطلاع على توثيق التوجيه Routing في لارافيل. عيوب لارافيل Laravel لا تخلو أي تقنية مهما كانت متقدمة من بعض العيوب ومن بينها لارافيل، فهو يملك بعض جوانب النقص وإليك قائمة بأبرز عيوب لارافيل: يعتبر إطار عمل لارافيل بطيئًا نسبيًا عند مقارنته ببعض أطر تطوير الويب الأخرى. رغم كونه آمنًا بشكل كبير إلا أنه لا يزال مهددًا باستهدافه بالثغرات الأمنية بسبب اعتماده على PHP التي وسمت بكثرة الثغرات الأمنية فيها تحديدًا في الإصدارات القديمة منها. تكلفته عالية فالمواقع المطورة بإطار لارافيل قد تكون أغلى نسبيًا من المواقع المطورة بغيرها من تقنيات الويب كأنظمة إدارة المحتوى أو أطر العمل الأخرى وهذا رغم كونه عامل قوة لك كمطور لكنه قد يجعل بعض العملاء يفضلون الخيارات الأرخص. وجود تحديثات متكررة قد يجعلك تواجه صعوبات في تعلم الجديد في كل إصدار وتعديل شيفرة تطبيقاتك المطورة بإصدارات قديمة لذا يجب أن تكون لديك رغبة مستمرة في التعلم كي تتلاءم مع كل إصدار جديد. كانت هذه قائمة بأبرز عيوب أو سلبيات لارافيل Laravel، وبموازنة السلبيات والإيجابيات يمكن أن تقرر فيما إذا كان إطار لارافيل سيلبي احتياجاتك أم لا. تنظيم الكود في لارافيل Laravel يتميز إطار لارافيل Laravel بكود منظم وسهل الصيانة يحافظ على تنظيم مشاريعك البرمجة من خلال استخدامه معمارية MVC وهي اختصار لثلاث كلمات هي: النموذج Model الذي يعني بيانات التطبيق فهو يتفاعل مباشرة مع قاعدة البيانات الخاصة بك ويسترد المعلومات منها. العرض View الذي يعني واجهة التطبيق فهو يعرض الصفحات التي يتفاعل معها المستخدم مباشرة. المتحكم Controller وهو صلة الوصل بين العرض والنموذج فهو يستقبل طلبات المستخدمين ويسترد البيانات المطلوبة من النموذج ويعالجها ويرسلها إلى صفحات العرض. وباستخدام هذا الأسلوب التنظيمي يستطيع لارافيل فصل كود التطبيق إلى ثلاث مجموعات لكل منها وظيفة محددة وهي الواجهة الخلفية والواجهة الأمامية ووحدة التحكم للربط بين الواجهتين وهذه الميزة تجعل من لارافيل أفضل إطار عمل PHP لتطبيقات الويب. بالإضافة إلى ذلك يستخدم لارافيل المسارات routes لتعيين عناوين URL الخاصة بإجراءات متحكم معين، فعندما يقوم المستخدم بإدخال عنوان URL خاص بالتطبيق يعين المسار المرتبط بهذا العنوان عنوان URL للمتحكم المسؤول عن استرداد البيانات المطلوبة من قاعدة البيانات أو النموذج ويمررها إلى صفحات العرض النهائية. كيف أتعلم لارافيل Laravel؟ بعد أن تعرفنا على إطار عمل لارافيل وأهم مميزاته واستخداماته، سنوضح لك في هذه الفقرة طريقة تعلم لارافيل وأهم الخطوات التي عليك اتباعها كي تحترفه. قبل أن تبدأ بتعلم لارافيل يجب أن تكون على دراية بأساسيات تطوير الويب والمفاهيم الأساسية في HTML و CSS. يجب أن تتعلم أساسيات البرمجة بلغة PHP وتتمكن من كتابة برامج PHP بسيطة وتعرف كذلك مبادئ البرمجة كائنية التوجه OOP. تعلم المكونات الأساسية لإطار عمل لارافيل ومعمارية MVC ومفاهيم النماذج وصفحات العرض والمتحكمات من خلال مصادر التعلم التي تفضلها سواء كانت مواقع الإنترنت أو الكتب أو الدورات التعليمية واحرص على تحديد خطة للتعلم والتزم بها كي تحقق أهدافك. طور مشاريع تطبق فيها ما تعلمته، فالتطبيق العملي طريقة رائعة لتعلم المفاهيم التي تعلمتها، ابدأ بمشروع بسيط ثم انتقل إلى مشاريع أكثر تقدمًا فهذا يساعدك على إنشاء معرض أعمال يعزز مسيرتك المهنية. لا تتوقف عن التعلم واطلع على كل جديد في مجال تطوير الويب عمومًا وإطار لارافيل على وجه الخصوص، فالتقنيات تتطور بسرعة والتعلم المستمر يساعدك على التكيف مع أي تطور جديد والبقاء في الصدارة. مصادر تعلم لارافيل Laravel إذا كنت تبحث عن مصدر عربي موثوق لتعلم لارافيل من الصفر للاحتراف بشهادة معتمدة تعزز فرصتك في سوق العمل ستجد في أكاديمية حسوب دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة PHP وهي دورة تدريبية عالية الجودة تضم مسارات متعددة ولا تتطلب منك أي معرفة مسبقة وتعلمك كل ما يخص لغة PHP وإطار عملها لارافيل وتدمج بين الشرح النظري والتطبيق العملي، فمن خلالها ستتعلم تطوير العديد من تطبيقات الويب المتكاملة وتبني من خلالها معرض أعمال قوي، كما ستتمكن من خلال هذه الدورة من التواصل مع مدربين أكفاء وطرح أي سؤال أو مشكلة تواجهك عند تطبيق مشروعك البرمجي. كما ستجد في أكاديمية حسوب الكثير من مصادر التعلم المجانية مثل المقالات والدروس المتنوعة حول PHP وحول إطار عمل لارافيل Laravel، وبالإضافة لكل ما سبق فقد ترجمت موسوعة حسوب توثيق لارافيل الأجنبي إلى اللغة العربية ويمكنك من خلاله أن تتعرف على كل ما يخص هذا الإطار بتسلسل منظم وواضح. تنصيب لارافيل Laravel كي تتمكن من التعامل مع مشاريع لارافيل في حاسوبك المحلي عليك اتباع مجموعة من الخطوات وهي كالتالي: أول خطوة قبل البدء بتثبيت لارافيل Laravel على جهازك المحلي هي تحويل حاسوبك إلى خادم ويب محلي كي يتمكن من تشغيل PHP و نظام إدارة قواعد البيانات مثل MySQL أو PostgreSQL، يمكنك القيام بذلك باستخدام XAMPP المتوافق مع كافة أنظمة التشغيل. عليك كذلك تثبيت أي محرر أكواد أو بيئة تطوير متكاملة IDE ترغب بها لتحرير أكواد مشروعك مثل PhpStorm أو Visual Studio Code أو أي محرر آخر تتآلف معه. بعدها عليك تثبيت مدير الحزم كومبوزر Composer لتحميل إطار لارافيل من خلاله، وهو ضروري لتحديد المكتبات التي يحتاجها مشروعك بكل سهولة وإدارتها بالنيابة عنك. وللمزيد يمكنك مطالعة مقال ما هو Composer ولماذا يجب على كل مطور PHP استخدامه. الآن يمكنك تثبيت لارافيل على جهازك، وأبسط طريقة لتحميل لارافيل هي تشغيل محرر الأوامر في نظامك والانتقال للمسار الذي تريد إنشاء مشروع لارافيل الخاص بك فيه ثم كتابة الأمر التالي، هنا أنشأنا مشروع لارافيل باسم example-app composer create-project laravel/laravel example-app لتشغيل المشروع انتقل إلى مجلد مشروعك وهو في حالتنا D:\example-app ونفذ الأمر التالي: D:\cd example-app D:\example-app>php artisan serve هذا الأمر سيشغل تطبيق لارافيل على خادم تطوير PHP وينتج عن تنفيذه عرض رابط المشروع بالشكل التالي http://127.0.0.1:8000، كل ما عليك هو نسخ هذا الرابط ولصقه في المستعرض لتظهر لك الصفحة الرئيسية لموقع لارافيل الخاص بك كما هو موضح في الصورة التالية. ولإيقاف تشغيل خادم التطوير من خلال سطر الأوامر اضغط على مفتاحي Ctrl+C في لوحة المفاتيح. ولمزيد من المعلومات حول تثبيت لارافيل يمكنك مطالعة مقال تثبيت وإعداد لارافيل Laravel على دوكر كومبوز Docker Compose ومقال تثبيت Laravel 5 وإعداده على Windows وUbuntu. أخيرًا أنصحك أن تفتح مشروع في محرر الشيفرات الذي اخترته وتتعرف على بنية المجلدات في Laravel وتفهم دورها في المشروع ومساهمتها في نموذج MVC المستخدم في إطار العمل لارافيل. هذا كل شيء! أنت جاهز الآن لتبدأ رحلتك في اكتشاف لارافيل والبدء بتعلمه. الخلاصة اكتشفنا في مقال اليوم ما هو إطار عمل لارافيل Laravel وأهميته في سوق العمل، وتعرفنا على أهم المميزات التي يقدمها في مجال تطوير مواقع وتطبيقات الويب، كما تعرفنا على كيفية تنصيب لارافيل وبدء التعامل معه وأهم مصادر تعلمه. وسواء كنت مطورًا مبتدئًا أو خبيرًا في برمجة تطبيقات الويب فإن لارافيل Laravel خيار مناسب لك تمامًا فهو يوفر لك بيئة تطوير سهلة وقوية ويقدم لك الكثير من الميزات والوظائف المبرمجة مسبقًا التي تمكنك من بناء تطبيقات ويب احترافية وعالية الجودة بسرعة وسهولة. لا تتردد وابدأ من اليوم بتعلم لارافيل وإن اعترضك أي سؤال حوله شاركنا إياه في قسم التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا دليل مطوّري PHP للبدء في بناء تطبيقات Laravel - الجزء الأوّل دليل مطوّري PHP للبدء في بناء تطبيقات Laravel - الجزء الثاني رفع الملفّات وإدارتها في تطبيقات Laravel تجريد إعداد قواعد البيانات في لارافيل باستعمال عملية التهجير Migration والبذر Seeder لارافيل للمبتدئين-الجزء الأول: البدء في إنشاء مدونة بسيطة

يمكن أن تخدع صيغة بايثون البسيطة وسهلة التعلم مطوري لغة بايثون Python وخاصة الجدد منهم، مما يؤدي إلى تفويت بعض التفاصيل الدقيقة والتقليل من قوة اللغة، لذا سنقدّم في هذا المقال قائمة بأكثر 10 أخطاء شيوعًا، والتي تكون دقيقة ويصعب اكتشافها ويمكن أن تخدع حتى مطور بايثون الأكثر تقدمًا. مقدمة إلى بايثون تُعَد بايثون لغة برمجة مُفسَّرة Interpreted وكائنية التوجّه Object-oriented وعالية المستوى ولها دلالات Semantics ديناميكية، وتجعل هياكلُ البيانات المُضمَّنة عالية المستوى، والتحقق الديناميكي من الأنواع، والربط الديناميكي من لغة بايثون جذابة للغاية لتطوير التطبيقات بسرعة، بالإضافة إلى استخدامها بوصفها لغة برمجة لكتابة السكربتات أو لغة لاصقة Glue Language لوصل المكونات أو الخدمات الموجودة مسبقًا مع بعضها البعض. كما تدعم لغة بايثون الوحدات والحزم، وبالتالي تشجع التقسيم إلى وحدات Modularity وإعادة استخدام الشيفرة البرمجية. ملاحظة: هذا المقال مخصَّص للمبرمجين المحترفين في بايثون، وليس موجَّهًا للمطورين الجدد الذين قد يكونون أقل دراية بأخطاء بايثون الشائعة. الخطأ 1: استخدام التعابير بوصفها قيمًا افتراضية لوسطاء الدوال بطريقة خاطئة تسمح لغة بايثون بتحديد وسيط الدالة بأنه اختياري من خلال توفير قيمة افتراضية له، ولكن قد تؤدي هذه الميزة إلى بعض الارتباك عندما تكون القيمة الافتراضية متغيرة بالرغم من أن هذه ميزة رائعة لهذه اللغة. إليك تعريف دالة بايثون التالي مثلًا: >>> def foo(bar=[]): # يُعد الوسيط‫ bar اختياريًا وقيمته الافتراضية هي [] عند عدم تحديدها ... bar.append("baz") # ولكن يمكن أن يسبّب هذا السطر مشكلة كما سنرى لاحقًا‫... ... return bar من الأخطاء الشائعة أن نعتقد أن الوسيط الاختياري مضبوط على التعبير الافتراضي المحدَّد في كل مرة تُستدعَى فيها الدالة دون توفير قيمة لهذا الوسيط الاختياري، فمثلًا قد نتوقع في الشيفرة البرمجية السابقة أن استدعاء الدالة foo()‎ بصورة متكررة (أي بدون تحديد الوسيط bar) سيؤدي دائمًا إلى إعادة القيمة 'baz'، بما أننا اعتقدنا أن الوسيط bar مضبوط على القيمة [] (أي قائمة فارغة جديدة) في كل مرة نستدعي فيها الدالة foo()‎ (بدون تحديد الوسيط bar)، ولكن لنلقِ نظرة على ما يحدث فعليًا: >>> foo() ["baz"] >>> foo() ["baz", "baz"] >>> foo() ["baz", "baz", "baz"] لاحظ استمرار إلحاق القيمة الافتراضية "baz" إلى القائمة الموجودة مسبقًا في كل مرة نستدعي فيها الدالة foo()‎ بدلًا من إنشاء قائمة جديدة في كل مرة، إذ تُقيَّم القيمة الافتراضية لوسيط الدالة مرة واحدة فقط في وقت تعريف الدالة، وبالتالي يُهيَّأ الوسيط bar على قيمته الافتراضية (أي قائمة فارغة) عند تعريف الدالة foo()‎ لأول مرة فقط، ولكن ستستمر بعد ذلك استدعاءات الدالة foo()‎ (بدون تحديد الوسيط bar) في استخدام القائمة نفسها التي هيّأنا بها الوسيط bar في الأصل. الحل الشائع لهذه المشكلة هو ما يلي: >>> def foo(bar=None): ... if bar is None: # ‫أو if not bar:‎‫ ... bar = [] ... bar.append("baz") ... return bar ... >>> foo() ["baz"] >>> foo() ["baz"] >>> foo() ["baz"] الخطأ 2: استخدام متغيرات الصنف Class استخدامًا خاطئًا ليكن لدينا المثال التالي: >>> class A(object): ... x = 1 ... >>> class B(A): ... pass ... >>> class C(A): ... pass ... >>> print A.x, B.x, C.x 1 1 1 وبالتالي سيكون لدينا أيضًا ما يلي كما هو متوقع: >>> B.x = 2 >>> print A.x, B.x, C.x 1 2 1 ولكن سيكون لدينا ما يلي: >>> A.x = 3 >>> print A.x, B.x, C.x 3 2 3 لاحظ تغيير قيمة C.x بالرغم من أننا غيرنا قيمة A.x فقط، حيث تُعامَل متغيرات الصنف داخليًا على أنها قواميس في لغة بايثون وتتبع ما يشار إليه غالبًا باسم ترتيب تحليل التوابع أو ترتيب استبيان التوابع Method Resolution Order -أو MRO اختصارًا وهو الآلية التي تستخدمها لغات البرمجة ومن ضمنها بايثون لتحديد ترتيب البحث عن التوابع في التسلسل الهرمي hierarchy الخاص بالكائنات في حالة استخدام الوراثة المتعددة، أي أنه يحدد المسار الذي سيتبعه البرنامج عند محاولة استدعاء دالة معينة موجودة في أكثر من صنف أو الوراثة من عدة أصناف. لذلك سنبحث عن السمة Attribute التي هي x في أصنافها الأساسية (أي الصنف A فقط في المثال السابق بالرغم من أن لغة بايثون تدعم الوراثة المتعددة) بما أننا لم نعثر على هذه السمة في الصنف C. يمكن القول أيضًا أن الصنف C ليس لديه الخاصية x الخاصة به والمستقلة عن الصنف A، وبالتالي لا يُعَد المرجع إلى C.x هو المرجع نفسه إلى A.x، ويؤدي ذلك إلى حدوث مشكلة في بايثون إن لم نتعامل معها بطريقة صحيحة. الخطأ 3: تحديد المعاملات لكتلة الاستثناء Exception بطريقة خاطئة لنفترض أن لدينا الشيفرة البرمجية التالية: >>> try: ... l = ["a", "b"] ... int(l[2]) ... except ValueError, IndexError: # لالتقاط الاستثناءَين ... pass ... Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 3, in <module> IndexError: list index out of range المشكلة في المثال السابق هي أن تعليمة except لا تأخذ قائمة الاستثناءات المُحدَّدة بهذه الطريقة، حيث تستخدم بايثون الصيغة except Exception, e لربط الاستثناء بالمعامل الثاني الاختياري المُحدَّد (هو e في هذه الحالة)، وبالتالي يمكن إتاحته لمزيد من الفحص. لم تلتقط التعليمة except الاستثناء IndexError، بل يُربَط الاستثناء بمعاملٍ اسمه IndexError، وتُعَد مثل هذه الأخطاء شائعة في شيفرة بايثون البرمجية. الطريقة الصحيحة لالتقاط الاستثناءات المتعددة في التعليمة except هي تحديد المعامل الأول بوصفه مجموعة Tuple تحتوي على جميع الاستثناءات المُلتقَطة. يمكن تحقيق أقصى قدر من قابلية النقل من خلال استخدام الكلمة المفتاحية as لأن هذه الصيغة تدعمها Python 2 و Python 3: >>> try: ... l = ["a", "b"] ... int(l[2]) ... except (ValueError, IndexError) as e: ... pass ... >>> الخطأ 4: سوء فهم قواعد نطاق Scope بايثون يعتمد تحليل Resolution نطاق بايثون على قاعدة LEGB، وهي اختصار للكلمات محلي ‎Local وشامل ‎Enclosing وعام ‎Global ومُضمَّن ‎Built-in. توجد بعض التفاصيل الدقيقة للطريقة التي تعمل بها هذه القاعدة في بايثون، مما يقودنا إلى مشكلة برمجة بايثون الشائعة الأكثر تقدمًا التالية، فليكن لدينا ما يلي مثلًا: >>> x = 10 >>> def foo(): ... x += 1 ... print x ... >>> foo() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<stdin>", line 2, in foo UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment يحدث الخطأ السابق لأنه إذا أسندتَ قيمة إلى متغير في نطاقٍ ما، فستَعُد لغة بايثون هذا المتغير متغيرًا محليًا لذلك النطاق تلقائيًا وتظلّل أيّ متغير يحمل الاسم نفسه في أيّ نطاق خارجي. يتفاجأ الكثير من المبرمجين بالحصول على الخطأ UnboundLocalError في الشيفرة البرمجية التي عملت بنجاح سابقًا عند تعديلها من خلال إضافة تعليمة إسناد في مكانٍ ما من جسم الدالة، فمن الشائع أن يؤدي ذلك إلى أن يخطئ المطورون عند استخدام القوائم خاصةً كما في المثال التالي: >>> lst = [1, 2, 3] >>> def foo1(): ... lst.append(5) # تعمل هذه التعليمة بنجاح ... >>> foo1() >>> lst [1, 2, 3, 5] >>> lst = [1, 2, 3] >>> def foo2(): ... lst += [5] # ولكن تعطي هذه التعليمة خطأً ... >>> foo2() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<stdin>", line 2, in foo UnboundLocalError: local variable 'lst' referenced before assignment لاحظ أن الدالة foo1 تعمل بنجاح بينما تعطي الدالة foo2 خطأ، والسبب في ذلك هو مماثل لمشكلة المثال السابق ولكنه أكثر دقة، حيث لا تسند الدالة foo1 قيمة إلى المتغير lst على عكس الدالة foo2، فالتعليمة lst += [5]‎ هي مجرد اختصار للتعليمة lst = lst + [5]‎ التي تمثّل محاولة إسناد قيمة إلى المتغير lst، وبالتالي تفترض لغة بايثون أن هذا المتغير موجود في النطاق المحلي، ولكن تعتمد القيمة التي نريد إسنادها إلى المتغير lst على المتغير lst نفسه الذي يُفترَض وجوده في النطاق المحلي ولم نعرّفه بعد. الخطأ 5: تعديل القائمة أثناء المرور عليها يجب أن تكون مشكلة الشيفرة البرمجية التالية واضحة إلى حدٍ ما: >>> odd = lambda x : bool(x % 2) >>> numbers = [n for n in range(10)] >>> for i in range(len(numbers)): ... if odd(numbers[i]): ... del numbers[i] # تصرف سيء: حذف عنصر من القائمة أثناء المرور عليها ... Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 2, in <module> IndexError: list index out of range يُعَد حذف عنصر من قائمة أو مصفوفة أثناء المرور عليها مشكلةً معروفةً جيدًا في بايثون لمطوري البرمجيات أصحاب الخبرة، ولكن بالرغم من أن المثال السابق قد يكون واضحًا إلى حدٍ ما، إلّا أنه يمكن أن يرتكب حتى المطورون المتقدمون عن غير قصد هذا الخطأ في الشيفرة البرمجية الأكثر تعقيدًا. لحسن الحظ، تتضمن لغة بايثون عددًا من نماذج البرمجة الأنيقة التي يمكن أن تؤدي إلى شيفرة برمجية مبسطة ومنظَّمة بصورة كبيرة عند استخدامها استخدامًا صحيحًا، ممّا يقلل من احتمالية وجود خطأ الحذف غير المقصود لعنصر القائمة أثناء المرور عليها في هذه الشيفرة البرمجية الأبسط. أحد هذه النماذج هو نموذج استيعاب القوائم List Comprehensions الذي يُعَد مفيدًا خاصةً لتجنب هذه المشكلة كما هو موضّح في التطبيق البديل التالي للشيفرة البرمجية السابقة والذي يعمل بطريقة مثالية: >>> odd = lambda x : bool(x % 2) >>> numbers = [n for n in range(10)] >>> numbers[:] = [n for n in numbers if not odd(n)] # الحل هنا >>> numbers [0, 2, 4, 6, 8] الخطأ 6: عدم وضوح كيفية ربط Bind بايثون للمتغيرات في المنغلقات Closures ليكن لدينا المثال التالي: >>> def create_multipliers(): ... return [lambda x : i * x for i in range(5)] >>> for multiplier in create_multipliers(): ... print multiplier(2) ... قد نتوقع الخرج التالي للشيفرة البرمجية السابقة: 0 2 4 6 8 لكننا سنحصل على ما يلي: 8 8 8 8 8 يحدث ذلك بسبب سلوك الربط المتأخر Late Binding لبايثون الذي يبحث عن قيم المتغيرات المُستخدَمة في المنغلقات Closures في وقت استدعاء الدالة الداخلية، لذلك إذا استدعينا أيًا من الدوال المُعادة في المثال السابق، فسيُجرَى البحث عن قيمة المتغير i في النطاق المحيط في وقت استدعائها، حيث ستكون الحلقة قد اكتملت عندها، لذلك أُسنِدت القيمة 4 إلى المتغير i فعليًا. ويكون حل هذه المشكلة الشائعة في بايثون كما يلي: >>> def create_multipliers(): ... return [lambda x, i=i : i * x for i in range(5)] ... >>> for multiplier in create_multipliers(): ... print multiplier(2) ... 0 2 4 6 8 استفدنا من الوسطاء الافتراضية لإنشاء دوال مجهولة لتحقيق السلوك المطلوب. قد يَعُد البعض هذه الطريقة مناسبة، وقد يَعدها البعض رائعة، وقد يكرهها البعض الآخر، ولكن من المهم أن تفهمها إذا كنت مطور بايثون. الخطأ 7: إنشاء اعتماديات Dependencies الوحدات الدائرية لنفترض أن لدينا الملفان a.py و b.py، حيث يستورد كلّ منهما الآخر كما يلي: في الملف a.py: import b def f(): return b.x print f() وفي الملف b.py: import a x = 1 def g(): print a.f() أولًا، لنحاول استيراد الوحدة a.py كما يلي: >>> import a 1 لاحظ أن عملية الاستيراد نجحت، وقد يكون ذلك مفاجأة لك، فلدينا استيراد دائري هنا والذي يُفترَض أن يمثل مشكلة، أليس كذلك؟ ولكن لا يمثّل مجرد وجود استيراد دائري في حد ذاته مشكلة في بايثون، فلغة بايثون ذكية بما يكفي لعدم محاولة إعادة استيراد وحدة إذا كانت مستوردةً فعليًا، ولكنك قد تواجه مشكلات اعتمادًا على النقطة التي تحاول فيها كل وحدة الوصول إلى الدوال أو المتغيرات المُعرَّفة في الوحدة الأخرى. لم يكن هناك مشكلة في استيراد الوحدة b.py لأنها لا تتطلب تعريف أيّ شيء من الوحدة a.py في وقت استيرادها عندما استوردنا الوحدة a.py في المثال السابق، فالإشارة الوحيدة إلى الوحدة a في الملف b.py هو استدعاء الدالة a.f()‎، ولكن هذا الاستدعاء موجود في الدالة g()‎ ولا يوجد شيء في الملفين a.py أو b.py يستدعي الدالة g()‎، لذا لا يوجد شيء يدعو للقلق. ولكن إذا حاولنا استيراد الوحدة b.py دون استيراد الوحدة a.py مسبقًا كما يلي: >>> import b Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "b.py", line 1, in <module> import a File "a.py", line 6, in <module> print f() File "a.py", line 4, in f return b.x AttributeError: 'module' object has no attribute 'x' فستظهر مشكلة تتمثّل في أن الوحدة b.py تحاول استيراد الوحدة a.py عند عملية استيراد الوحدة b.py، وتستدعي الوحدة a.py بدورها الدالة f()‎ التي تحاول الوصول إلى المتغير b.x الذي لم نعرّفه بعد، وبالتالي سيظهر الاستثناء AttributeError. توجد حلول مختلفة لهذا الخطأ، وسيكون أحد هذه الحلول على الأقل بسيطًا، فمثلًا عدّل الوحدة b.py لتستورد الوحدة a.py ضمن الدالة g()‎: x = 1 def g(): import a # ستُقيَّم هذه التعليمة عند استدعاء الدالة‫ g()‎ فقط print a.f() وإذا استوردناه هذه الوحدة، فسيكون كل شيء على ما يرام كما يلي: >>> import b >>> b.g() 1 # يُطبَع لأول مرة بسبب استدعاء الوحدة‫ 'a' للتعليمة 'print f()‎' في النهاية 1 # يُطبَع مرة ثانية، حيث يمثّل استدعاء الدالة‫ 'g' الخطأ 8: تعارض الأسماء مع وحدات مكتبة بايثون المعيارية تتميز لغة بايثون بوفرة وحدات المكتبات التي تأتي معها، ولكن قد يؤدي ذلك إلى الوقوع في تعارض في الأسماء بين اسم إحدى الوحدات الخاصة بك ووحدة أخرى تحمل الاسم نفسه في المكتبة المعيارية التي تأتي مع لغة بايثون إن لم تكن حذرًا، فمثلًا قد يكون لديك وحدة بالاسم email.py في شيفرتك البرمجية، والتي قد تتعارض مع وحدة المكتبة المعيارية التي تحمل الاسم نفسه. يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشكلات خطيرة مثل استيراد مكتبة أخرى، والتي تحاول بدورها استيراد إصدارٍ من وحدة خاصة بمكتبة بايثون المعيارية، ولكن إذا كان لديك وحدة تحمل الاسم نفسه، فستستورد الحزمة الأخرى الإصدار الخاص بك عن طريق الخطأ بدلًا من الإصدار الموجود في مكتبة بايثون المعيارية، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء، لذا يجب توخي الحذر لتجنب استخدام الأسماء نفسها الخاصة بوحدات مكتبة بايثون المعيارية. من الأسهل بالنسبة لك تغيير اسم الوحدة ضمن الحزمة الخاصة بك بدلًا من تقديم اقتراح تحسين بايثون Python Enhancement Proposal -أو PEP اختصارًا- لطلب تغيير الاسم ومحاولة الحصول على الموافقة على ذلك. الخطأ 9: الفشل في معالجة الاختلافات بين الإصدارين Python 2 و Python 3 ليكن لدينا الملف foo.py التالي مثلًا: import sys def bar(i): if i == 1: raise KeyError(1) if i == 2: raise ValueError(2) def bad(): e = None try: bar(int(sys.argv[1])) except KeyError as e: print('key error') except ValueError as e: print('value error') print(e) bad() يعمل ما يلي بنجاح في Python 2: $ python foo.py 1 key error 1 $ python foo.py 2 value error 2 ولكنه يعطي خطأً في Python 3 كما يلي: $ python3 foo.py 1 key error Traceback (most recent call last): File "foo.py", line 19, in <module> bad() File "foo.py", line 17, in bad print(e) UnboundLocalError: local variable 'e' referenced before assignment المشكلة هي أنه لا يمكن الوصول إلى كائن الاستثناء خارج نطاق كتلة التعليمة except في Python 3، وإلّا فيجب الاحتفاظ بدورة مرجعية مع إطار المكدس في الذاكرة حتى تشغيل كانس المهملات Garbage Collector وإزالة المراجع من الذاكرة. إحدى الطرق لتجنب هذه المشكلة هي الاحتفاظ بمرجع إلى كائن الاستثناء خارج نطاق كتلة التعليمة except بحيث يبقى قابلًا للوصول. إليك فيما يلي نسخة من المثال السابق الذي يستخدم هذه التقنية، وبالتالي ستنتج شيفرة برمجية متوافقة مع Python 2 و Python 3: import sys def bar(i): if i == 1: raise KeyError(1) if i == 2: raise ValueError(2) def good(): exception = None try: bar(int(sys.argv[1])) except KeyError as e: exception = e print('key error') except ValueError as e: exception = e print('value error') print(exception) good() لنشغّل هذه الشيفرة البرمجية على الإصدار Py3k: $ python3 foo.py 1 key error 1 $ python3 foo.py 2 value error 2 اطّلع على مقال كيفية ترحيل شيفرة بايثون 2 إلى بايثون 3 لمزيد من المعلومات. الخطأ 10: استخدام التابع del بطريقة خاطئة لنفترض أن لدينا ما يلي في ملفٍ اسمه mod.py: import foo class Bar(object): ... def __del__(self): foo.cleanup(self.myhandle) ثم حاولنا استيراده من الملف another_mod.py كما يلي: import mod mybar = mod.Bar() فسنحصل على الاستثناء AttributeError، والسبب هو ضبط جميع متغيرات الوحدة العامة على القيمة None عند إيقاف تشغيل المفسّر Interpreter، لذلك ضُبِط الاسم foo على القيمة None عند استدعاء التابع __del__ في المثال السابق. الحل لهذه المشكلة هو استخدام الدالة atexit.register()‎ بدلًا من ذلك، وبالتالي ستُشغَّل معالجاتك المسجَّلة قبل إيقاف تشغيل المفسِّر عندما ينتهي برنامجك من التنفيذ (أي عند الخروج منه بطريقة طبيعية). إذًا لنصلِح شيفرة mod.py البرمجية السابقة كما يلي: import foo import atexit def cleanup(handle): foo.cleanup(handle) class Bar(object): def __init__(self): ... atexit.register(cleanup, self.myhandle) يوفّر هذا المثال طريقة نظيفة وموثوقة لاستدعاء أيّ دالة تنظيف مطلوبة عند إنهاء البرنامج العادي، ومن الواضح أن الأمر متروك للدالة foo.cleanup لتحديد ما يجب فعله بالكائن المرتبط بالاسم self.myhandle. مخاطر بايثون يمكن تجنبها من خلال معرفة الفروق الأساسية تُعَد بايثون لغة قوية ومرنة وتحتوي على العديد من الآليات والنماذج التي يمكن أن تحسّن الإنتاجية بصورة كبيرة، ولكن يمكن أن يكون الفهم أو التقدير المحدود لقدراتها في بعض الأحيان عائقًا أكثر من كونه فائدة كما هو الحال مع أيّ أداة أو لغة برمجية، حيث يعتقد الشخص في أن يعلم ما يكفي، ولكنه يشكّل خطرًا. سيساعد التعرف على الفروق الأساسية في لغة بايثون -مثل مشاكل البرمجة المتقدمة التي ذكرناها في هذا المقال- على تحسين استخدام اللغة مع تجنب بعض الأخطاء في بايثون. ترجمة -وبتصرُّف- للمقال The 10 Most Common Python Code Mistakes لصاحبه Martin Chikilian. اقرأ أيضًا مصطلحات شائعة مثيرة للالتباس في بايثون تنقيح أخطاء Debugging شيفرتك البرمجية باستخدام لغة بايثون كيف تستخدم منقح بايثون فهم العمليات المنطقية في بايثون 3 أشهر 10 مشكلات تواجه مبرمجي لغة جافا سكريبت JavaScript

قبل عقد من الزمن، كان مفهوم الذكاء الاصطناعي (AI) مقتصرًا على كونه تصنيفًا فرعيًّا لأفلام الخيال العلمي الذي تسيطر فيه الآلات وأنظمة الذكاء الاصطناعي المتطورة على البشر ويُنظر إليه على أنه مجرد خيال مستقبلي وليس شيئًا واقعًا يمكن التعامل معه في الحياة اليومية. أما اليوم فقد تطور الذكاء الاصطناعي وصار متاحًا للجميع، فلو سألت أي شخص اليوم ما هو الذكاء الاصطناعي فسيجيبك بأنه علم متطور يوفر العديد من التقنيات الذكية التي تتيح للآلات القيام بمهام عديدة تحتاج إلى ذكاء بشري، ويوفر أدوات عديدة تساعد البشر في إنجاز أعمالهم اليومية بأسلوب يحاكي ذكاءهم مثل التعرف على الصور، أو ترجمة المحتوى، أو تشخيص الأمراض، أو قيادة السيارات …إلخ. تطور الذكاء الاصطناعي من مساعد بسيط لمنافس للإنسان اقتصر الذكاء الاصطناعي في بداياته على بعض التطبيقات التي بدت بعيدة جدًا عن منافسة ذكاء الإنسان، مثل مساعدته في إكمال الجمل بالكلمات المتوقعة، أو توفير نماذج يمكنها لعب بعض الألعاب والتغلب على البشر فيها مثل نموذج آلفا جو AlphaGo الذي تغلب على بطل العالم لي سيدول (Lee Sedol) في لعبة جو GO عام 2016، وآلفا جو AlphaGo هو برنامج حاسوبي طُوّرته شركة DeepMind البريطانية المتخصصة في الذكاء الاصطناعي وهدفه الأساسي لعب لعبة جو المعروفة بتعقيدها واحتوائها على عدد كبير جدًا من الاحتمالات. حين تمكن حاسوب من التفوق على الإنسان في لعبة جو المعقدة للغاية التي تتضمن عدد احتمالات يفوق عدد ذرات الكون المرئي، عُدَّ هذا الأمر إنجازًا تقنيًا هائلًا وطرح الكثير من الأسئلة حول ماهية الذكاء الاصطناعي، وإلى أي مدى سيتطور الذكاء الاصطناعي؟ وهل من الممكن أن تتفوق علينا هذه التقنية التي طورناها بأيدينا؟ لقد تمكن الذكاء الاصطناعي من انتزاع الانتصار أربع مراتٍ من أصل خمس من بطل العالم الأفضل على الإطلاق في هذه اللعبة، وهذا شكل هزيمة صادمة إذ كيف لنابغةٍ في أحد المجالات أن يُهزم مرات عديدة من قبل آلة؟ لكن هل كان آلفا جو AlphaGo حقاً برنامجًا ذكياً أم مجرد برنامج حاسوبي قادر على حساب عدد كبير من الاحتمالات والتعمق فى شجرة من النقلات التى ضمنت انتصاره بسهولة؟ في النقلة ال 37 قام آلفا جو AlphaGo بلعب نقلة رابحة فرصة اختيارها 1 من 10000 وتخالف كل مبادئ البشر وطريقة تفكيرهم، وهذه الحركة التي قد لا يفكر بها أي بشري استطاعت تغيير موازين اللعبة. مصدر الصورة ما هو الذكاء الاصطناعي قبل أن نستعرض ما هو الذكاء الاصطناعي (Artificial Intelligence) من الجيد أن نعرف بداية ما هو الذكاء الطبيعي (Natural Intelligence) أو الذكاء البشري (Human Intelligence) الذي يعبر عن قدرة ذهنية ناتجة من القدرة على التعلم من التجارب، والتأقلم في المواقف الجديدة، والقدرة على استيعاب المفاهيم المجردة، وتسخير المعرفة للتفاعل مع البيئة. وتحاول أنظمة الذكاء الاصطناعي محاكاة تعريف الذكاء البشري لتتمكن من التأقلم و التعامل مع مشكلات جديدة بشكلٍ إبداعي دون برمجة حل مسبق لها في هذه الأنظمة، فَالقدرة على التعميم واستخدام ما تعلمه من مواقف سابقة لتطبيقه على مواقف جديدة ومهامٍ جديدة لم يسبق للآلة التعامل معها يجعلها تستحق وسمها بالذكاء وإن كان اصطناعيًا. يمكننا الآن أن نصل إلى تعريف الذكاء الاصطناعي بعد أن فهمنا ما الذي نحتاجه لوصف الآلة أنها ذكية. فالذكاء الاصطناعي هو تقنية متطورة تُمكِّن الحواسيب والآلات من محاكاة الذكاء البشري في القدرة على الفهم والإدراك، وربط الأسباب ببعضها البعض، والتعلم والتفاعل مع بيئتها بشكل متكيف مع التغيرات لحل المشاكل بشكلٍ إبداعي. يمكننا أن نستخلص مما سبق عدة مفاهيم ينبغي أن تتصف بها أو تملكها الأنظمة الحاسوبية حتى توصف أنها أنظمة ذكية: القدرة على التعلم. القدرة على الإبداع. القدرة على التطور و تعميم التعلم. القدرة على الإدراك. القدرة على الفهم. القدرة على ربط الأسباب. نبذة عن تاريخ تطور الذكاء الاصطناعي في عام 1950، بدأ وضع معايير لتحديد ما هو الذكاء الاصطناعي من خلال اختبار تورينغ Turing test الذي يهدف إلى تحديد إذا كانت الآلة حقاً تتمتع بالذكاء وهو اختبار قائم على قدرة الآلة الذكية أن تجري محادثةً بشكل طبيعي فيظن المختبر أنه يتحدث مع إنسان وليس آلة، لكن لم يستطع آلان تورينغ Alan turing تطبيق مفهومه في ذلك الوقت، فقد كانت القوة الحاسوبية والتخزينية في ذلك الوقت محدودة للغاية وباهظة التكاليف. في عام 1956 عُقد مؤتمر دارتموث الأول للبحث في الذكاء الاصطناعي (Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence) الذي ظهر فيه مصطلح الذكاء الاصطناعي بشكل علمي لأول مرة وعُدّ هذا المؤتمر الحدث التأسيسي الذي أطلق تخصص الذكاء الاصطناعي كمجال علمي قائم بذاته. وشهد الذكاء الاصطناعي فترة ازدهار بين عامي 1957 و عام 1974 نظرًا لتطور القدرات الحاسوبية والتخزينة وإتاحتها بشكل أكبر للعامة، وكانت هذه فترة التوقعات المتفائلة بشأن إمكانات الذكاء الاصطناعي، لكن النتائج لم تقابل التوقعات مما أدى إلى فترة ركود في تطور الذكاء الاصطناعي. في الثمانينيات عاد هذا المجال مجدداً للظهور نظرًا للتطور الملحوظ الذي حدث في خوارزميات تعلم الآلة، وبداية ظهور مفهوم التعلم العميق (Deep learning) الذي اقترح تنفيذ مهام الذكاء الاصطناعي بشكل مشابه للطريقة التي يعمل بها الدماغ البشري، لكن لم يدم هذا التطور لفترة طويلة فمازالت القدرات الحاسوبية وكمية البيانات المتوافرة لا تواكب الآمال المرجوة. لاحقًا في فترة التسعينات والألفية الجديدة عاد الذكاء الاصطناعي للساحة، وتحققت الكثير من التطورات والقفزات العلمية في الذكاء الاصطناعي في تلك الفترة، وسبب هذا التطور المتسارع هو التطور الهائل الحاصل في القدرات الحاسوبية والتخزينية التي مكّنت من الاستفادة من خوارزميات الذكاء الاصطناعي المتاحة لأقصى درجة ممكنة. وفي العصر الحالي أصبح الذكاء الاصطناعي من أكثر المجالات البحثية نمواً، وشهد سوق الذكاء الاصطناعي تطورًا متسارع الوتيرة، وأصبح من أكثر التقنيات طلبًا، فقدر حجم سوق تقنيات الذكاء الاصطناعي عام 2024 بحسب ستاتيستا statista بحوالي 200 مليار دولار، ومن المتوقع نمو هذا المجال والطلب عليه في السنوات القادمة ليصل إلى ما يقارب 800 مليار دولار بحلول عام 2030. يُبرز هذا التطور المستمر مدى أهمية الذكاء الاصطناعي وزيادة الاعتماد عليه في مختلف جوانب حياتنا اليومية، ويؤكد على دوره الحيوي في رسم ملامح المستقبل، وتغيير طريقة تنفيذ أعمالنا اليومية وتفاعلنا مع العالم. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن ما هي تصنيفات الذكاء الاصطناعي بعد أن تعرفنا على ماهية الذكاء الاصطناعي وتطوره وما المتوقع من الأنظمة الذكية أن تتسم به، لنتعرف على تصنيف الذكاء الاصطناعي وأنواعه. إذ تصنف الأنظمة الذكية بناءً على تطور قدراتها أو الوظيفة التى تحتاج القيام بها إلى عدة تصنيفات كما توضح الصورة التالية: تصنيفات الذكاء الاصطناعي حسب القوة تتفاوت قدرات الأنظمة الذكية فبعضها يتعامل مع مهام بسيطة وتكرارية لتوفير وقت الإنسان، والبعض الآخر مصمم ليتفاعل مع البشر ويقوم بطيف واسع من المهام لمساعدة الإنسان على اتخاذ القرارات، إذ يصنف الذكاء الاصطناعي بناء على قدرته على محاكاة ذكاء البشر إلى: الذكاء الاصطناعي الضعيف Weak AI الذكاء الاصطناعي القوي Strong AI لنكتشف ما هو الذكاء الاصطناعي الضعيف والقوي وما الفرق بينهما. الذكاء الاصطناعي الضعيف Weak AI الذكاء الاصطناعي الضعيف (Weak AI) المعروف أيضًا بالذكاء الاصطناعي الضيّق (Narrow AI) هو النوع الذي نتعامل معه حاليًا فهو مصمم لأداء مهام محددة أو مجموعة من المهام المرتبطة بها، لكن دون امتلاك وعي أو فهم لها، فهو محدود في نطاقه وقدراته ولا يمكنه امتلاك الإدراك أو التكيف والتفكير بشكل مستقل خارج نطاق المهام التي صمم للتعامل معها. تخيل أن لديك بوت محادثةٍ ذكي دربته كيف يتحدث مع العملاء ويجيب على أسئلتهم المتكررة، سيكون هذا البوت قادراً على فهم اللغة والصيغ المختلفة لطرح السؤال والتعامل مع أسئلة مثل "ما هي ساعات الدوام لديكم؟" أو "هل يمكنني القدوم في الساعة العاشرة لشراء هذا المنتج ؟" وإدراك أنها أسئلة عن أوقات العمل لهذا النشاط التجاري بالتالي الرد على السؤالين رغم اختلاف صياغتهما بنفس الإجابة التي توضح أوقات العمل. لكنه لن يتمكن من الدخول في نقاشات مفتوحة حول النشاط التجاري أو حول مواضيع عامة لا تخص هذا النشاط. الذكاء الاصطناعي القوي Strong AI بالمقابل يتميز الذكاء الاصطناعي القوي (Strong AI) أو ما يعرف أيضاً بالذكاء الاصطناعي العام Artificial general intelligence (AGI)‎ بتطوره وقدرته على القيام بالعديد من المهام المتنوعة بكفاءة تعادل البشر وتحاكي طريقتهم في التعامل مع أي مهمة معرفية. لم تصل البشرية بعد إلى مستوى التعامل مع الذكاء الاصطناعي القوي (Strong AI) الذي يحاكي جميع القدرات البشرية الذهنية. ورغم التقدم الكبير في ماهية الذكاء الاصطناعي وتطور خوارزمياته ونماذجه التي تمكنت من الوصول إلى قدراتٍ مقاربة للبشر وربما تفوقت عليها في بعض المجالات المحددة، إلا أن هذه الأنظمة لا تزال تفتقر إلى الفهم والوعي العامين اللذين يميزان عقلنا البشري. تصنيفات الذكاء الاصطناعي حسب الوظيفة تصنف الأنظمة الذكية حسب الوظيفة ودرجة التعقيد إلى أربعة مستويات، وتتطور تدريجيًا من الأنظمة البسيطة إلى أنظمة أكثر تعقيدًا وأقرب إلى الذكاء البشري وهي كالتالي: الآلات التفاعلية Reactive machines الأنظمة محدودة الذاكرة Limited memory أنظمة نظرية العقل Theory of mind أنظمة الوعي الذاتي Self-awareness لنوضح كل مستوى من هذه المستويات والوظائف التي يمكن القيام بها في كل منها. الآلات التفاعلية Reactive machines هي أنظمة ذكية لا تحتاج لامتلاك ذاكرةٍ للقيام بحل المشكلة التي تواجها، على سبيل المثال عند تصميم نظام ذكي يلعب الشطرنج، سيتحتاج هذا النظام للتعامل مع الموقف المعطى له فقط، وقد يكون هذا الموقف من منتصف المباراة ولكنه يستطيع تقييم الرقعة وقوة تمركز القطع واختيار نقلة تعظم من المكاسب أو تختار موقع استراتيجي بناءً على الموقف الحالي فقط . الأنظمة محدودة الذاكرة Limited memory هي الأنظمة الذكية التي تحتاج إلى تخزين البيانات بشكل مؤقت لاستخدامها في اتخاذ القرارات، فمثلًا عند تصميم نظام ذكي قادر على قيادة السيارات ذاتياً فأنت بحاجة لجمع بياناتٍ عن الطريق واللافتات المرورية والإشارات والسيارات الأخرى القريبة منك ليقوم النظام بالتحكم بالسيارة اعتماداً على البيانات الحالية والموقف الحالي، لن يكون النظام بحاجة للاحتفاظ بمعلومات عن السيارات التي ليست فى نطاق رويته أو سلكت طرقاً أخرى، فهذه الأنظمة تجمع البيانات بشكل مستمر لاتخاذ القرارات بشكلٍ فوري ولا تحتفظ سوى بما يلزم للتعامل مع الموقف الحالي. أنظمة نظرية العقل Theory of mind هي الأنظمة الذكية المتطورة التي تحتاج إلى فهم الأفكار والمشاعر والتفاعل الإجتماعي للقيام بوظيفتها، يمكن اعتبار روبوت المحادثة الذكي ChatGPT نظاماً قادرًا على فهم السياق من النص المرسل له ومعرفة المشاعر وراء تلك الكلمات بدرجة لا بأس بها، فهو قادر على استنتاج الأنماط المرتبطة بمشاعر معينة، لكنه لازال آلة غير قادرةٍ على التعاطف أو الشعور بتلك المشاعر. أنظمة الوعي الذاتي Self-awareness هي أنظمة ذكاء اصطناعي تحتاج إلى فهم المشاعر وتكوين وعي ذاتي للقيام بوظيفتها واتخاذ قرارات بناءً على هذا الوعي وتبريرها، في الوقت الحالي لا توجد أنظمة ذكاء اصطناعي تمتلك وعيًا ذاتيًا حقيقيًا كالبشر، ولكن هناك أبحاث تجري في هذا المجال، فهناك ورقة بحثية نشرت هذا العام بعنوان التعلم من خلال الشرح الذاتي Learning by Self-Explaining اقترحت طريقة تُمكّن أنظمة المحادثات الذكية من تبرير إجابتها بل وحتى انتقادها في سبيل تحسين الردود التي تنتجها. تخصصات الذكاء الاصطناعي لقد تطورت مجالات الذكاء الاصطناعي وتشعبت فروعه وتخصصصاته ولعل أبرزها: 1. تعلم الآلة Machine Learning هو تخصصٌ فرعي من الذكاء الاصطناعي يعني قدرة الآلات على التعلم من خلال البيانات دون برمجتها بشكلٍ مباشر للقيام بمهمة معينة، ويتضمن تعلم الآلة تطوير خوارزميات يمكنها تحليل البيانات واستكشاف الأنماط الموجودة فيها لتكوين معرفة يمكن تعميمها على مهامٍ أخرى. تصنف مهام تعلم الآلة حسب البيانات المستخدمة في التعلم، فإن كانت البيانات المتاحة لديك موسومة Labeled تصبح مهمة التعلم مشرف عليها بشكلٍ آلي وتسمى التعلم مع إشراف Supervised learning حيث يتم استخدام الوسم الموجود في البيانات المستخدمة لتدريب النموذج في تقيم مخرجاته، وأما إن لم تكن البيانات المتاحة للتعلم موسومة تصبح مهمة التعلم دون إشراف Unsupervised learning حيث يحاول النموذج تعلم الأنماط الموجودة في البيانات وتجميع المتشابه منها فيما يعرف بالمجموعات أو العناقيد Clusters. لنفترض أن لديك مجموعة من صور القطط والكلاب وترغب في بناء نموذج تعلم آلة قادر على التفريق بين القطط والكلاب، فوسم البيانات سيكون له تأثير في تحديد نوع خوارزميات التعلم المستخدمة في هذه المهمة، إن استخدمت صورًا موسمة للقطط والكلاب بحيث تكون كل صورة مرفقٌ معها تصنيفها في عملية التدريب فصور القطط ستحمل الوسم قط، بينما صور الكلاب ستحمل الوسم كلب، بالتالي تكون عملية التعلم هنا بإشراف بإستخدام هذه الوسوم، فعندما يقوم النموذج بتوقع الصورة على أنها قط يقارنها بوسمِها الحقيقي لتقييم صحة إجابات النموذج وتحسينها. على النقيض إن قمت فقط بإعطاء النموذج التعلمي البيانات بدون تحديد وَسْم، فَسيتعلم الأنماط المشتركة للقطط ويتعلم أنها مجموعة أو عنقود Cluster منفصل وبالمثل للكلاب فَالمهمة هنا هو معرفة الأنماط المشتركة لكل مجموعة وعددها. 2. التعلم العميق Deep Learning هو تخصص فرعي من تعلم الآلة يتميز باستخدامه الشبكات العصبية الاصطناعية (ANN)‎ التي تحاكي طريقة عمل الدماغ البشري في معالجة البيانات، وتتميز خوارزميات التعلم العميق بقدرتها على الاستفادة من البيانات الضخمة لتحسين جودة نماذج تعلم الآلة، ويرجع هذا لقوة الشبكات العصبية الاصطناعية على تعلم أنماط أكثر تعقيداً من خوارزميات التعلم الآلي التقليدية، بحيث تصل خوارزميات التعلم التقليدية غير المعتمدة على الشبكات العصبية الاصطناعية إلى مرحلة ركود لا تستطيع فيها تعلم أي شيءٍ جديد من البيانات وتواكب تعقيد المشكلة التي أمامها، فالأمر هنا لا يتعلق بجودة البيانات إنما بقدرة الخوارزمية على تعلم الأنماط المعقدة الموجودة في البيانات الضخمة. يقارن الرسم أعلاه بين أداء خوارزميات التعلم التقليدية وخوارزميات التعلم العميق في عدة نقاط عندما يتوفر لديك مقدار قليل من البيانات عليك استخدام التعلم الآلي التقليدي، لأن خوارزميات التعلم العميق تحتاج لحجم بيانات أكبر لتعطى نفس الدقة و الأداء. تصل خوارزميات التعلم التقليدي إلى مرحلة ركود في التعلم أو تطور تطفيف بالرغم من استخدام حجم بيانات أكبر ولا تتمكن من مواكبة تعقيد المشكلة. تتفوق خوارزميات التعلم العميق عندما توفر لها حجمًا هائلًا من البيانات، فكلما استخدمت بياناتٍ أكثر فيها كلما تمكنت من تحقيق أداءٍ أفضل. 3. التعلم المعزز بالتجربة Reinforcement learning هو نوع من مهام تعلم الآلة قائم على التعلم بالتجربة والتفاعل مع البيئة المحيطة، تتفاعل الأنظمة الذكية المدربة بهذه الطريقة مع بيئتها بشكل عشوائي في البداية وبناءً على هذا التفاعل تتوقع الآلة الحصول على مكافأة أو عقوبة، إذ نكافئ النظام على سلوكه اتجاهاً معيناً يضمن له أداءاً أفضل، ونعاقبه على القرارات التي لا ينجز فيها المهمة الموكلة إليه بشكل صحيح. ينتشر استخدام هذا النوع من التعلم الآلي في مجال الروبوتات Robotics وفي ألعاب الذكاء الاصطناعي والواقع الافتراضي وفي أنظمة المحاكاة حيث توجد بيئة يمكن للنظام التفاعل معها. 4. الرؤية الحاسوبية Computer Vision هي أحد المجالات الرئيسية في الذكاء الاصطناعي، حيث تهدف لتعزيز الآلات والأنظمة الحاسوبية بالقدرة على التعامل مع المحتوى البصري مثل الصور ومقاطع الفيديو، ويستخدم هذا المجال تعلم الآلة والتعلم العميق بشكلٍ خاص لتحليل البيانات البصرية الضخمة وتعلم الأنماط المرئية من أجل تمييز هذا النوع من المحتوى وفهمه، وتطبيقات الرؤية الحاسوبية كثيرة للغاية ولعل أبرزها أنظمة تحديد الوجوه والتعرف عليها، وأنظمة تحليل الأشعة الطبية وتشخيص الأمراض. وتعد الشبكات العصبية الالتفافية Convolution Neural Networks أو اختصارًا CNN أحد الأسباب التي ساهمت في تطور هذا المجال فهي تتميز بقدرتها الآلية على استخراج الأنماط الهامة وتعلم أي الأنماط البصرية تحتاج إلى التركيز عليها حتى تمتلك القدرة على التفريق بين الصور، وقبل اختراع هذا النوع من الشبكات العصبية كان على المطورين استخراج المعلومات البصرية والأنماط من الصور بشكل شبه يدوي. 5. معالجة اللغات الطبيعية معالجة اللغات الطبيعية Natural Language Processing‎‎ أو ‎اختصارًا NLP هي أحد التطبيقات الشائعة للذكاء الاصطناعي، وهي مجال حيوي أيضًا ويعتمد على تعلم الآلة والتعلم العميق لبناء فهم جيد للغات الطبيعية والقدرة على التعامل معها. من التطبيقات الشائعة لمعالجة اللغات الطبيعية أنظمة المحادثة الذكية مثل ChatGPT ونماذج التعلم اللغوية الضخمة Large Language Models أو اختصارًا LLMs التي تّدرّبُ مسبقاً على بيانات ضخمة لتمتلك فهماً مبدئياً للغة يُمكَّنها من القيام بمهام لغوية متعددة، نذكر منها تلخيص الفقرات الطويلة والإجابة على الأسئلة والترجمة الآلية وتحليل المشاعر في النصوص، والعديد من التطبيقات الأخرى. الذكاء الاصطناعي التوليدي Generative Artificial Intelligence يتميز الذكاء الاصطناعي التوليدي Generative AI بقدراته الإبداعية وقدرته على إنتاج وإبتكار نصوص جديدة ووسائط أخرى مختلفة كالصور والأصوات ومقاطع الفيديو بناءً على الأنماط التي تعلمها من كميات كبيرة من البيانات. وهو يختلف عن أنظمة الذكاء الاصطناعي التقليدية التي تعتمد على التصنيف أو التنبؤ بناءً على البيانات المدخلة. ذاع صيت الذكاء الاصطناعي التوليدي اليوم لما يتميز به من قدرات فريدة في توليد محتوى إبداعي يشبه المحتوى المولد من قبل البشر، وأصبح له تطبيقات عديدة ككتابة المحتوى التسويقي، وتأليف القصص، وتصميم الصور، وكتابة الشيفرات البرمجية، وغيرها من المهمام التي سرعت إنتاجية البشر. تحديات تطور الذكاء الاصطناعي وحلول مقترحة لنختم المقال بتسليط الضوء على بعض التحديات والتساؤلات المرتبطة بالذكاء الاصطناعي وآفاقه المستقبلية. تهديد الذكاء الاصطناعي للوظائف البشرية لدى الكثير من الأشخاص تخوف من تطورالذكاء الاصطناعي وتساؤلات حول قدرته على استبدال الوظائف البشرية، بكل تأكيد سيغير الذكاء الاصطناعي الطريقة التي تعمل بها الكثير من الوظائف في الوقت الحالي، ليس بشكلٍ مدمر ولكن بشكل مساعدٍ للبشر، فبينما من المرجح اختفاء بعض الوظائف أو تأثرها فممن المؤكد أن الذكاء الاصطناعي سيوفر فرص عملٍ أخرى، شأنه شان العديد من الثورات الصناعية والتقنية على مر التاريخ. الاحتيال والتزوير باستخدام الذكاء الاصطناعي من التحديات الخطيرة التي تواجه الذكاء الاصطناعي استخدامه في عمليات الاحتيال أو التزوير، فيمكن بكل سهولة استخدام تقنية التزييف العميق Deep fake من أجل انتحال شخصية أحد الأشخاص، يمكن مكافحة هذه الجرائم بعدة طرق منها استخدام الذكاء الاصطناعي نفيه لاكتشاف التزييف و تشريع قوانين تضمن حماية الأفراد من الاحتيال. تحيّز الذكاء الاصطناعي قد تعاني بعض أنظمة الذكاء الاصطناعي من التحيز المقصود أو غير المقصود، على سبيل المثال عند بناء أنظمة التعرف على الوجوه وتدريبها على بيانات لصور وجوه بشرية بيضاء البشرة فقط، فلن تكون قادرة على العمل بكفاءة للتعرف على وجوه مختلفة الملامح والألوان، ولمنع تحيز الذكاء الاصطناعي ينبغي الاهتمام بتطويره وتحسين جودة البيانات التي يعتمد عليها للتدريب وجمع بيانات كافية تعبر عن كل الفئات المستهدفة. احتكار تقنيات الذكاء الاصطناعي هناك مخاوف من سيطرة بعض الدول على تقنيات الذكاء الاصطناعي مما سيؤدي إلى تحيز مقصود، فمعظم الأشخاص تستخدم إجابات الذكاء الاصطناعي كأنها شيء مُسلَّم به، لكن الكثير من ردود الذكاء الاصطناعي ليست صحيحة بشكل كامل وأحياناً تكون خاطئة، ولتحسين جودة الإجابات ودقتها يجب دعم الإجابات بمصادر خارجية تؤكد صحة المعلومات، واعتماد تقنية تسمى توليد الإجابات المعززة بالحقائق Retrieval-augmented generation أو (RAG)‎ اختصارًا. الخلاصة تعرفنا في هذا المقال ما هو الذكاء الاصطناعي واستعرضنا مراحل تطوره حتى وصل لهذه القوة والانتشار، وناقشنا أهم تصنيفات الذكاء الاصطناعي وتخصصاته، وختمنا المقال بالحديث عن بعض التحديات والمخاوف المرتبطة بتطور الذكاء الاصطناعي في المستقل وتأثير الاعتماد المتزايد عليه في تنفيذ أعمالنا ومهامنا البشرية. نرجو أن يكون هذا المقال قد قدم لك إجابات شاملة حول ماهية الذكاء الاصطناعي ووضح له أهم المفاهيم والتخصصات المرتبطة به. وإذا كان لديك أي أسئلة أو استفسارات حول ما ورد في المقال، فلا تتردد في كتابتها في قسم التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا أساسيات الذكاء الاصطناعي: دليل المبتدئين تعلم الذكاء الاصطناعي: دليل شامل تعرف على أفضل دورات الذكاء الاصطناعي تعرف على أهم مشاريع الذكاء الاصطناعي برمجة الذكاء الاصطناعي: بناء مستقبل الآلات الذكية

"أريد تعلم البرمجة لكنني لا أعرف من أين أبدأ!" هذه هي أكثر عبارة تتردد على سمعي من حديثي العهد بالبرمجة، إذ يأتيني هذا السؤال مرارًا وتكرارًا؛ وفي كل مرة أحاول أن أجيب عنه في سياقه، أجد أنني أضيف معلومات جديدة على إجاباتي السابقة، لذا قررت كتابة هذا المقال بعنوان "تعلم البرمجة" لعله يفيد الراغبين في تعلم تطوير التطبيقات في بدء رحلتهم مع تعلم البرمجة من الصفر. جدول المحتويات حرصًا على تنظيم المقالة ولتسهيل الوصول إلى القسم الذي تريده بسهولة، سنذكر هنا جدول المحتويات باختصار: ما هي البرمجة؟ لماذا تتعلم البرمجة؟ ما عليك معرفته لتصبح مبرمجًا الأدوات اللازمة للبدء في تعلم البرمجة لماذا هناك العديد من لغات البرمجة؟ مفاهيم البرمجة مصادر تعلم البرمجة تطوير واجهات المستخدم تطوير الواجهات الخلفية تعلم تطوير تطبيقات الجوال تطوير الألعاب تطوير الأنظمة المدمجة تطوير تطبيقات سطح المكتب كيفية اختيار لغة البرمجة التي تناسبك نصائح لتعلم البرمجة ما هي البرمجة؟ البرمجة هي عملية تقسيم مهمة معينة يراد تنفيذها عبر الحاسوب إلى أجزاء صغيرة ومترابطة وقابلة للتنفيذ بأوامر بسيطة. بعد ذلك، تجري كتابة هذه الأوامر والتعليمات بإحدى لغات البرمجة، والتي هي وسيلة للتخاطب مع الحاسوب. إليك المثال العملي التالي الذي يشرح ماهية البرمجة: إن كنت تتوقع زيارة صديق لك اليوم، واتصل بك ليقول لك: "أنا واقف بجانب الحديقة ولا أعرف كيف أصل إلى منزلك". أنت عادةً تمر كل يوم من جانب الحديقة وتعرف الطريق بينها وبين منزلك شبرًا بشبر. برأيك هل ينفع إن قلت له: "منزلي معروف وقريب من الحديقة وأنا كل يوم أمر من جانبها"؟ لا، بالتأكيد. تحتاج إلى أن تقسِّم المشكلة إلى أجزاء تمثل خطوات بسيطة يستطيع صديقك فهمها وتنفيذها. مثلًا، أخبره أن ينفذ الأوامر التالية: "سر إلى الأمام عشرة أمتار" ثم "اتجه إلى اليمين" ثم "سر إلى نهاية الشارع" ثم "اتجه إلى اليسار". أخبره بعد ذلك: "عُدَّ الأبنية الموجودة على اليسار حتى تصل إلى البناء الرابع" ثم "اصعد إلى الطابق الثاني" ثم "اطرق على الباب الذي سيظهر أمامك". مبارك! بهذه الطريقة، تستطيع أن تدل صديقك على منزلك بدقة. البرمجة هي الشيء نفسه تمامًا. فهل ترى التعابير المكتوبة بين علامتي الاقتباس؟ إنها التعابير التي تكتب بإحدى لغات البرمجة والتي تخاطب الحاسوب بدلًا من صديقك السابق. لغات البرمجة هي مجموعة من المفردات والقواعد اللغوية التي تشكل لغةً وسيطةً للتخاطب مع الحاسوب وأمره بتنفيذ تعليمات وأشياء محدَّدة. فلا الحاسوب يفهم لغة البشر ولا البشر يفهمون لغة الحاسوب، لذا كان هنالك حاجة ملحة لوجود لغة وسيطة يفهمها كلاهما؛ نتيجةً لذلك، انبثق مفهوم لغة البرمجة. بعبارة أخرى، لو أردنا أن نقول للحاسوب "افعل كذا"، فسنحتاج إلى لغةٍ مشتركةٍ بيننا وبينه ليفهم ما نبتغيه، وهنا يأتي دور لغات البرمجة، إذ يمكنك أن تعدّ لغات البرمجة على أنها وسيط بين المبرمج والحاسوب. يهتم المبرمج بالتفكير في تسلسل الخطوات التي على الحاسوب القيام بها لإتمام العمل المطلوب منه (مثل حساب العمر اعتمادًا على تاريخ الولادة)، ثم كتابة هذه الخطوات بترتيب منطقي بإحدى لغات البرمجة. ربما لاحظتَ في الجملة السابقة أن جزءًا من مهمة المبرمج هو التفكير المنطقي، وهذا يجعلنا ننتقل إلى السؤال الشائع "هل أستطيع تعلم البرمجة وأصبح مبرمجًا؟" أو "هل أنا مؤهل لأصبح مبرمجًا؟". لماذا تتعلم البرمجة؟ يبدو أن تعلم البرمجة من الصفر ليس بالصعوبة التي توقعتها، لكنك تريد حافزًا يجعلك تتعلم البرمجة. تسمع كثيرًا أن البرمجة هي مجال المستقبل، وأن وظائف المبرمجين ستكتسح مجال التوظيف في السنوات القادمة؟ أستطيع أن أؤكد لك ذلك، كما أنَّ وظائف البرمجة هي من أعلى الوظائف دخلًا. فلو كنت تريد بدء مشوارك الاحترافي وتريد عملًا مستقرًا وذا دخلٍ ممتاز، فإن تعلم البرمجة والعمل بها هو أفضل خيارٍ أمامك. وظائف البرمجة مريحة عمومًا، فالعمل كله مكتبي أمام حاسوب في بيئة مريحة ومناسبة، وأغلبية الشركات تتبع نظام العمل 40 ساعة في الأسبوع (أي 5 أيام لمدة 8 ساعات يوميًا)، ولا تغفل عن قدرتك على العمل عن بعد من خلال الانترنت أو كمستقل في أوقات فراغك. تعلم البرمجة سيوسع أفق تفكيرك كثيرًا، خصوصًا أن تعاملك مع الحاسوب يتبع إلى التفكير المنطقي، وستجد أن البرمجة ستسهل لك القيام بأمور أخرى في الحاسوب. ما عليك معرفته لتصبح مبرمجًا يتردد الكثيرون في تعلم البرمجة متذرعين بأن مستواهم في الرياضيات ليس ممتازًا، وهذا ليس صحيحًا، فصحيحٌ أنَّ هنالك أمور تعترضك أثناء أداء عملك كمبرمج تتطلب خبرة في الرياضيات، إلا أنَّه قد تمر عليك فترات طويلة لا تحتاج فيها إلى مسائل رياضية. كل ما يلزمك للبدء في تعلم البرمجة هو الأساسيات التي يعرفها الجميع. إلى حين اعتراضك أية مسألة أو مشكلة تتطلب مهارة في الرياضيات، هنالك الكثير من المصادر والمراجع التي تستطيع الرجوع إليها آنذاك. بعبارة أخرى، أجِّل هذا الأمر قليلًا ولا تخف. الأهم من ذلك هو أن تكون قادرًا على التفكير بشكل منطقي. التفكير المنطقي التفكير المنطقي هو المهارة التي تجمع كافة المبرمجين تحت مظلة واحدة، وهي أساس كتابة الخوارزميات، إذ يجب أن تكون قادرًا على اكتساب هذه المهارة وتطويرها. الخوارزميات كلمة "الخوارزميات" هي الكلمة المرعبة التي ينفر منها البعض، فكل ما يتخيلونه عند ذكرها هو الرياضيات المعقدة والمعادلات الطويلة والرموز العجيبة، لكن الأمر بسيط جدًا؛ فالخوازرميات هي تطبيقٌ للتفكير المنطقي في خطوات متسلسلة واضحة تمامًا لحل مشكلة ما. لكي أوضِّح لك أن الخوارزميات ليست أمرًا معقدًا، سأخبرك بكيفية كتابة برنامج يسأل المستخدم عن سنة ميلاده، ثم يعيد عمره الحالي بالسنوات. الخطوة الأولى: إظهار رسالة نصية نطلب فيها من المستخدم إدخال تاريخ ميلاده. الخطوة الثانية: تخزين سنة الميلاد التي أدخلها المستخدم. الخطوة الثالثة: الحصول على السنة الحالية. الخطوة الرابعة: طرح مدخلات المستخدم من السنة الحالية. الخطوة الخامسة والأخيرة: إظهار الناتج. ما سبق هو خوارزمية بسيطة تتألف من خطوات متسلسلة، لكن إذا أمعنّا النظر فيها سنجد خللًا في حال أدخل المستخدم تاريخًا أكبر من التاريخ الحالي، أي لو أدخل 2050 مثلًا بدلًا من 1995. عندها سيصبح العمر المعاد من الخوارزمية سالبًا، ويمكننا أن نحل هذه الإشكالية منطقيًا بوضع شرط يمنع المستخدم من إدخال تاريخ أكبر من التاريخ الحالي. إطارات العمل كلمة أخرى شائعة جدًا في عالم البرمجة هي "إطارات العمل" frameworks، إطارات العمل هي مجموعة من الشيفرات البرمجية التي تسهل على المبرمج إنشاء التطبيقات، بتوفير وحدات جاهزة تقدم خدمات متنوعة مثل تسجيل المستخدمين، وإرسال البريد الإلكتروني، والتعامل مع قواعد البيانات. أي يمكنك أن تعدّها أدوات برمجية تساعدك في برمجة تطبيقك وتسهِّل لك فعل ذلك. الأدوات اللازمة للبدء في تعلم البرمجة تحتاج إلى حاسوبٍ بمواصفات جيدة (ليس من الضروري أن يكون من أفضل الحواسيب، وإنما أن يمتلك مقدارًا جيدًا من الذاكرة العشوائية). لا ننصح بمواصفات معينة أو نظام تشغيل معين، استعمل ما يحلو لك وما ترى نفسك معتادًا عليه (سواءً كان ويندوز أو لينكس أو ماك). ستحتاج أيضًا إلى اتصالٍ جيد بالإنترنت للوصول إلى المواد التعليمية، ولتنزيل البرمجيات والمكتبات اللازمة للتطوير. أما بخصوص أدوات التطوير، فستحتاج إلى برمجية لكتابة الشيفرات، وهنالك نوعان رئيسيان لها: المحررات النصية: مثل Visual Studio Code أو Atom أو Sublime Text أو Bracktes أو Notepad++‎. وهذه المحررات النصية تكون بسيطة في أغلبها، وتوفر ميزات أساسية مثل تلوين الشيفرات، وبعض ميزات الإكمال التلقائي، وتدعم أغلبيتها إضافات لزيادة وظائفها. وظيفة هذه المحررات النصية عمومًا هي تعديل الشيفرات بسهولة وسرعة. ننصحك بتجربة Visual Studio Code لشهرته حاليًا وكثرة إضافاته ودعمه الممتاز من شركة Microsoft. بيئات التطوير المدمجة: مثل Visual Studio و Eclipse و Android Studio و NetBeans و Apple Xcode وغيرها. وهذه البيئات توفر ميزات أكثر بكثير من المحررات النصية، مثل تشغيل الشيفرات وتنقيحها (debugging) وميزات التحكم بالإصدارات (version control) والاتصال بقواعد البيانات وخلاف ذلك. لماذا هناك العديد من لغات البرمجة؟ قد تتساءل، لماذا هناك العديد من لغات البرمجة؟ أليست هذه اللغات كلها تنفذ الهدف ذاته؟ لماذا لا يكون هنالك لغة موحدة بين المبرمجين والحاسوب؟ الحقيقة أنّه توجد لغة برمجة واحدة ولكن ليست إحدى اللغات التي تراها أمامك في الصورة. اللغة التي نشير إليها هي لغة الآلة التي يستطيع معالج الحاسوب قراءتها وفهمها. أتتساءل ما هي لغة الآلة وكيف تبدو؟ إليك مقطعًا منها: معلومٌ أنّ معالج الحاسوب لا يفهم شيئًا سوى الأصفار والواحدات، وهذه اللغة -أي لغة الآلة- هي تمثيل للأصفار والواحدات بطريقة تخبر الحاسوب بما يجب عليه فعله. الجدير بالذكر أن هذه اللغة عصية الفهم على البشر، وحتى إن استطعت كتابة شيفرة مثل الشيفرة الموضحة بالصورة (كما في السنوات الأولى من بداية اختراع الحاسوب)، لن يفهمها الآخرون ولن يستطيع أحد التعديل على الشيفرة وتطويرها لاحقًا باستثنائك. سعيًا لإيجاد لغة قريبة من لغة البشر، انقسمت لغات البرمجية إلى قسمين: لغات البرمجة منخفضة المستوى، ولغات البرمجة عالية المستوى وذلك تبعًا لمدى قربها من لغة الآلة أو لغة البشر على التوالي. أي أنّ لغات البرمجة منخفضة المستوى هي اللغات الأقرب للغة الآلة آنفة الذكر مثل لغة التجميع Assembly language، ولغات البرمجة عالية المستوى هي اللغات الأقرب للغة البشر مثل لغة بايثون وجافا. تنفيذ البرامج المكتوبة بلغات برمجة عالية المستوى يقودنا الحديث عن اللغات عالية المستوى واللغات منخفضة المستوى إلى الحديث عن كيفية تنفيذ المعالج للشيفرة المكتوبة بلغة عالية المستوى لا يفهمها المعالج (أليس هذا ما تفكر به الآن؟). عرفنا أن المعالج يفهم الأوامر والتعليمات المكتوبة بلغة منخفضة المستوى (لغة الآلة)، فمَثَلُ هذه العملية كمَثَلِ شخصٍ أجنبي تعلم اللغة العربية وبدأ التحدث مع ناطقٍ باللغة العربية، إذ يمكن لهما التواصل مباشرةً - ليخبر كل منها ما يريد من الآخر فعله - دون وسيط. أمَّا مَثَلُ كتابة برنامج بلغة عالية المستوى أقرب إلى لغة البشر والطلب من الحاسوب تنفيذه كمثل ناطق باللغة الهندية يريد التخاطب مع ناطق باللغة العربية دون أن يفقه أحدهما لغة الآخر. في هذه الحالة، لن يستطيع أحدهما فهم ما يتكلم به الآخر وستفشل عملية التواصل. قد تقول: لماذا لا يحضران مترجمًا يترجم ما يقوله كل منها للآخر؟ حسنًا، هذا ما يحصل تمامًا عندما يراد تنفيذ برنامج بلغة لا يفهمها معالج الحاسوب. في اللغات البشرية، هنالك نوع واحد من المترجمين يعرفه الجميع للترجمة من لغة إلى آخرى؛ أما في لغات البرمجة، هنالك نوعان من المترجمين بين اللغات هما: المفسر interpreter، والمترجم compiler. بناءً على ذلك، تنقسم لغات البرمجة إلى لغات مفسرة ولغات مترجمة. (من الآن وصاعدًا، كلما ذكرنا لغات البرمجة، فنحن نشير إلى لغات البرمجة عالية المستوى.) -المفسر (interpreter): وهو برنامج خاصٌ يفسِّر الشيفرة المصدرية لبرنامج مكتوب بلغة عالية المستوى سطرًا بسطر ويحولها إلى لغة منخفضة المستوى لينفذها الحاسوب مباشرةً. -المترجم (compiler): وهو برنامج خاصٌ يحوِّل الملفات المصدرية لبرنامج مكتوب بلغة عالية المستوى إلى ملف تنفيذي مكتوب بلغة الآلة دفعةً واحدةً، ثم يمكن تشغيل الملف التنفيذي على الحاسوب للقيام بالمهمة المطلوبة. لماذا يوجد الكثير من لغات البرمجة عالية المستوى؟ الآن وبعد أن عرفت الفرق بين لغة الآلة ولغة البشر، لربّما ما زلت تتساءل عن كثرة اللغات البرمجية عالية المستوى المتوافرة وعدم وجود لغة واحدة. نستطيع القول أنك خطوت خطوةً جيدةً للأمام إذ أصبحت الآن أكثر دقة. جواب سؤلك هو أنّ كل لغات البرمجة تُستخدم لتحويل فكرة منطقية إلى سلسلة أوامر يمكن للحاسوب أن ينفذها. فعلى سبيل المثال لا الحصر يمكنك استخدام أي من Ruby أو Java أو Python أو C#‎ أو Go أو JavaScript لبناء موقع ويب. لكن يمكنك أن تعدّ لغات البرمجة على أنها أدوات، وكل أداة تسهّل مهمة دونًا عن أخرى. فعلى سبيل المثال، السيارة والحافلة والدراجة والمحراث الزراعي كلها وسائط نقل، لكنها مختلفة الاستخدام؛ فلا يمكنك أن تذهب وعائلتك لقضاء إجازة صيفية مستخدمين المحراث الزراعي، كما لا يمكنك استخدام سيارة سباق في مدينة مكتظة ذات شوارع ضيقة للذهاب بها إلى العمل. مع أن آلية عمل هذه المركبات متشابهة. والأمر سيانٌ بالنسبة إلى البرمجة. خلاصة القول أنّ هنالك لغات برمجة متخصصة بإنشاء تطبيقات سطح المكتب، وأخرى متخصصة بإنشاء تطبيقات الجوال، وأخرى تستعمل خصيصًا لمواقع الويب، وأخرى لبرمجة العتاد، وهذا ما يحيلنا إلى الحديث عن مجالات البرمجة واللغات الأنسب لكلٍ منها. مفاهيم البرمجة "حسنًا، اقتنعتُ أن البرمجة مناسبة لي وليست صعبة كما كنتُ أتخيل، من أين أبدأ طريقي في تعلم البرمجة إذًا؟" قبل الإجابة عن السؤال السابق، سآخذ وقتي لأشرح لك بعض المفاهيم الخاصة بالبرمجة، ثم سنتحدث عن مجالات العمل فيها وما المسار الأفضل لتعلمك كلًا منها. أنت تعلم أن البرنامج هو سلسلة أوامر ينفذها الحاسوب لحل مشكلة ما، والبرنامج نفسه مكتوب بلغة يفهمها الحاسوب تسمى لغة الآلة. من الأمور الملحوظة التركيز كثيرًا على لغة البرمجة ذاتها أثناء بداية تعلم البرمجة. سأخبرك حقيقةً صادمةً: "لغة البرمجة التي تستعملها ليست بتلك الأهمية التي تتوقعها"، أنا لا أقول لك أن جميع لغات البرمجة متماثلة أو تُستعمل لنفس الاستعمالات، لكن لا تركِّز كثيرًا على تعلم كيفية الكتابة في لغة برمجة ما وتهمل المفاهيم البرمجية التي تقف وراءها. المتغيرات والثوابت عليك أن تتعرف على مفهوم المتغيرات variables المستعمل في جميع لغات البرمجة، والذي يعني إسناد قيمة ما إلى رمز أو كلمة وتخزين هذه القيمة في الذاكرة. فلو أردنا أن نخزن العبارة "Hello World" في متغير ما فنكتب شيئًا شبيهًا بما يلي: var variable_name = "Hello World"; أي أننا نسند الجزء الموجود على يمين إشارة المساواة إلى المتغير المذكور على يسار إشارة المساواة. يمكننا أن نستنتج من اسم "المتغيرات" أن قيمتها قابلة للتغيير خلال تنفيذ البرنامج، فيمكننا في مكانٍ ما من الملف المصدري أن نعيد تعريف المتغير السابق بكتابة: var variable_name = "New value"; أما الثوابت فهي تتشابه مع المتغيرات في كثيرٍ من النواحي، إلا أنك لا تستطيع إعادة تعريف قيمتها بعد تعريفها أول مرة. قد تستفيد من الثوابت عندما تكون متأكدًا تمامًا من عدم تغيير القيمة خلال فترة تنفيذ البرنامج. فلو أردنا تعريف ثابت اسمه pi يحتوي على القيمة 3.14 (والتي سنعرف أنها لن تتغير مطلقًا)، فيمكننا أن نكتب: const pi = 3.14; وإذا حاولتَ تغيير قيمة الثابت بعد تعريفه فستحصل على رسالة خطأ. الشروط تدعم جميع لغات البرمجة تعريف شروط تُنفَّذ في حالات معينة. ففي الخوازرمية السابقة التي شرحنا فيها حساب العمر، يمكننا أن نكتب الشرط بالعربية كما يلي: إذا كان (تاريخ الميلاد أكبر من التاريخ الحالي): نقول للمستخدم أن هنالك خطأ وإلا: سنحسب العمر بطرح تاريخ الميلاد من التاريخ الحالي وإذا أردنا كتابتها بإحدى لغات البرمجة فستبدو شبيهةً بما يلي: if ( user_birth > current_year ) { // ERROR! } else { age = current_year - user_birth; } لا تلقِ للأقواس بالًا، فهي جزء من لغة البرمجة، وقد تختلف من لغة لأخرى، وليست موضع اهتمامنا حاليًا. حلقات التكرار ماذا لو كانت لدينا قاعدة بيانات فيها أكثر من مستخدم ولكل مستخدم تاريخ ميلاد. لا تقل لي سنأخذ التواريخ يدويًا وندخلها إلى البرنامج! هذا مضيعةٌ للوقت، والصواب هو إنشاء حلقة تكرار تأخذ قيمة تاريخ الميلاد الخاص بكل مستخدم ثم تحسب عمره كما أسلفنا في القسم السابق. دعنا نعدل الخوارزمية البسيطة لنضيف تكرارًا فيها: ما أجمل البرمجة! تخيل لو كان عندك ألف مستخدم، وكان عليك حساب أعمارهم، يمكنك بضغطة زر أن تحسبها كلها. الدوال الدالة function هي مجموعة من التعليمات البرمجية التي تقبل مدخلات وتعيد القيمة المطلوبة. تكون الدوال عادةً قصيرةً وتقوم بمهمة وحيدة فقط. فمثلًا لو أردنا تعريف دالة باسم divide تقبل عددين، وتعيد ناتج قسمة العدد الكبير على الصغير، فيمكننا أن نكتب الخورزمية الآتية: مصادر تعلم البرمجة للمبتدئين أول ما سيتبادر إلى ذهنك بعد قرارك تعلم البرمجة هو من أين سأتعلم؟ هنا يأتي دور القسم التعليمي المتكامل في حسوب ليقدم للمبتدئ (والمحترف على حدٍ سواء) محتوى علمي مميز ومبسط. تزخر أكاديمية حسوب بالمحتوى المفيد عن تعلم البرمجة للمبتدئين وحتى الخبراء أي على كافة المستويات، ستجد فيها أقسامًا تشرح لغات البرمجة وتقنياتها كلها. ولدينا قسم للأسئلة البرمجية التي يمكنك أن تطرح فيه سؤالك وسيجيب عليه أحد أفراد مجتمع أكاديمية حسوب. أضف إلى ذلك أن الأكاديمية توفر قسمًا للدورات المتخصصة التي تبدأ معك من الصفر وحتى احتراف لغة البرمجة التي تريد تعلمها مع كادر من المدربين المختصين الذي يقدمون لك المساعدة ويجيبون عن جميع استفساراتك. وهنالك قناة للأكاديمية على يوتيوب ننشر فيها دوريًا دروسًا قصيرةً عن تساؤلات محددة ومفاهيم البرمجة وخلافه. لا تنسَ الاشتراك في قناة الأكاديمية لتصلك الفيديوهات الجديدة. ماذا لو أردتَ التعمق أكثر في لغة معيّنة؟ تأتي هنا موسوعة حسوب التي توفِّر توثيقًا عربيًا كاملًا وعالي الجودة، مدعّمًا بالأمثلة لمختلف لغات البرمجة وتقنيات تطوير الويب والجوال. ستكون الموسوعة مرجعًا تعود إليه في مسيرتك البرمجية، وتستعين بها لمعرفة التفاصيل الدقيقة عن لغات البرمجة. فأنت لست مضطرًا لحفظ كل شيء في لغة البرمجة، إذ حتى المبرمجون المختصون ذوو الخبرة يعودون إلى التوثيقات بين الفينة والأخرى أثناء عملهم. لننطلق الآن للتحدث عن مجالات البرمجة الأساسية وما اللغات والتقنيات المستعملة فيها. تطوير واجهات المستخدم يبدأ أغلبية المطورين مشوارهم من خلال تعلم تطوير واجهات المستخدم عند اتخاذ قرارهم لدخول مجال تطوير وبرمجة مواقع الويب، وذلك لسهولة اللغات المستعملة في هذا المجال. هدف هذا المجال هو تطوير صفحات الويب التي تعرض محتوى مختلف مواقع الويب، وهي الصفحات التي تراها عند زيارتك لموقع أكاديمية حسوب أو موسوعة حسوب أو مستقل أو أي موقع آخر. تتألف صفحة الويب من مجموعة من المكونات، وتُكتَب هذه المكونات باستخدام لغة HTML، وبعد كتابة البنية الهيكلية للصفحة سنأتي على تنسيقها باستخدام لغة CSS، وهي اللغة المستعملة لإضفاء شكل وهيئة على عناصر HTML. أي أن عناصر HTML تصف محتوى الصفحة (مثل الترويسات والقوائم والمحتوى الرئيسي والفقرات والروابط والصور والفيدوهات)، وقواعد CSS تُعرِّف كيف يجب أن تبدو هذه العناصر (سواءً من ناحية الألوان أو المساحات أو الخلفيات أو الخطوط أو خلاف ذلك). تأتي لغة JavaScript مكملةً لهما وتستعمل لإعطاء بعض عناصر الصفحة صفاتٍ تفاعلية، مثل شريط متحرك من الصور أو قوائم تظهر عند وقوع حدث معيّن …إلخ. هنالك تقنيات كثيرة تستعمل في تسهيل إنشاء الواجهات الأمامية وسنذكر بعضها: إطار Bootstrap لتسهيل تنسيق عناصر الصفحة. مكتبة jQuery لتسهيل التعامل مع عناصر الصفحة باستخدام JavaScript. مكتبة React JS: لتسهيل تطوير واجهات المستخدم بالاعتماد على مكونات قابلة لإعادة الاستخدام. لغة Sass لإنشاء ملفات CSS بسرعة وسلاسة. أدوات بناء مثل Webpack الذي يسهِّل تحويل الملفات المصدرية للتطبيق إلى النسخة النهائية التي ستعرَض للمستخدم. لتعلم تطوير واجهات المستخدم، ننصحك بالتسجيل في دورة تطوير واجهات المستخدم المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على أكثر من 72 ساعة فيديو تتوزع على ثمانية مسارات تعليمية تشرح أمثلة عملية تطبيقية شرحًا مفصلًا. أثناء مشاهدتك للدورة، يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب لتتعرف على توثيق لغات البرمجة المذكورة، وذلك للاطلاع على تفاصيل وأمثلة أكثر عن كل جزئية من الجزئيات المشروحة في دورة تطوير واجهات المستخدم. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير واجهات المستخدم: HTML و CSS و JavaScript و Bootstrap و Sass و jQuery و Webpack. تطوير الواجهات الخلفية قد تتساءل: ماذا يعني تطوير الواجهات الخلفية (backend)؟ وما الفرق بينه وبين تطوير واجهات المستخدم (frontend)؟ الفرق بينهما هو أن الواجهات الخلفية هي البرمجيات التي تُنفَّذ على الخوادم وتجري عمليات عليها مثل التعامل مع قواعد البيانات والملفات والخدمات الخارجية، أما واجهات المستخدم فهي الصفحات التي تظهر على شاشة الزائر في متصفحه. سأطرح عليك الخيارات المتاحة أمامك للبدء في مجال تطوير الواجهات الخلفية، وجميع اللغات المذكورة هنا هي لغات ناجحة وقوية ولا يهم أي لغة تختار منها، المهم أن تتطلع على شيفرات بسيطة من كل لغة وتتخذ قرار تعلمها، واحذر من تضييع وقتك في التنقل بين لغات البرمجة والبحث عن أفضلها، فكلُ لغةٍ ممتازةٌ في مجالها. تعلم البرمجة باستخدام لغة PHP بعد تبيان الفرق بين واجهات المستخدم والواجهات الخلفية، يمكن القول بأن أشهر لغة لتطوير الواجهات الخلفية هي لغة PHP، وتتفوق على اللغات المنافسة لها أضعافًا مضاعفة. تعلم البرمجة بلغة PHP أمر سلس، فهي لغة سهلة التعلم وبسيطة الشكل، والمجتمع حولها كبير وتطويرها مستمر. هذه اللغة هي خيار استراتيجي لمن يريد الدخول إلى مجال تطوير الواجهات الخلفية. هنالك عدد من البرمجيات المكتوبة بلغة PHP مثل ووردبريس WordPress ودروبال Drupal وميدياويكي MediaWiki (التي تشغِّل ويكيبيديا وموسوعة حسوب) وغيرها الكثير؛ إضافةً إلى عددٍ كبير من إطارات العمل مثل Laravel و CodeIgniter و Symfony و CakePHP و Yii وغيرها، وهذا ما يدل على إمكانيات اللغة الكبيرة والمجتمع الكبير الذي يحيط بها. لتعلم تطوير الواجهات الخلفية باستخدام PHP، ننصحك بالتسجيل في دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام PHP المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 75 ساعة فيديو تتوزع على اثني عشر مسارًا تعليميًا تبدأ بأساسيات لغة البرمجة PHP للمبتدئين، مرورًا بشرح أمثلة عملية تطبيقية بالتفصيل، ووصولًا لتطوير التطبيقات باستخدام إطار العمل Laravel، وشرح تطوير ووردبريس. أثناء مشاهدتك للدورة، يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على توثيق لغة PHP وإطار العمل Laravel. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب باستخدام PHP هي: PHP و Laravel وقواعد البيانات (مثل MySQL و PostgreSQL وغيرها). تعلم البرمجة باستخدام لغة روبي - Ruby إذا كنتَ تبحث عن لغةٍ أنيقة وسهلة الاستعمال فستجد ضالتك في لغة روبي Ruby فهي من أجمل اللغات وأسلسها كتابةً، وهي لغة برمجة عامة يمكن استخدامها لتطوير مختلف أنواع التطبيقات ومن ضمنها تطوير تطبيقات الويب. ذاع صيت روبي في تطوير الويب بعد نشر إطار العمل Ruby on Rails (يشار إليه اختصارًا "ريلز"). هنالك إطارات عمل أخرى مثل سيناترا Sinatra لكن يبقى ريلز أشهرها. لتعلم تطوير الواجهات الخلفية باستخدام روبي، ننصحك بالتسجيل في دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام روبي المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 20 ساعة فيديو تتوزع على أربعة مسارات تعليمية تشرح أمثلة عملية تطبيقية شرحًا مفصلًا، وتشرح تطوير التطبيقات باستخدام إطار العمل ريلز. أثناء مشاهدتك للدورة، يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على توثيق لغة روبي وإطار العمل ريلز. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب باستخدام روبي: روبي و ريلز وقواعد البيانات (مثل MySQL و PostgreSQL وغيرها). تعلم البرمجة باستخدام لغة جافا سكربت - JavaScript نعم! تستعمل JavaScript في تطوير الواجهات الخلفية أيضًا. الفضل يعود لبيئة Node.js التي تسمح للمطورين باستخدام JavaScript لكتابة برمجيات تعمل من جهة الخادم وذلك لتوليد صفحات ويب ديناميكية قبل إرسالها إلى المتصفح، وتستطيع Node.js التعامل مع الملفات وقواعد البيانات ومختلف أنظمة الشبكات وخدمات أنظمة التشغيل. هل يوجد أجمل من استخدام نفس اللغة لبرمجة الواجهات الأمامية لمواقع الويب والواجهات الخلفية؟ وكل ذلك باستخدام لغة سهلة التعلم والاستعمال ومدعومة دعمًا ممتازًا من المجتمع. تعلم لغة JavaScript لتطوير الواجهات الخلفية من خلال التسجيل في دورة تطوير التطبيقات باستخدام JavaScript المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 69ساعة فيديو تتوزع على أحد عشرمسارًا تعليميًّا تشرح أمثلة عملية تطبيقية شرحًا مفصلًا، وتشرح تطوير الواجهة الخلفية باستخدام Node.js. أثناء مشاهدتك للدورة، يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على توثيق لغة JavaScript وبيئة العمل Node.js. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب باستخدام JavaScript: لغة JavaScript وبيئة Node.js وإطار العمل Express.js وقواعد البيانات (مثل MongoDB و MySQL و PostgreSQL وGraphQL وغيرها). تعلم البرمجة باستخدام لغة بايثون - Python لغة بايثون متعددة الاستعمالات، ويمكن عدّها على أنها أسهل لغة برمجة على الإطلاق، إذ تبدو شيفرتها البرمجية كأنها مقالة مكتوبة باللغة الإنكليزية. إذا أردتَ لغةً سهلةً ومدعومةً دعمًا ممتازًا ولها أطر عمل كثيرة فأنت تبحث عن لغة بايثون. الخيارات المتاحة أمامك هي إطار العمل جانغو (Django) وفلاسك (Flask) وغيرها، يمكنك تعلم لغة البرمجة بايثون لتطوير الواجهات الخلفية من خلال قراءة سلاسل المقالات عن تعلم بايثون في قسم البرمجة في أكاديمية حسوب، ثم الانتقال إلى تعلم إطار العمل جانغو أو فلاسك. يمكنك أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على توثيق لغة بايثون. تعلم لغة بايثون لتطوير الواجهات الخلفية من خلال التسجيل في دورة تطوير التطبيقات باستخدام Python المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 69 ساعة فيديو تتوزع على عشرةمسارات تعليمية تشرح أساسيات لغة بايثون للمبتدئين، ثم تطبق عمليًا بأمثلة واقعية، وتشرح إطار العمل جانغو Django وفلاسك Flask. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الويب باستخدام بايثون: لغة بايثون وإطارات العمل المبنية عليها (مثل جانغو وفلاسك) وقواعد البيانات (مثل MySQL و PostgreSQL وغيرها). تعلم تطوير تطبيقات الجوال ازداد عدد تطبيقات الجوال لأنظمة أندرويد و iOS ازديادًا كبيرًا في الفترة الماضية، وأصبح لكل شركة أو خدمة تطبيق خاص بها يسهِّل على مستخدميها الوصول إلى الخدمات التي توفرها. النظامان الرئيسيان المسيطران على سوق الجوال حاليًا هما أندرويد ثم iOS. يمكن برمجة تطبيقات أندرويد بلغة Java أو Kotlin (أو غيرهما) وبرمجة تطبيقات iOS باستخدام Swift (وغيرها). ستكتشف أنَّ عليك تطوير تطبيقين منفصلين تمامًا، واحد لهواتف أندرويد وآخر لهواتف iOS، وذلك يسبب زيادةً في حجم العمل المطلوب وصعوبةً في إدارة التغييرات. بسبب ذلك، ظهر مفهوم "التطبيقات متعددة المنصات"، وهي تطبيقات تعمل على نظام أندرويد و iOS دون أي تعديلات، وذلك باستخدام تقنيات مشتركة وهي في الغالب تقنيات الويب. أي أصبح بإمكان مطوري الويب الاستفادة من معلوماتهم في تطوير تطبيقات الجوال باستخدام منصات مثل آيونيك Ionic. تسمح آيونيك Ionic للمبرمجين بالتعامل مع مختلف وظائف الجهاز باستخدام لغة JavaScript، مثل الوصول إلى الموقع الجغرافي، والتقاط صور بالكاميرا، والتعامل مع الملفات وخلاف ذلك. طوِّرت في الفترة الماضية تقنيات أخرى مبنية على JavaScript مثل React Native المبنية على مكتبة React.js والتي تسمح للمطورين بكتابة تطبيقات أصيلة باستخدام تقنيات الويب. تستطيع تعلم تطوير تطبيقات الجوال عبر Ionic وعبر React Native من خلال التسجيل في دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة JavaScript المقدمة من أكاديمية حسوب، والتي تحتوي على 69 ساعة فيديو تشرح أمثلة عملية تطبيقية شرحًا مفصلًا. وكالعادة يمكنك أثناء مشاهدتك للدورة أن تعود إلى موسوعة حسوب للاطلاع على التوثيقات اللازمة. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير تطبيقات الجوال: Java و Swift و Kotlin و Ionic و React Native وغيرها. تطوير الألعاب تطوير الألعاب هو المجال الذي يحلم جميع مستخدمي الحاسوب بالدخول إليه. فالأغلبية تعرفوا على الحاسوب من خلال ألعاب الفيديو ومن ثم بدؤوا برحلة الاستكشاف عن البرمجة والتطوير. أغلب من يجيب عن تطوير الألعاب يقول "عليك بتعلم لغة C++‎" لكن دعني أفصِّل لك الأمر قليلًا. برمجة الألعاب تتطلب عملًا كثيرًا من فريق عمل كبير، مدعوم من شركة تجارية. من الصعب على مطوِّر وحيد أن ينشئ لعبة كاملة من الصفر دون فريق. تُطور أغلبية الألعاب باستخدام محرِّك ألعاب Game Engine والذي يسهِّل الأمر على المطورين ويتيح بيئة تطوير مناسبة للألعاب، ويتيح الميزات الأساسية لجميع الألعاب مثل التحكم بالكاميرا ونمذجة الشخصيات ثلاثية الأبعاد وتحريكها والأمور الفيزيائية الأخرى. هنالك عدد كبير من محركات تطوير الألعاب، ومن المرجح أنك شاهدت شعارها في الألعاب التي لعبتها من قبل، ومن أشهرها: Unreal Engine و Unity و Godot. يمكن التعامل مع هذه المحركات باستخدام عدِّة لغات، مثل C++‎ (وهي أشهرها)، وجافا (خصوصًا للألعاب على هواتف أندرويد) وحتى يمكن استخدام JavaScript في التعامل مع بعضها. تذكر أنّ الألعاب غير محدودة بتطبيقات سطح المكتب أو الهواتف، فهنالك ألعاب كثيرة تعمل على المتصفحات باستخدام تقنيات HTML5 و JavaScript. اللغات والتقنيات المستخدمة في تطوير الألعاب: C++‎ و Java و JavaScript ومحركات Unity و Unreal Engine و Godot. برمجة الذكاء الاصطناعي يُعد الذكاء الاصطناعي (AI) من المجالات الرائدة والمطلوبة بكثرة في سوق العمل اليوم، لاسيما بعد أن أصبحت تطبيقاته في متناول الجميع وبات يستخدم في العديد من المجالات فتعلمك لهذا المجال الرائد يعزز قدراتك كمبرمج ويساعد على تعزيز تطبيقاتك بقدرات الذكاء الاصطناعي القوية. يتفرع الذكاء الاصطناعي لعدة مجالات من أبرزها تعلم الآلة والتعلم العميق التي تُمكّن الحواسيب من التعلم من البيانات وتحسين أدائها بمرور الوقت دون الحاجة لبرمجة تقليدية. كي تتعلم برمجة الذكاء الاصطناعي تحتاج لامتلاك فهم جيد للبرمجة وتحليل البيانات ويمكنك استخدام لغات برمجة متعددة في هذا المجال أشهرها لغة البرمجة بايثون التي توفر الكثير من المكتبات والأطر المساعدة مثل تنسرفلو TensorFlow وكيراس Keras وبايتورش PyTorch وباندا Pandas. إذا كنت مهتمًا بتعلم هذا الاختصاص القوي فستوفر لك دورة الذكاء الاصطناعي من أكاديمية حسوب التي تحتوي على 58 ساعدة تدريبية ممتدة على ثمانية مسارات تدريبية شاملة كل ما تحتاج إليه للبدء بتطوير تطبيقات ذكاء اصطناعي قوية واكتساب مهارة في تحليل البيانات من الصفر ودون الحاجة لامتلاك معرفة مسبقة. اللغات والتقنيات المستخدمة في برمجة الذكاء الاصطناعي هي Python و MongoDB وPymongo و TensorFlow و Keras و Pandas والنماذج اللغوية الكبيرة LLMs المختلفة. تطوير الأنظمة المدمجة الأنظمة المدمجة هي أنظمة حاسوبية شبيهة بالحاسوب ولكنها لا تملك كل ميزات الحاسوب الذي تراه أمامك الآن. بعبارة أخرى، النظام المدمج هو حاسوب صغير مبرمج لأداء مهام محددة فقط ومدمج ضمن الجهاز أو البيئة المراد استخدامه فيها. أنت الآن محاط بالكثير من الأنظمة المدمجة الآن مثل جهاز مقياس مستوى المياه وجهاز التحكم بالتلفاز وجهاز إنذار الحريق وأجهزة المراقبة …إلخ. حتى إشارات المرور وتنظيم السير وألعاب الأطفال الآلية تصنَّف على أنها أنظمة مدمجة. هل سمعت أيضًا بمصطلح "إنترنت الأشياء"؟ إنترنت الأشياء هو نظام مدمج متصل بالإنترنت. نعم، بهذه البساطة! لابد الآن أن يتبادر إلى ذهنك الساعات والثلاجات والغسالات الذكية وطائرات الدرون وأنظمة المراقبة عن بعد وأنظمة البيوت الذكية، إذ كلها أمثلة على إنترنت الأشياء. كيفية برمجة الأنظمة المدمجة أشهر وأكثر لغة برمجة تستعمَل في برمجة الأنظمة المدمجة وإنترنت الأشياء هي لغة C (أي لغة سي) وكل اللغات المشتقة منها (مثل‎ لغة أردوينو C). تُستعمَل لغة C++‎ كثيرًا في هذا المجال، إذ تعدُّ لغة ذات مستوى أعلى من لغة C لدعمها للبرمجة كائنية التوجه. أضف إلى ذلك أنه بدأ حديثًا استعمال لغة بايثون في برمجة تطبيقات الأنظمة المدمجة مع أنها لم ترتبط تقليديًّا بهذا المجال سابقًا. صحيح أنَّ لغة بايثون ليست بقوة لغة C و C++‎ في هذا المجال إلا أنها تستمد ميزاتها وفعاليتها من المكتبات الهائلة المتوافرة فيها. بعيدًا عن C وبايثون، تستعمل في مجال الأنظمة المدمجة أيضًا لغات أخرى تنضوي ضمن "لغات توصيف العتاد" (Hardware Description Languages)؛ لغتي VHDL و Verilog هما من أشهر لغات توصيف العتاد المستعملة في هذا المجال. تُستعمَل مثل هذه اللغات في برمجة "مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة" (FPGA أي Field Programmable Gate Array). أخيرًا، قد تجد بعض المراجع تشرح برمجة الأنظمة المدمجة بلغة أخرى تدعى "لغة التجميع" (Assembly Language) التي تصنف من اللغات منخفضة المستوى. يتطلب تعلم البرمجة باستخدام هذه اللغة فهمًا واسعًا بمعمارية وحدة التحكم المركزية والمعالج بالمجمل لأنها أقرب لغة يفهمها الحاسوب. الانتقال إلى هذه اللغة قد يكون في مستويات متقدمة من تعلمك لبرمجة الأنظمة المدمجة وتطبيقات إنترنت الأشياء. من ميزات البرمجة بهذه اللغة هي التحكم الواسع بالعتاد والمعالج الذي لا توفره لغات أخرى. يقال أن هذه اللغة صعبة بعض الشيء ومعقدة، ولكن لا أرى ذلك! قد يكون سبب قول ذلك هو أن لغة التجميع هي لغة منخفضة المستوى وأقرب شيء إلى لغة الآلة ولا يستطيع من يلقي نظرة على شيفرة مكتوبة فيها فهمها مطلقًا إن لم يعرفها. تطوير تطبيقات سطح المكتب مجال تطوير تطبيقات سطح المكتب كالمحيط الواسع؛ إن لم تملك بوصلة وتعرف إلى أين تريد الاتجاه، ستضيع فيه حتمًا. هنالك الكثير من أنظمة التشغيل أشهرها - وأكثرها سيطرةً على السوق حاليًا - هي: نظام التشغيل ويندوز، ولينكس، وماك (macOS)، ويملك كل نظام تشغيل تطبيقات مكتبية خاصة به. لذلك، يجب عليك أولًا -قبل الدخول إلى سوق برمجة تطبيقات سطح المكتب- تحديد نظام التشغيل المستهدف. أي يجب الإجابة على السؤال التالي: هل يستهدف تطبيقك نظام تشغيل محدد، أم تريد لتطبيقك أن يعمل على عدة أنظمة تشغيل في آن واحد؟! بعد تحديد نظام التشغيل المستهدف، اطلع على اللغات المفضل استعمالها في ذلك النظام لبرمجة تطبيقاته؛ فعلى سبيل المثال، اللغات C و C++‎ و C#‎ و VB.NET هي الأكثر استعمالًا في برمجة تطبيقات نظام التشغيل ويندوز، واللغات C و C++‎ و Bash هي الأكثر استعمالًا في برمجة تطبيقات توزيعات نظام التشغيل لينكس. أمَّا نظام الشغيل ماك، فينفرد باستعمال لغة Objective-C. حسنًا، دعني أخبرك الحقيقة، كل لغة برمجة عامية الغرض يمكن استعمالها في برمجة التطبيقات، إذ أشهر اللغات التي تُدرَّس أكاديميًّا في هذا المجال هي لغة جافا (Java). لا يخفى على القارئ دخول لغة بايثون بقوة على هذا المجال نظرًا لامتلاكها الكثير من المكتبات الرائعة وسهولة صياغتها. دخلت مؤخرًا لغة جافاسكريبت على سوق برمجة تطبيقات سطح المكتب عبر إطار العمل Electron (إلكترون)، إذ توظف في هذا المجال تقنيات تطوير الويب (HTML و CSS و JavaScript …إلخ.). بدأ هذا الإطار ينتشر كالنار في الهشيم مما دفع شركات كبيرة لتطوير تطبيقات سطح المكتب الخاصة بها باستعمال هذا الإطار ومنها شركة Slack التي استعملت هذا الإطار لتطوير تطبيقها المكتبي. أعلم أنك الآن تشعر بالضياع من كثرة لغات البرمجة والتقنيات المستعملة في هذا المجال؛ معك حق، فقد أخبرتك بذلك منذ قليل. دخول هذا السوق يحتاج منك تحديد هدفك منه بالضبط. هل لديك فكرة تطبيق وتريد إنشاءه والربح منه؟ هل تريد العمل لدى شركة محددة؟ ما هي مواصفات التطبيق الذي تريد إنشاءه أو تريد العمل على تطويره؟ كل ذلك يلعب دورًا في تحديد لغة البرمجة الأنسب لك لتعلمها. في النهاية، إن تعلمت أساسيات البرمجة وأتقنت العمل على لغة برمجية محددة، سيسهل عليك الانتقال إلى لغة برمجة أخرى، إذ أغلب لغات البرمجة تشبه بعضها بعضًا من ناحية المفهوم والمضمون وتختلف بعض الشيء من ناحية الصياغة والشكل. لذلك، اطمئن من هذه الناحية. كيفية اختيار لغة البرمجة التي تناسبك يمكنك اختيار لغة البرمجة اعتمادًا على المجال الذي تحب العمل فيه، سألخص لك مسار التعلم لمختلف مجالات العمل: العمل كمطور ويب full-stack: يعني ذلك تعلم تطوير واجهات المستخدم أو الواجهات الأمامية، وتطوير الواجهات الخلفية. يمكن التخصص بمجال واحد من هذين المجالين فقط، إذ يُطلَب كثيرًا في سوق العمل مبرمجين متخصصين في واجهات المستخدم أو الواجهات الخلفية. العمل كمطور تطبيقات للهواتف المحمولة: يمكنك تعلم برمجة تطبيقات أندرويد أو iOS كلًا على حدة، أو استعمال تقنيات مثل كوردوفا لتطوير لكلا النظامين معًا. العمل كمطور تطبيقات سطح المكتب: يمكنك البدء بالتخصص في تطوير تطبيقات مكتبية لنظام تشغيل محدَّد (مثل نظام التشغيل ويندوز أو لينكس) عبر تعلم لغة البرمجة المستعملة في ذاك المجال (كما أشرنا إلى ذلك في قسم تطوير تطبيقات سطح المكتب)؛ خيار آخر هو تعلم اللغات والتقنيات التي تمكنك من تطوير تطبيقات عابرة للمنصات (تعمل على عدة أنظمة تشغيل) مثل استعمال إطار العمل Electron. العمل كمطور للأنظمة المدمجة والأنظمة الذكية: لغة C هي أساس هذا المجال، سواءً كنتَ تتعامل مع المتحكمات مباشرةً، أو تتعامل مع شريحة مثل أردوينو (والتي تمتلك لغةً مشتقةً من C). يساعدك هذا الفيديو على معرفة المعايير التي من خلالها ستتمكن من اختيار لغة البرمجة التي تتناسب مع تطلعاتك وأهدافك المستقبلية. نصائح لتعلم البرمجة مشوار تعلم البرمجة من الصفر طويل وشائق، ولكنه جميل ومسلٍ بذات الوقت، قد تصاب بالإحباط في بداية طريقك لكثرة الأمور التي عليك الإلمام بها، لذا جهزت إليك النصائح الآتية من تجربتي في البرمجة: حدد هدفك من تعلم لغة البرمجة وسوق العمل الذي تريد دخوله واجعله واقعيًا. بدون هدف، أبشرك بأنك ستتخلى عن فكرة تعلم البرمجة بعد حين. انتبه إلى أن يكون هدفك واقعيًا وقابلًا للقياس والتجزيء على مراحل. بدون ذلك، ستفشل من أول عقبة وتترك تعلم البرمجة. أعرف نفسك جيدًا ونقاط قوتك وضعفك. كلنا لديه نقاط قوة وضعف، ولكن المفلح من عمل على ترميم وتحسين نقاط ضعفه في المجال الذي يرغب بتعلمه. رشح دورة واحدة وكتابًا واحدًا وابدأ بقراءة الكتاب ومتابعة الدورة تدريجيًّا ثم انتقل بعد الانتهاء إلى دورة أخرى وكتاب آخر، إذ سيجنبك ذلك التشتت بين الدورات الكثيرة والكتب العديدة. الشيء الذي أفعله قبل بداية تعلم شيء جديد هو ترشيح قائمة من عدة كتب ودورات ثم ترتيب هذه الكتب والدورات بحسب جودتها ومدى بساطتها وتعقيدها. أرقم الكتب والدورات وأبدأ بالخيار الأول منها. أحدد الوقت التقريبي الذي يأخذه كل خيار لدراسته وأجدول الخيارات البقية على رزنامتي الخاصة. لا تأخذ العلم إلا ممن تثق بعلمه، فالكثير من المبتدئين يحاولون مساعدة غيرهم وقد يضعون معلومات مغلوطة دون قصد. طبق ما تعلمته مباشرة، وأنشئ أي شيء من كل أمر جديد تتعلمه حتى لو كان رسمة بسيطة أو شيفرة من عدة أسطر فقط. فرحة إنجاز شيء مما تعلمته تدفعك لتعلم المزيد والاستمرار في طلب العلم. نظم وقتك بورقة وقلم، حدد بداية كل أسبوع خطةً لسائره والتزم بتنفيذها. أخبر أصدقائك أن لديك التزامات وأمور مهمة عليك إنجازها. خصص وقتًا للاستراحة بالطبع ولا تنسَ نصيبك منها. في نهاية كل أسبوع، وازن مدى الإنجاز الذي حققته ومدى تطبيق الخطة التي وضعها وحاول أن تصل النسبة إلى 100%. أنصحك بقراءة ومتابعة استراتيجيات تنظيم الوقت ورفع الإنتاجية. تمرس على حل المشكلات وتحدى نفسك باستمرار وتابع المسابقات البرمجية واشترك بها إن استطعت، أنصحك بقراءة مقالة حل المشكلات وأهميتها في احتراف البرمجة بعد هذه المقالة. لا تنسَ أن تكافئ نفسك في كل مرة تنهي فيها كتابًا أو تكمل العمل على مشروع. لا تنسَ حظك من الاستراحة، لأن طريق البرمجة قد يكون له بداية ولكن النهاية بعيدة ومتعبة -مثله مثل أي مجال آخر-. في النهاية أرجو لك كل التوفيق في مشوارك البرمجي. وأرجو منك أن تشاركنا تجربتك في تعلم البرمجة، لعل غيرك يستفيد منها. اقرأ أيضًا كيف تتعلم البرمجة المدخل الشامل إلى تعلم علوم الحاسوب المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون تعرف على أعلى تخصصات البرمجة أجرا تعلم لغة HTML قواعد البرمجة ما هي فوائد تعلم البرمجة؟ أسهل لغات البرمجة أهمية البرمجة

يتساءل كل مبتدئ في البرمجة ما هي برامج البرمجة وما أهم البرمجيات التي أحتاجها لتعلم كتابتها بصورة صحيحة، فإذا كنت في المراحل الأولى من تعلم البرمجة ولا تعلم أين تكتب الشيفرات أو الأكواد البرمجية الخاصة بك ولا كيف تنفذها بعد كتابتها وترى نتائج عملية التنفيذ، ولا تدري كيف تتحقق من أدائها ومدى أمانها، ننصحك بأن تقرأ هذا المقال حيث نستعرض فيه أهم برامج البرمجة المستخدمة بكثرة خلال العمل على تطوير التطبيقات وكتابة الشيفرات بكفاءة وسرعة. ما هي برامج البرمجة؟ تعد برامج البرمجة مجموعةً من الأدوات التي يستعملها المبرمج لتطوير تطبيقات برمجية مختلفة بسرعة وفعالية، ولبرامج البرمجة استخداماتٌ عديدة، فهي تساعد المطور على كتابة الكود البرمجي وتقدم له مميزات وخيارات عديدة لتسريع عمله مثل ميزة الاستكمال التلقائي للشيفرات، وكذلك تساعده على أتمتة المهام المتكررة، مثل أتمتة اختبارات الأمان والأداء، كما تساعده على كشف وإحصاء أخطاء الشيفرات البرمجية وتنقيحها ما توفر عليه الكثير من الوقت والجهد. فوائد برامج البرمجة تعد برامج البرمجة بالغة الأهمية على أصعدة عديدة، من أهمها: توفير وقت المبرمج: لعل توفير الوقت أبرز فائدة من استخدام برامج البرمجة، إذ تساعد هذه البرمجيات المطور على أتمتة مهام عديدة، وتوفر له قوالب جاهزة للوظائف البرمجية المستخدمة بكثرة، وكثيرًا من الخيارات والمميزات الأخرى التي سيلي ذكرها خلال المقال. زيادة القدرة على التوسع: تعمل بعض أنواع برامج البرمجة على مزامنة عمليات معالجة البيانات، وبالتالي تساعد هذه البرمجيات على زيادة كمية البيانات التي يمكن معالجتها في آنٍ واحد، ما يؤدي تبعًا إلى سهولة توسعة المواقع وتطوير البرمجيات وزيادة قدرتها على تحمُّل الأعداد الضخمة من المستخدمين. رفع فرص التوظيف: كلُّ برنامجٍ يتعلم المبرمج التعامل معه سيزيد من كفاءته ويعززفرصه في التوظيف، فهذه البرمجيات تساعد المبرمج على كتابة شيفرات أفضل وتسريع عملية التطوير، وهذا بالضبط ما يحتاجه أصحابُ الأعمال. أنواع البرامج المستخدمة في البرمجة تتفرع البرامج المستخدمة في البرمجة إلى أنواع عديدة، ولكل نوعٍ استخداماته، ومن أهم أنواعها: برامج تعلم البرمجة Programming Studying Programs المترجمات والمفسرات Compiler and Interpreter بيئات التطوير المتكاملة IDEs⁦ منقّحات الأخطاء Debuggers أنظمة التحكم في الإصدارات Version Control Systems برامج البرمجة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي لنتعرف على كل نوع من هذه البرامج بمزيد من التفصيل. برامج تعلم البرمجة Programming Studying Programs لا نعني هنا التطبيقات والبرمجيات المخصصة لتدريس أو تعليم من خلال الدورات التعليمية والتدريب المستمر على كتابة الشيفرات التي تحل مشكلات معينة، ولكن نعني بها الأدوات والبرمجيات التعليمية التي تساعد المبتدئين على دخول تعلم البرمجة وفهم أساسياتها من خلال واجهات رسومية تعتمد على البلوكات أوالكتل التي يمكنك من خلالها تركيب الشيفرات بأسلوب سهل ومبسط وتعلم أساسيات البرمجة من خلالها ومن أبرز هذه البرامج سكراتش Scratch والذي يمكن أن يصنف كلغة برمجة مرئية مصممة بهدف تعلم مفاهيم البرمجة للطلاب في أعمار مبكرة ومساعدتهم في إنشاء ألعاب وقصص ورسوم متحركة ومواضيع تفاعلية تعليمية بطريقة محببة وسهلة وهذه البرامج تناسب المبتدئين بشكل كبير وسنشرح المزيد عنها لاحقًا. المُصرِّفات والمفسرات Compilers and Interpreters تحتاج لغات البرمجة عالية المستوى إلى برنامج حاسوبي لترجمة الشيفرات إلى لغة الآلة machine language كي يفهمها الحاسوب قبل تنفيذها، ويوجد نوعان رئيسيان من هذه البرمجيات: المُصرِّف Compiler: وهو برنامج يترجم الشيفرات أو الأكواد البرمجية كاملةً قبل تنفيذها، وما إذا كان في الشيفرات أخطاء فلن تُنفَّذ، وتتميز لغات البرمجة المُصرَّفة بالسرعة والأمان. المُفسِّر Interpreter: وهو برنامج ينفذ شيفرات البرنامج سطرًا بسطر، ويبدأ تنفيذ البرنامج ولو كان في الشيفرات أخطاء، ولكن سرعان ما يتوقف التنفيذ إذا وصل المُفسِّر إلى شيفرة بها خطأ برمجي. بيئات التطوير المتكاملة IDEs⁦ تعد بيئات التطوير المتكاملة Integrated Development Environments أو IDEs اختصارًا من برامج البرمجة المفيدة التي تساعد المطورين على كتابة الشيفرات البرمجية بسرعة وكفاءة، فهي تحتوي على مميزات عديدة تجعل عمل المطور أسهل، من خواص استكمال تلقائي للشيفرات إلى خواص تصحيح فوري للأخطاء في صيغة الشيفرة، كما تحوي بيئات التطوير المتكاملة عدة أدواتٍ مدمجة مفيدة للمطور، مثل: محرر الأكواد ومُنقِّح الأخطاء ومترجم الشيفرة والأكمال التلقائي للكود، وتوفر كذلك إمكانية تثبيت العديد من الإضافات الخارجية المساعدة في عملية التطوير. تتعدد بيئات التطوير المتكاملة، ومن أشهرها نذكر: فيجوال ستوديو كود Visual Studio Code: ذاع صيت فيجوال ستوديو كود حتى صارت بيئة التطوير الأشهر والأكثر استخدامًا بين المبرمجين، وذلك لتعدد مميزاتها، بدءًا من دعمها لغالب لغات البرمجة الحية وجميع لغات البرمجة الشهيرة، مرورًا بتوفيرها لإضافاتٍ عديدة تجعل من كتابة الشيفرات أمرًا يسيرًا على المطورين، وصولًا إلى بساطة واجهتها وسهولة التعامل معها، وكذلك من أبرز ما يميزها مجانيتها وأنها بيئة تطوير مفتوحة المصدر. بايشارم PyCharm: تُستخدم بيئة التطوير المتكاملة بايشارم من مطوري لغة البرمجة بايثون خاصة، وتعد بيئة تطوير مدفوعة، وتدعم بايشارم بالكاد جميع أطر عمل ومكتبات لغة بايثون، كما توفر أدواتٍ مخصصة لاختبار شيفرات بايثون وتنقيح أخطائها، وتدعم تضمين نظام التحكم في الإصدارات غيت داخل بيئة التطوير لتسريع عملية تتبع النُّسخ المختلفة من الشيفرات. إنتيليج إيديا IntelliJ IDEA: بيئة تطوير مدفوعة مصممة لمطوري تطبيقات الأندرويد، وتدعم لغات البرمجة جافا وكوتلن وسكالا وجروفي، وهي أشهر لغات تطوير تطبيقات الأندرويد وأكثرها استخدامًا، وتتميز بيئة التطوير إنتليج إيديا بالدعم الجزئي لعدة لغات برمجة أخرى، مثل: بايثون Python و php وروبي Ruby وغيرها. بي إتش بي ستورم PhpStorm: تعد بيئة تطوير مدفوعة موجهة خصيصًا لمطوري لغة بي إتش بي، وتدعم جميع أطر العمل الشهيرة للغة بي إتش بي، كما تدعم أشهر قواعد البيانات المستخدمة مع بي إتش بي لتطوير تطبيقات الويب، وتدعم تقنيات بناء الواجهة الأمامية لتطبيقات الويب، مثل: لغة HTML ولغة CSS ولغة جافا سكريبت وتايب سكريبت وغيرها. إكس كود XCode: بيئة تطوير مجانية مخصصة لتطوير التطبيقات الموجهة لجميع أنظمة تشغيل آبل، والتي تتضمن نظام تشغيل هواتف آبل أي أو إس iOS، ونظام تشغيل الأجهزة اللوحية أي باد أو إس iPadOS، ونظام تشغيل الحواسيب المحمولة ماك أو إس MacOS، وكذلك نظام تشغيل الساعات الذكية WatchOS، وسائر أنظمة تشغيل آبل. مُنقِّحات الأخطاء Debuggers تدخل عمليتا الاختبار وتنقيح الأخطاء ضمن المهام الأساسية للمطور، ويعد مُنقِّح الأخطاء أداةً تساعد المطور على اختبار التطبيق وتحديد أماكن الخطأ في الشيفرات ثم تنقيحها، ما يساهم في تأمين التطبيق من الثغرات والاختراق. برامج سطر الأوامر Command Line Interpreters تعد برامج سطر الأوامر من البرامج المفيدة التي تسمح للمطور بإدخال أوامر كتابية وتوجيهها إلى نظام التشغيل لتنفيذها، ومن أشهر برامج سطر الأوامر نذكر: موجه الأوامر CMD.exe: وهو البرنامج الافتراضي لنظام التشغيل ويندوز، ويكون على هيئة نافذةٍ سوداءٍ بسيطة يمكن للمبرمج من خلالها كتابة أوامر لتأدية وظائف عديدة، منها مثلًا إنشاء ملفات جديدة والتعديل عليها وحذفها وتغيير مسارها، والتعرُّف على معلومات النظام والشبكة والتحكم فيهما، ويساعد موجهُ الأوامر المطورَ على توفير الكثير من الوقت المستهلك في تنفيذ نفس المهام يدويًا عبر الواجهة الرسومية. ويندوز باورشيل Windows PowerShell: يعد مفسر سطر أوامر مدمج في نظام تشغيل ويندوز، وهو يتشابه كثيرًا مع موجه الأوامر CMD إلا أنه أكثر تطورًا منه ويحوي بعض الخصائص الإضافية، ومنها مثلًا الوصول إلى البرمجيات السحابية لمايكروسوفت. سيمدر CMDER: مفسر أوامر مجاني ومفتوح المصدر متاحٌ على الإنترنت، ويتميز بالواجهة القابلة للتعديل وإمكانية تغيير أحجام الخطوط وألوانها، كما يسمح بتنفيذ بعض سطور أوامر نظام تشغيل لينكس على نظام تشغيل ويندوز، وكذلك يدعم التحكم مع نظام إدارة الإصدارات غيت، ما يجعله مفسر أوامر قوي ومميز. باش Bash: يعد باش مفسر الأوامر الافتراضي لنظامي تشغيل لينكس وماك أو إس، ويتميز بكفاءته في التحكم في نظام التشغيل وإمكانية الوصول إلى أجزاء منه لا يمكن الوصول لها عبر الواجهة الرسومية، كما يساعد على أتمتة مهام عديدة، مثل: الاختبارات الدورية للخوادم. أنظمة التحكم في الإصدارات Version Control System يشير مفهوم التحكم في الإصدارات إلى عملية إدارة التحديثات والتطويرات المتتابعة لشيفرات البرنامج، أما نظام التحكم في الإصدارات فهو نظامٌ يُستخدم لتسجيل النسخ المختلفة من الشيفرات، حتى يتسنى للمطور العودة لأيِّها شاء وقتما أراد وهو أمر يحتاجه أي مبرمج إذ تتعدد فوائد أنظمة التحكم في الإصدارات، ومنها تحسين تعاون فريق المبرمجين وتنظيم تعديلاتهم المختلفة على الشيفرات، كما تعد نسخ الشيفرات المخزنة في نظام التحكم في الإصدارات بمثابة نسخ احتياطية مستقرة يستطيع المطور العودة إليها ما إذا أطلق تحديثًا للبرنامج ثم اكتشف فيه ثغرةً قد تؤدي به إلى الاختراق. يعد غيت Git أشهر برنامج للتحكم في الإصدارات بالمجتمع التقني، ويتتبع غيت التعديلات على شيفرات كل ملف من ملفات البرنامج، ويمكن الوصول إلى النسخ المختلفة من الملفات المُخزَّنة على غيت عن طريقين؛ إما بسطر الأوامر أو بأداة للتحكم في ملفات غيت، ومن أشهر أدوات التحكم في غيت أداة غيت هاب GitHub وأداة غيت لاب GitLab، وتساعد هذه الأدوات على تخزين ملفات المشروع سحابيًا، ما يجعل الوصول إليها سهلًا بين جميع أعضاء الفريق البرمجي. برامج البرمجة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي لقد ازدادت إمكانيات البرامج المستخدمة في البرمجة من خلال تعزيزها بقدرات الذكاء الاصطناعي مما سهل على المطورين والمبرمجين عملهم بشكل كبير، ومن أبرز هذه البرامج نذكر: أمازون كود ويسبيرر AWS CodeWhisperer فيجوال ستوديو إنتيليكود Visual Studio IntelliCode ديفن Devin لنعلم أكثر عن كل برنامج من هذه البرامج وكيف تستفيد من الذكاء الاصطناعي في مجال البرمجة. أمازون كود ويسبيرر AWS CodeWhisperer يتشابه أمازون كود ويسبيرر في وظيفته مع جيتهاب كوبايلوت، إلا أنَّه يناسب فئة مختلفة من المطورين، إذ يعد أكثر تخصيصًا وتوجهًا لمهندسي الحوسبة السحابة ومستخدمي خدمات AWS، وكذلك يتميز أمازون كود ويسبيرر عن جيتهاب كوبايلوت بتوافر نسخة مجانية منه. فيجوال ستوديو إنتيليكود Visual Studio IntelliCode تعد فيجوال ستوديو إنتيليكود إضافة مجانية لبيئة التطوير فيجوال ستوديو كود، ولا تدعم إلا لغات برمجة محددة، وهي بايثون وجافا سكريبت وتايب سكريبت وجافا، وتقل إمكانيات فيجوال ستوديو إنتيليكود بشكلٍ ملحوظ عن نظائره جيتهاب كوبايلون وأمازون ويسبيرر. ديفن Devin يعد برنامج Devin الذي أنتجته شركة Cognition أحد برامج البرمجة الأحدث فقد أُعلن عنه بكونه أول مهندس برمجيات في العالم يعتمد على الذكاء الاصطناعي وهو قادر على كتابة أكواد البرمجة بنفسه وتصحيح أخطائها ونشرها كما أنه قادر على التفكير المنطقي والتخطيط واتخاذ القرارات وتحسين أدائه باستمرار. برامج البرمجة للمبتدئين إليك مجموعة من أهم برامج البرمجة التي توفر أدوات مفيدة تساعد المبتدئين على الولوج إلى عالم تطوير البرمجيات دون صعوبات وتعقيدات لغات البرمجة: سكراتش Scratch مايكروسوفت ميك كود Microsoft MakeCode تينكر Tynker لنشرح أكثر عن كل برنامج من برامج البرمجة التي ينصح بها للمبتدئين. سكراتش Scratch يعد سكراتش من أشهر برامج تعليم البرمجة للأطفال والمبتدئين فهو يعتمد على تعلم أساسيات البرمجة من خلال واجهة رسومية تتكون من عدة كتل برمجية لاستخدامات متعددة وتعتمد على سحب وإسقاط الكتل البرمجية المطلوبة لبناء المنطق الصحيح لعمل البرنامج، وهو سهل التعامل ويجعل عملية تعلم البرمجة ممتعة ومشوقة. وينصح به لمساعدة الأطفال على تحسين مهاراتهم في حل المشكلات والتفكير المنطقي، وهما مهارتان من أهم مهارات المبرمج المحترف، وكذلك يتيح سكراتش للمستخدمين مشاركة برمجياتهم ومشاريعهم، مما يخلق جوًا من المتعة والتنافسية ويؤدي إلى الرغبة في التحسن الدائم. مايكروسوفت ميك كود Microsoft MakeCode يتبنى برنامج مايكروسوفت ميك كود نهجًا مشابهًا لمنهج سكراتش في تعليم البرمجة، إذ يساعد المبتدئين والأطفال على تعلم البرمجة بتركيب كتل من الشيفرات البرمجية الجاهزة، ولكنه يختلف عنه في ماهية البرامج المُطوَّرة، فيركز مايكروسوفت ميك كود على تطوير الألعاب البسيطة، وكذلك يتدرج برنامج مايكروسوفت ميك كود مع المبرمج في مستويات الصعوبة حتى ينتهي بالمبتدئ إلى أن يكون قادرًا على تعلُّم لغة جافا سكريبت. تينكر Tynker يعد تينكر أحد أهم برامج البرمجة للمبتدئين، ورغم استناده إلى نفس نهج سكراتش ومايكروسوفت ميك كود في تعليم البرمجة، إلا أنه يبرز عنهما بتطوره، إذ يوفر دوراتٍ في مجالاتٍ حديثة، مثل علوم البيانات والذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، كما يتدرج بالمطور المبتدئ إلى مستويات أعلى من نظيريه سكراتش ومايكروسوفت ميك كود. ولكن يتوفر سكراتش ومايكروسوفت ميك كود مجانًا دون الحاجة لدفع أية رسوم، بينما يعد تينكر مدفوعًا، وذلك نظرًا لتقدمه وصعوبة توفير دوراته ومنهاجه المميز في التعليم بشكل مجاني. وأخيرًا تذكر أن تعلُّم البرمجة اليوم لم يعد صعبًا كما كان في السابق، إذ تتوفر اليوم الكثير من البرمجيات التي تُسهِّل عملية التعلُّم يومًا بعد يوم، كل ما عليك هو اتخاد قرار بالبدء في التعلُّم والحرص على الالتزام والمثابرة، وإذا كنت لا تعلم من أين تبدأ في رحلة تعلم البرمجة فيمكنك الاطلاع على دورات أكاديمية حسوب المميزة التي أعدها خبراء في البرمجة والتي تأخذ بيدك في تعلم البرمجة من الصفر وصولًا للاحتراف والحصول على فرصة عمل في أحد مجالات البرمجة المميزة. الخلاصة تعرفنا في هذا المقال على مجموعة متنوعة من برامج البرمجة التي يحتاجها المطورون في مختلف المجالات، سواء برامج تعلم البرمجة أو برامج كتابة وتنقيح الشيفرات ومفسرات سطر الأوامر كما تطرقنا إلى برامج البرمجة الحديثة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي في عملية البرمجة، وختمنا المقال بذكر أهم برامج البرمجة الموجهة للمبتدئين في عالم البرمجة، هل هناك برنامج مفيد في عملية البرمجة تجده مفيدًا في رحلة تعلم البرمجة يسرنا أن تشاركنا تجربتك في التعليقات أسفل المقال. اقرأ أيضًا أسهل لغات البرمجة فوائد تعلم البرمجة ما هي مدة تعلم البرمجة؟ اكتشف ما هي البرمجة وما أهمية تعلمها برمجة الحاسوب للمبتدئين لماذا يجب أن تعلم طفلك البرمجة؟

نلقي نظرة في هذا المقال على الصياغة اﻷساسية لكائن جافا سكريبت كما نستذكر بعض الميزات التي ناقشناها سابقًا لنشدد على حقيقة أن العديد من الميزات التي اطلعنا عليها وتعاملنا معها في لغة جافا سكريبت هي في الواقع كائنات، ابتداءً من المميزات البنيوية للغة مثل المصفوفات إلى الواجهات البرمجية للمتصفحات APIs المبنية على أساس جافا سكريبت. وبإمكانك أيضًا بناء كائنات خاصة بك لتغليف مجموعة من الدوال والمتغيرات ضمن حزمة أكثر فعالية تعمل كحاوية بيانات. ولا بد أن تتفهم طبيعة جافا سكريبت القائمة على الكائنات إن أردت التعمق أكثر في تعلم هذه اللغة، لهذا نزوّدك ضمن هذا المقال والمقالات التالية بمعلومات مهمة عن الكائنات البرمجية وصياغتها بشيء من التفصيل ثم ننتقل إلى شرح طريقة بناء كائنات خاصة بك. ننصحك قبل أن تبدأ العمل معنا في هذه السلسلة أن تطلع على: أساسيات HTML أساسيات عمل CSS أساسيات جافا سكريبت أساسيات الكائنات الكائن object هو مجموعة مترابطة من البيانات أو الوظائف، فهو يتألف عادة من من عدة متغيرات ودوال (تُدعى المتغيرات ضمن الكائن خاصيات properties والدوال methods). وحتى نستوعب مفهوم الكائنات سنعمل على المثال التالي. أنشئ أولًا نسخة من الملف oojs.html على حاسوبك. ويتضمن هذا الملف العنصر <script> الذي سنكتب ضمنه الشيفرة. سنستخدم هذه الصفحة كأساس لاستكشاف الصياغة اﻷساسية للكائن في جافا سكريبت. وعليك أن تفتح طرفية جافا سكريبت الخاصة بأدوات مطوري ويب وتجعلها جاهزة لكتابة التعليمات. وكما هو الحال في الكثير من اﻷشياء في جافا سكريبت، يبدأ إنشاء الكائن بتعريف وتهيئة بعض المتغيرات. لهذا جرّب إدخال السطر التالي تحت السطر الموجود أصلًا في ملف التمرين ثم احفظ التغييرات وأعد تحميل الصفحة: const person = {}; افتح اﻵن طرفية جافا سكريبت ثم اكتب person ضمنها ثم اضغط المفتاح Enter. من المفترض أن تحصل على نتيجة مشابهة للتالي: [object Object] Object { } { } تهانينا! لقد أنشأت للتو كائنًا في جافا سكريبت. لقد أنجز العمل بالفعل، لكن الكائن فارغ كما تلاحظ ولا يمكن أن يفيدنا كثيرًا. لهذا سنعدّل الكائن ضمن شيفرة جافا سكريبت في ملف التمرين كالتالي: const person = { name: ["Bob", "Smith"], age: 32, bio: function () { console.log(`${this.name[0]} ${this.name[1]} is ${this.age} years old.`); }, introduceSelf: function () { console.log(`Hi! I'm ${this.name[0]}.`); }, }; جرّب إدخال بعض التعليمات كما يلي في طرفية جافا سكريبت وذلك بعد حفظ التغييرات وإعادة تحميل الصفحة: person.name; person.name[0]; person.age; person.bio(); // "Bob Smith is 32 years old." person.introduceSelf(); // "Hi! I'm Bob." يضم الكائن بعض البيانات اﻵن كما يحتوي على بعض الوظائف التي يمكن الوصول إليها من خلال صياغة بسيطة واضحة. ما الذي يحدث فعلًا في مثالنا؟ لقد أنشأنا كائنًا مكوّنًا من عدة أعضاء members لكل منها اسم ( مثال name و age) وقيمًا مثل ['Bob, 'Smiths] و 32. يفصل بين كل زوج (اسم/قيمة) فاصلة ,، وبين كل اسم وقيمة نجد نقطتين متعامدتين :. وتتبع صياغة الكائن الشكل التالي دائمًا: const objectName = { member1Name: member1Value, member2Name: member2Value, member3Name: member3Value, }; قد تكون قيمة أعضاء الكائن أي شيء، وفي مثالنا السابق ضم الكائن person أعدادًا ومصفوفة ودالتين. إن أول عضوين كما رأينا يضمان بيانات عن الكائن ويُشار إليهما كخاصيات properties، كما يُشار إلى الدالتين اللتان تسمحان للكائن بتنفيذ بعض العمليات على البيانات بالتوابع أو الدوال التابعة للكائن methods. وعندما يكون عضو الكائن دالة، باﻹمكان استخدام صياغة أبسط من bio:function، ويكفي أن نكتب ()bio كالتالي: const person = { name: ["Bob", "Smith"], age: 32, bio() { console.log(`${this.name[0]} ${this.name[1]} is ${this.age} years old.`); }, introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name[0]}.`); }, }; وسنستخدم من اﻵن وصاعدًا الصيغة المختصرة في تعريف الدوال. ندعو الكائنات التي تُبنى كما شرحنا سابقًا بالكائنات الحرفية literal object لأننا كتبنا حرفيًا كل أعضائها عند إنشائها. وهي كائنات مختلفة عن تلك التي تُنسخ عن اﻷصناف، والتي سنلقي عليها نظرة لاحقًا. من الشائع أيضًا إنشاء الكائنات كنسخ عن الكائنات الحرفية، وخاصة عندما نريد نقل سلسلة من البيانات المهيكلة المترابطة مثل إرسال طلب إلى خادم لوضع البيانات ضمن قاعدة بيانات. فإرسال كائن واحد أكثر فعالية من إرسال البيانات بشكل مستقل ومن اﻷسهل التعامل معها موازنة بالتعامل مع مصفوفة عندما تريد تحديد كل عنصر باسمه بشكل مستقل. طريقة النقطة Dot notation للوصول إلى أعضاء الكائن لقد وصلنا في مثالنا السابق إلى خاصيات وتوابع الكائن باستخدام العامل . ويسمى هذا الأسلوبالتدوين النقطي أو الاستدعاء النقطي dot notation. حيث يسلك اسم الكائن person سلوك فضاء الأسماء namespace. ولا بد من كتاب اسم الكائن أولًا للوصول إلى أي عضو من أعضاءه ومن ثم تكتب النقطة ومن ثم العضو الذي تريد الوصول إليه، وقد يكون العضو عنصرًا أو مصفوفة أو استدعاء أحد توابع الكائن. person.age; person.bio(); الكائنات والخاصيات على شكل كائنات يمكن للخاصية بحد ذاتها أن تكون كائنًا، جرّب مثلًا أن تغيّر العضو name من الشكل التالي: const person = { name: ["Bob", "Smith"], }; ليصبح بالشكل: const person = { name: { first: "Bob", last: "Smith", }, // … }; وللوصول إلى هذه العناصر لا بد من ربطها بالكائن الرئيسي بكتابة نقطة أخرى. جرّب كتابة الشيفرة التالية في طرفية جافا سكريبت: person.name.first; person.name.last; فإن فعلت ذلك، عليك العودة إلى الشيفرة وتغيير كل شيفرة من الشكل: name[0]; name[1]; إلى name.first; name.last; وإلا لن تعمل التوابع. استخدام طريقة اﻷقواس في الوصول إلى أعضاء الكائن باﻹمكان الوصول إلى أعضاء الكائن باستخدام طريقة اﻷقواس المربعة Bracket notation فبدلًا من استخدام النقطة كما في المثال التالي: person.age; person.name.first; يمكننا استخدام الأقواس كما في الكود التالي: person["age"]; person["name"]["first"]; يبدو اﻷمر مشابهًا للوصول إلى عناصر مصفوفة، هو من ناحية المبدأ اﻷمر ذاته، فبدلًا من الوصول باستخدام دليل المصفوفة index، تستخدم الاسم المرتبط بقيمة العنصر. لهذا السبب تًدعى الكائنات أحيانًا مصفوفات ترابطية associative arrays، فهي ترتبط بالقيم النصية بنفس الطريقة التي ترتبط فيها المصفوفة بدليلها. يُفضّل استخدام طريقة النقطة على طريقة اﻷقواس عمومًا لأنها أكثر وضوحًا وأسهل قراءة. لكن ستجد بعض الحالات التي تستخدم فيها اﻷقواس المربعة مثل إسناد قيمة خاصية على شكل كائن إلى متغيّر، فلن تستطيع في هذه الحالة استخدام النقطة للوصول إلى القيمة، لكن باﻹمكان استخدام الأقواس المربعة. في المثال التالي، يمكن للدالة أن تستخدم الطريقة person[propertyName] للوصول إلى القيمة المخزنة في الخاصية proertyName: const person = { name: ["Bob", "Smith"], age: 32, }; function logProperty(propertyName) { console.log(person[propertyName]); } logProperty("name"); // ["Bob", "Smith"] logProperty("age"); // 32 ضبط قيم أعضاء الكائن كل ما تعلمناه حتى اللحظة هو الحصول على قيمة أعضاء الكائن object members، لكن باﻹمكان أيضًا ضبط قيمة هذه الأعضاء بالتصريح عن العضو الذي تريد ضبطه (باستخدام طريقة النقطة أو اﻷقواس المربعة) كالتالي: person.age = 45; person["name"]["last"] = "Cratchit"; جرّب إدخال التعليمتين التاليتين ضمن طرفية جافا سكريبت، ولاحظ كيف تغيرت القيمة: person.age; person["name"]["last"]; لا يقتصر ضبط قيم أعضاء الكائن على تغيير القيمة الموجودة للخاصيات أو التوابع، بل يمكنك إنشاء عناصر جديدة كليًا. جرّب اﻵن ما يلي في الطرفية: person["eyes"] = "hazel"; person.farewell = function () { console.log("Bye everybody!"); }; اختبر اﻵن العناصر الجديدة: person["eyes"]; person.farewell(); // "Bye everybody!" من إيجابيات استخدام طريقة اﻷقواس المربعة أنه باﻹمكان استخدامها في ضبط قيمة اﻷعضاء ديناميكيًا إضافة إلى تغيير أسماء الأعضاء أيضًا. لنفترض أننا نريد منح المستخدم القدرة على تخزين أنواع مخصصة من القيم في بيانات اﻷشخاص وذلك بكتابة اسم العضو وقيمته ضمن مربعي إدخال نصي منفصلين. باﻹمكان إنجاز اﻷمر كالتالي: const myDataName = nameInput.value; const myDataValue = nameValue.value; نضيف بعدها هذا العضو الجديد إلى الكائن person كالتالي: person[myDataName] = myDataValue; ولاختبار اﻷمر، جرّب إضافة الأسطر التالية إلى شيفرتك، أسفل قوس إغلاق الكائنن person: const myDataName = "height"; const myDataValue = "1.75m"; person[myDataName] = myDataValue; جرّب حفظ التغييرات وإعادة تحميل الصفحة ثم إدخال التالي ضمن مربع اﻹدخال النصي: person.height; إن إضافة خاصية إلى الكائن باستخدام اﻷسلوب السابق لن يكون ممكنًا باستخدام طريقة النقطة والتي تقبل فقط الاسم الحرفي للعضو ولا تقبل قيمة متغير يشير إلى الاسم. لماذا استخدمت الكلمة المحجوزة this لربما قد لاحظت شيئًا غريبًا في أسلوبنا في الشيفرة السابقة، ألق نظرة اﻵن على هذا المثال: introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name[0]}.`); } لربما تتساءل ماذا فعلت الكلمة this؟ تشير هذه الكلمة المحجوزة إلى الكائن الحالي الذي كُتبت الشيفرة ضمنه، فهي في مثالنا تكافئ الكائن person. لماذا إذًا لا نستخدم person وحسب؟ في الواقع، لا فائدة من استخدام الكلمة this كثيرًا في حال أنشأت كائن حرفي وحيد، لكن إن أنشأت أكثر من كائن حرفي، يساعدك ذلك في استخدام نفس تعريف التابع لكل كائن أنشأته. لنوضح ذلك من خلال المثال التالي: const person1 = { name: "Chris", introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`); }, }; const person2 = { name: "Deepti", introduceSelf() { console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`); }, }; في هذه الحالة، ينتج عن تنفيذ التعليمة ()person1.introduceSelf الخرج التالي "Hi! I'm Chris."، بينما ينتج عن تطبيق نفس التابع على كائن آخر ()person2.introduceSelf من نفس النوع خرج آخر مناسب للكائن "Hi! I'm Deepti". وعلى الرغم من أن الشيفرة نفسها في الحالتين، لكن أهميتها لن تظهر عند كتابة كائنات حرفية يدويًا، بل عندما تبدأ باستخدام الدوال البانية constructors ﻹنشاء أكثر من كائن من تعريف واحد له وهذا ما نناقشه تاليًا. مقدمة إلى الدوال البانية Constructors لا بأس باستخدام الكائنات الحرفية عندما تريد استخدام كائن واحد، لكن إن كان عليك إنشاء أكثر من عنصر سيغدو استخدام العناصر الحرفية غير ملائم. إذ علينا كتابة نفس الشيفرة لكل كائن على حدى، وإن كان علينا تغيير بعض الخاصيات كإضافة الخاصية height، لا بد من تذكرّ تغيير كل الكائنات التي أنشأتها. من الأفضل استخدام شكل أو نموذج للكائن يضم كافة التوابع والخاصيات اللازمة، ومن ثم إنشاء العدد الذي يلزمنا من هذا الكائن وفق هذا الشكل بتعديل قيم الخواص المختلفة. إليك نسخة أولى من الشكل الذي نتحدث عنه وهو على شكل دالة: function createPerson(name) { const obj = {}; obj.name = name; obj.introduceSelf = function () { console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`); }; return obj; } تُنشئ الدالة وتعيد كائنًا جديدًا في كل مرة نستدعيها، ويضم هذا الكائن عضوين هما: الخاصية: name. التابع: ()introduceSelf. تأخذ الدالة ()createPersonمعاملًا وحيدًا هو name لضبط قيمة الخاصية name، لكن تبقى قيمة التابع ()introduceSelf نفسها لجميع الكائنات التي تنشأها الدالة. ويُعد هذا اﻷسلوب من أكثر الطرق شيوعًا في إنشاء الكائنات. بإمكانك اﻵن إنشاء العدد الذي تريده من الكائنات، بإعادة استخدام الدالة: const salva = createPerson("Salva"); salva.name; salva.introduceSelf(); // "Hi! I'm Salva." const frankie = createPerson("Frankie"); frankie.name; frankie.introduceSelf(); // "Hi! I'm Frankie." ستعمل الشيفرة السابقة جيدًا لكنها طويلة بعض الشيء. إذ أنشأنا كائنًا فارغًا ثم هيأناه وأعدناه، لكن الطريقة اﻷفضل تقضي باستخدام دالة بانية، وهي دالة نستدعيها باستخدام الكلمة المحجوزة new. وعندما نستدعي دالة بانية فإنها: تنشئ كائنًا جديدًا. تربط this بالكائن الجديد، وستتمكن عندها من اﻹشارة إلى الكائن الجديد من خلالها ضمن شيفرة الدالة البانية. تعيد الكائن الجديد. تبدأ أسماء الدوال البانية عادة بحرف كبير وتسمى باسم نوع الكائن الذي تنشؤه، لهذا سنعيد كتابة مثالنا ليصبح بالشكل التالي: function Person(name) { this.name = name; this.introduceSelf = function () { console.log(`Hi! I'm ${this.name}.`); }; } ولكي نستدعي الدالة ()Person كدالة بانية نستخدم الكلمة new: const salva = new Person("Salva"); salva.name; salva.introduceSelf(); // "Hi! I'm Salva." const frankie = new Person("Frankie"); frankie.name; frankie.introduceSelf(); // "Hi! I'm Frankie." لقد استخدمت الكائنات كثيرًا فيما مضى لربما تساءلت أثناء العمل على الأمثلة السابقة بأن استخدام النقطة كان مألوفًا، والسبب أنك استخدمتها طوال فترة تعلم جافا سكريبت عبر سلسلة مقالتنا. فكل مرة عملنا فيها مع مثال يستخدم واجهة المتصفح البرمجية أو كائنات جافا سكريبت، استخدمنا فيها الكائنات لأنها ميزات بنيت باستخدام الطريقة نفسها التي بنينا فيها الكائنات المخصصة في مثالنا اﻷخير، لكنها بالطبع أكثر تعقيدًا. فعندما تستخدم التابع النص كما في المثال التالي: myString.split(","); فأنت تستخدم التوابع التي يوفرّها الكائن String. وفي كل مرة تنشئ فيها سلسلة نصية في شيفرتك، سيتولد هذا النص تلقائيًا كنسخة عن الكائن String، ويشترك معه بالعدبد من الخاصيات والتوابع. وعندما تحاول الوصول إلى كائن المستند باستخدام شيفرة كالتالي: const myDiv = document.createElement("div"); const myVideo = document.querySelector("video"); فأنت تستخدم في الواقع التوابع التي يقدّمها الكائن أو الواجهة البرمجية Document، وعند كل تحميل لصفحة الويب تُنشئ نسخة جديدة عن هذا الكائن تُدعى document تمثّل هيكلية الصفحة بأكملها ومحتواها وغير ذلك من الميزات مثل عناوين URL. أي باختصار، سيمتلك الكائن الذي أنشأته عدة توابع وخاصيات يشترك فيها مع الكائن الأساسي Document. وهذا الأمر مشابه للكثير من الكائنات والواجهات البرمجية المضمنة في لغة جافا سكريبت مثل المصفوفات Array والمكتبة Math. لاحظ أن الكائنات والواجهات البرمجية الأصلية أو المدمجة في جافا سكريبت لا تنشأ من تلقاء نفسها بل عليك إنشاؤها بنفسك في كل مرة تحتاجها، مثل الواجهة البرمجية للتنبيهات Notifications API التي تسمح للمتصفحات الحديثة بإطلاق تنبيهات، حيث تتطلب هذه الواجهة منك أن تنشئ نسخة جديدة باستخدام الدالة البانية لكل تنبيه تريد إطلاقه. جرّب إدخال السطر التالي إلى طرفية جافا سكريبت: const myNotification = new Notification("Hello!"); الخلاصة لقد أنهينا هذه المقال التي يمهّد لاستخدام الكائنات في جافا سكريبت، ولا بد أنك امتلكت بقراءته فكرة عن عمل الكائنات، بما في ذلك إنشاء كائنات بسيطة. ومن المهم إدراك أهمية الكائنات كبنى لتخزين البيانات والوظائف المترابطة. فلو حاولت تتبع جميع الخاصيات والتوابع في الكائن person الذي بنيناه في مثالنا شكل متغيرات ودوال منفصلة ستجد أنها طريقة غير مجدية ومحبطة، وستزيد مخاطر التضارب بين المتغيرات والدوال التي تمتلك نفس اﻷسماء. إذ تساعد الكائنات في حفظ المعلومات ضمن حاويات خاصة بها لتقليل مثل هذه المخاطر. ترجمة -وبتصرف- للمقال JavaScript object basics اقرأ أيضًا المقال السابق: مدخل إلى اﻷحداث في جافاسكريبت مدخل إلى جافاسكريبت كائنية التوجه (Object-Oriented JavaScript) لغة البرمجة بالكائنات Object-Oriented Programming برمجة الكائنات Objects في جافاسكريبت مختصر البرمجة كائنية التوجه OOP وتطبيقها في بايثون

تعرفنا في المقال السابق على بعض اﻷساسيات في علم اﻹلكترونيات مثل الجهد الكهربائي وشدة التيار وتعلمنا استخدام بعض العناصر اﻹلكترونة الساكنة passive component في تكوين بعض الدوائر البسيطة وقياس قيم الجهد والتيار باستخدام المقياس الكهربائي متعدد الوظائف (اﻵفو). نتابع في هذا المقال استعراض مفاهيم أخرى أساسية في تكوين الدوائر الإلكترونية ونلقي الضوء على بعض العناصر اﻹلكترونية التي تُدعى بالعناصر الفعّالة Active Components. ما تحتاجه لإكمال التمارين العملية في هذا المقال إليك قائمة بالعناصر الإلكترونية والتجهيزات اللازمة لإكمال التطبيقات العملية: بطارية جهدها 5 فولط. مقاومات قيمها 1.2، 2.2، 6.8، 10، 22 كيلو أوم مؤشرات ضوئية (ليد) تعمل عند جهد 5 فولط أو أقل (ثلاثة ويفضل من ألوان مختلفة). مكثفة سعتها 470 ميكرو فاراد وأخرى 330 ميكرو فاراد جهدها 16 فولط. ديودات من طراز 1N4007 (يكفي اثنان). ترانزستورات قطبية من الطراز 2N2222. ترانزيستور ذات أثر حقلي من النوع MOSFET وطراز 2N2905A (ثلاثة تكفي). لوحة اختبار مثقبة (إن أردت فاﻷمر اختياري) مقياس كهربائي متعدد الوظائف AV multi-meter. ترتيب العناصر اﻹلكترونية في الدوائر نشرح في هذا القسم طريقة توصيل العناصر اﻹلكترونية والهيكلية اﻷساسية للدوائر بشكل مبسط دون الخوض في التفاصيل لأنها تتطلب معارف رياضية متقدمة. الوصل على التسلسل والوصل على التفرّع وهما طريقتان لوصل العناصر في الدائرة اﻹلكترونية سنشرحهما بشكل مبسط: الوصل على التسلسل عندما نصل طرفي عنصرين معًا، ونترك طرفيهما اﻵخرين كي توصلا مع بقية عناصر الدائرة ندعو هذا الوصل وصلًا تسلسليًا. وقد نصل عنصرين أو أكثر وفق هذه الطريقة فيتكون فرع في الدائرة الكهربائية يمر في عناصره تيار ذو شدة محددة ويهبط الجهد عند طرفي كل عنصر ليكون الجهد الكلي بين طرفي هذه العناصر المتسلسلة هو مجموع هبوطات الجهود. الوصل على التفرع أو التوازي إذ وصلت رجلي عنصر أو طرفي عنصر مع بعضهما ثم وصلت كذلك الطرفين اﻵخرين مع بعضهما فإن هذا الوصل هو وصل على التفرع. وقد نصل عنصرين أو أكثر بهذه الطريقة فتتكون عدة فروع في الدائرة عددها هو عدد هذه العناصر الموصولة على التفرع. يكون هبوط الجهد متماثلًا في الفروع إذ وصل طرفاها إلى منيع التغذية الكهربائي بينما سيتوزع التيار على هذه الفروع حسب طبيعة كل فرع. وصل العناصر على التفرع إلى اليمين وعلى التسلسل إلى اليسار هيكلية الدائرة اﻹلكترونية تتكون الدائرة اﻹلكترونية بأبسط أشكالها من مصدر تغذية كهربائي وعنصر إلكتروني أو أكثر بحيث يخرج التيار الكهربائي من مصدر التغذية ويعود إليه. وعند ترتيب العناصر في الدائرة سواء على التسلسل أو التفرع أو بطريقة مختلطة نميّز فيها الأقسام التالية: العقدة: وهي نقطة التقاء ثلاثة فروع أو أكثر ولها قاعدة مهمة جدًا بخصوص التيارات المارة فيها وتنص أن مجموع شدات التيارات الداخلة إلى عقدة تساوي مجموع شدات التيارات الخارجة منها. أي إذا دخل على عقدة تيار شدته 3 أمبير وتفرّع إلى فرعين سيكون مجموع الشدتين في الفرعين الناتجين هو أيضًا 3 أمبير. الفرع: هو جزء من الدائرة مكون من عنصر واحد أو عدة عناصر موصولة على التسلسل. الحلقة: وهي دائرة فرعية محددة بعقدتين أو أكثر. وصل بعض العناصر على التسلسل والتفرع لكل عنصر إلكتروني وظيفة محددة وبالتالي طريقة ربط محددة في الدارة، وهكذا تبدأ الفروع والحلقات والعقد بالظهور لهيكلة الدائرة وتزداد صعوبة الحسابات الكهربائية. لكننا سنبقي اﻷمور في مقالنا بسيطة قدر اﻹمكان مبتعدين عن أية حسابات رياضية صعبة. وصل العناصر الإلكترونية على التسلسل والتفرع وصل منابع التغذية توصل منابع التغذية الكهربائية على التسلسل والتفرع لزيادة الجهد الكلي في الدائرة أو زيادة شدة التيار الذي يمكن للعناصر استجراره منها. عند وصل منبعي تغذية أو أكثر على التسلسل بوصل القطب الموجب للأولى مع السالب للثاني حصلنا على مصدر تغذية جهده الكلي يساوي مجموع جهدي المنبعين. فلو وصلنا بطاريتين جهد كل منهما 1.5 فولط على التسلسل سنحصل على مصدر تغذية جهده 3 فولط. وعند وصل منبعي تغذية على التفرع بوصل القطبين الموجبين معًا والسالبين معًا بحيث تكون اﻷقطاب المشتركة هي من تغذي الدائرة الكهربائية، سيتمكن مصدر التغذية الجديد من استجرار تيار أكبر لعناصر الدائرة، أو على اﻷقل تغذية الدائرة لفترة أطول. وصل المقاومات اتبع القواعد البسيطة التالية: وصل مقاومات على التسلسل يعطي مقاومة جديدة قيمتها مجموع قيم المقاومات السابقة. فلو كان لديك مقاومات قيمها 2 كيلو أوم فقط وتحتاج إلى مقاومة 6 كيلو أوم، صل عندها ثلاثًا منها على التسلسل. وصل مقاومتين لهما القيمة ذاتها على التفرع يعطي مقاومة قيمته نصف قيمة إحداهما ووصل ثلاثة لها القيمة ذاتها سيعطي مقاومة لها ثُلث قيمة إحداها وهكذا. فلو كان لديك مقاومات قيمها 3 كيلو أوم وتحتاج إلى مقاومة قيمتها 1 كيلو أوم صل ثلاثة منها على التفرع. وصل المكثفات اتبع القواعد البسيطة التالية: وصل مكثفتين لهما القيمة ذاتها على التسلسل يعطي مكثفة سعتها نصف سعة إحداهما ووصل ثلاثة لها السعة ذاتها سيعطي مكثفة لها ثُلث سعة إحداها وهكذا. فلو كان لديك مكثفات قيمها 10 ميكروفاراد وتحتاج إلى مكثفة سعتها 5 ميكروفاراد صل اثنتين منها على التسلسل. وصل مكثفات على التفرع يعطي مكثفة جديدة سعتها مجموع سعات تلك المكثفات. فلو كان لديك مكثفات سعاتها 1 ميكروفاراد فقط وتحتاج إلى مكثفة سعتها 4 فاراد ، صل عندها أربعةً منها على التفرع. وصل الديودات اتبع القواعد البسيطة التالية: توصل الديودات على التسلسل (مهبط>مصعد>مهبط>مصعد) لأسباب عديدة منها ضمان الحماية عند تيارات أعلى ومنها تخفيض الجهد أكثر بين طرفي الوصلة إذ يخفض كل ديود الجهد بحدود 0.6 فولط (وفق مادة تصنيعه). توصل الديودات على التفرع عندما لا تريد أن يؤثر توصيله على شدة التيار الذي يصل العنصر اﻹلكتروني التالي. تتوزع شدات التيار في الفروع الخارجة من عقدة كلًا حسب مقاومته المرجع المشترك (اﻷرضي) هذا المصطلح شائع كثيرًا ومربك كثيرًا، لهذا سنشرح اﻷمر بالبساطة الممكنة دون أية تعريفات مدرسية. تعمل الدوائر اﻹلكترونية بين نقطتين لهما جهد مختلف وتتحرك الشحنات من الجهد اﻷعلى إلى اﻷدنى. لكن عندما تضم الدوائر عددًا كبيرًا من العناصر وقد تضم أيضًا عدة مصادر تغذية نحتاج إلى نقطة مرجعية لنقيس الجهد عند أية نقطة من الدائرة بالنسبة لها تُدعى هذه النقطة بالمرجع المشترك أو اﻷرضي وقد تكون نقطة من الدائرة أو خارجها ونعتبر أن قيمة جهدها هو الصفر . لا تكترث كثيرًا اﻵن لهذا الموضوع، ففي معظم دوائرك التي ستغذيها من مصدر تغذية محدد اعتبر أن اﻷرضي هو القطب السالب لمصدر التغذية وأرح نفسك، وإن رأيت في أحد المراجع رمز المرجع المشترك وأردت تطبيق الدائرة الموجودة، صل اﻷرضي بالقطب السالب. نظرة ثانية إلى العناصر اﻹلكترونية: عناصر إلكترونية فعّالة العناصر الفعّالة Active Components هي عناصر تقدم الطاقة الكهربائية للدائرة أو تستهلك جزءًا من الطاقة لتؤدي وظيفتها أو تعمل على تضخيم اﻹشارات الكهربائية. من اﻷمثلة عنها مصادر التغذية التي تحدثنا عنها في مقالنا السابق وسنتحدث اليوم عن أحد أهم العناصر الفعالة وهو الترانزيستور Transistor. الترانزيستوارت الترانزيستور هو عنصر إلكتروني فعال يُستخدم كمفاتيح إلكترونية يمكن التحكم بها كهربائيًا أو كمضخمات لزيادة قوة اﻹشارة الكهربائية. تُستخدم هذه العناصر بكثرة في الدوائر اﻹلكترونية وهي اﻷساس في تصنيع الكثير الكثير من الدوائر المتكاملة Integrated circuits واختصارًا IC. آلية عمل الترانزستور إن الفكرة اﻷساسية خلف تصنيع الترانزستور هو استخدام تيار كهربائي صغير جدًا أو جهد كهربائي صغير جدًا كي نفتح الطريق أما التيار الكهربائي اﻷساسي للمرور ضمن العنصر المطلوب أو إيقافه. و الترانزيستورات أنواع مختلفة وفقًا لطبيعة تصنيعه وتجميع أحزاءه، ونميّز النوعين الرئيسيين التاليين: الترانزستورات القطبية: وتستخدم تيارًا صغيرًا للتحكم بمرور تيار كهربائي أكبر (التيار الرئيسي) يغذي العنصر المطلوب. يتكون هذا الترانزيستور من غلاف يخرج منه ثلاثة أرجل يُدعى أحدها مجمّع Collector والثاني قاعدة Base والثالث باعث Emitter. تغلق هذه الترانزيستورات بشكل طبيعي الطريق أما التيار الرئيسي لكن بمجرد مرور تيار صغير بين القاعدة والباعث تفتح الطريق أمام التيار الرئيسي ويتناسب عندها شدة التيار الرئيسي المار في العنصر الذي نريد التحكم به طردًا مع شدة التيار المار بين الباعث والقاعدة. ولهذه الترانزيستورات نموذجان، اﻷول هو الترانزيستور NPN ويفتح إن كان جهد القاعدة أكبر من جهد الباعث واﻵخر هو الترانزيستور PNP ويفتح إن كان جهد القاعدة أقل من جهد الباعث. الترانزستورات ذات اﻷثر الحقلي: لا حاجة في هذه الترانزيستورات إلى مرور تيار كهربائي بين أحد الرجلين حتى تعمل بل تحتاج إلى تطبيق جهد بسيط. تتكون هذه الترانزيستورات من ثلاثة أرجل أيضًا هي المصرف Drain ورمزه D واﻵخر بوابة Gate ورمزه G والثالث منبع Source ورمزه S. لهذه الترانزيستورات أنواع وتقنيات تصنيع مختلفة أكثرها فعند تطبيق جهد بسيط على البوابة يمر يفتح الترانزيستور للتيار الرئيسي الطريق كي يمر من المصرف إلى المنبع أو يغلق الطريق أمامه. وهذه هي الميزة الرئيسية الترانزستورات الحقلية عن القطبية فهي قد تكون في الوضع الطبيعي مغلقة أو مفتوحة وعند تطبيق جهد على البوابة تُفتح أو تُغلق الطريق امام التيار الرئيسي. لهذا السبب نجد تصنيفات أخرى له ومن الضروري الانتباه إليها لأن لكل منها فائدته في الدائرة وسنوضحها في الجدول التالي: الترانزيستور من النوع المعزِّز Enhancing الترانزيستور من النوع المبدد Depletion معزز بقناة N: يكون مغلق بشكل طبيعي لكن عند تطبيق جهد موجب صغير على البوابة يفتح مبدد بقناة N: يكون مفتوحًا بشكل طبيعي لكن عند تطبيق جهد سالب صغير على البوابة يُغلق معزِّز بقناة P: يكون مغلق بشكل طبيعي لكن عند تطبيق جهد سالب صغير على البوابة يفتح مبدد بقناة P: يكون مفتوحًا بشكل طبيعي لكن عند تطبيق جهد موجب صغير على البوابة يُغلق إلى اليمين ترانزيستور قطبي وإلى اليسار ترانزستور حقلي MOSFET استخدامات الترانزيستور للترانزستورات تطبيقات عملية كثيرة لكننا سنهتم فقط بعملها كمفاتيح إلكترونية، ولهذا الغرض فإن أكثر التوصيلات شيوعًا تكون على الشكل التالي: يوصل العنصر اﻹلكتروني (سواء مؤشر ضوئي أو غيره) والذي نريد التحكم بمرور التيار ضمنه بين الطرف الموجب لمصدر التغذية والمجمّع أو المصرف بينما يتصل الباعث أو المنبع مع الطرف السالب لمصدر التغذية أو المرجع المشترك (الأرضي). لكن ولأن الترانزيستور وظيفة أخرى لا نحتاجها هنا وهي وظيفة التضخيم، فمن اﻷفضل وصل مقاومة بين الباعث أو المنيع والمرجع المشترك كي نحدد شدة التيار التي يحتاجها العنصر اﻹلكتروني الذي نتحكم به. أما عن كيفية تطبيق الجهد على البوابة أو تمرير تيار التحكم (التيار الصغير) بين القاعدة و الباعث فهذا أمر يعود لك وفقًا لطبيعة الدائرة التي تصممها. تطبيق عملي: دارة تغذية مؤقتة لحفظ معلومات الدائرة في الذواكر ستجد مع تمرسك في تصميم الدوائر اﻹلكترونية أنك تحتاج إلى عناصر إلكترونية خاصة تُدعى الذواكر وتُستخدم لحفظ حالة الدائرة اﻹلكترونية عند إطفاء الدائرة أو عند حدوث خلل في التغذية الرئيسية كأن تحفظ قيمة عداد معين أو تخزّن توقيتًا مهمًا وغيرها. ومن غير المجدي الكتابة إلى الذاكرة في كل لحظة لأنها سترهق الذاكرة وتقصر عمرها الافتراضي الذي يقدر بعدد محدد من عمليات القراءة والكتابة. لهذا تزوّد الدوائر المماثلة بنظام تغذية ثانوي (بطارية ليثيوم دائرية عادةً) يعمل فقط ولفترة قصيرة جدًا عند انقطاع التغذية الرئيسية وذلك لتخزين حالة الدائرة. سنحاول في هذا التمرين تنفيذ مشروع لتحقيق الهدف ذاته. وفيه نحاكي مصدر تغذية رئيسي وآخر ثانوي عن طريق تشكيل مسريين موجبين ومسريين سالبين يمثلان مصدري تغذية منفصلين ثم نستخدم مكثفة تشحن من مصدر التغذية الرئيسي وعند انقطاع التغذية الرئيسية تفرّغ شحنتها مما يؤدي إلى مرور تيار في قاعدة ترانزستور ثنائي القطبية لفترة صغيرة حتى ينتهي تفريغها وخلال فترة التفريغ يمرر الترانزيستور التيار من مصدر التغذية الثانوي إلى مؤشر ضوئي يحاكي الذواكر ليضيء مستغلًا طاقة المنبع الثانوي كما تستغله عناصر الذاكرة لتخزين حالة الدائرة. نحتاج في هذا التطبيق إلى: مكثفة مستقطبة سعتها 330 ميكروفاراد جهدها 16 فولط. ترانزيستور قطبي من لطراز 2N2222. ديود من طراز 1N4007. مؤشران ضوئيان أخضر وأحمر جهد تشغيلهما لا يزيد عن 5 فولط. مقاومتين 2 كيلو أوم وأخرى قيمتها 10 كيلو أوم. منبع تغذية جهده 5 فولط. لوحة اختبار مثقبة. استخدم العناصر السابقة لتشكيل الدائرة التالية: دائرة إلكترونية على لوحة مثقبة تضم مكثف وديود وترانستور وبطارية ومقاومات ومؤشرات ضوئية صل رجل المقاومة 10 كيلو أوم إلى المسرى الموجب اليميني (الذي يمثل مصدر التغذية الرئيسي) والرجل اﻷخرى إلى الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي اﻷخضر ثم صل رجل المؤشر اﻷخرى إلى المسرى السالب. صل الرجل السالبة للمكثفة مع المسرى السالب ثم صل الرجل الموجبة مع مقاومة 2 كيلو أوم ثم صل الرجل اﻷخرى للمقاومة مع قاعدة الترانزيستور حتى تفرّغ المكثفة شحنتها عبر قاعدة الترانزيستور وتسمح له بتمرير التيار من مصدر التغذية الثانوي. صل مهبط الديود مع قاعدة الترانزيستور أيضًا ومصعده مع المسرى الموجب اليميني. إن الغاية من ذلك منع تيار شحن المكثفة من المرور عبر قاعدة الترانزيستور وفتح الترانزيستور فهذا يؤدي إلى تشغيل مصدر الطاقة الثانوي دون مبرر. في هذه الحالة يطبق الديود جهدًا موجبًا على القاعدة يعادل تمامًا جهد شحن المكثف فلن يمر تيار في القاعدة عندها ولن يفتح الترانزيستور. صل باعث الترانزيستور مع رجل مقاومة 2 كيلو أوم وصل الرجل اﻷخرى مع المسرى السالب ونستخدم هذه المقاومة لتحديد شدة التيار التي ستمر بالمؤشر الضوئي اﻷحمر الذي يحاكي الذواكر. صل أخيرًا الرجل الأطول للمؤشر الضوئي اﻷحمر مع المسرى الموجب اليساري (الذي يمثل التغذية الثانوية) والرجل اﻷخرى مع مجمع الترانزيستور، إذ يمر في هذا الفرع التيار الثانوي. صل القطب الموجب للبطارية بسلك مع المسرى الموجب اليميني وبسلك آخر مع المسرى الموجب اليساري ثم صل القطب السالب مع المسرى السالب المشترك (يمثل هنا مرجع مشترك). ستلاحظ أن المؤشر اﻷخضر سيضيء وفي نفس الوقت تُشحن المكثفة، ولن يضيء المؤشر اﻷحمر لأن الترانزستور الذي يتحكم بتيار التغذية الثانوي مغلق. اسحب السلك الذي يصل قطب البطارية الموجب مع المسرى اليميني محاكيًا انقطاع التغذية الرئيسية، عندها سبطفىء المؤشر اﻷخضر ويعمل المؤشر اﻷحمر لفترة حوالي 10 -20 ثانية ثم ينطفئ محاكيًا استخدام التيار الثانوي لفترة معينة كافية للذواكر بإنجاز عملها. هل يمكنك تفسير ما يحدث؟ مدخل إلى الدوائر الإلكترونية التماثلية والرقمية يُعد مفهومي المقدار التماثلي والرقمي أمرًا مهمًا في فهم التطبيقات المتقدمة لعلم اﻹلكترونيات، وقد لا تحتاج إلى التعمق في هذه المفاهيم حاليًا لكن من المفيد إلقاء نظرة عليهما. المقادير التماثلية نقول عن مقدار أنه تماثلي Analogue إذا تغيّرت قيمته تدريجيًا مع الوقت زيادة أو نقصانًا كزيادة شدة اﻹضاءة أو انخفاضها وتغير قيمة المقاومة تدريجيًا من قيمة إلى أخرى وارتفاع حرارة جهاز أو انخفاضها وهكذا. وتتميز هذه المقادير بأن تغيرها تدريجي بين القيمة العليا والدنيا. تُدعى الدوائر اﻹلكترونية التي تعطي خرجًا تماثليًا بالدوائر التماثلية، مثل الدوائر التي تتحكم بشدة اﻹضاءة أو شدة الصوت أو الحرارة. تطبيق عملي: إضاءة متفاوتة سنستفيد في هذا التطبيق من ترانزستورات حقلية نتحكم فيها بالتيار الذي يستجره المؤشر الضوئي بتغيير الجهد الموجب المطبق على بوابة كل منها. لهذا شكل الدائرة البسيطة التالية من ثلاث مقاومات 2 كيلو وواحدة 1 كيلو وثلاث ترانزستورات حقلية كالتي أرنا إليها في بداية الفقرة: دائرة إلكترونية على لوحة مثقية تضم ترانزستورات ومقاومات ومؤشرات ضوئية وبطارية لا تصل بوابة الترانزستور اﻷول (الرجل في المنتصف وحولها نقطة عادة) مع أي شيء وصل منبعه بمقاومة 2 كيلو أوم ومنها إلى المسرى السالب. صل الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي اﻷول مع المسرى الموجب واﻷخرى مع مصرف الترانزيستور. ضع هذه الدارة إلى يمين اللوحة المثقبة. صل بوابة الترانزستور الثاني مع مقاومة 1 كيلو أوم ثم صلها مع منبع التغذية الموجب. صل بعد ذلك منبعه ومصرفه بنفس طريقة الوصل السابقة. ضع هذه الدارة في الوسط. صل بوابة الترانزستور الثالث مع المسرى الموجب مباشرة، ثم صل منبعه ومصرفه كما في الحالتين السابقتين تمامًا. صل قطبي البطارية إلى المساري المناسبة، وراقب ما يحدث؟ هل تستطيع تحديد نوع الترانزستور الحقلي؟ المقادير الرقمية نقول عن مقدار أنه رقمي Digital إذا أخذ إحدى قيمتين فقط عليا ودنيا ولا يكون الانتقال بينهما تدريجيًا بل لحظيًا مثل تشغيل وإطفاء مؤشر ضوئي. تُستخدم القيمة الرقمية للتحقق من حالة شيء ما إن كان موصولًا أو مفصولًا. وتُبنى النظم المنطقية على أساس المقادير المنطقية فلو كانت قيمة الجهد عند نقطة ما 5 فولط مثلًا كانت القيمة المنطقية الموافقة هي 1 وإن كانت أقل من 1 فولط تكون القيمة المنطقية الموافقة 0 وهكذا. تطبيق عملي: بوابة AND منطقية باستخدام الترانزيستورات القطبية بوابة AND (معناها وَ بالعربية) هي عنصر إلكتروني يوصل التيار إلى خرجه إذا طبق على جميع مداخلها إشارة (تيار كهربائي طبعًا) أي حتى يعمل مثلًا المؤشر الضوئي الموصول إلى خرجها لا بد من تطبيق جهد ثابت على كل مداخلها. لتصميم بوابة AND ترانزيستورية ذات مدخلين ومخرج وتعمل كعنصر رقمي، شكّل الدائرة اﻹلكرتونية التالية من ترانزستورين قطبيين ومقاومتين أكبر من 20 كيلو أوم (كي لا نستهلك تيارًا كبيرًا) ومؤشر ضوئي: دائرة إلكترونية على لوحة مثقبة تضم ترانزيستورات ومقاومات ومؤشر ضوئي وبطارية صل مجمع الترانزستور الأول مع المسرى الموجب وصل باعثه مع مجمع الثاني ثم صل باعث الثاني مع الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي ورجله اﻷقصر مع مقاومة 2 كيلو أوم ومنها إلى المسرى السالب. يكون عندها باعث الترانزيستور الثاني هي مخرج البوابة أو رجل الخرج لها. صل قاعدة كل منهما بمقاومة أكبر من 20 كيلو أوم ثم صلهما إلى المسرى الموجب. تمثل القاعدتين مداخل البوابة أو أرجل الدخل. صل البطارية إلى اللوحة، ماذا سيحدث؟ سيعمل الضوء لأن كلا المدخلين متصلان بجهد محدد. افصل اﻵن أي مقاومة منهما أو كلاهما عن المسرى الموجب و ينطفئ المؤشر. ما يحدث أن وصل قاعدة الترانزيستور اﻷول إلى جهد موجب سيمرر التيار من باعثه إلى مجمع الثاني وإن وصلت قاعدة الترانزيستور الثاني أيضًا إلى جهد موجب سيمرر التيار بدوره إلى المؤشر. وسيؤدي فصل أي من القاعدتين إلى عدم مرور التيار إلى المؤشر الضوئي. تهانينا لقد صممت اﻵن ابسط دائرة متكاملة لها ثلاثة أرجل مدخلين ومخرج، هل يمكنك إضافة بوابة دخل إضافية؟ الخلاصة أكملنا في هذا المقال ما بدأناه في المقال السابق من حيث التوسع قليلًا في شرح مفاهيم جديدة في الدوائر اﻹلكترونية والتعرف على الترانزيستورات وهي عناصر فعّالة شديدة الأهمية من خلال عدة تطبيقات عملية مفيدة تمهد لنا الطريق لمفهوم الدارات المتكاملة التي سنناقشها في مقال لاحق. اقرأ أيضًا المقال السابق: أساسيات في عالم الإلكترونيات: التيار والجهد والعناصر الساكنة طريقة عمل الرابط الديناميكي مع المكتبات في معمارية الحاسوب ما هي لوحة أردوينو Arduino؟ تصميم وتنفيذ آلة موسيقية باستخدام لوحة راسبيري باي بيكو

نعرفك في مقال اليوم على لغة جافا Java إحدى لغات البرمجة العريقة عامة الأغراض وذائعة الصيت بين أوساط المطورين، ونكتشف أبرز مميزاتها وعيوبها ومجالات استخداماتها، ونختم المقال بمجموعة من النصائح والخطوات التي تسهل عليك تعلم الجافا من الصفر حتى الاحتراف. ما هي لغة جافا لغة جافا Java هي لغة برمجة عامة الأغراض أطلقتها شركة صن ميكروسيستمز Sun Microsystems عام 1995، وكان الهدف من تطويرها في الأساس إنشاء لغة برمجة محمولة ومستقلة عن نظام التشغيل فخرجوا لنا بلغة البرمجة جافا Java التي اقتبس اسمها من جزيرة جافا المشهورة بإنتاج القهوة وهي كما تعرف المشروب المفضل لدى معشر المبرمجين، كما أن شعار اللغة يأخذ شكل فنجان من القهوة. وفي عام 2009 استحوذت شركة أوراكل Oracle على شركة Sun Microsystems فأصبحت هي المالك الفعلي للغة البرمجة جافا. وعملت على تطوير إصدارات مختلفة من اللغة وأحدث إصدار من جافا عند كتابة هذا المقال هو Java SE 21 الصادر في سبتمبر عام 2023، وهو إصدار طويل الدعم LTS (سينتهي دعمه الرسمي في سبتمبر 2028) وقد فرضت لغة جافا نفسها اليوم كإحدى أشهر وأقوى لغات البرمجة في العالم، كما أنها من لغات البرمجة الأعلى طلبًا في سوق العمل وهي تستخدم في العديد من المجالات والتطبيقات التي سنتعرف عليها في فقرات لاحقة. ما أهمية آلة جافا الوهمية JVM للغة البرمجة جافا؟ تعتمد لغة جافا في تصميمها على مبدأ الكتابة مرة واحدة والتشغيل في أي مكان "write once, run anywhere" مستعينة بما يسمى آلة جافا الوهمية Java Virtual Machine أو ما يعرف اختصارًا JVM، فأي نظام تشغيل مثبت عليه JVM يمكنه تشغيل تطبيقات جافا دون أي تغيير في الكود، وآلة جافا الوهمية أو الافتراضية هي عبارة عن برنامج موجود ضمن نظام التشغيل مهمته تفسير كود البايت لجافا Java bytecode كي يتمكن من العمل على أجهزة مختلفة وأنظمة مختلفة سواء ويندوز أو لينكس أو ماك أو أندرويد …إلخ فهي بمثلة المحرك الذي يحول كود البايت إلى لغة الآلة الخاص بكل نظام. لم تكن هذه الآلية في العمل متاحة في لغات البرمجة الأخرى والتي كانت تتطلب إعادة كتابة التعليمات البرمجية لكل نظام تشغيل على حدا. ولعل هذه الميزة هي أبرز ما ميز لغة جافا عن باقي لغات البرمجة، ولا تقتصر أهمية آلة جافا الوهمية على تمكين برنامج جافا من العمل في أي بيئة تشغيل، بل تساهم الآلة الوهمية كذلك في الحفاظ على ذاكرة برامج جافا وتحسينها فهي تتضمن ميزة تراقب البرنامج بشكل مستمر وتبحث عن أي بيانات مهملة وغير مستخدمة في الذاكرة وإزالتها ما يساهم في زيادة أداء البرامج وسرعتها. مميزات لغة جافا تتميز لغة جافا بالعديد من الجوانب الإيجابية ومن أبرزها: تعد واحدة من لغات البرمجة عالية المستوى وسهلة التعلم. لغة عامة الأغراض ومتعددة الاستخدامات وتصلح لتطوير العديد من التطبيقات. لغة مشهورة وذائعة الصيت وتملك مجتمع دعم كبير ونشيط يضم الكثير من المطورين المحترفين. يمكن تشغيل أكواد جافا على أي نظام تشغيل بفضل آلة جافا الوهمية JVM. توفر ميزات تعزز أداء البرامج مثل ميزة تجميع للبيانات المهملة في الذاكرة ومسحها تلقائيًا. لغة برمجة آمنة وتوفر العديد من المميزات لحماية التطبيقات. تدعم البرمجة الموزعة أي يمكن بسهولة توزيع تطبيقات Java عبر أجهزة متعددة. سلبيات لغة جافا بالرغم من أن لغة جافا تعد واحدة من لغات البرمجة سهلة التعلم لكنها أصعب من لغات أخرى أحدث مثل بايثون وروبي والتي تناسب المبتدئين أكثر. تعد لغة جافا أبطأ من بعض لغات البرمجة الأخرى مثل C وC++‎. لا توفر الكثير من الأدوات القوية فيما يتعلق بإنشاء واجهات المستخدم الرسومية GUI مقارنة بلغات أخرى مثل بايثون أو C#‎. استخدام لغة جافا مجاني للاستخدامات الشخصية والتطويرية، لكن شركة أوراكل تفرض رسومًا مالية للاستخدام التجاري لإصدارات جافا من الإصدار 11 والإصدارات الأحدث. استخدامات جافا تتميز لغة جافا Java بكونها لغة عامة الأغراض وهي تصلح للاستخدام في مجموعة واسعة من التطبيقات ومن أبرز استخدامات جافا نذكر: تطوير تطبيقات الجوال (تطبيقات أندرويد Android) تطوير الويب تطوير تطبيقات سطح المكتب برمجة ألعاب الفيديو والألعاب الإلكترونية برمجة تطبيقات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء لنناقش كل استخدام من هذه الاستخدامات وأهمية استخدام لغة البرمجة جافا فيه. تطوير تطبيقات الجوال (تطبيقات أندرويد Android) كانت لغة جافا Java اللغة الافتراضية المعتمدة من قبل جوجل من أجل برمجة تطبيقات الأندرويد وهي توفر العديد من المكتبات والأدوات المساعدة في تطوير تطبيقات جوال أصيلة Native سريعة وعالية الأداء وقادرة على الوصول بسهولة إلى كافة موارد ومميزات الجوال. وبالرغم من أن جوجل طورت فيما بعد لغة كوتلن Kotlin واعتبرتها اللغة البرمجية الجديدة المعتمدة لتطوير تطبيقات أندرويد عام 2019 إلا أن لغة جافا لا تزال مستخدمة بشكل كبير في برمجة تطبيقات الجوال. تطوير الويب تصلح لغة جافا أيضًا للاستخدام في مجال تطوير الويب، فهي توفر مجموعة كبيرة من المكتبات وأطر العمل وواجهات برمجة التطبيقات APIs التي تسهل عليك تطوير تطبيقات الويب نذكر من بينها: Spring وMicroNaut و Google Web Toolkit أو اختصارًا GWT، كما أنها لغة برمجة آمنة وتوفر العديد من الميزات المدمجة التي يحتاجها مطورو الويب لتطوير تطبيقات آمنة وموثوقة مثل ميزة التحكم في الوصول Access control والمصادقة Authentication. تطوير تطبيقات سطح المكتب تساعد لغة جافا على برمجة تطبيقات سطح مكتب متوافقة مع كافة أنظمة التشغيل وذات واجهات مستخدم أنيقة وقادرة على تخزين ومعالجة البيانات بكفاءة، وتوفر العديد من الأدوات المساعدة لتطوير تطبيقات سطح المكتب وأشهرها Java Swing و JavaFX وهي عبارة عن مجموعة أدوات توفر لك ما تحتاجه لبناء واجهات المستخدم الرسومية GUI لتطبيقات سطح المكتب. برمجة الألعاب الإلكترونية تعد لغة جافا Java واحدة من أشهر لغات برمجة الألعاب الإلكترونية وبشكل خاص ألعاب الجوال فهي تدعم ميزة تعدد الخيوط threads والمعالجة على التوازي، وتوفر محركات ألعاب ومكتبات وأطر عمل مساعدة في مجال تطوير الألعاب ثنائية وثلاثية الأبعاد متعددة المنصات مثل jMonkeyEngine و libGDX وLWJGL. ومن أشهر الألعاب المطورة باستخدام لغة البرمجة جافا نذكر: لعبة ماين كرافت Minecraft لعبة Asphalt 6 لعبة Star Wars Galaxies برمجة تطبيقات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء تناسب لغة البرمجة جافا Java تطوير تطبيقات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة وتطوير تطبيقات مضمنة لإنترنت الأشياء IoT فهي توفر العديد من مكتبات تعلم الآلة، كما توفر واجهات برمجة التطبيقات APIs مفيدة في هذا المجال مثل مكتبة TensorFlow و Scikit learn و JML و Weka والتي يمكن الاعتماد عليها لتطوير تطبيقات ذكاء اصطناعي متوافقة مع مختلف المنصات، كما أنها لغة برمجة قوية قادرة على التعامل بكفاءة مع البيانات الضخمة Big Data وتحليلها بسرعة وفعالية. ما الفرق بين جافا و جافا سكريبت بالرغم من تشابه اسمي اللغتين، إلا أن لغة جافا ولغة جافا سكريبت هما لغتا برمجة مختلفتان تمامًا، ولكل منهم صياغة وطريقة مختلفة في كتابة التعليمات والأكواد البرمجية لكنهما تشتركان في بعض الجوانب وتختلفان في جوانب أخرى. تتشابه هاتان اللغتان بكونهما من لغات البرمجة عالية المستوى والشائعة بين معشر المطورين، لكن لغة البرمجة جافا هي لغة برمجة مصرفة compiled عامة الأغراض تستخدم لإنشاء مختلف أنواع التطبيقات التي تعمل ضمن آلة جافا الافتراضية JVM، أو ضمن متصفح يدعم جافا من خلال ما يعرف باسم بريمجات جافا Java applet وتعتمد لغة جافا بشكل أساسي على نموذج البرمجة كائنية التوجه OOP . أما لغة جافا سكريبت فهي لغة برمجة نصية مفسرة interpreted طورتها شركة Netscape Communications عام 1995 وكان الغرض الأساسي منها هو جعل صفحات الويب تفاعلية وديناميكية تعمل ضمن المتصفح أو من طرف العميل كما أنها أصبحت فيما بعد قادرة على العمل خارج المتصفح والعمل من جانب الخادم بفضل بيئة التشغيل نود جي إس Node.js وتدعم لغة جافا سكريبت كل من نموذج البرمجة الإجرائية ونموذج البرمجة كائنية التوجه بنفس الوقت. ما الفرق بين جافا وكوتلن لغة كوتلن Kotlin هي لغة برمجة منبثقة عن لغة جافا Java وهي تعد كذلك من لغات البرمجة القوية والتي تتشابه مع لغة جافا في كونها لغة كائنية التوجه OOP وتعمل ضمن آلة جافا الافتراضية JVM وتتوافق مع العديد من المنصات والأنظمة، كما أنها لغة عامة الأغراض وتستخدم لتطوير مختلف التطبيقات مثل تطبيقات الجوال والويب. ورغم تشابه اللغتين في عدة جوانب إلا أن لغة كوتلن Kotlin أحدث من لغة جافا، وتضيف عدة تحسينات عليها، إذ توفر كوتلن نظامًا صارمًا للتحقق من الأنواع يسهل على المطورين كشف الأخطاء وصيانة الكود البرمجي، وتوفر ميزات لتعزيز أمان التطبيقات مثل أمان القيم الفارغة Null Safety التي تمنع المبرمج من تعيين قيمة فارغة لمتغير ما، فضلًا عن كون شيفراتها البرمجية أكثر اختصارًا وأسهل مقروئيةً، وتستهلك موارد وذاكرة أقل من نظيرتها المكتوبة بلغة جافا Java، وهي كذلك تمكنك من كتابة توابع برمجية جديدة لتوسيع الأصناف البرمجية classes دون الحاجة إلى تعديل الأصناف نفسها. خطوات تعلم جافا إذا كنت ترغب في تعلم جافا Java ولكنك مشتت ولا تعرف من أين تبدأ، فإليك قائمة بأبرز الخطوات التي تساعدك على تعلم لغة جافا من الصفر حتى الاحتراف: قبل البدء بخطوات تعلم لغة جافا أسس نفسك في الخوارزميات والتفكير المنطقي فهي خطوة أساسية لتعلم أي لغة برمجة وفهمها بصورة أسرع. حدد هدفك من تعلم جافا ونوع التطبيقات الذي تهدف لتطويرها باستخدامها، فهذا يساعدك على التركيز على دراسة المواضيع التي تهمك أكثر من غيرها. تعلم كيفية تثبيت لغة جافا على جهازك وكيفية استخدام أحدد محررات الأكواد أو بيئات التطوير المتكاملة IDE الخاصة بها كي تتمكن من كتابة وتنفيذ أكواد جافا وجرب كتابة أول برنامج لك في جافا. تعلم أساسيات البرمجة بلغة جافا مثل أسلوب كتابة شيفرات جافا ومفاهيم المتغيرات وأنواع البيانات الأساسية وهياكل البيانات في جافا واستخداماتها وكيفيه كتابة تعليمات التحكم كالشروط وحلقات التكرار واستخدام الدوال البرمجية. طبق ما تتعلمه من أساسيات على برامج بسيطة مثل برامج حل المعادلات أو ترتيب مجموعة من البيانات بطرق مختلفة، وتدرب على اكتشاف ومعالجة الأخطاء البرمجية فهذه مهارة أساسية لأي مبرمج. بعد أن تتقن الأساسيات انتقل لتعلم مفاهيم متقدمة في جافا وأهمها مبادئ البرمجة كائنية التوجه OOP ومفاهيم الأصناف والكائنات وتعدد الخيوط Java Multi-threading، والحزم والواجهات، وآلية التعامل مع استثناءات جافا Exceptions، وعمليات الإدخال والإخراج، وغيرها من التقنيات التي تساعدك على بناء تطبيقات متكاملة بلغة جافا. تعلم أهم المكتبات وأطر العمل المفيدة لتطوير التطبيقات التي تهتم بها وفق الهدف أو المجال الذي حددته في الخطوة الأولى، وابدأ بتطوير تطبيقات متكاملة تعزز خبرتك في هذا المجال وطور عدة مشاريع تعزز خبرتك في هذا المجال. ابحث عن فرصة عمل مناسبة للعمل كمطور جافا وبناء مشاريع فعلية لعملاء حقيقين، فالعمل الفعلي هو ما يعزز خبرتك الحقيقة ويساعدك على معرفة متطلبات سوق العمل بشكل أفضل. لا تتوقف عن التعلم أبدًا، فالبرمجة مجال متجدد ومتطور بشكل مستمر وعليك التعلم بصورة مستمرة لتتمكن من الحفاظ على الصدارة ولا تتقادم معلومات. ستجد الكثير من مصادر التعلم المنوعة عبر الانترنت التي تساعدك على تعلم برمجة جافا بصورة ذاتية من دروس ومقالات لتعلم جافا ومقاطع فيديو وكتب ودورات تدريبية وغيرها، لكن من المهم أن تنظم وقتك في التعلم وتختار مصادر تعلم موثوقة تناسب أسلوبك في التعلم ولا تشتت نفسك بكثرة المصادر. كما يمكنك الاطلاع على دورس ومقالات لغة جافا التي تنشرها أكاديمية حسوب بصورة دورية، وإذا واجهت أي تساؤل حول لغة جافا يمكن طرحه في قسم أسئلة البرمجة في الأكاديمية أو في مجتمع حسوب IO ليجيبك عليك نخبة من المبرمجين والمطورين المحترفين. الخلاصة تعرفنا اليوم على لغة البرمجة جافا التي تعد واحدة من لغات البرمجة المشهورة ومتعددة الاستخدامات والتي تصلح لإنشاء مجموعة متنوعة من التطبيقات بدءًا من تطبيقات الهاتف الجوال والألعاب البسيطة وحتى البرامج المتطورة كبرامج المحاسبة وتطبيقات الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات الضخمة، ومهما كان التخصص أو المجال البرمجي الذي تهتم به فإن قرار تعلم الجافا سيكون ملائمًا للعمل بهذا التخصص. اقرأ أيضًا الدليل السريع للغة البرمجة Java تعرف على ماهية جافا Java مدخل إلى أساسيات البرمجة بلغة Java: ما هي البرمجة؟ كيفية كتابة برامج صحيحة باستخدام لغة جافا Kotlin هو جافا الجديد

لقد أحدثت النماذج اللغوية الكبيرة LLMs وأشهرها روبوت المحادثة ChatGPT الذي طورته شركة OpenAI ثورة في الكثير من المجالات وأثبتت قدرتها على توليد نصوص تشبه النصوص البشرية، كما سهلت أداء العديد من المهام في مختلف المجالات ومن أبرزها مجال تطوير البرمجيات، فقد وفرت للمطورين والمبرمجين واجهات برمجية APIs تساعدهم في إنشاء تطبيقات ذكاء اصطناعي بسهولة كبيرة. سنتعلم في مقال اليوم كيفية تطوير تطبيق بايثون قادر على فهم نصوص ملف PDF والإجابة على أي أسئلة نطرحها حول محتوى هذا الملف بالاستفادة من ميزات نماذج الذكاء الاصطناعي التي توفرها واجهة برمجة تطبيقات OpenAI API وإطار عمل LangChain، وهو إطار عمل للغة البرمجة بايثون يمكن دمجه في تطبيقاتك لتعزز إمكانيات النماذج اللغوية الكبيرة. نظرة عامة على التطبيق المطلوب ومتطلباته نريد تطوير تطبيق بايثون باسم "اسأل PDF" يتيح هذا التطبيق للمستخدم تحميل ملف PDF من جهاز الحاسوب الخاص به، ويسمح له بطرح أي سؤال، ويستخدم تقنيات معالجة اللغة الطبيعية NLP للبحث عن إجابة مناسبة على هذا السؤال بناءً على محتوى الملف ويعرض له الإجابة. يحتاج تنفيذ التطبيق إلى المتطلبات التالية: معرفة بأساسيات لغة بايثون وتثبيت بيئة بايثون على الحاسوب المحلي. تثبيت أداة pip لتثبيت وإدارة حزم البرمجيات المساندة لبايثون. إنشاء حساب على على منصة OpenAI والحصول على مفتاح الواجهة البرمجية OpenAI API key خاص بك. معرفة بأساسيات نماذج وأطر عمل الذكاء الاصطناعي واختيار النماذج المناسبة لعمل التطبيق. معرفة بطريقة معالجة النصوص باستخدام التضمينات الرقمية ومخازن المتجهات. ما أهمية التضمينات الرقمية في تطبيقات البحث كي نتمكن من إنجاز عملية البحث في ملف pdf نحتاج لإنشاء تضمينات رقمية "Embedding" لكل جزء من أجزاء الملف، فبما أننا سنبحث في ملفات تتضمن الكثير من النصوص، فسنحتاج للاعتماد على تقنية التضمين وهي تقنية تستخدم في معالجة اللغة الطبيعية NLP وتقوم بتمثيل النصوص بشكل أعداد عشرية لتساعدنا على اكتشاف المعنى الدلالي للكلمات والعبارات والجمل بسرعة وفعالية، وتحولها لتنسيق يسهل الوصول إليه والبحث فيه عن المعلومات بدقة وكفاءة، بعدها سنقسم الملف إلى أجزاء صغيرة chunks حجم كل منها مثلًا 1000 حرف، ونفهرس هذه الأجزاء في قاعدة بيانات أو مخزن متجهات vectors حتى نتمكن من استرجاعها بسهولة عندما نريد الإجابة على الأسئلة الموجودة فيه. بهذه الطريقة ستملك النصوص ذات المحتوى المتشابه لغويًا متجهات متشابهة وبهذا يمكن مقارنة المتجهات والعثور على النصوص المتشابهة بسهولة وسرعة، وعندما نريد الحصول على إجابة لسؤال معين فسوف ننشئ كذلك تضمين رقمي لنص السؤال، ثم نقارن تضمين السؤال مع جميع المتجهات التي خزناها في مخزن المتجهات، ونختار الأكثر تشابهًا بناءً على حسابات رياضية على المتجهات، ثم نمرر تضمين السؤال مع التضمينات الأكثر تشابهًا معه إلى روبوت المحادثة ليولّد لنا الإجابة المناسبة بناءً على هذه المعطيات. خطوات التطبيق العملي لننشئ تطبيق واجهة رسومية GUI بلغة بايثون باستخدام المكتبة المدمجة Tkinter يمكننا من خلالها تحميل ملف PDF الذي نريده ثم نبدأ بمعالجة محتواه واستخراج كافة النصوص منه، فبعد تحميل الملف المطلوب سنحول نصوصه إلى تضمينات كما شرحنا سابقًا، ثم سنبدأ بعملية طرح سؤال متعلق بمحتوى الملف. سنحول السؤال كذلك لتضمين أو تمثيل رقمي ونبحث عن كافة المحتوى المشابه له وسنرسل بعد ذلك للواجهة البرمجية ChatGPT API سلسلة تتضمن السؤال وكل المحتوى المرتبط به الذي وجدناه ضمن الملف كمدخلات، ثم سنولّد بناءً على ذلك الإجابة المناسبة بالاستفادة من إمكانيات النماذج اللغوية الكبيرة LLMs. وإليك خطوات القيام بذلك بالتفصيل: خطوة 1: الحصول على مفتاح API الخاص بك من OpenAI للحصول على مفتاح API الخاص بك من OpenAI عليك اتباع الخطوات التالية: انتقل إلى الصفحة الرسمية لمنصة openai وأنشئ حسابًا جديدًا إذا لم تكن قد أنشأته من قبل ثم سجل الدخول لحسابك. انقر على القسم اAP للدخول لحسابك في صفحة مطوري OpenAI. انقر على أيقونة ChatGPT أعلى يمين الصفحة واختر البند API Keys. انقر على Create new secret key لإنشاء مفتاح API الخاص بك. أدخل اسمًا اختياريًا لمفتاح API للرجوع إليه لاحقًا. هذا كل ما يلزم لإنشاء مفتاح API الخاص بك من OpenAI. سيبدأ المفتاح بـ sk-‎ انسخه واحفظه في مكان آمن واحرص على عدم مشاركته مع أحد أو كتابته في كود عام، فقد يقوم الآخرون باستخدام مفتاح API الخاص بك ويستهلكون رصيدك المتاح. ملاحظة: عليك الاشتراك بخطة مدفوعة للاستفادة من واجهة برمجة التطبيقات OpenAI API في تطبيقاتك، وسيكون المبلغ المقتطع بحسب الاستهلاك والنموذج المستخدم، فلكل نموذج تكلفة مختلفة وكلما زادت طلباتك أو عدد الرموز tokens المرسلة والمستقبلة من النموذج كلما زادت فاتورتك، لكن يمكنك في البداية الحصول على رصيد مجاني بقيمة ‎5 دولار‎‎‎ عند الاشتراك حديثًا في المنصة للتجربة. خطوة 2: إنشاء ملفات تطبيق بايثون اسأل PDF للقيام بهذه الخطوة يجب أن تكون بيئة بايثون مثبتة على جهازك، ولإنشاء مشروع بايثون جديد، افتح سطر الأوامر (أو الطرفية) في نظام التشغيل وانتقل للمسار المطلوب، وأنشئ مجلدًا جديدًا للمشروع وليكن باسم askpdf، ثم أنشئ ضمنه ملفين الأول ask_pdf.py لإضافة كود الواجهة الرسومية للتطبيق، والثاني ملف ‎.env لإضافة مفتاح الواجهة الرسومية OpenAI API Key اللازمة لعمل التطبيق من خلال كتابة التعليمات التالية تباعًا في سطر الأوامر: C:\Users\PC>d: D:\>md askpdf D:\>cd askpdf D:\askpdf>touch ask_pdf.py Touching ask_pdf.py D:\askpdf>touch .env Touching .env D:\askpdf> تثبيت المكتبات اللازمة لعمل التطبيق يحتاج التطبيق إلى تثبيت العديد من مكتبات ووحدات بايثون الخارجية باستخدام مدير الحزم pip وهي كالتالي: pip install python-dotenv PyPDF2 langchain langchain-openai langchain-community faiss-cpu إليك وصفًا موجزًا لكل مكتبة ولماذا استخدمناها في التطبيق: المكتبة python-dotenv لقراءة قيمة المفتاح الذي سأخزنه في الملف env. المكتبة PyPDF2 ضرورية للتعامل مع ملف PDF وقراءته محتوياته. إطار عمل LangChain ليسهل التعامل مع نموذج text-embedding-ada-002 لتقسيم النصوص، وإنشاء تضمينات وفهارس لها، كما أنه يدعم نموذج GPT-3.5 Turbo Instruct لتوليد إجابات على الأسئلة المطروحة. سنستدعي مكتبات langchain و langchain-openai و langchain-community من هذا الإطار وهي مكتبات مفيدة تتكامل مع نماذج OpenAI وتوسع إمكانياتها. وأخيرًا سنستخدم مكتبة Faiss وهي مكتبة بايثون يوفرها إطار LangChain تسرع عملية البحث عن التشابه في البيانات النصية دون الحاجة لاستهلاك الكثير من الموارد. كتابة الكود البرمجي للتطبيق الخطوة التالية هي إضافة الكود الخاص بالتطبيق، سأفتح الآن مجلد المشروع بمحرر الأكواد VSCode وأكتب بدايةً في ملف إعدادات التطبيق ‎.env قيمة مفتاح الواجهة البرمجية على النحو الآتي: OPENAI_API_KEY= Your_KEY وعليك بالطبع استبدال Your_KEY في الكود السابق بالقيمة الفعلية لمفتاحك ليعمل التطبيق بشكل صحيح. الآن سننتقل للملف الأساسي للتطبيق ask_pdf.py ونستورد بدايةً كافة المكتبات والوظائف اللازمة لعمل التطبيق. ويوضح التعليق ضمن الكود دور كل منها على النحو الآتي: import os from dotenv import load_dotenv # مكتبات إنشاء الواجهة الرسومية import tkinter as tk from tkinter import filedialog, scrolledtext, ttk from tkinter import font from PIL import Image, ImageTk # قراءة ومعالجة ملفات PDF from PyPDF2 import PdfReader # الواجهة البرمجية OpenAI from langchain_openai import OpenAI from langchain_community.vectorstores import FAISS from langchain_community.callbacks import get_openai_callback from langchain.text_splitter import CharacterTextSplitter from langchain.chains.question_answering import load_qa_chain from langchain_openai import OpenAIEmbeddings بعدها سننشئ الصنف الأساسي للتطبيق باسم askpdfgui ونعرّف بداخله التابع __init__ لإضافة وتهيئة عناصر الواجهة الرسومية Widgets للتطبيق، ستتضمن الواجهة عناصر متعددة مثل حاويات العناوين Labels وشريط تقدم Progressbar وزِرَّين Buttons الأول لتحميل ملف PDF من الجهاز لذاكرة التطبيق ومعالجته، والثاني للبحث عن إجابة السؤال الذي يكتبه المستخدم ولا يكون هذا الزر مُفعّلًًا إلا بعد اكتمال تحميل ومعالجة الملف. class askpdfgui: def __init__(self, root): self.root = root self.root.title("اسأل PDF") self.root.geometry("800x700") custom_font = font.Font(family="Verdana", size=24, weight="bold") self.label = tk.Label(root, text="? PDF اسأل", font=custom_font) self.label.pack(pady=10) # عرض تقدم حالة تحميل الملف self.progress_label = ttk.Label(root, text="", foreground="green") self.progress_label.pack(pady=5) self.progress_bar = ttk.Progressbar(root, orient="horizontal") self.progress_bar.pack(pady=5) script_dir = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)) image_path = os.path.join(script_dir, "robopdf.png") image = Image.open(image_path) tk_image = ImageTk.PhotoImage(image) self.image_label = tk.Label(root, image=tk_image) self.image_label.image = tk_image self.image_label.pack(pady=10) # إضافة زر تحميل الملف self.upload_button = tk.Button( root, text="حمل ملفك هنا", command=self.upload_pdf ) self.upload_button.pack(pady=10) # حقل نصي لكتابة السؤال self.question_entry = tk.Entry(root, width=60, justify="center") self.question_entry.pack(pady=10) # زر طرح السؤال وإلغاء تفعيله لحين اكتمال معالجة الملف self.ask_button = tk.Button( root, text="اطرح السؤال", command=self.ask_question, state=tk.DISABLED ) self.ask_button.pack(pady=10) # عرض نتيجة السؤال self.result_text = tk.Text(root, wrap=tk.WORD, width=60, height=10) self.result_text.configure(font=("TkDefaultFont", 12)) self.result_text.pack(pady=10, anchor=tk.CENTER) سيكون شكل التطبيق على النحو التالي: الآن وبعد أن انتيهنا من تصميم واجهة التطبيق وتهيئة خصائص عناصر واجهة المستخدم سنبرمج وظائفه، بداية نحقق كود الدالة upload_pdf التي ستمكن المستخدم من فتح نافذة لتحميل ملف PDF الخاص به لداخل التطبيق كما يلي: def upload_pdf(self): file_path = filedialog.askopenfilename(filetypes=[("PDF Files", "*.pdf")]) if file_path: self.process_pdf(file_path) بعد أن يختار المستخدم ملف PDF يستدعى التابع process_pdf الذي يأخذ كوسيط مسار هذا الملف لبدء عملية المعالجة ويستخرج النصوص منه باستخدام الدالة extract_text، ويقسمه إلى أجزاء أو مقاطع أو نصوص بطول 1000 حرف مع تداخل بقيمة 200 حرف بين الأجزاء كي لا يفقد السياق، بمعنى سيكون الجزء الأول من البداية إلى الحرف 1000 أما الجزء الثاني فسيبدأ من الحرف 801 لضمان استمرارية المعنى وعدم فقدان معلومات مهمة بين النصوص المتجاورة. هناك عدة تقنيات مختلفة متاحة لتنفيذ مهمة التضمين والفهرسة في تطبيقنا، وقد اعتمدنا في هذا هذا التطبيق على الصنف OpenAIEmbeddings من مكتبة langchain_openai ومررنا قيمة مفتاح الواجهة البرمجية openai_api_key لباني الصنف لأنه سيستخدم هنا النموذج Embading الذي توفره هذه الواجهة لتكوين التضمينات الرقمية وإنشاء المتجهات الخاصة بها بالاستعانة بمكتبة FAISS على النحو التالي: def process_pdf(self, file_path): self.progress_label.config(text="انتظر اكتمال تحميل ملف PDF...") self.progress_bar.start() self.root.update_idletasks() pdf_reader = PdfReader(file_path) text = "" for page in pdf_reader.pages: text += page.extract_text() # تقسيم نص الملف إلى أجزاء text_splitter = CharacterTextSplitter( separator="\n", chunk_size=1000, chunk_overlap=200, length_function=len ) chunks = text_splitter.split_text(text) # إنشاء تضمينات النصوص embeddings = OpenAIEmbeddings(api_key=openai_api_key) knowledge_base = FAISS.from_texts(chunks, embeddings) self.docs = knowledge_base.similarity_search("") بالنسبة للسطر الأخير في الكود: self.docs = knowledge_base.similarity_search("") سينفذ هذا السطر عملية بحث عن التشابه ويجد أقرب الجمل لسؤالك الذي ستطرحه باستخدام قاعدة بيانات المتجهات knowledge_base ويخزن النتيجة في متغير docs فهذا المتغير يخزن معلومات حول النصوص المتشابهة ودرجة التشابه بين النص أو السؤال الذي تبحث عنه والنص المخزن في قاعدة البيانات، لكن هنا لم نكتب السؤال بعد لذا نخزن نتائج البحث باعتبار السؤال فارغ، لاحقًا عندما ستتم عملية البحث الفعلية سيحدد النصوص المشابهة بشكل أفضل ويحسن عملية البحث. إليك مثالًا بسيطًا لبنية هذا المتغير، إذا كان السؤال الذي كتبه المستخدم هو "ما فائدة تعلم الذكاء الاصطناعي في تحسين مهارات التطوير" فسوف يحتوي المتغير عندها على قائمة من النصوص التي حصل عليها من الملف مع درجة التشابه مع السؤال المطروح على نحو مشابه للبنية التالية: self.docs = [ {"text": "تعلم لغات البرمجة يساعد في تطوير مهارات البرمجة", "similarity_score": 0.85}, {"text": "تعلم الذكاء الاصطناعي يحسن من تجربة المستخدم", "similarity_score": 0.92}, # ... وهكذا تأخذ هذه العملية بعض الوقت لقراءة الملف بالكامل ومعالجته بالاعتماد على حجم الملف وبعد اكتمال تحميل الملف وتحويله لتضمينات وفهرسته بالشكل المطلوب، سيُفعّل زر طرح السؤال إذ يمكن للمستخدم الآن كتابة أي سؤال في الحقل النصي question_entry للإجابة عليه بناءً على المحتوى الذي أنشأه البرنامج. self.progress_label.config(text="اكتملت عملية التحميل يمكنك طرح السؤال الآن") self.progress_bar.stop() self.progress_bar["value"] = 100 # تمكين زر طرح السؤال self.ask_button["state"] = tk.NORMAL الخطوة التالية والأخيرة هي تعريف التابع ask_question وهو أهم تابع في تطبيقنا وسنستدعيه بعد كتابة السؤال والنقر على زر طرح السؤال، ليبدأ بالبحث عن إجابة مناسبة على السؤال من محتوى المتغير doc ويرسل الطلب لواجهة OpenAI لتقديم إجابة مناسبة. def ask_question(self): user_question = self.question_entry.get() if user_question: llm = OpenAI(model="gpt-3.5-turbo-instruct", api_key=openai_api_key, temperature=0.0) chain = load_qa_chain(llm, chain_type="stuff") with get_openai_callback(): response = chain.run(input_documents=self.docs, question=user_question) print(response) # عرض الإجابة على السؤال self.result_text.tag_configure("center", justify="center") # مسح أي نص قديم إن وجد self.result_text.delete("1.0", tk.END) self.result_text.insert(tk.END, response, "center") كما هو موضح في الكود أعلاه سيحصل التابع على نص السؤال الذي أدخله المستخدم في الحقل النصي question_entry ثم يخزنه في المتغير user_question ويمرر مدخلات المستخدم إلى النموذج gpt-3.5-turbo-instruct لتوليد الإجابة، وهنا نحتاج كذلك لإدخال قيمة المفتاح openai_api_key لإنشاء اتصال مع واجهة برمجة تطبيقات OpenAI ولتخصيص أي وسطاء نحتاجها لتخصيص إجابة النموذج وأهم هذه الوسطاء temperature الذي يحدد درجة دقة السؤال. ويفضل في حالة تطبيقنا أن تبقى قيمته صفر للحصول على إجابات منطقية وحتمية تلتزم بمحتوى الملف، وعدم ترك النموذج يبدع ويؤلف إجابات لا صلة لها بالسياق وسنوضح المزيد عنه لاحقًا عن تجربة تنفيذ التطبيق. بعدها نستدعي الدالة load_qa_chain التي تنشئ سلسلةً نصيةً من نوع stuff لترسلها كمطالبة إلى الواجهة البرمجية OpenAI التي تفهم بدورها الطلب الذي أرسلناه وتعيد لنا الإجابة المناسبة response. ملاحظة: يحدد نوع السلسلة chain_type طريقة تمرير المستندات إلى النموذج اللغوي الكبير LLM وهنا مررنا القيمة ليكون stuff التي ترسل جميع المستندات في طلب واحد للواجهة البرمجية وهي تناسب حالة التعامل مع مستند واحد أو عدة مستندات صغيرة الحجم وتتضمن نفس طبيعة المحتوى، وهناك طرق أخرى هي Map-reduce تفيد في حال التعامل مع مستندات كبيرة هي تلخص كل مستند على حدا ثم تجمع التلخيصات في ملخص نهائي. أخيرًا نكتب كود تشغيل التطبيق كبرنامج رئيسي من خلال تحميل بيانات مفتاح OpenAI API من ملف ‎.‎env وفحص فيما إذا كان المفتاح قد تم تعيينه أم لا، والبدء بإنشاء واجهة المستخدم الرسومية وتشغيل التطبيق حتى يتم إغلاق النافذة. if __name__ == "__main__": load_dotenv() openai_api_key = os.getenv("OPENAI_API_KEY") if openai_api_key is None: print( "OpenAI API تأكد من تعيين قيمة مفتاح" ) else: root = tk.Tk() app = askpdfgui(root) root.mainloop() تجربة عمل التطبيق لننفذ الآن كود التطبيق ونختبر آلية عمله: انتقل لمسار وجود التطبيق واكتب الأمر python ask_pdf.py في سطر الأوامر أو الطرفية لتشغيله، ستظهر لك الواجهة الأولية ولتجربة التطبيق سأنقر على زر "حمل ملفك هنا" يمكن تحميل أي ملف pdf خاص بك في التطبيق، وفي حالتي سأختار ملف يتحدث عن لغات برمجة الذكاء الاصطناعي كما يلي: بعد اكتمال عملية التحميل سأطرح السؤال التالي: "ما هي لغات برمجة الذكاء الاصطناعي؟" وسأحصل على الإجابة كما هو موضح في الصورة التالية: كما يمكن طرح أي أسئلة أخرى حول الملف مثل اسم الكاتب أو تاريخ نشره وسيتمكن من الإجابة كما توضح الصورة أدناه: الآن لو طرحت سؤالًا لا علاقة له بمحتوى هذا الملف مثل "من اخترع المصباح الكهربائي" ستكون النتيجة كما يلي: تأثير الوسيط Temperature على دقة نتائج التطبيق يستخدم المعامل أو الوسيط temperature كما وضحت سابقًا للتحكم في دقة أو عشوائية النتائج التي تعيدها نماذج واجهة برمجة تطبيقات OpenAI وتتراوح قيمة هذا الوسيط بين 0 و 2، فعند ضبط درجة الدقة على قيم قريبة من الصفر ستحصل على نتائج واقعية وذات صلة بالطلب وحين تضبطه على قيم قريبة من 2 ستحصل على نتائج أكثر إبداعًا لكنها قد تكون غير دقيقة ولا صلة لها بالسؤال. لذا عليك تعديل قيمة هذا المعامل بما يتناسب مع طبيعة تطبيقك، وهل يحتاج للدقة كما في حال تطبيقنا الذي يبحث عن النتائج الموافقة للسؤال، أم يسمح فيه الإبداع والابتكار كتطبيقات تأليف القصص والروايات. سأجرب على سبيل المثال تغير درجة الحرارة في الكود السابق وجعلها مثلًا 1.5 وأحمّل الملف نفسه واطرح سؤال "من هو أديسون؟" مثلًا ستكون النتيجة غير منطقية كما يلي! أما عند إعادة ضبطه بالقيمة 0 فسيجيب التطبيق بأنه لا يملك معلومات عن أديسون وفق الملف الذي وفرته له. قيود على عدد الرموز Tokens في التطبيق يمكنك تجربة التطبيق على أي ملف pdf خاص بك، لكن تملك نماذج من OpenAI API حدًا أقصى لعدد الرموز Token Limits التي تمثل إجمالي طول المدخلات التي تستقبلها والنتائج التي تولدها وفي حالة النموذج gpt-3.5-turbo-instruct المستخدم في الكود فالعدد الأقصى هو 4096 رمزًا، وبالتالي قد تحصل على الخطأ التالي عند تحميل ملفات كبيرة وتجاوز إجمالي الرموز في دخل وخرج النموذج هذا العدد، ومن الإجراءات الممكنة لتجاوز هذه القيود، تحديد قيمة المعامل max_tokens للنموذج كي تحدد له طول الرد الذي سينتج وتمنعه من إنشاء محتوى طويل جدًا أو تقصير نص الطلب أو السؤال قدر المستطاع. كما تحدد بعض النماذج سرعة معالجة الرموز في الدقيقة الواحدة، فالحد الأقصى المسموح به للتضمينات في نموذج text-embedding-ada-002 هو 15000 رمز في الدقيقة، وبالتالي إذا استخدمت ملفات pdf كبيرة تتجاوز هذه الحدود فسوف تحصل على كذلك أخطاء في التنفيذ بسبب القيود التي تفرضها الواجهة البرمجية ولحلها عليك رفع خطة الاشتراك في الواجهة البرمجية. الخلاصة بهذا نكون قد وصلنا لنهاية مقالنا، الذي شرحنا فيه خطوات إنشاء تطبيق بايثون يستفيد من واجهة برمجة تطبيقات OpenAI لتحميل ملف PDF وطرح أسئلة حوله وتوليد إجابات عليها من محتوى الملف، وهناك بالطبع الكثير من الأفكار الأخرى التي يمكنك الاستفادة منها من النماذج اللغوية الكبيرة LLMs في تطوير تطبيقات متقدمة في مجال الذكاء الاصطناعي، أطلق العنان لإبداعك واستفد من قوة هذه النماذج وإمكانياتها الهائلة. اقرأ أيضًا تطوير تطبيق "وصفة" لاقتراح الوجبات باستخدام ChatGPT و DALL-E في PHP تطوير تطبيق "اختبرني" باستخدام ChatGPT ولغة جافاسكربت مع Node.js إعداد بيئة العمل للمشاريع مع بايثون اكتشاف دلالات الأخطاء في شيفرات لغة بايثون كود التطبيق ask_pdf.zip

يتساءل كثير من المُقبلين على تعلم البرمجة: هل شهادات البرمجة ضرورية؟ هل يجب على المرء أن يدرس في الجامعة حتى يحصل على شهادة برمجة معتمدة؟ كيف يمكن أن يحصل المرء على شهادات احترافية في البرمجة؟ وكيف يمكن أن يتعلمها بنفسه أصلًا؟ هل يمكن الحصول على شهادات برمجة من الإنترنت؟ يجيبك هذا المقال على كافة هذه التساؤلات. ما هي شهادات البرمجة؟ الشهادة توثيق وتأكيد وكفالة تصدرها جهة موثوقة وتضمن بها معرفة شخصٍ ما بمجموعة من المعارف. لا تخرج شهادات البرمجة عن هذا التعريف، فهي شهادات تصدرها جهات موثوقة (من جامعات أو أكاديميات أو منصات تعليمية إلخ)، تكون دليلًا على معرفة حامل الشهادة بمجموعة من المعارف البرمجية. تقدّم المنصات التعليمية على الإنترنت عادةً شهادات برمجة تشهد على إتمام دورة في مجال معين، أما شهادات البرمجة الجامعية فتشهد على أن الطالب قد أتم جميع مواده الدراسية ونجح فيها. هل يجب الحصول شهادة جامعية حتى تكون مبرمجًا؟ لعلك تتساءل هل يجب على كل من يريد تعلم البرمجة أو الحصول على شهادات برمجة معتمدة أن يدرس في الجامعة؟ قبل الإجابة على هذا السؤال تجدر الإشارة لأن إحصائيات موقع statista تشير بأن قرابة 25% من مطوري البرمجيات غير حاصلين على شهادة جامعية في البرمجة! أي إن ربع مطوري البرمجيات عالميًّا لم يتمّوا أو لم يبدؤوا أي تعليم جامعي، وتتوزع النسبة الباقية بين الحاصلين على شهادة بكلوريوس والحاصلين على شهادات أعلى. فكيف يمكن أن نفهم هذه الإحصائيات؟ لا شكّ أن الشهادة الجامعية مفيدة في مجال البرمجة كما في غيره من المجالات. إذ تسهّل الشهادة الجامعية حياتك المهنية لا سيما في بدايتها، حين تكون هي الإثبات الوحيد على معرفتك في المجال. لكن حتى إن كنت حاصلًا على شهادة جامعية، فإن تطورك المهني سيبلغ بك مرحلة تصبح بها خبراتك وأعمالك السابقة أهم من شهادتك الجامعية، إذ تصبح هي الدليل الأقوى على معرفتك ومهارتك. فإذا كنت قبل التقدّم إلى أول وظيفة تملك أعمالًا تشهد على مهارتك، أو تحمل شهادات غير جامعية تضمن معرفتك، فإن هذا سيكون كافيًا لإثبات معرفتك ومهارتك. يمكنك الاستعاضة عن شهادة البرمجة الجامعية بالتعلم الذاتي من جهة موثوقة تمنحك شهادات برمجة تعكس خبراتك. تقدم منصات التعلم على الإنترنت تعليمًا يركّز على الجانب العملي أكثر من الجانب النظري، ويختصر في الوقت نفسه كثيرًا من الوقت على المتعلم. لقد صنع كثير من المطورين أنفسهم في مدة لا تتجاوز عامًا واحدًا من التعلم الذاتي. كيف تتعلم البرمجة ذاتيًّا تتميز البرمجة على غيرها من المجالات بسهولة تعلّمها ذاتيًّا على الإنترنت. فبالإضافة إلى توفر دورات تقدم شهادات معتمدة في البرمجة على الإنترنت (المزيد عنها في الفقرة التالية)، يفيض الإنترنت بمصادر متنوعة لتعلم البرمجة ذاتيًّا. ولا تكاد تخلو لغة برمجة من كتاب رسمي أصدره مجتمعها ليساعد المبرمجين على تعلمها ذاتيًّا. وفي العالم العربي، يلمع نجم أكاديمية حسوب في مساعدة المبرمجين على التعلم الذاتي والحصول على شهادات برمجة، إذ تقدّم الأكاديمية 19 كتابًا في شتى مجالات البرمجة، تناسب مختلف مستويات المتعلمين، منها: تعلم البرمجة للمبتدئين: يأخذك هذا الكتاب في رحلة لتعلم البرمجة من الصفر، يمرّ فيها على محطّات مختلفة، منها أنواع البيانات، وبناء الواجهات الرسومية، وكتابة تطبيقات الويب، وغير ذلك. البرمجة بلغة بايثون: يقدم هذا الكتاب مجموعة من المقالات الكفيلة بإعطاء القارئ فهمًا شاملًا وكاملًا للغة بايثون، وهو، كالكتاب السابق، مناسب للمبتدئين. البرمجة بلغة جافاسكربت: هل فكرت من قبل في استخدام البرمجة لبناء رجل آلي؟ أو في بناء لغة برمجة خاصة بك؟ يمرّ هذا الكتاب على مختلف المفاهيم في لغة جافاسكريبت، ويختم بمشروع بناء موقع باستخدام بيئة نود جي إس Node.js. دورات عربية تقدم شهادات معتمدة في البرمجة بالإضافة إلى كتب تعلم البرمجة، توفر أكاديمية حسوب دورات تعليمية باللغة العربية تقدم شهادات معتمدة في البرمجة. تتنوع مواضيع الدورات ومجالاتها، وتناسب المبتدئين في تعلم البرمجة والذين لا يمتلكون أي خبرة سابقة أو الذين يريدون الحصول على شهادات برمجة. من أبرز هذه الدورات نذكر: دورة علوم الحاسوب: تناسب هذه الدورة المبتدئ الذي يريد تعلم البرمجة ولا يعرف من أين يبدأ. تأخذ الدورة بيد الطالب حتى يصل إلى مستوًى متقدم في علوم الحاسوب (مثل أنظمة التشغيل وقواعد البيانات وتقنيات الويب). دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python: تساعدك هذه الدورة على احتراف لغة بايثون دون أي معرفة سابقة بها، لتستطيع بعدها بناء مختلف أنواع التطبيقات باستخدام هذه اللغة. ستحصل في نهاية الدورة على شهادة برمجة معتمدة في لغة بايثون. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة JavaScript: تعلمك هذه الدورة بناء تطبيقات الويب والحاسوب والجوال باستخدام لغة جافاسكريبت JavaScript، وهي مناسبة لمن ليس له خبرة سابقة في البرمجة. تقدم الأكاديمية للذين أتمّوا هذه الدورة شهادة برمجة معتمدة في لغة البرمجة جافا سكريبت JavaScript. دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة PHP: للمهتمين بمجال الويب والواجهات الخلفية، تقدم هذه الدورة طريقًا نحو احتراف لغة PHP وإطار عمل Laravel، كما تعلّمك تطوير قوالب ووردبريس WordPress. دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة Ruby: تتعلم في هذه الدورة لغة Ruby وإطار العمل Ruby on Rails، كما ستتعلم التعامل مع قواعد البيانات وتطوير شبكة اجتماعية مثل تويتر. دورة الذكاء الاصطناعي: دورة جديدة تقدمها أكاديمية حسوب لتعلم الذكاء الصنعي وتحليل البيانات من الصفر. تناسب هذه الدورة من يعرف لغةً من لغات البرمجة ويريد تطوير مهاراته في الذكاء الصنعي. دورة تطوير واجهات المستخدم: تقدم هذه الدورة للمتعلم معارف متنوعة متعلقة بتطوير واجهات المستخدم، وتعرّفه على تقنيات ويب كثيرة، كما يتعلم فيها بناء صفحات الهبوط وواجهات مواقع الويب. تناسب هذه الدورة كل مستويات المتعلمين. نصائح لاحتراف البرمجة دون شهادة جامعية إليك بعض النصائح التي تساعدك على أن تصبح مبرمجًا دون الحاجة إلى شهادات برمجة أكاديمية: تعلم الخوارزميات وأسس التفكير المنطقي قبل تعلّم البرمجة. ابدأ بمواد مناسبة للمبتدئين (راجع الفقرتين السابقتين). استكشف مجالات البرمجة وأنواعها المختلفة وحدد المجال الذي تريد التخصص فيه مثلًا: برمجة تطبيقات الجوال، أو برمجة مواقع الويب، أو الذكاء الاصطناعي. ابحث عن مشاريع مفتوحة المصدر في المجال الذي اخترته وشارك في تطويرها. انضم إلى مجتمعات برمجية وتشارك خبراتك ومهاراتك مع غيرك من المطورين. ابنِ مشروعًا صغيرًا مفتوح المصدر لتستعمله فيما بعد دليلًا على مهاراتك وخبراتك السابقة. لا تقتصر على لغة برمجة واحدة أو إطار عمل واحد، كلما ازدادت معارفك ازدادت فرص نجاحك في سوق العمل. خاتمة تتنوع الطرق إلى تعلم البرمجة واحترافها من شخص لآخر، وهي لا تقتصر على التعليم الجامعي وحده أو التعلم الذاتي وحده.، وكذلك تتنوع شهادات البرمجة ومصادر الحصول عليها، بين الشهادات الجامعية والشهادات التي تقدمها منصات التعلم الإلكتروني المختلفة ولك أن تختار ما يناسبك من بين هذه الطرق المختلفة. أرجو أن يكون هذا المقال قد أفادك ودلّك على محطة الانطلاق في رحلة تعلم البرمجة والحصول على شهادات برمجة معتمدة. اقرأ أيضًا دليلك الشامل لتعلم البرمجة والتعرف على أهميتها أهمية البرمجة وأهم لغات البرمجة ما هي مدة تعلم البرمجة كيف تصبح مبرمجًا محترفًا تعرف على تخصص هندسة البرمجيات

نعيش اليوم في عصر يتصف بتفجر غير مسبوق في كمية البيانات، فكل الأجهزة التي نتعامل معها في حياتنا اليومية سواء هواتفنا الجوالة أو مواقع التجارة الإلكترونية التي نتسوق منها أو شبكات التواصل الاجتماعي التي نتصفحها بشكل يومي وحتى أجهزة الاستشعار الموجودة في أجهزة إنترنت الأشياء التي باتت منتشرة في كل مكان حولنا…إلخ. كلها تتعقبنا وتسجل بياناتنا والإجراءات التي نقوم بها والخيارات التي نتخذها ولك أن تتخيل كمية البيانات المهولة التي تولد عن كل هذا طوال الوقت! هذه البيانات الضخمة في شكلها الأولي لا تعني أي شيء في الواقع لذا كان لا بد من تحليلها واستخراج المعلومات المفيدة منها وهنا يأتي دور علم البيانات الحديث الذي يعالج كل جزء من البيانات التي يتم إنشاؤها اليوم لتطوير وتيرة الأعمال واتخاذ القرارات الصائبة والموثوقة التي تعتمد على هذه المعلومات. سنركز في مقال اليوم على أحد التخصصات المهمة في هذا العلم وهو تحليل البيانات Data analysis وهو التخصص الذي يهتم باستخلاص معلومات ذات قيمة من هذه البيانات الخام ونوضح أهميته في عالم الأعمال اليوم ونكتشف أهم الأدوات والتقنيات والمهارات التي تحتاجها لتصبح محلل بيانات محترف، كما سنكتشف أهم الفروقات بين علم البيانات وتحليل البيانات وهندسة البيانات ونسرد بعض الأمثلة الواقعية على شركات تستخدم تحليل البيانات لتحسين أعمالها بأسلوب بسيط وسهل الفهم بعيدًا عن المصطلحات المعقدة. ما هو تحليل البيانات Data Analysis؟ علم تحليل البيانات Data analysis هو تنظيف وتحويل ونمذجة البيانات حتى تحويلها أخيرًا إلى معلومات مفيدة تساعد في اتخاذ قرارات أو توضيح رؤى، حيث يهدف إلى تحويل البيانات إلى معلومات والفرق بين البيانات والمعلومات هو أن الأولى عبارة أن أجزاء بيانات متناثرة تفتقد المعنى مثل عدد 25 أو اسم أحمد بينما الأخيرة هي بيانات لها معنى مثل أن العدد 25 هو عمر أحمد فأصبح له معنى، هذا على مستوى عدد فكيف لو كان لدينا آلاف أو ملايين البيانات والأعداد المماثلة، تخيل! يقوم محللو البيانات باستخراج البيانات الأولية وتنظيمها ثم تحليلها وتحويلها من أرقام غير مفهومة إلى معلومات مفسرة وواضحة وبعد الانتهاء من تفسير البيانات تصاغ النتائج التي تم التوصل إليها بشكل اقتراحات أو توصيات حول الخطوات التالية التي يجب اتخاذها في العمل وتتقاطع هذه المهام مع مهام مهندسي البيانات. يمكنك التفكير في مجال تحليل البيانات كشكل من أشكال ذكاء الأعمال أو ما يعرف استخبارات الأعمال Business intelligence واختصارًا BI، وهو علم يستخدم لحل مشاكل وتحديات معينة داخل المؤسسات والشركات، وتكمن أهميته وقوته في العثور على مجموعات وأنماط البيانات التي يمكنها أن تخبرنا بشيء مفيد وملائم حول مشكلة أو أمر معين من العمل يخص العملاء أو الموظفين أو المنتجات أو المخزون …إلخ. ولا يساعد هذا العلم على فهم السلوك الماضي فحسب بل يمكّننا من التنبؤ بالاتجاهات والسلوكيات المستقبلية وبهذا تكون أي قرارات تتخذ مدروسة بناءً على ما تخبرنا به البيانات وليست مجرد قرارات تعتمد على التخمين والحدس. الفرق بين علم البيانات Data Science وتحليل البيانات Data Analysis لا بد أن نعرف قبل الغوص في الفرق بين علم البيانات وتحليل البيانات أنّ كلا العلمين يتعامل مع البيانات الضخمة لكن لكل منهما نهجه الخاص. وعمومًا يشكل علم البيانات مظلة تضم تحتها علم تحليل البيانات وتستفيد من إمكاناته لكنه يغطي مجالًا أوسع في التعامل مع البيانات. يركز علم البيانات على إيجاد ترابط منطقي بين كم هائل من البيانات، بينما يركز تحليل البيانات على إيجاد ميزات الرؤى المستخلصة من تلك البيانات. بكلمات أخرى: علم البيانات هو فرع من علم البيانات يُعنى بالإجابة عن أسئلة محددة يطرحها علم البيانات وكيفية إنجاز أو تطبيق هذه الإجابات. يقتضي الفرق بين علم البيانات وتحليلها اختلافًا في الطرق المستخدمة في العمل، إذ يستخدم عالم البيانات الرياضيات والإحصاء وخوارزميات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة لتصحيح وتنظيف ومعالجة وتفسير البيانات الخام لاستخلاص الرؤى منها وإنجاز نماذج أولية توضح الترابط بين البيانات المدروسة. أما محلل البيانات فهو من يتفحص مجموعات البيانات ليجد مدلولها ويخلص بنتائج ملموسة، إذ يجمع محلل البيانات كميات كبيرة من البيانات المهيكلة ثم ينظمها ويحللها ليتعرف على الأنماط التي يبحث عنها، ثم يحاول بعد ذلك تصوير هذه الأنماط بعرضها على شكل مخططات ورسومات وغير ذلك من الأشكال التي تسهل الفهم والتفاعل مع النتائج. باختصار ينقّب علم البيانات في البيانات الخام بحثًا عن رؤى وأفكار منها، بينما يُستخدم تحليل البيانات في نقل هذه الرؤى والأفكار التي قد تبدو معقدة إلى لغة أبسط يفهمها التقنيون وغير التقنيين في المؤسسة التي طلبت الدراسة ويطورون أنظمة لأتمتة وتحسين الأداء العام للعمل مع البيانات. وقد أفردنا لعلم البيانات مقالًا مفصلًا بعنوان علم البيانات Data science: الدليل الشامل يمكنك الرجوع إليه للاستزادة حول تخصص علم البيانات. أهمية تحليل البيانات في شركات الأعمال تبرز أهمية تحليل البيانات في المقام الأول بسبب الكمية الضخمة من البيانات التي تجمع في مختلف المنظمات ومؤسسات العمل فعلى سبيل المثال تقوم شركات البيع بالتجزئة اليوم بجمع وتخزين كميات هائلة من البيانات وتتعقب أي منتجات أو خدمات قمت بتصفحها وشرائها وتسجل كافة الصفحات التي قمت بزيارتها على مواقعها الإلكترونية وتتعقب القنوات التي اشتريت منها وتتعرف على عاداتك في الإنفاق وتجمع كل شاردة وواردة عنك! هذه البيانات التي تجمع بكميات مهولة هي واحدة من أهم أصول الشركات التجارية وأكثرها استراتيجية في عالم الأعمال لكن هل تساءلت لماذا تتنافس الشركات فيما بينها لجمع كل هذه المعلومات؟ لأن التنقيب في هذه البيانات وتحليلها وفهمها يساعدها على استخراج كنوز منها وهذه الكنوز هي معلومات قيمة تساعد أصحاب العمل على اتخاذ أفضل القرارات وتطوير الأداء بشكل مضمون. فالحصول على البيانات وجمعها لا يكفي وحده وهو ليس الغاية في الواقع فماذا يفعل صاحب العمل بكميات مهولة من البيانات المختلفة في بنيتها والتي قد تكون في كثير من الأحيان مكررة أو ربما ناقصة أو غير دقيقة، صاحب العمل يريد في النهاية الخلاصة أو بكلام آخر يريد القصة التي ترويها هذه البيانات والمستنتجة من كل هذا الزخم كي يبني عليها قرارًا صائبًا بشأن الميزانية أو الأسعار أو الموارد وفي نهاية المطاف يسعى في المقام الأول لزيادة أرباحه النهائية وهنا يبرز دور علم البيانات وتحليل البيانات. فشركات البيع على سبيل المثال قادرة الاستفادة من تحليل هذه البيانات في معرفة العادات الشرائية لعملائها وتوصيتهم بأنسب المشتريات وتحديد التحسينات الأنسب في أسعارها وتتبع مخزونها وكشف عمليات الاحتيال ومقارنة مستوى المبيعات وغير ذلك الكثير. وكي تتمكن الشركات من ذلك يجب أن تتمكن من صياغة البيانات وتمثيلها بشكل تقارير مناسبة توضح لصناع القرار في مجال الأعمال المغزى منها وتمكنهم على فهم دلالاتها واتخاذ إجراءات موثوقة وسريعة بالاعتماد عليها وإحداث تغيير إيجابي داخل الشركات لذا تلجأ إلى تحليل البيانات الذي يفسر لأصحاب العمل كل ما تحاول البيانات إخبارهم به. مهام محلل البيانات يلعب محلل البيانات دورًا حيويًا ومهمًا في الشركات والمنظمات ويساعدها على فهم البيانات الضخمة المتوفرة لديها ويتعاون مع باقي أعضاء فريق البيانات للمساعدة في استخراج عن أي معلومات مفيدة وقيمة. كما يقوم محلل البيانات بجمع وتحليل البيانات لحل مشكلة معينة ويكون مسؤولًا عن تحويل البيانات الأولية إلى رؤى ذات مغزى ويستخدم البيانات والأفكار التي توفرها عملية تحليل البيانات لحل مشاكل محددة أو الإجابة على أسئلة محددة. وإليك قائمة بأهم المهام التي يقوم بها محلل البيانات: جمع البيانات الأولية معالجة البيانات ضمان أمن وخصوصية البيانات نمذجة البيانات فهم وتفسير البيانات عرض البيانات نستعرض في الفقرات التالية المزيد من التفاصيل حول كل مهمة من هذه المهام. 1. جمع البيانات الأولية الخطوة الأولى هي جمع البيانات الخام ويمكن أن يقوم محلل البيانات بهذه المهمة ويجمع المعلومات المطلوبة فالبيانات التي سيحللها قد تكون موجودة في مصادر مختلفة، فهي إما أن تكون موجودة في قواعد بيانات الشركة مبعثرة هنا وقد يحتاج لجمعها من خلال إجراء استطلاعات الرأي أو من خلال تتبع بيانات زوار موقع الشركة على الويب، أو من خلال الاستعانة ببيانات الشركات المنافسة حيث يمكن للشركات تبادل البيانات فيما بينها لتحقيق مصالح مشتركة. 2. معالجة البيانات بعد جمع البيانات يجب على محلل البيانات البدء بتنظيف وإعداد هذه البيانات الأولية لأنها في الغالب تحتوي على نسخ مكررة أو قيم خاطئة أو غير دقيقة أو مفقودة للحصول على بيانات سليمة وموثوقة ومفهومة وذات جودة عالية وقد يحتاج إلى تحويل البيانات من هيكل إلى آخر أو من نوع إلى آخر حتى يصبح من الممكن التعامل معها بإحدى لغات البرمجة أو تخزينها في قواعد البيانات كي تكون تفسيرات هذه البيانات دقيقة فإذا لم تكن البيانات التي نبني نحللها نظيفة وصحيحة لن تكون التحليلات والنتائج التي تحصل عليها دقيقة. أحيانًا وفي الشركات أو المشاريع المتوسطة إلى الكبيرة يتولى هذه المهمة مهندس البيانات الذي يركز على هذه المهمة نظرًا لكبر المشروع أو ضخامة البيانات بينما يركز محلل البيانات على عملية التحليل بعيدًا عن عملية الجمع والمعالجة والتجهيز الذي يكون دوره تاليًا. 3. ضمان أمن وخصوصية البيانات قد يحتاج محلل البيانات لإخفاء هوية البيانات الحساسة والشخصية أو حذفها بالكامل لمنع الآخرين من الاطلاع عليها عندما لا تكون هناك حاجة لها للحصول على النتيجة التي يريدها، وأيضًا قد يتولى مهندس البيانات هذه المهمة وتأتي البيانات مشفرة ومحمية إلى محلل البيانات ليقوم بالخطوات التالية. 4. نمذجة البيانات الخطوة التالية هي تحليل وتحديد نقاط البيانات المختلفة التي تم جمعها وإنشاءها بواسطة محللي البيانات واختيار أنواع البيانات المراد تخزينها وجمعها وإنشاء علاقات بينها وتحديد كيفية ترابط مجموعات البيانات مع بعضها البعض وكيفية عرض هذه البيانات وتساعد النمذجة الصحيحة للبيانات على تسريع وتيرة فهمها وإعداد التقارير الخاصة بها. 5. فهم وتفسير البيانات بعد نمذجة البيانات تأتي الخطوة التالية وهي تفسير هذه البيانات من خلال تحديد الأنماط أو الاتجاهات في البيانات التي يمكنها أن توفر معلومات مفيدة تُستخلص منها إجابات على أسئلة توضح سلوكيات أو تفسر أسباب لمشكلات تخص العمل كما تُبنى عليها قرارات وغيرها. 6. عرض البيانات الخطوة الأخيرة والضرورية التي يتوجب على محلل البيانات القيام بها هي عرض وتقديم البيانات بشكل يضفي عليها الحيوية فالمعلومات التي حصلت عليها يجب أن تصاغ على هيئة مخططات ورسوم بيانية وتقارير مكتوبة بألوان متناسقة وخطوط مفهومة ثم تقدم لأصحاب العمل المهتمين لمساعدتهم على فهم ما تعنيه هذه البيانات وتمكينهم من اتخاذ قرارات دقيقة وحيوية بشأنها. هل تحتاج إلى تطوير أعمال شركتك وتحسين فرصها؟ وظّف محلل بيانات محترف من مستقل لتحليل بياناتك وتقديم رؤى استراتيجية تعزز أداء نشاطك التجاري أضف مشروعك الآن مجالات تحليل البيانات نظرًا للتطور التقني الحاصل في عصرنا الراهن فقد أصبح جمع البيانات وفرزها وتحليلها أمرًا ضروريًا لأي مجال من مجالات الحياة وبات من الضروري توظيف محللي البيانات في كافة قطاعات العمل، وفيما يلي نستعرض بعض المجالات والتخصصات التي يمكن لمحللي البيانات العمل فيها. محلل الأعمال محلل الأعمال هو المسؤول عن تحليل ومعالجة البيانات التي تساعد الشركات والمؤسسات على تفسير وتوثيق العمليات التجارية والمنتجات والخدمات والبرامج ويتمثل دوره الأساسي في زيادة كفاءة الأعمال. محلل تسويق محلل التسويق أو محلل أبحاث السوق هو الشخص المسؤول عن جمع وتحليل بيانات المنافسين والعملاء فهو يدرس المنافسين ويبحث عن تفضيلات العملاء وظروف العمل واتجاهات السوق وأي معلومات أخرى تساعد في جهود التسويق للشركة مثل تحديد المبيعات المحتملة لمنتج أو خدمة ما أو تحديد المنتجات التي يفضلها الناس وتقدير تكلفتها وتحديد الفئات التي ستشتريها ويسعى بشكل أساسي لزيادة الإيرادات وتحسين الحملات التسويقية. محلل العمليات محلل العمليات أو محلل أبحاث العمليات هو المسؤول عن تحليل وتقييم البيانات بهدف تحسين العمليات التجارية وحل المشكلات الداخلية وضمان سير عمليات الشركة بسهولة وسلاسة وإنشاء نماذج التسعير والتسويق، فهو من يحدد الحملات التسويقية التي ستجلب عملاء جدد ويجد الطرق الأنسب لخفض التكاليف دون المساس بجودة المنتج أو الخدمة التي تقدمها الشركة. محلل نظم تقنية المعلومات يعرف محلل نظم تقنية المعلومات أيضًا باسم محلل النظم وهو متخصص تقني لديه معرفة واسعة بأنظمة التشغيل والبرامج والأنظمة الأساسية ومهمته الأساسية تحليل وتصميم وتنفيذ نظم المعلومات والعمل على مشاكل العمل باستخدام التقنيات والأدوات التي يحترفها. المحلل المالي المحلل المالي Financial Analyst هو شخص مسؤول عن جمع البيانات وتنظيم المعلومات وتحليل البيانات المالية السابقة للعملاء والشركات بهدف تقديم المشورة الأفضل حول كيفية إنفاق الأموال لتعظيم الأرباح وتقييم نتائج السندات والأسهم والاستثمارات الأخرى. محلل كميات محلل الكميات أو المحلل الكمي quantitative analyst هو شخص متخصص في حل المشكلات المالية وإدارة المخاطر باستخدام الأساليب الرياضية والإحصائية فهو يطور وينفذ نماذج متقدمة تساعد المؤسسات والشركات التي تعمل في مجال الاستثمار وتداول الأوراق المالية مثل شركات التأمين وشركات المحاسبة وشركات البرمجيات المالية على اتخاذ القرارات المناسبة وتحديد فرص الاستثمار والتسعير المناسبة وإدارة المخاطر. محلل ذكاء الأعمال محلل ذكاء الأعمال business intelligence يحلل تقارير أبحاث السوق التي تسلط الضوء على أنماط السوق والاتجاهات التي قد يكون لها تأثير على عمليات الشركة وأهدافها المستقبلية ويعرض النتائج على الجمهور المناسب. محلل استراتيجي محلل استراتيجيات الشركة هو المختص في حل مشاكل العمل فهو يعتمد على تحليل البيانات التي تمكنه من توفير نتائج مفيدة تساعد الشركات على اتخاذ قرارات أفضل ومعالجة التحديات التي تواجهها وتحديد فرص النمو الجديدة للشركة وتطوير الخطط التي تحدد أفضل الطرق والاستراتيجيات لتحقيق الأهداف. محلل طبي يهتم المحلل الطبي أو محلل الرعاية الصحية بجمع وتنظيم وتحليل وتفسير البيانات الطبية مثل بيانات المرضى والعلاجات والمنتجات الطبية لتحسين العمليات التجارية للمستشفيات والمرافق الطبية وتطوير أدائها. محلل الأمني فحص المحلل الأمني البيانات لفحص أي تهديدات محتملة وتحديد ما إذا كان هناك هجوم قد وقع أو على وشك الوقوع. قد يستخدمون أيضًا معرفتهم الإحصائية والرياضية لتطوير طرق جديدة لجمع البيانات حول تهديدات محددة أو هجمات محتملة. مدير تحليل البيانات يوجه مدير تحليل البيانات فريق محللي البيانات في مقر العمل وينسق العمل بينهم ويشرف على عمليات تحويل البيانات الأولية إلى رؤى تجارية يمكن استخدامها لاتخاذ القرارات ويساعد في التوصية بحلول لإنجاز العمل والبحث عن طرق فعالة لجمع البيانات وإنشاء وتطوير النماذج الإحصائية المعقدة واستخدام الخوارزميات والاستراتيجيات الفعالة لتحليل البيانات. مسؤول قاعدة البيانات يراقب مسؤول قاعدة البيانات قاعدة البيانات ويهتم بسلامة بياناتها وسلامة الأجهزة التي توجد عليها وهو يشارك في معالجة البيانات وتحويلها والتحقق من صحتها وتنظيفها لتلبية احتياجات العمل والمتطلبات كما يهتم بأمن هذه البيانات ومنح الوصول لها واستخدامها وفق احتياجات ومتطلبات العمل فقط وتقييد وصول المستخدمين غير المصرح بهم إليها. ارتقِ بأعمالك وابدأ التحول الرقمي انقل نشاطك التجاري إلى الإنترنت وطور أنظمة رقمية شاملة لتنمية أعمالك مع خدمات الخبراء على خمسات ابدأ التحول الرقمي الآن أنواع تحليل البيانات يقسم تحليل البيانات إلى خمس مكونات أو أنواع وهي كالتالي: التحليل الوصفي Descriptive التحليل التشخيصي Diagnostic التحليل التنبؤي Predictive التحليل التقديري Prescriptive التحليل الإدراكي أو المعرفي Cognitive وكلما كان محلل البيانات أكثر خبرة كلما كان قادرًا على تحديد النوع الصحيح من التحليلات بما يتناسب واحتياجات العمل كي يضمن تحقيق أقصى استفادة من البيانات التي تمتلكها المؤسسة وبالتالي تحقيق أفضل النتائج من هذا التحليل. دعنا نتعرف بالتفصيل على طريقة إجراء كل نوع من هذه التحليلات وأهميتها في مكان العمل. 1. التحليل الوصفي Descriptive Analytic التحليل الوصفي هو نوع التحليل الأبسط والأكثر استخدامًا فهو يمكن محلل البيانات من تحليل البيانات المتوفرة باستخدام أدوات تحليل مثل Google Analytics التي تمكنه من فهم ما جرى في مؤسسته أو شركته، فالتحليل الوصفي يوفر لمحلل البيانات الإدراك المتأخر لما يجري في العمل. على سبيل المثال إذا كنت محلل بيانات وحصل انخفاض مفاجئ في مبيعات موقع التجارة الإلكترونية الخاص بشركتك في شهر ما لن تقف مكتوف الأيدي لتنتظر هل ستتحسن المبيعات في الشهر التالي بل عليك استخدام التحليلات الوصفية لتحليل بيانات كافة الأشخاص الذين زاروا الموقع في هذا الشهر لمعرفة سبب ما حدث وهل هو ناتج عن انخفاض في عدد زيارات الموقع أو خطأ في أحد الصفحات أو مرتبط بموسم محدد وتعثر على إجابة لكافة التساؤلات حياله ووصف النتائج التي حصلت عليها لأصحاب العمل. يمكن أن تستعين في إجراء هذه المهمة بأدوات التحليل مثل جوجل أناليتكس Google Analytics وتستسخدم مؤشرات قياس الأداء الرئيسية KPIs التي تمكنك من تتبع الأداء ومعرفة مدى نجاح وفشل الأهداف الرئيسية. فالتحليلات الوصفية باختصار تساعد في معرفة ما حدث في السابق مثل انخفاض المبيعات أو زيادة الإيرادات أو نقص الموارد وتلخص مجموعات البيانات الكبيرة وتصف النتائج التي تم التوصل لها لأصحاب العمل وتستفيد منها في معرفة أسباب النجاح أو الفشل السابق وإنشاء تقارير بها. هذا النوع من التحليل على أهميته يعطي المحلل نظرة ثاقبة فقط حول ما إذا كان كل شيء في العمل يسير على ما يرام أم لا، لكنه في الواقع لا يفسر السبب الجذري لوقوعها لذا تعمد الشركات عادة على الدمج بين هذا النوع من التحليل وأنواع التحليلات الأخرى للحصول على رؤية أفضل. 2. التحليل التشخيصي Predictive Analytic التحليلات التشخيصية هي الشكل الثاني لتحليل البيانات وهي تساعد أصحاب الأعمال في الإجابة عن السبب الأساسي في وقوع حدث ما أو العوامل التي تؤثر على سير العمل، فعندما يعرف محلل البيانات ما يحدث بالفعل في عمله باستخدام التحليلات الوصفية لكنه يريد أن يعرف الأسباب والعوامل التي تسببت بحدوثها بشكل جذري يأتي دور التحليل التشخيصي للإجابة عن أسئلة حول سبب وقوع الأحداث. على سبيل المثال كي يشخص محلل الأعمال إن كانت زيادة الأسعار الأخيرة على أسعار منتجات الشركة لها علاقة بانخفاض المبيعات يمكنه استخدام التحليل التشخيصي باستخدام برنامج إحصائي مثل Microsoft Excel أو يستخدم خوارزمية معينة تمكنه من تحليل بيانات المنتجات والعملاء وفحصها ومقارنتها للعثور على الإجابة الدقيقة. هناك العديد من المفاهيم الإحصائية التي يجب على محلل البيانات فهمها قبل أن يتمكن من إجراء التحليلات التشخيصية وأهمها اختبار الفرضيات والفرق بين الارتباط والسببية وتحليل الانحدار التشخيصي. تكمل تقنيات التحليلات التشخيصية التحليلات الوصفية الأساسية حيث يساعد دمج التحليلات التشخيصية والوصفية الشركات في العثور على العلاقات بين الأسباب والنتائج وفحص مؤشرات الأداء لاكتشاف سبب التحسن أو التراجع بدقة. بشكل عام تحدث هذه العملية في ثلاث خطوات: تحديد الشذوذ في البيانات فقد تكون هذه الحالات الشاذة تغييرات غير متوقعة فيمقياس أو سوق معين. جمع البيانات المتعلقة بهذه الحالات الشاذة. استخدم التقنيات الإحصائية لاكتشاف العلاقات والاتجاهات التي تشرح هذه الحالات الشاذة. 3. التحليل التنبؤي Predictive Analytic يساعد التنبؤ بالمستقبل أصحاب الأعمال على توقع اتجاهات السوق وسلوكيات العملاء وكشف حالات الاحتيال قبل وقوعها وتحليل المنافسين لتحسين وبناء استراتيجيات حديثة لتحسين نتائج الأعمال. يعتمد التحليل التنبؤي على النتائج التي تم الحصول عليها من التحليل الوصفي والتشخيصي ويستخدم للعثور على إجابات حول الأمور التي من المحتمل أن تحدث في المستقبل بناءً على النتائج والأنماط السابقة. على سبيل المثال يمكن استخدام التحليل التنبؤي في الشركات والبنوك لتحليل التركيبة السكانية للعملاء وسجلات الدفع السابقة والمنتجات التي اشتروها وأي سلوكيات سلبية حديثة وقعت من قبلهم لتوقع العملاء الذين سيتأخرون في دفع المستحقات والفواتير المترتبة عليهم ولن يسددوها في الوقت المحدد مما يمكنهم من إدارة التدفقات المالية بشكل أفضل واتخاذ خطوات للتخفيف من حدوث هذه المشكلة مثل تقديم خيارات دفع أخرى أو إرسال رسائل تذكير إلى العملاء الذين تم التنبؤ بأنهم سيتأخرون في تسديد المستحقات وتحديد أفضل تاريخ ووقت لإرسال هذه الرسائل وأفضل طريقة للاتصال بهم مثل البريد إلكتروني أو المكالمة الهاتفية أو الرسائل النصية …إلخ. كما تستخدم النماذج التنبؤية بشكل كبير في مجال الرعاية الصحية وتحلل مجموعة من البيانات المتغيرة حول المرضى مثل العمر أو العلاجات السابقة أو تاريخ المرض ومعدل الكوليسترول والوزن للتنبؤ بما إذا كان الشخص عرضة للإصابة بأمراض معينة كالسكري أو النوبات القلبية أم هشاشة العظام أم لا. يعتمد إجراء التحليل التنبؤي على الخوارزميات الإحصائية المتنوعة وعلى تقنيات التعلم الإحصائي وخوارزميات التعلم الآلي مثل الشبكات العصبية وأشجار القرار والانحدار …إلخ. التي تساعد محلل البيانات على تقديم توصيات وتوفير إجابات للأسئلة المتعلقة بما قد يحدث في المستقبل ولكونها تحليلات تعتمد على التخمينات والاحتمالات فهي تعطي نتائج تقديرية قد لا تكون صحيحة ودقيقة بنسبة مئة بالمئة. 4. التحليل التقديري Prescriptive Analytic التحليل التقديري هو الخطوة التالية التي تأتي بعد إجراء التحليل التنبؤي وهو يساعد الشركات على امتلاك رؤية ثاقبة عما يجب عليهم القيام به لحل مشاكل العمل بناءً على العوامل المشتقة من البيانات. فأثناء تحليل البيانات الضخمة لا تكون التنبؤات التي حصلنا عليها من المدخلات دقيقة كما ذكرنا وبالتالي لا يمكننا التيقن من السبب الحقيقي في حدوث مشكلات معينة وهنا يأتي دور التحليلات التقديرية. فعندما يحصل محلل البيانات على النتائج من التحليلات الوصفية والتشخيصية والتنبؤية ويعرف ما حدث ولماذا حدث ويتوقع ما قد يحدث في المستقبل يمكنه أن يستخدم التحليل التقديري لمساعدته في تحديد أفضل مسار للعمل وما الإجراءات التي يجب الإبقاء عليها وما الإجراءات التي يجب التخلي عنها لزيادة نتائج ومخرجات الأعمال. تعتمد تقنيات التحليلات التقديرية على تعلم الآلة لكونها قادرة على تحليل كميات كبيرة من البيانات بسرعة وكفاءة أكبر واختبار مجموعة كبيرة من الشروط والعثور على أنماط محددة في مجموعات البيانات الكبيرة وتقديم التوصيات بناء عليها. على سبيل المثال تستخدم خرائط جوجل التحليل التقديري لمساعدتك على اختيار وتقدير أفضل طريق عليك اتباعه للوصول لوجهتك من خلال الاعتماد على جميع البيانات ذات الصلة مثل المسافة والسرعة وحركة المرور إضافة للمعلومات السابقة المسجلة عن الأشخاص الذي سلكوا هذه الوجهة من قبل. ومن الأمثلة الأخرى على هذا النوع من التحليل توقع توصيات المحتوى المناسب لك على منصات التواصل الاجتماعي من خلال تحليل سجلات سلوكك والمحتوى الذي تشاهده وتتفاعل معه سواء على هذه المنصات نفسها أو على أنظمة أخرى وتمرير سلوكياتك السابقة لخوارزمية محددة تحلل هذه البيانات وتقدر بناء على ذلك نوع المحتوى الذي تهتم به وتقترحه لك. 5. التحليل المعرفي Cognitive Analytic هذا النوع من التحليل هو الأكثر تقدمًا ولا زال في بداياته وهو مستوحى من الطريقة التي يعالج فيها دماغنا البشري البيانات أي أنه يحلل البيانات بذكاء يشبه ذكاء الإنسان فهو يستخلص النتائج ويكتسب الخبرة من التعلم ويطور نفسه مع الزمن، ويساعدك على معرفة ما قد يحدث إذا تغيرت الظروف وتحديد أفضل الطرق للتعامل معها وهو أمر لا تستطيع التحليلات البسيطة القيام به. يعتمد هذا النوع من التحليل مجموعة من التقنيات الذكية مثل الذكاء الاصطناعي وخوارزميات التعلم الآلي ونماذج التعلم العميق والمزيد لمعالجة المعلومات واستخلاص النتائج من البيانات والأنماط الموجودة ويتوقع أن تصبح تطبيقاته واستخداماته أكثر فعالية بمرور الوقت من خلال تعلمه وتفاعلاته المستمرة مع البيانات ومع البشر. وباستخدام هذا النوع من التحليل ستتمكن من معالجة اللغة الطبيعية مباشرة مثل سجلات محادثة مركز الاتصال ومراجعات المنتجات فهو لا يفهم الكلمات في هذه النصوص فقط بل يفهم السياق الكامل لما يتم كتابته أو نطقه! على سبيل المثال تعد كل من Cortana من مايكروسوفت، و Siri من أبل، و Watson من IBM وآخرها ChatGPT من OpenAI روبوتات محادثة تستخدم التحليل المعرفي لتتفاعل معك بلغتك الطبيعية وتوفر لك المعلومات والرؤى التي تريدها. يمكن أن تستفيد الشركات من هذا التحليل للنظر في أنماط المشتريات من السنوات السابقة وتحديد المنتجات التي قد تكون شائعة العام المقبل وفهم سبب شعبية ورواج منتج معين وما إذا كانت شعبيته ستبقى في السنوات المقبلة مما يساعدها على تحديد فيما إذا كانت ستواصل تخزين كميات كبيرة من هذا المنتج الرائج أم لا كما يمكن للمؤسسات الطبية استخدام التحليل المعرفي لإعطاء أفضل العلاجات الممكنة للمرضى. هذه كانت نبذة عن أهم أنواع التحليلات التي يمكنك الاعتماد كمحلل بيانات عليها واختيار الأنسب من بينها لتعزيز مسار العمل والحصول على أي إجابات يحتاج صاحب العمل لمعرفتها لتعزيز تواجده في السوق أو زيادة أرباحه أو التخلص من مشاكل العمل الحالية أو المستقبلية …إلخ. دعنا نلخص هذه التحليلات كما يلي: إجراء التحليلات الوصفية لإدراك ما حدث بعد وقوعه. إجراء التحليلات التشخيصية إذا طلب منك معرفة لماذا حدث هذا الأمر. إجراء التحليلات التنبؤية إذا طلب منك أن تكون بعيد نظر وتعرف ماذا يمكن أن يحدث في المستقبل. إجراء التحليلات التقديرية لتكسب أصحاب العمل بصيرة ثاقبة يعرفون من خلالها ما الذي يجب عليهم فعله بعد ذلك؟ إجراء التحليلات المعرفية للحصول على رؤية صحيحة وصائبة لما يجب أن يتم. أهم أدوات وتقنيات تحليل البيانات في السابق كان تحليل البيانات أمرًا صعبًا ومرهقًا بسبب عدم توفر التقنيات المساعدة فكانت البيانات تجمع يدويًا بطريقة مرهقة، لكن يمكن اليوم لمحلل البيانات الاستعانة بالكثير من أدوات تحليل وتمثيل البيانات المتوفرة لمساعدته على أداء عمله بسرعة وسهولة وفيما يلي نذكر أهم 10 أدوات في تحليل البيانات: برنامج مايكروسوفت إكسل Microsoft Excel برنامج Microsoft Power BI برنامج التحليل الإحصائي SAS إطار عمل أباتشي سبارك Apache Spark لغة بايثون Python لغة البرمجة R لغة الاستعلام الهيكلية SQL تطبيق Jupyter Notebook منصة KNIME برنامج Tableau دعنا نشرح كل أداة من هذه الأدوات وكيف يمكن لمحلل البيانات الاستفادة منه في عمله. برنامج مايكروسوفت إكسل Microsoft Excel يمكننا برنامج جدولة البيانات مايكروسوفت إكسل من إجراء الحسابات على البيانات وفرزها وتجميعها ومعالجتها والبحث فيها وعرضها بشكل رسوم بيانية وإنشاء النماذج وإعداد التقارير، لكن المشكلة في برنامج إكسل أنه ضعيف في التعامل مع البيانات الضخمة. برنامج Microsoft Power BI مايكروسوفت باور بي آي Microsoft Power BI هو برنامج احترافي لتحليل بيانات الأعمال وهو برنامج تجاري مدفوع لكنه يوفر نسخة مجانية بمواصفات محدودة وقد بدأ كمكوِّن إضافي لبرنامج Excel ثم أعيد تطويره عام 2010 وصدر كبرنامج مستقل. يوفر هذا البرنامج مجموعة أدوات متكاملة لتحليل بيانات الأعمال وهو برنامج احترافي يسمح للمستخدمين بإنشاء تقارير مرئية تفاعلية ولوحات معلومات وهو يتكامل مع برنامج إكسل و SQL Server وخدمات جوجل السحابية ويوفر العديد من الميزات الأخرى المفيدة لمحللي البيانات. برنامج SAS برنامج SAS هو أداة تحليل إحصائي تستخدم لتحليل معلومات وبيانات المؤسسات التجارية الكبيرة تم تطويره لتحديد سمات العملاء وإعداد التقارير واستخراج البيانات وإجراء التحليلات التنبؤية ويملك وحدات برمجية لاستخدامات متقدمة مثل مكافحة غسيل الأموال وتحليل لإنترنت الأشياء لكنه منتج مدفوع وسعره مرتفع نوعًا ما. أباتشي سبارك Apache Spark أباتشي سبارك هو إطار عمل برمجي سريع وديناميكي وسهل الاستخدام لمعالجة البيانات وهو يحتوي مكتبة غنية لخوارزميات التعلم الآلي ويستخدم عادة من قبل محللي البيانات وعلماء البيانات لمعالجة البيانات الضخمة وغير المهيكلة وإجراء مهام التحليل الثقيلة حسابيًا من خلال توزيعها على عدة حواسيب. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن لغة البرمجة بايثون Python توفر لغة البرمجة بايثون لمحلل البيانات آلاف المكتبات المجانية التي تساعده على استخراج البيانات وتحليلها وإعداد التقارير عنها مثل مكتبات NumPy و pandas التي تبسط إجراء العمليات الحسابية ومكتبات Beautiful Soup و Scrapy لاستخراج البيانات من الويب ومكتبة Matplotlib لتمثيل البيانات رسوميًا وإعداد التقارير حولها. لغة البرمجة R لغة R هي لغة برمجة مفتوحة المصدر تستخدم في التحليل الإحصائي واستخراج البيانات وتوفر الكثير من الحزم المساعدة لمحللي البيانات بشكل مشابه لبايثون، ورغم أن كتابة التعليمات في لغة R أكثر تعقيدًا من لغة بايثون إلا أنها لغة مصممة خصيصًا للتعامل مع المهام الإحصائية وتمثيل البيانات المتقدم. لغة الاستعلام الهيكلية SQL تعد لغة SQL أحد التقنيات الأساسية لتحليل البيانات وإعداد التقارير وهي لغة شائعة وسهلة التعلم ومرنة بشكل كبير ما يجعلها اللغة المفضلة لمحللي البيانات لفلترة البيانات والاستعلام عنها وإعداد التقارير …إلخ. Jupyter Notebook تطبيق Jupyter Notebook هو تطبيق ويب مفتوح المصدر يسمح لمحللي البيانات بإنشاء مستندات تفاعلية تتضمن نصوص وأكواد ومعادلات رياضية ورسوم بيانية تشبه إلى حد ما مستندات وورد لكنها أكثر تفاعلية ومصممة خصيصًا لتحليل البيانات وهو متكامل مع أدوات تحليل البيانات الضخمة مثل Apache Spark. برنامج KNIME KNIME هي منصة مفتوحة المصدر وقائمة على السحابة تملك واجهة رسومية GUI سهلة الاستخدام تستخدم في مهام تحليل البيانات والتنقيب عن البيانات والتعلم الآلي تم تطويرها عام 2004 لصناعة المستحضرات الصيدلانية إلا أن قوتها في تجميع البيانات من العديد من المصادر في نظام واحد دفعت محللي البيانات إلى استخدامها في العديد من المجالات مثل تحليل العملاء وذكاء الأعمال والتعلم الآلي. وهي شائعة لدى الشركات الصغيرة ذات الميزانيات المحدودة. برنامج Tableau برنامج Tableau هو برنامج تجاري عملاق لتحليل البيانات وذكاء الأعمال يمكنه التعامل مع كميات كبيرة من البيانات ومعالجتها وإنشاء حسابات معقدة عليها، ويوفر استعلامات SQL لفلترة البيانات ويمكنك من كتابة استعلاماتك الخاصة وهو سهل الاستخدام ويملك واجهة رسومية GUI تعتمد تقنية السحب والإفلات. كانت هذه قائمة بأشهر أدوات والتقنيات المستخدمة. وتذكّر لا توجد أداة واحدة تفعل كل شيء! عليك كمحلل استخدام الأدوات التي تلبي حاجة عملك بأفضل صورة. مصادر تعلم تحليل البيانات ستجد في أكاديمية حسوب العديد من الدروس والمقالات التي تفيدك في تخصص تحليل البيانات ومن أبرز هذه المصادر دروس تعلم برنامج اكسل المشروحة بطريقة منظمة ومبسطة تساعدك على تعلمه بسرعة وسهولة. وإذا كنت مهتمًا بتعلم لغة بايثون التي تعد من أهم لغات البرمجة المستخدمة في تحليل البيانات فقد وفرت لك أكاديمية حسوب قسم دروس ومقالات متنوعة حول لغة بايثون وهي تُحدَّث باستمرار لذا كن على اطلاع دائم عليها لتتعلم كل جديد وإن كنت تفضل التعلم من الكتب المنهجية يمكنك تنزيل كتاب البرمجة بلغة باثيون من أكاديمية حسوب وللمزيد من المصادر أنصحك بزيارة موسوعة حسوب الشاملة التي تضم توثيقات الكثير من لغات البرمجة، بما في ذلك توثيق لغة بايثون. ومن المصادر المميزة التي تسهل عليك طريق الاحتراف دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python التي توفرها أكاديمية حسوب والتي تفرد فيهًا مسارًا كاملًا يشرح بشكل واضح ومبسط أساسيات تحليل البيانات ويعرفك على أهم أدوات ومكتبات بايثون وآليات تطبيقها لإجراء عمليات التحليل الإحصائي والوصفي والتصوير البياني وتنظيف وفهم البيانات وغيرها ذلك الكثير من المعلومات التي تؤهلك لبدء العمل كمحلل بيانات في أي شركة أو منظمة أيًا كان مجال عملها. كما توفر دورة الذكاء الاصطناعي التي تساعدك في احتراف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة وتطوير تطبيقات ذكية تقوم بتحليل البيانات Data Analysis وتمثيلها مرئيًا، وتطبيقات تعلم الآلة Machine Learning والتعلم العميق Deep Learning وغيرها من التطبيقات المنوعة التي تساعدك على احتراف هذا المجال. وأنصحك كذلك بتعلم البرمجة بلغة R التحليلية باللغة العربية وأسلوب منهجي ومنظم وبشرح مبسط من خلال الاطلاع على مجموعة المقالات والدروس حول لغة R التي توفرها أكاديمية حسوب. وتوفر لك أكاديمية حسوب سلسلة دروس ومقالات عن لغة SQL،كما توفر كتابًا تعليميًا متكاملاً بعنوان ملاحظات للعاملين بلغة SQL 1.0.0 يتضمن مجموعة من الملاحظات والأمثلة العملية عن مختلف مواضيع لغة SQL من الأساسيات حتى الاحتراف. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على مفهوم تحليل البيانات واستكشفنا معًا المهام المختلفة لمحلل البيانات وكيف يتعامل مع جميع البيانات التي يتم إنشاؤها كل يوم والمتاحة في مكان عمله، من بيانات المعاملات في قاعدة بيانات تقليدية وبيانات القياس المختلفة والبيانات التي يتم جمعها من وسائل التواصل الاجتماعي وكيف يستخرج منها المعرفة التي تطور سير العمل وتحسنه للأفضل. هل لديك اهتمام بتحليل البيانات؟ إذا كانت الإجابة نعم فقد حان الوقت لتبدأ من الآن رحلتك في احتراف هذا التخصص الواعد الذي يزدهر الطلب عليه بشكل كبير في سوق العمل.

في مقال اليوم سنوضح لك ما هي أكواد البرمجة، وما أهمية تعلمها في عالم اليوم الذي يزداد فيه تعاملنا مع الآلات والأجهزة الرقمية بشكل كبير، وتزداد معه حاجتنا إلى توجيه هذه الأجهزة وتسخيرها لتلبّي حاجاتنا ومتطلباتنا. فكل جهاز رقمي يخطر في بالك اليوم، سواء أكان حاسوبًا أم تلفازًا حديثًا أم جوالًا أم صاروخًا فضائيًّا، لا يعمل إلا بالكود البرمجي. فما هو الكود البرمجي؟ وكيف يعمل؟ وما طريقة كتابته؟ ما هو الكود البرمجي الكود code كلمةٌ إنكليزية الأصل، تطوّر معناها على مرّ العصور فقد كانت تعني في البداية كتابة القوانين، ثم أصبحت تشير إلى نظام تخاطب سري تحكم استخدامه قوانين خاصة، ثم أخيرًا تطور معناها ليصبح نظامًا أو أسلوبًا للتعبير عن المعلومات والتعليمات في صيغة يمكن للحاسوب فهمها. فالكود البرمجي فهو مجموعة من التعليمات أو نظام من القواعد المكتوبة بلغة برمجية معينة. وتستخدم أكواد البرمجة في تطوير مختلف أنواع التطبيقات، كما تستخدم في بناء أنظمة الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، وبرمجة الألعاب الإلكترونية وغيرها من مجالات البرمجة المختلفة. كانت كتابة الكود البرمجي في البداية عملية صعبة ومعقدة وتعتمد على لغات برمجة منخفضة المستوى وقريبة من مستوى الجهاز أو الآلة التي يعمل عليها مثل لغة الآلة ولغة التجميع، في حين يكتب الكود البرمجي اليوم بلغات عالية المستوى وقريبة للغات البشرية المحكية مثل لغة بايثون وجافا وجافاسكربت وغيرها. بعدها يمرّ هذا الكود البرمجي بمراحل من التفسير interpretation أو التصريف compilation لينتقل من الأسلوب القريب من الفهم البشري إلى ما هو أقرب إلى العتاد الحاسوبي الذي يتعامل مع مواقع ذاكرة الحاسوب ووحدة المعالجة المركزية مباشرة ويدير العمليات فيها. ويُسمّى كود البرمجة الذي يكتبه المبرمج قبل أن يُترجَم كود المصدر أو الكود المصدري source code، وهو الذي تجري على تعليماته بعد ذلك برامج ترجمة أو تفسير لتنتج كودًا آخر بلغة الآلة يُسمّى الكود الهدف target code أو الكود المترجَم compiled code. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن ما معنى كود برمجي نظيف Clean Code نظافة كود البرمجة هو اصطلاح يضمّ عدة معايير ويتبع مجموعة قواعد اعتمدها مجتمع المبرمجين بوصفها مقياسًا لجودة هذا الكود. وتعلم كتابة الأكواد البرمجية النظيفة مهارة لا بدّ منها لكل مطور أو مبرمج محترف يريد أن يعمل في فريق أو شركة أو يبرمج تطبيقات مختلفة، ومن شروط الكود البرمجي النظيف نذكر: أن تكون أسماء المتحولات والدوال المستخدمة في الكود البرمجي ذات معنى ودلالة. أن تكون لكل مهمة محددة وظيفة أو دالة واحدة تنجزها. أن يحتوي على تعليقات توضح عمل الكود البرمجي وتبيّن مواضع اللبس فيه. أن يكون منظَّمًا في الصيغة والإزاحات. ألا يحتوي على تكرار لنفس الكود عدة مرات. أن يُعالج الأخطاء في حال حدوثها. أن يحتوي على اختبارات تفحص وظائفه. إليك مثالًا عن كود نظيف مكتوب بلغة بايثون لحساب مساحات الأشكال يحقق المعايير المطلوبة: import math def calculate_circle_area(radius): """ تقوم هذه الدالة بحساب مساحة دائرة معطاة نصف قطرها. الدخل: radius (float): نصف قطر الدائرة. الخرج: float: مساحة الدائرة. """ # حساب المساحة باستخدام الصيغة πr^2 area = math.pi * radius * radius return area # مثال على استخدام الدالة radius = 5 area = calculate_circle_area(radius) print("مساحة الدائرة التي نصف قطرها", radius, "=", round(area, 2)) لابد أن سنفهم بسهولة كود البرمجة السابق والهدف منه حتى لو لم تكن على دراية مسبقة بلغة البرمجة التي كتب بها، الآن قارن كود البرمجة السابق بالكود التالي غير النظيف الذي يؤدي الوظيفة نفسها: import math def func1(r): x = math.pi * r * r return x x = func1(5) print("area =", x) أنواع الكود البرمجي كما تختلف أهداف البرمجة ومقاصدها، وكما تختلف أنظمة التشغيل والأجهزة، تختلف أنواع الكود البرمجي من جهتين هما: لغة البرمجة المستخدمة لكتابة كود البرمجة. أسلوب كتابة الكود البرمجي. فلنلق نظرة على كل منهما. لغات كتابة أكواد البرمجة لكل لغة برمجة مجال تتفوق فيه على غيرها، وإن كانت معظم لغات البرمجة عالية المستوى اليوم متعددة الاستخدامات بفضل المكتبات المتعددة التي تتوفر فيها. ومن أشهر لغات البرمجة التي يمكنك كتابة أكواد برمجة باستخدامها نذكر: جافاسكريبت JavaScript: تتفوق هذه اللغة في إضافة الديناميكية إلى صفحات الويب، وإن كانت استخداماتها قد اتسعت لتشمل مجالات كثيرة، من بناء الواجهات الخلفية لتطبيقات الويب إلى بناء تطبيقات الجوال. بايثون Python: تصدّرت هذه اللغة مجال الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، ولطالما جذبت هذه اللغة المبتدئين لسهولة قراءة وكتابة أكوادها البرمجية. كما تتنوع تطبيقات ومجالات لغة بايثون من بناء الواجهات الخلفية لتطبيقات الويب إلى تطبيقات الذكاء الاصطناعي وتطبيقات استخلاص المعلومات من مواقع الويب وأتمتة المهام المتكررة وغير ذلك. جافا Java: تتميز لغة البرمجة جافا بأدائها العالي ومجتمعها الواسع ودعمها للبرمجة كائنية التوجه oop. وتستخدم لغة جافا في العديد من المجالات من أبرزها بناء التطبيقات الضخمة التي تتعامل مع قواعد البيانات، كما تستخدم في بناء الواجهات الخلفية لمواقع وتطبيقات الويب. روبي Ruby: تتميز لغة روبي على غيرها من لغات البرمجة عالية المستوى بسهولة قراءة وكتابة كود البرمجة المكتوب بها. وتعد هذه اللغة من أسهل لغات البرمجة على المبتدئين وتتعدد استخداماتها من تطوير تطبيقات الويب والجوال إلى برمجة الألعاب وتحليل البيانات وحتى تطبيقات الذكاء الصنعي. جو Go: تتصدر لغة البرمجة Go المشهد في التطبيقات المتوازية التي تعتمد على مبدأ خيوط المعالجة المتوازية وتمكنك من الاستفادة من كامل قوة المعالج. وتناسب التطبيقات التي تهتم بالأداء العالي، مثل التطبيقات الشبكية والسحابية وتطوير الويب وتحليل البيانات والألعاب الإلكترونية. أساليب كتابة أكواد البرمجة تتنوع أساليب تنظيم الكود بين لغات البرمجة وبين المطورين. وقد تدعم لغة البرمجة الواحدة عدة أساليب برمجية، وقد تقتصر على أسلوب واحد. وفيما يلي نذكر أهم أساليب كتابة كود البرمجة: البرمجة كائنية التوجه OOP أو البرمجة بالكائنات هي أسلوب في كتابة أكواد البرمجة يعتمد على مفهوم الكائن object الذي يمكن أن يحتوي على بيانات أو خصائص تصفه properties وعلى توابع برمجية methods تتعامل مع هذه البيانات، وتعد البرمجة كائنية التوجه من أهم وأشهر أساليب كتابة الأكواد والشيفرات البرمجية، وهي مدعومة في عدة لغات برمجة مثل جافا وبايثون (التي تتبع برمجة كائنية التوجه قائمة على مفهوم الصنف class) وفي جافاسكريبت (التي تتبع مفهوم برمجة كائنية التوجه قائمة على مفهوم الخاصية prototype). البرمجة الإجرائية Procedural Programming: هي أسلوب في كتابة الكود البرمجي يعتمد على مفهوم الإجراءات ونعني بها سلسلة من الخطوات لإنجاز مهمة محددة وينفذها الحاسوب لدى استدعاء هذه الإجرائية. تدعم لغات بايثون وسي وجافا سكريبت وغيرها مبدأ البرمجةَ الإجرائية. البرمجة الوظيفية Functional Programming: هي نموذج برمجي يعتمد على تطبيق الدوال أو التوابع وتركيبها، وتشيع في اللغات المستعملة في الصناعة والتعليم، مثل لغة وولفرام Wolfram كما تدعمها لغة بايثون وكوتلن Kotlin وغيرها. البرمجة المنطقية Logic Programming: هي نموذج برمجي يعتمد على المنطق الصُّوَري أو الرسمي formal logic، ويُستخدم لاستنتاج قيم مجهولة بناءً على قواعد ومعارف معلومة، من أهم اللغات التي تعتمد على برمجة المنطق لغة برولوغ Prolog. نفذ مشاريعك البرمجية باللغة التي تحتاجها استعن بأفضل المبرمجين في كتابة وتصحيح الأكواد البرمجية على خمسات اطلب خدمتك الآن برامج كتابة الكود البرمجي يعتمد المطورون على برامج تسهّل وتيسّر كتابة الكود البرمجي، منها بيئات التطوير المتكاملة IDEs ومحررات الأكواد البرمجية إذ يمكن للمبرمج استخدام كل بيئات التطوير المتكاملة والمحررات في كتابة وتحرير الأكواد البرمجية، لكن بيئات التطوير المتكاملة تتميز بدعمها لميزات أكبر مثل توفير أدوات مدمجة لتسهيل كتابة الكود وتصريفه وتشغيله وتصحيح أخطائه. ومن أشهر برامج كتابة أكواد البرمجة نذكر: فيجوال استوديو كود Visual Studio Code: أشهر وأوسع بيئات التطوير المتكاملة، تدعم مختلفة أنظمة التشغيل، ومعظم لغات البرمجة. IntelliJ IDEA: من أشهر بيئات التطوير المستعملة للغة جافا Java، ويمكن استعمالها مع لغات أخرى مثل Javascript وغيرها. PyCharm: بيئة تطوير مبنية خصيصًا لتحرير أكواد بايثون، وتدعم لغات برمجة كثيرة أخرى. NetBeans: من بيئات التطوير الشائعة والمجانية، وتدعم البرمجة بلغات جافا وجافا سكريبت و PHP و C++‎ وغيرها. خطوات كتابة أكواد البرمجة كيف إذًا تبدأ تعلم كتابة أكواد البرمجة؟ إن تعلم لغات البرمجة وفهم مبادئ الخوارزميات وأصول التفكير المنطقي هي البداية التي يجب على كل مهندس برمجيات الانطلاق منها. إليك هذه الخطوات التي تساعدك على كتابة الأكواد البرمجية: أمعن التفكير في المشكلة المطلوب حلها: لا بد من إمعان النظر في المشكلة قبل البدء بكتابة كود البرمجة، يمكنك استخدام الورقة والقلم لفهم المشكلة جيدًا وإيجاد حل منطقي لها، كما يستعمل مهندسو البرمجيات مخططات ووثائق لتحليل المتطلبات وحالات الاستخدام لتطوير البرامج والتطبيقات. قسّم المشكلة إلى مشكلات أصغر قدر الإمكان: بمعنى آخر اعتمد مبدأ فرّق تسُد، فكلما كانت الوحدات البرمجية في كودك محددة وتركز على مهمة واحدة كان الكود أعلى جودة وأفضل أداءً. حدد المدخلات والمخرجات لكود البرمجة ولكل وحداته الجزئية: تفيد هذه المعلومات في كتابة أكواد البرمجة وتسهيل مهمة صيانتها فيما بعد. حدد لغة البرمجة المناسبة لمشكلتك: هل تحتاج المشكلة إلى ذكاء صنعي وتعلم آلة؟ هل تحتاج إلى موقع ويب؟ هل تحتاج إلى تطبيق جوال أو حاسوب؟ لكل خيار من هذه الخيارات لغة برمجة هي الأمثل في نطاقه. ابدأ التطبيق العملي للحل: انتقل من التحليل والتصميم إلى التطبيق والإنجاز، وتذكّر الالتزام بقواعد كتابة الكود النظيف. اختبر أكواد البرمجة التي تكتبها: بعد كتابة الكود، اختبره بوسائل الاختبار اليدوي والبرمجي. توفّر كل لغات البرمجة أدوات لاختبار الوحدات والأنظمة والتكامل بين وحدات النظام. لا تتوقف عن صيانة وتطوير كود البرمجة: فالكود الناجح هو الكود الذي تستمر صيانته ويستمر تطويره بعد تسليم النسخة الأولى منه. لذا احرص على تطويره وإضافة المزيد من المميزات في أي كود تكتبه، وأصلح أي خلل يظهر بعد تسليمه للحصول على منتج برمجي عالي الجودة والكفاءة. توثيق أكواد البرمجة إن توثيق أكواد البرمجة هو العملية المسؤولة عن شرح كيفية عمل الكود وكيفية استخدامه، وهو أمر لا بد منه في كتابة الأكواد البرمجية حتى لو كان الكود البرمجي مكتوبًا بشكل مفهوم بالنسبة لك ولا يحتاج لشرح، فعملية التوثيق تسهّل صيانة الكود البرمجي وتساعدك أنت شخصيًا على تذكر وظيفته عند العودة له بعد فترة من الزمن، كما يسهّل الكود الموثق جيدًا التعاون بين أعضاء الفريق البرمجي ويرفع مستوى التفاهم فيما بينهم. ومن أهم عناصر توثيق كود البرمجة: كتابة التعليقات ضمن كود البرمجة: حيث تساعد التعليقات داخل الكود على توثيق الكود وزيادة وضوحه وفهم كيفية عمله وكيفية استعماله، وتعد كتابة التعليقات كما شرحنا سابقًا أحد من شروط الكود النظيف. إنشاء مستندات التوثيق: هي مستندات تشرح كيفية عمل الكود البرمجي وكيفية استخدامه والاستفادة منه ومن واجهاته مثل واجهات برمجة التطبيقات APIs، وتشرح القرارات البرمجية التي اتخذها فريق التطوير والدوافع وراءها، ويكمن أن تنشر هذه المستندات على هيئة قاعدة معرفة، أو ضمن مستودع الكود أو في ملفات مستقلة تتضمن مقتطفات من الكود البرمجي مرفقة بشرحه. لا تنسَ أن التوثيق يحتاج إلى الصيانة والمراجعة والتطوير مثل الكود تمامًا، كما يجب أن يكون مستواه مناسبًا للفئة المستهدفة. خاتمة بهذا نكون وصلنا إلى ختام مقالنا الذي وضحنا فيه مفهوم أكواد البرمجة. أرجو أن يكون هذا المقال قد وفّر لك ملعومات وافية حول معنى الكود البرمجي، وساعدك على معرفة أنواع أكواد البرمجة وطرق كتابتها المختلفة. وإذا كان لديك أي سؤال بخصوص ما ورد في المقال، فلا تتردد في كتابته في قسم التعليقات. اقرأ أيضًا تعلم كتابة أكواد بايثون من خلال الأمثلة العملية دليل شامل لتعلم البرمجة أساسيات البرمجة تعرف على أشهر لغات برمجة التطبيقات

تتزايد الحاجة إلى برمجة التطبيقات المختلفة يومًا بعد يوم نتيجة التطور التقني المتسارع وتزايد الاعتماد على الأجهزة التقنية لإنجاز معظم أعمالنا سواء على الحواسيب المحمولة أو المكتبية أو الهواتف الجوالة أو غيرها من الأجهزة الذكية القابلة للبرمجة. سنتعرف في مقال اليوم على لغات برمجة التطبيقات التي تساعد المطورين في إنشاء تطبيقات برمجية لمنصات مختلفة، مثل ويندوز أو أندرويد أو iOS أو غيرها من المنصات والتي تحقق أهدافًا متعددة مثل الترفيه أو التسوق أو غيرها من المهام المختلفة، ونكتشف أبرز مميزات كل لغة من هذه اللغات ومجالات استخداماتها وما هي الأمور التي يجب أن تأخذها بعين الاعتبار عند اختيار لغة برمجة التطبيقات الخاصة بك. أنواع التطبيقات تتوافر أنواع مختلفة من التطبيقات للعمل على مختلف أنواع الأجهزة الذكية القابلة للبرمجة وأشهر أنواع التطبيقات الذكية هي: تطبيقات الجوال تطبيقات الويب تطبيقات سطح المكتب وإليك نبذة مختصرة عن كل نوع من هذه التطبيقات وأبرز مميزاته. تطبيقات الجوال هي تطبيقات مصممة للعمل على كافة الأجهزة المحمولة، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وهذا النوع من التطبيقات مطلوب بشدة في سوق العمل حيث يعتمد معظم الأشخاص اليوم على أجهزتهم المحمولة للبحث في الإنترنت، والتواصل مع العائلة والأصدقاء، وإجراء المعاملات المالية، ولعب الألعاب الإلكترونية، والتفاعل مع التطبيقات المختلفة الأخرى، ومن هنا يأتي الطلب المتزايد على برمجة تطبيقات الجوال، فإذا كنت تفكر في البدء بتطوير تطبيق يعمل على الهواتف الذكية، فأنت بحاجة إلى استخدام لغة البرمجة المناسبة، للتأكد من أن هذا التطبيق سيتضمن الوظائف المطلوبة وأنه واضح وسهل الاستخدام. تطبيقات الويب تعد تطبيقات الويب من أكثر التطبيقات انتشارًا، وأصبحت العديد من الشركات تستخدمها كبديل عن تطبيقات سطح المكتب التقليدية، وللعلم تتضمن برمجة تطبيقات الويب مرحلتين هما برمجة الواجهات الأمامية للتطبيق وبرمجة الواجهات الخلفية حيث يركز تطوير الواجهة الأمامية على الجانب المرئي من تطبيق الويب وإمكانية تفاعل المستخدمين مع الموقع والتنقل بين الصفحات. بينما يركز مطورو الواجهة الخلفية على جانب الخادم لمواقع الويب، وهذا يشمل إنشاء وظائف وعمليات الموقع وقواعد البيانات. تطبيقات سطح المكتب تطبيقات سطح المكتب هي برامج تعمل على أنظمة تشغيل أجهزة الحواسيب المكتبية والمحمولة مثل ويندوز Windows ولينكس Linux وماك أو إس MacOS، وهي تطبيقات تسمح للمستخدمين بأداء وظائف مختلفة مثل تحرير النصوص أو معالجة الصور، وتعد برنامج MS Office و Adobe Photoshop و Dropbox من أبرز الأمثلة على تطبيقات سطح المكتب. قد يعتقد البعض أن تطبيقات سطح المكتب أصبحت قديمة وغير مطلوبة خاصةً مع تزايد شعبية تطبيقات الويب، ولكن هذه الفكرة ليست صحيحة تمامًا، فلا تزال تطبيقات سطح المكتب مهمة بالنسبة للكثير من الحالات لاسيما عند الحاجة لتطوير تطبيقات آمنة أو تطبيقات عالية الأداء وتحتاج للكثير من الموارد. أفضل لغات برمجة التطبيقات يعتمد اختيار أفضل لغة برمجة تطبيقات بالدرجة الأولى على نوع التطبيق المطلوب والوظائف المطلوب تحقيقها فيه، لكن تعد لغات البرمجة التالية من أفضل لغات برمجة التطبيقات: لغة جافا سكريبت JavaScript لغة جافا Java لغة كوتلن Kotlin لغة دارت Dart لغة سويفت Swift لغة بايثون Python لغة ‎‎C#‎ لغة HTML و CSS لغة PHP لغة روبي Ruby لنتعرف على مزيد من التفاصيل حول كل لغة من هذه اللغات ودورها في برمجة التطبيقات. لغة جافا سكريبت JavaScript تناسب لغة البرمجة جافا سكريبت برمجة التطبيقات بمختلف أنواعها سواء تطبيقات سطح المكتب أو تطبيقات الويب أو تطبيقات الجوال، حيث توفر لغة جافا سكريبت عدة مكتبات وأطر عمل مساعدة تسمح ببرمجة التطبيقات مثل إطار React Native الذي يمكنك من برمجة تطبيقات الهاتف المحمول فهي مناسبة كلغة برمجة تطبيقات الأيفون أو لغة تطبيقات الاندرويد حيث توفر للمطور الكثير من الوقت والموارد التي يحتاجها في برمجة التطبيقات من توفير ميزة كتابة التعليمات البرمجية مرة واحدة ونشرها على نظامي التشغيل iOS وأندرويد بنفس الوقت، كما توفر لغة جافا سكريبت العديد من أطر العمل التي تسهل برمجة تطبيقات سطح مكتب فعالة خفيفة الحجم ومتعددة المنصات وأبرزها إطار عمل إلكترون Electron وغيرها من التقنيات العديدة الأخرى. وهي تعد كذلك واحدة من أكثر لغات برمجة تطبيقات الويب استخدامًا، إذ أنها توفر للمبرمجين إمكانيات مذهلة، وتقدم عددًا كبيرًا من المكتبات وأطر العمل في هذا المجال ومن أهمها إطار رياكت React.js وأنغولار Angular وفيو Vue.js التي تساعد المطورين على تطوير الواجهات الأمامية Frontend لتطبيقات الويب، كما توفر أيضَا الكثير من أطر عمل تطوير الواجهة الخلفية Backend مثل Express.js و Backbone.js التي تبسط مهام تطوير الويب وتجعلها أسرع وأكثر كفاءة. ولمطالعة المزيد من المعلومات عن استخدامات لغة جافا سكريبت وأطر عملها أنصحك بمطالعة هذا الدليل الشامل لتعلم لغة جافا سكريبت. لغة جافا Java لغة جافا هي لغة برمجة عالية المستوى ومتعددة النماذج والأغراض وتعد من أشهر لغات برمجة التطبيقات إذ يمكن أن تبرمج من خلالها كافة أنواع التطبيقات سواء تطبيقات الجوال أو سطح المكتب أو الويب كما أنها تعمل على أي نظام أساسي يدعم هذه اللغة وتتوافق مع كافة المنصات وأنظمة التشغيل الأخرى كونها تعتمد على ما يسمى بآلة جافا الافتراضية JVM. أضف غلى ذلك، توفر لغة جافا ميزات متعددة لمبرمجي ومطوري التطبيقات مثل سهولة كتابة التعليمات البرمجية وتصحيحها وإمكانية إنشاء تعليمات برمجية قابلة لإعادة الاستخدام، مما يوفر الوقت ويساعد على إنجاز المشاريع بسرعة أكبر لكنها قد تكون لغة صعبة التعلم قليلًا بالنسبة للمبتدئين مقارنة بلغات برمجة التطبيقات الحديثة مثل لغة بايثون Python أو لغة روبي Ruby. لغة كوتلن Kotlin تعد لغة كوتلن إحدى لغات البرمجة المناسبة لبرمجة تطبيقات أندرويد، فهي لغة برمجة حديثة مشتقة من لغة جافا ومتوافقة بالكامل معها منا تتيح للمبرمجين استخدام مكتبات وأطر عمل لغة جافا بسلاسة وتسهل على مطوري جافا البدء في استخدام كوتلن، كما تستخدم كوتلن في برمجة تطبيقات الويب باستخدام إطارات عمل مثل Spring Boot، وفي برمجة تطبيقات سطح المكتب باستخدام إطارات عمل مثل Swing. وتتميز لغة كوتلن بأن بناء جملتها أكثر إيجازًا من لغتها الأم جافا، مما يقلل التعليمات البرمجية ويزيد من إنتاجية مطوري التطبيقات، وقد صممت لغة كوتلن لتكون لغة برمجو آمنة وموجزة وموثوقة وقابلة للصيانة كما تدعم شركة غوغل رسميًا لغة كوتلين لتطوير تطبيقات أندرويد وهذا يعزز من شعبيتها وانتشارها بين أوساط مطوري التطبيقات. لغة دارت Dart تستخدم لغة درات Dart لمجموعة متنوعة من الأغراض وأهما برمجة تطبيقات الجوال متعددة المنصات مثل برمجة تطبيقات أنظمة أندرويد Android وبرمجة تطبيقات الأيفون أو iOS باستخدام نفس الكود البرمجي، حيث توفر إطار عمل فلاتر Flutter الذي يمكن المطورين من برمجة تطبيقات عالية الأداء ويختصر عليهم الكثير من الوقت والجهد، كما يقدم إطار العمل فلاتر مجموعة غنية من مكونات واجهة المستخدم المعدة مسبقًا مما يساعد المطورين على إنشاء واجهات مستخدم قابلة للتخصيص وجذابة بصريًأ، وعلى الرغم من أن لغة دارت لديها بنية مشابهة للغات البرمجة الشائعة الأخرى، إلا أن المطورين الجدد عليها قد يحتاجون إلى بعض الوقت للتآلف معها والتعرف على ميزاتها ومفاهيمها. لغة سويفت Swift تستخدم لغة سويفت Swift لتطوير تطبيقات الجوال متعددة المنصات التي تعمل على نظام iOS الذي تستخدمه جميع أجهزة Apple مثل أجهزة iPad و iPhone و macOS والساعات الذكية كما يمكن استخدامها أيضًا لتطوير تطبيقات نظام التشغيل لينكس. وقد اشتهرت لغة سويفت كلغة أساسية لتطوير تطبيقات أجهزة آيفون بسبب مميزاتها الفريدة مثل ميزات الأمان المضمنة في النظام الأساسي والتي تساعد المطورين على تجنب الأخطاء في التعليمات البرمجية، وتضمن إنشاء تطبيقات سريعة وعالية الأداء، وأخيرًا تدعم لغة سويفت قابلية تطوير التطبيقات وإطلاق إصدارات مختلفة منها وتوفر ارونة كبيرة في تعديل التعليمات البرمجية بناءً على التغييرات في متطلبات العمل. لغة بايثون Python تتميز لغة بايثون بكونها لغة سهلة التعلم ومفتوحة المصدر ولديها مجتمع كبير ونشط يساهم في تطويرها، كما تمتلك نظامًا غنيًا بالوحدات والمكتبات الخارجية التي تساعد على توسيع وظائفها لمختلف المهام وهي تصلح لبرمجة تطبيقات الويب حيث توفر العديد من أطر عمل تطوير الويب وأشهرها جانغو Django وفلاسك Flask، كما تصلح لتطوير تطبيقات سطح المكتب متعددة الأنظمة والتي يمكن استخدامها على أنظمة تشغيل وأجهزة متعددة لما توفره من مكتبات غنية لبناء الواجهات الرسومية وأبرزها مكتبة PyQT و Tkinter و wxPython، كما أنها توفر هياكل بيانات بديهية وسهلة الاستخدام، مما يبسط معالجة البيانات وإدارتها. لغة ‎‎C#‎ لغة‎ ‏‎‎C#‎ هي لغة برمجة عامة الأغراض أنشأتها شركة مايكروسوفت لتستخدم أساسًا في إطار عمل دوت نت dot .NET المخصص لإنشاء تطبيقات ويندوز لذا فهي تعد لغة مثالية لإنشاء تطبيقات سطح المكتب لنظام التشغيل ويندوز، كما أنها تصلح لبرمجة تطبيقات الويب التفاعلية بفضل إطار عملها ASP.NET ولكونها لغة برمجة كائنية التوجه OOP فهي تساعد المبرمجين على كتابة التعليمات بطريقة سهلة الفهم وقابلة لإعادة الاستخدام والصيانة وتوفر وقتهم وجهدهم. كما أنها مكتوبة بطريقة ثابتة وسهلة القراءة، وبالتالي سيكون من السهل على المطورين كتابة الأكواد والتعليمات البرمجية والبحث عن الأخطاء وتصحيحها، كما أنها تتسم بسهولة تعلمها، وتوفر عدة مميزات فريدة مثل ميزة إدارة الذاكرة تلقائيًا وميزة معالجة الاستثناءات مما يضمن عمل التطبيقات المنشأة باستخدامها بكفاءة عالية. لغة HTML و CSS تعد لغات HTML CSS من لغات برمجة تطبيقات الويب وبشكل محدد برمجة الواجهات الأمامية لتطبيقات الويب والمواقع الإلكترونية وهما أساس إنشاء صفحات الويب، ومستخدمتان في جميع المواقع الإلكترونية أي أنك إذا عرضت مصدر أي صفحة ويب فمن المؤكد أنك سترى وسوم HTML وخاصيات CSS في التعليمات. إن لغة HTML هي لغة ترميز تستخدم لإنشاء بنية صفحات الويب، بينما لغة CSS هي لغة تصميم تستخدم لتنسيق هذه الصفحات وجعلها أكثر قابلية للعرض. وتتكامل لغتا HTML وCSS مع تقنيات الويب الأخرى مثل جافا سكريبت و PHP، لإنشاء تطبيقات ويب ديناميكية وتفاعلية. ونظرًا لأن HTML و CSS هما اللغتان الأساسيتان لجميع صفحات الويب، فمن المهم جدًا أن يكون لدى مطوري الويب فهم قوي لهاتين اللغتين. لغة PHP هي إحدى لغات تطوير الواجهات الخلفية لتطبيقات الويب الأكثر انتشارًا، وهي لغة مفتوحة المصدر توفر مجموعة أدوات ووحدات مدمجة تجعلها مثالية لتطوير مواقع الويب الثابتة والديناميكية. لغة PHP مفتوحة المصدر وتوفر معظم مكتباتها مجانًا، وبالتالي فإنها استخدامها لتطوير تطبيقات الويب يقلل من تكاليف إنشاء التطبيقات والمواقع الإلكترونية. وتوفر هذه اللغة مجموعة من أطر العمل مثل Laravel و symfony التي تبسط وتسرع عملية تطوير تطبيقات الويب. كما تعد لغة PHP من لغات البرمجة الآمنة فهي تتضمن ميزات مدمجة تضمن أمان مواقع الويب وتحميها من التهديدات والمخاطر المحتملة. كما أنها تنفذ التعليمات بطريقة سريعة، وبالتالي تتميز مواقع الويب القائمة على PHP بسرعة التحميل ووقت الاستجابة، ولمطالعة المزيد من المعلومات عن استخدامات هذه اللغة وأطر عملها أنصحك بمطالعة هذا الدليل الشامل لتعلم لغة php. لغة روبي Ruby لغة روبي هي أحد لغات البرمجة التي تستخدم لتطوير الواجهات الخلفية تطبيقات الويب، تشتهر بهندستها المعيارية القوية والمتطورة فهو يوفر للمطورين أساسًا متينًا لبناء تطبيقات الويب. تقدم لغة روبي إطار روبي أون ريلز Ruby on Rails وهو إطار عمل مخصص لتطوير الويب مبني على لغة البرمجة روبي، ويوفر بنية قوية تمكن المطورين من إنشاء تطبيقات الويب بسرعة وكفاءة. ويتميز إطار Ruby on Rails بكونه إطار عمل مفتوح المصدر مما يعني أنه مجاني للاستخدام والتعديل، وبالتالي فإنه يقلل من تكاليف المشروع الإجمالية، كما تصلح لغة روبي لتطوير تطبيقات سطح المكتب باستخدام إطارات عمل مثل GTK+‎ و Qt. إضافة لذلك تساعد لغة روبي المبرمجين على توفير الوقت من خلال مجموعتها الواسعة من المكتبات الجاهزة للاستخدام، وتوفر هذه المكتبات نطاقًا واسعًا من الميزات مثل التفاعل مع قاعدة البيانات وتحميل الملفات والمصادقة. العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار لغة برمجة التطبيقات يمكن للمطورين إنشاء التطبيقات المختلفة باستخدام أكثر من لغة برمجة، كما يمكن أن تساعدهم أطر العمل Frameworks المخصصة لهذه اللغات على تطوير التطبيقات بطريقة مثالية وأكثر سرعة، ولكن عند التفكير بإنشاء تطبيق برمجي فلا يمكن اختيار لغة التطبيق بطريقة عشوائية، بل يجب عليك مراعاة مجموعة من العوامل ومن أهم هذه العوامل نذكر: نوع التطبيق والمنصة المستهدفة. مهارات وخبرات مطور التطبيق. تعقيد التطبيق ودرجة صعوبته. قيود الوقت والميزانية. لنناقش كل عامل من هذه العوامل ودوره في تحديد لغة برمجة التطبيقات الأفضل. نوع التطبيق والمنصة المستهدفة يؤثر نوع التطبيق المطلوب على اختيار لغة البرمجة التي يجب استخدامها لإنشائه، حيث يمكن استخدام لغات البرمجة الأساسية مثل جافا أو بايثون لإنشاء تطبيقات متكاملة، ولكن في بعض الحالات قد تخدمك لغة برمجة معينة بطريقة أفضل من غيرها. على سبيل المثال إذا كنت ترغب بإنشاء تطبيق يعمل على أجهزة أندرويد فيفضل أن تستخدم لغة البرمجة كوتلين أو لغة جافا لأنها توفر ميزات أكثر سهولة للتعامل مع منصة أندرويد، إذا كنت ترغب بإنشاء تطبيق يعمل على أجهزة iOS فأفضل لغة برمجة تفيدك هي لغة سويفت Swift. مهارات وخبرات مطور التطبيق إذا طلب منك برمجة تطبيق معين، وكان هناك أكثر من لغة برمجة متاحة لبرمجة هذا التطبيق فمن المستحسن أن لا تقوم ببرمجته بلغة تمتلك فيها خبرات محدودة، ومن الأفضل أن تعتمد على اللغة التي تملك فيها المهارات والمعرفة الكافية وإن كانت اللغات الأخرى أكثر استخدامًا فتعلم لغة أو تقنية جديدة سيستغرق منك وقتًا طويلًا، لذلك إذا لم يكن هناك حاجة ملحة فاعتمد على اللغات والتقنيات التي تتقنها فقط. تعقيد التطبيق يلعب حجم التطبيق المطلوب برمجته وتعقيده دورًا حاسمًا في تحديد نوع لغة البرمجة التي ستستخدم لتطويره، فإذا كنت تريد تطوير تطبيق ويب بسيط فيمكن تنفيذه باستخدام لغة البرمجة PHP، بينما تتطلب المشاريع المعقدة التي تتطلب معالجة الكثير من البيانات أو تضمين خوزاميات الذكاء الاصطناعي لاستخدام لغات مثل باثيون أو جافا لتحقيق النتائج المطلوبة. قيود الوقت والميزانية قد تؤثر سرعة تطوير التطبيق المتوقعة على اختيار لغات البرمجة والتقنيات الأنسب لبرمجته، على سبيل المثال سيسرع استخدام أطر العمل مثل React.js أو Angular كتابة كافة الشيفرات البرمجية اللازمة لعمل التطبيق من البداية وتوفر وقتك وجهدك في إنشاء التطبيق لما توفره من أدوات ومكونات جاهزة، كما أن وجود محدودية في ميزانية التطبيق يجعلك تلجأ للتقنيات المجانية مفتوحة المصدر لما توفره من تكاليف. خاتمة بهذا تكون قد وصلنا إلى نهاية مقالنا الذي تعرفنا من خلاله على أهم لغات برمجة التطبيقات، وميزات كل لغة وما نوع التطبيق الذي يمكن إنشاؤه من خلالها، كما تعرفنا على أهم عوامل اختيار لغة برمجة التطبيقات. إذا كنت ترغب في الدخول إلى عالم تطوير التطبيقات، ابدأ بدراسة إحدى لغات برمجة التطبيقات المتاحة، ثم تعلم أحد أطر عملها وابدأ بإنشاء المشاريع واستثمار مهاراتك في بناء معرض أعمال يعزز فرصتك في الحصول على وظيفة مجزية بصفة مبرمج تطبيقات محترف. وفي حال كنت مهتمًا بالعمل في تخصص تطوير التطبيقات أو كان لديك أي تساؤل حول إحدى لغات برمجة التطبيقات التي تناولناها في سياق المقال، أو تقترح لغة برمجة تطبيقات أخرى يسرنا أن تكتبها لنا في التعليقات أسفل المقال، كما يسرنا أن تشاركنا تجربتك في هذا المجال. اقرأ أيضًا برمجة تطبيقات الويب برمجة تطبيقات الجوال كل ما تود معرفته عن برمجة تطبيقات سطح المكتب تطوير التطبيقات

سنتعرف في مقال اليوم على مفهوم صفحات الويب وكيف تعمل ونتعرف على أهم مكوناتها ونميز بين أنواع صفحات الويب الثابتة والديناميكية، وأخيرًا نوضح أهم الخطوات والتقنيات التي عليك تعلمها لتصمم وتبرمج هذه الصفحات. تعريف صفحة الويب Web Page قد تتساءل، ما هي صفحة الويب؟ سأجيبك، هي مستند مكون من سلسلة من التعليمات البرمجية المكتوبة بإحدى لغات الويب ويتم عرضها داخل تطبيق مخصص يسمى متصفح الويب Web Browser. تستخدم صفحات الويب بشكل أساسي لعرض المعلومات بأشكال مختلفة من نصوص ورسومات وصور ومقاطع الفيديو وروابط لصفحات ويب أخرى وإتاحتها عبر شبكة الإنترنت وتشكل مجموعة صفحات الويب المتعددة المرتبطة مع بعضها البعض موقع ويب يمكن لصفحات الويب أن تكتب بأنواع مختلفة من لغات البرمجة مثل HTML و CSS وجافا سكريبت و PHP وغيرها من اللغات والتقنيات وفق ما تقتضي الحاجة، لكن تعد لغة HTML التقنية الأساسية لبناء صفحة الويب، فصفحات الويب بتنسيق HTML هي المعيار للمحتوى الذي يعرضه متصفح الإنترنت. وتجدر الإشارة إلى أن HTML ليست لغة برمجة بالمعنى المتعارف، بل لغة توصيفية markup language تعتمد على رموز خاصة تسمى الوسوم Tags، هذه الوسوم مسؤولة عن وصف بنية صفحات الويب وطريقة عرض محتوياتها وإظهارها بالبنية التي نريدها، كعرضها بشكل فقرات أو جداول أو تعدادات نقطية …إلخ. تتميز لغة التوصيف HTML بكونها مفهومة ومعبرة فكل ما تقوم به هو وصف أسلوب عرض المحتوى للمتصفح وطريقة تخطيط صفحة الويب، على سبيل المثال لإدراج عنوان رئيسي وفقرة في صفحة الويب نكتب اكتب العنوان بين علامتي <h1> و <h1/> ولكتابة فقرة نصية اكتبها بين علامتي <p> و <p/> بالشكل التالي: <h1> هذا هو عنوان الفقرة</h1> <p> هذا هو محتوى الفقرة</p> قم بكتابة الكود السابق في أي محرر نصوص مثل المفكرة واحفظه بالامتداد ‎.html أو ‍‎.htm وسمه بأي اسم تختاره ليكن example.html، ستلاحظ أن أيقونة الملف قد تحولت إلى صفحة ويب وعند فتحها تعرض في المتصفح الافتراضي لديك وتظهر بشكل مشابه للصورة التالية: لاحظ أن النص (هذا هو عنوان الفقرة) ظهر كعنوان غامق لأننا غلفناه بعلامات خاصة بالعنوان، بينما ظهر النص (هذا هو محتوى الفقرة) كنص عادي لأننا وضعناه بين علامتين تدلان على كونه فقرة نصية. تحتاج هذه الصفحة للكثير بالطبع من أكواد HTML الإضافية كي تبدو صفحة ويب متكاملة الأركان، كما تحتاج لإضافة تنسيقات مختلفة من خطوط وألوان وتخطيطات لجعل مظهرها أكثر احترافية وهو ما تقوم به لغة CSS التي تتكامل مع لغة HTML حيث تضاف شيفرات CSS بعدة طرق إلى صفحة الويب، فهي إما أن تكتب في ملف ‎.html نفسه، أو تضاف في ملف نصي مستقل بالامتداد css. بأي اسم تختاره وليكن styles.css ثم تربط مع ملف ‎.html من خلال كتابة الكود التالي: <link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css" /> <h1> هذا هو عنوان الفقرة</h1> <p> هذا هو محتوى الفقرة</p> لسنا بصدد شرح أكواد CSS في هذا المقال لكننا سنكتب بعض التنسيقات البسيطة لصفحتنا لتفهم الفكرة التي تعمل من خلالها صفحات الويب، على سبيل المثال لجعل العنوان الذي أضفناه بالصفحة باللون الأحمر والفقرة باللون الأزرق تكتب في ملف التنسيقات الأكواد التالية: h1 { color: red; } p { color: blue; } بعدها عند عرض الصفحة ستظهر لنا بالشكل المنسق التالي: للمزيد حول تصميم صفحات الويب وكتابة أكواد CSS يمكنك مطالعة مقال HTML و CSS للمبتدئين: كيف تصمم أول صفحة ويب لك ومقال أساسيات CSS، كما يمكنك تعلم المزيد حول ربط أكواد مع ملف ‎.html من خلال مقالة كيفية بناء موقع باستخدام CSS. ما هو متصفح الويب؟ ذكرنا في الفقرات السابقة كلمة متصفح عدة مرات وذكرنا أنه برنامج يستخدم لفتح صفحات الويب وعرضها، ولعلك تتساءل ما هو دور المتصفح في صفحات الويب التي هي بالأساس مستندات نصية تكتب ضمن محررات نصوص أو محررات أكواد برمجية؟ وإليك الجواب: كي تتمكن من فتح صفحات الويب على جهازك تحتاج لوجود برنامج متصفح الويب وهو عبارة عن تطبيق يمكنك من الوصول إلى المعلومات المضمنة في صفحات الويب وعرضها بالشكل الصحيح، فهو بمثابة حاوية تعرض كافة محتويات الصفحة. هناك الكثير من متصفحات الويب وأشهر خمس متصفحات هي: جوجل كروم Chrome فايرفوكس Firefox مايكروسوفت إيدج Microsoft Edge أوبرا Opera سفاري Safari كي تتمكن متصفحات الويب من عرض صفحات الويب فهي تستخدم محرك عرض Rendering Engine أو ما يسمى بمحرك التخطيط Layout Engine مهمته أخذ كافة معلومات المحتوى والتصميم الواردة في التعليمات البرمجية التي كتبت بها هذه الصفحة وتفسيرها وعرضها بالشكل النهائي لك. يستخدم كل متصفح محرك عرض مختلف عن الآخر، على سبيل المثال يستخدم فايرفوكس محركًا يسمى Gecko ويستخدم كل من كروم وأوبرا محرك باسم Blink كما أن بعض المتصفحات قد تستخدم تقنيات خاصة بها غير متوفرة في متصفحات أخرى، ما يهمك في هذا الأمر أن تفهم سبب وجود الاختلافات عند طريقة عرض صفحات الويب من متصفح لآخر، أو سبب عدم عمل بعض الميزات في متصفح بينما تعمل بشكل مثالي في متصفح آخر، ولهذا السبب يحرص مصممو المواقع على معالجة المشاكل الشائعة للتوافق مع المتصفحات في HTML و CSS. كيف أفتح صفحات الويب؟ يملك كل موقع ويب اسم نطاق Domain name مميز خاص به لا يستخدمه أي موقع آخر ويجب حجزه من خلال دفع رسوم شهرية أو سنوية لشركات تسجيل أسماء المجالات على سبيل المثال اسم المجال الرئيسي لشركة حسوب هو hsoub.com وهذا المجال هو جزء من عنوان الموقع الكامل URL وهو https://www.hsoub.com/‎. حيث تمتلك كل صفحة ويب عنوان URL فريد يميزها ويحدد موقعها الدقيق على شبكة الإنترنت فمن أجل فتح صفحة الويب وعرض محتواها كل ما عليك هو فتح المتصفح المثبت على جهازك وكتابة عنوان URL الخاص بها في شريط عنوان المتصفح عندها سيطلب المتصفح أو ما يعرف بالعميل Client جلب محتويات هذه الصفحة من خادم الويب البعيد Server ويعرضها لك. على سبيل المثال للوصول للصفحة الرئيسية لأكاديمية حسوب كل ما عليك هو إدخال العنوان https://academy.hsoub.com/‎‏‏‏ في شريط عنوان المتصفح، وللوصول إلى الصفحة الخاصة بدروس البرمجة في الأكاديمية يمكنك كتابة العنوان https://academy.hsoub.com/programming/‎ أما إذا كنت لا تعرف العنوان الخاص بصفحة أو موقع ما يمكنك البحث عن اسمه بأحد محركات البحث والوصول له من خلال نتائج البحث وهذه الطريقة هي الأمر الشائع لدى المستخدمين بدلًا من حفظ العناوين الخاصة بكل صفحة. محرك البحث Search Engine هو نوع خاص من مواقع الويب يتم الوصول لها من خلال متصفح الويب ليساعدك في العثور على مواقع وصفحات الويب وأشهرها على الإطلاق محرك بحث جوجل الذي يتميز بدقة نتائجه، ومؤخرًا برز اسم محرك بحث Bing من شركة مايكروسوفت الذي يعمل بتقنيات الذكاء الاصطناعي. ما الفرق بين موقع الويب وصفحة الويب؟ يتكون موقع الويب عادة من عدة صفحات ويب مرتبطة ببعضها البعض بطرق مختلفة والتي تشترك في اسم مجال أو عنوان فريد خاص بها. يمكن تشبيه صفحة الويب بصفحة من كتاب والموقع بالكتاب نفسه الذي يجمع في طياته كل هذه الصفحات تحت عنوان واحد مشترك ويكون لكل صفحة منها عنوانها الخاص الذي يميزها. ينظم موقع الويب على شكل صفحات مرتبطة مع بعضها البعض بروابط تشعبية وأهم هذه الصفحات هي الصفحة الرئيسية وهي الصفحة الأولى التي يراها المستخدم عند دخوله إلى موقع الويب وهي تعطيك نظرةً شاملةً عن محتوى الموقع ومنها تنتقل عبر صفحات الموقع الفرعية الأخرى، ويجب أن يحرص مصمم الموقع على جعل التنقل في صفحات الموقع واضحًا وسهل الاستخدام كي لا يشتت زوار الموقع. ما هي عناصر صفحة الويب؟ تختلف العناصر أو الأقسام التي تحتويها صفحات الويب وطريقة توزيع المحتوى ضمن هذه الأقسام بحسب الهدف من هذه الصفحة وطبيعة المحتوى الذي تتضمنه لكن يمكن القول أن معظم صفحات الويب تتضمن العناصر التالية: ترويسة الصفحة: وهي تتضمن عادة اسم الموقع أو شعار الموقع وشريط التنقل بين صفحات الموقع وصندوق للبحث في محتوى الموقع، وقد تتضمن بعض الإشعارات أو العروض المميزة أو الصور المميزة التي تريد لفت نظر المستخدمين لها. الشريط الجانبي للصفحة: وهو قسم اختياري في الصفحة يعرض المعلومات التي لا تكون جزءًا من المحتوى الرئيسي للصفحة. وقد يتضمن إعلانات أو عبارات دعوة لاتخاذ إجراء CTA أو روابط لأجزاء أخرى من موقع الويب وقد يتضمن رابط الرجوع إلى أعلى الصفحة لا سيما في الصفحات ذات المحتوى المكثف. المحتوى الأساسي للصفحة: وهو يتضمن عادة عنوان صفحة الويب ومحتوى منوع من فقرات وصور وروابط لصفحات أخرى حسب الحاجة. تذييل الصفحة: هو القسم الذي يعرف المستخدم أنه وصل إلى نهاية صفحة الويب ويجب أن يتضمن التذييل أي معلومات مهمة عن الموقع وعبارة حقوق النشر وقد يتضمن بعض الروابط لصفحات هامة مثل صفحة سياسة الخصوصية ومعلومات الاتصال وروابط للشبكات الاجتماعية. أنواع صفحات الويب ستجد في شبكة الانترنت نوعين من صفحات الويب منها ما هو بمحتوى ثابت لا يتغير مثل صفحات السيرة الذاتية أو معارض الأعمال وأخرى بمحتوى ديناميكي متجدد مثل الصفحات الإخبارية وصفحات المدونات وصفحات وسائل التواصل الاجتماعي، وإليك الفرق بين هذين النوعين. صفحات الويب الثابتة Static Web Pages هي صفحات تمتلك محتوى ثابت مخصص للقراءة فقط ويظهر لكافة المستخدمين بنفس الشكل، وهذه الصفحات تكتب عادة بلغة HTML حيث يتوجب عليك إنشاء ملف بالامتداد ‎.html لكل صفحة جديدة تضيفها للموقع. ويمكن أن تتضمن الصفحات الثابتة موارد أخرى مثل تنسيقات CSS للتحكم في مظهرها وأكواد بلغة جافا سكريبت JavaScript لإضافة تأثيرات تفاعلية إليها إلى جانب ملفات الوسائط مثل الصور والأصوات ومقاطع الفيديو وغيرها من الوسائط التي تعرض على صفحات الويب. كي تغير محتوى صفحات الويب الثابتة تحتاج لأن تصل إلى ملفات الشيفرات البرمجية لهذه الصفحة وتقوم بتعديل ما تريد بنفسك وتجدر الإشارة لأن جميع مواقع وصفحات الويب كانت ثابتة في بدايات ظهور الويب. واليوم لا تزال الصفحات الثابتة مستخدمة لعرض أي محتوى يكتب لمرة واحدة ولا يحتاج لتخصيص أو تحديث بشكل متكرر مثل مواقع السيرة الذاتية ومعارض الأعمال وصفحات الهبوط والصفحات التعريفية للشركات. لكن ماذا لو كانت المواقع ذات محتوى متغير بشكل متكرر أو يحتاج لأن يخصص حسب المستخدم أو يتفاعل معه؟ عندها تحتاج لأن تصمم صفحات ويب ديناميكية. صفحات الويب الديناميكية Dynamic Web Page هي صفحات يتم تغيير محتواها باستمرار بالاعتماد على مدخلات المستخدم وتفاعله مع الصفحة وغيرها من العوامل ومن الأمثلة عليها تطبيقات الويب التفاعلية ووسائل التواصل الاجتماعي ومواقع التجارة الإلكترونية وما شابه، ويمكن لهذه الصفحات عرض تقديم معلومات مختلفة للزوار المختلفين، على سبيل المثال موقع التواصل الاجتماعي فيسبوك هو موقع ديناميكي لأن محتوى صفحة فيسبوك التي تظهر لي مختلف عن محتوى الصفحة التي تظهر لك، كما أنك في كل مرة تزور فيها صفحتك تجد فيها معلومات مختلفة عن المرة السابقة. تصمم صفحات الويب الديناميكية باستخدام لغات برمجة تعمل على الخادم مثل PHP أو بايثون أو روبي ..إلخ، إضافة للغات HTML و CSS وجافا سكريبت وغالبًا ما تحتوي على عناصر ديناميكية تتفاعل مع مدخلات المستخدم وتستخرج المعلومات المطلوبة المخزنة في الخادم لإنشاء صفحة الويب النهائية التي يشاهدها المستخدم في متصفحه. ولمطالعة مزيد من المعلومات حول الطريقة التي تعمل بها صفحات الويب الدينامكية أنصح بمطالعة مقال نظرة على تفاعلات الخادم مع العميل في موقع ويب ديناميكي. تعلم برمجة وتصميم صفحات الويب قد تكون مهتمًا بمعرفة الطريقة التي تبرمج بها صفحات الويب وتتساءل كيف يمكنني تعلم برمجة وتصميم صفحات الويب وإدارتها بسرعة واحترافية وما هي اللغات والأدوات الواجب تعلمها. إليك أهم الخطوات التي يمكنك اتباعها لتعلم برمجة صفحات الويب: تعلم كيف يعمل الويب تعلم الأدوات والتقنيات اللازمة لتطوير صفحات الويب تعلم تصميم المواقع الإلكترونية اختر مصادر تعلم موثوقة ومنظمة لا تتوقف عن التعلم لنتعرف كل خطوة من هذه الخطوات بمزيد من التفصيل: 1. تعلم كيف يعمل الويب في هذه المرحلة عليك تعلم مجموعة من المفاهيم الأساسية مثل: كيف يعمل الويب Web. كيف تعمل مواقع الويب. ما هي مكونات الويب الرئيسية. ما هو مفهوم بروتوكولات الويب مثل HTTP و TCP/IP و وكيفية تخزين وتنظيم الصفحات والملفات المختلفة لمواقع الويب على الخادم المتصل بالإنترنت وعرضها على المتصفح أو العميل. أنواع الخوادم وكيفية إدارتها ومفهوم استضافات الويب وأنواعها. 2. تعلم الأدوات والتقنيات اللازمة لتطوير صفحات الويب في المرحلة التالية من المهم أن تتعرف على أهم الأدوات المستخدمة في بناء مواقع ويب، وتحدد التقنيات التي تريد استخدامها وكي لا تشعر بالتشتت فقد وفرنا في مقال المدخل الشامل لتعلم تطوير الويب وبرمجة المواقع معلومات شاملة تعرفك على كافة الجوانب المتعلقة بتطوير صفحات الويب والتقنيات ولغات البرمجة التي يمكنك تعلمها لتصبح مطور مواقع محترف، بعد أن تتضح لك الصورة الكاملة حدد بدقة ما هي اللغات والأدوات التي تريد استخدامها لبناء مواقع الويب وضع خطة زمنية لتعلمها. 3. تعلم تصميم المواقع الإلكترونية إذا كنت ترغب في التخصص في تصميم واجهات مواقع وتطبيقات الويب فعليك في هذه الحالة تعلم أساسيات تصميم المواقع الإلكترونية والتعرف على أفضل النصائح لتصميم واجهة المستخدم لتصمم مواقع وصفحات ويب احترافية، وتنظم بنية موقعك بأفضل طريقة ممكنة، وتختار أفضل أنواع الخطوط والألوان التي عليك استخدامها بما يتناسب وهوية الموقع والفئة المستهدفة وتحسين تجربة المستخدم. 4. اعتمد مصادر تعلم موثوقة اختر مصادر التعلم التي تفضلها سواء دروس عبر الإنترنت أو كتب أو معسكرات أو قنوات يويتوب أو دورات تدريبية، لكن تشتت نفسك بكثرتها واحرص على اختيار مصادر منظمة ومتكاملة، ولا تكتفِ بمجرد القراءة أو المشاهدة بل طبق كل ما تتعلمه وصمم مواقع تجريبية وقم بنشرها على الإنترنت لأن التطبيق العملي أفضل وأسرع طريقة للتعلم وهو يساعدك على بناء معرض أعمالك والعثور على وظيفة بشكل أسرع. ستجد في أكاديمية حسوب الكثير من الدورات التدريبية المتخصصة في تطوير مواقع الويب مثل: دورة تطوير واجهات المستخدم التي تعرفك على كل ما يخص تطوير الواجهات الأمامية لمواقع الويب وبناء عدة مواقع ويب ثابتة تعزز معرض أعمالك وتساعدك في العثور على وظيفة ملائمة. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python التي ستتعلم فيها أساسيات لغة البرمجة بايثون وتبني من خلالها مواقع مختلفة مطلوبة في سوق العمل. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة JavaScript التي ستتقن من خلالها لغة البرمجة الأكثر شهرة وانتشارًا جافا سكريبت وتتعلم تطوير العديد من أنواع التطبيقات المختلفة من خلالها. دورة تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة PHP التي ستتعلم من خلالها تطوير مواقع انترنت احترافية باستخدام العديد من الأدوات والتقنيات. تتكون كل دورة من هذه الدورات من مسارات غنية بالمعلومات لا تطلب منك أي معرفة مسبقة وتنتهي بتطوير العديد من مواقع الويب الاحترافية في عدة مجالات وتوفر تحديثات مستمرة ومدربين محترفين يوفرون لك إرشادات وإجابات على كافة تساؤلاتك طيلة فترة التعلم. كما ستجد الكثير من الدورس والمقالات المجانية حول تصميم صفحات الويب وتعلمك تطوير الويب من الصفر للاحترف، ليس هذا فحسب فإن كنت ممن يفضل الدراسة من الكتب لما توفره من معلومات شاملة ومنظمة ومتدرجة، ستجد في قسم الكتب في أكاديمية حسوب الكثير من الكتب الشاملة عن لغات برمجة صفحات الويب وتصميم واجهات المواقع الإلكترونية المتاحة للتحميل بالمجان. 5. لا تتوقف عن التعلم الاستمرارية في التعلم أساسية في أي مجال تقني وفي مجال تطوير الويب على وجه الخصوص لكونه مجالًا متجددًا بصورة مستمرة ويوفر الكثير من التقنيات والأدوات التي تسهل عمل المطورين وتحسن من طريقة برمجة صفحات الويب، لذا كن على اطلاع على كل جديد في هذا المجال واستفد من في الارتقاء بمستوى عملك. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على مفهوم صفحات الويب ومكوناتها وأنواعها المختلفة وطريقة عملها، وأهم الخطوات التي يمكنك اتباعها لتتعلم برمجة وتصميم صفحات الويب ووفرنا مجموعة من المصادر العربية الموثوقة التي تساعدك في رحلة التعلم. اقرأ أيضًا تعلم تطوير الويب كيف يعمل الويب Web؟ عالم الويب ومعاييره كيفية التعامل مع الويب مراحل بناء مواقع الإنترنت من الصفر

ربما تقرأ أو تشاهد يوميًا تقارير عن توقع في انخفاض أو ارتفاع مؤشرات أسواق المال أو تغيرات متوقعة في أسعار شراء بعض المنتجات على أساس شهري أو سنوي، أو حتى نجاح أو إخفاق لقاح لأحد الأمراض في مرحلة التجربة السريرية؛ فما مصدر هذه المعلومات؟ لا تُعد هذه الظواهر ظواهر علمية طبيعية أي لا تنتنج عن قوانين ثابتة يمكن تطبيقها في كل زمان ومكان، بل تأتي في معظم الأحيان نتيجة تطبيق طرق استدلالية أو تحليلية أو إحصائية على كم مترابط أو غير مترابط من البيانات المتوفرة عن هذه الظاهرة أو تلك، وتكون نتيجتها مجموعة محددة من المعلومات التي توصِّف هذه الظاهرة بلغة واضحة يمكن البناء عليها لاحقًا لاتخاذ قرار أو توثيق حادثة. يطلق على العلم القائم خلف هذه الطرق الاستدلالية والتحليلية والإحصائية اسم علم البيانات Data science أو العلم القائم على البيانات Data-driven science ويُعدّ حاليًا من أكثر العلوم التي تدفع عجلة التقدم التقني في مجالات تعلم الآلة والبحث عبر الإنترنت والتعرف الآلي على الصوت والصور والنقل والصحة واستكشاف المخاطر وغيرها الكثير. وأصبح هذا المجال أحد أهم المجالات في العالم الرقمي ولا عجب في ذلك فهو العلم الذي يهتم باستخراج القيمة الكامنة في البيانات التي تعد اليوم أهم أصول الشركات حتى أنها أصبحت تسمى النفط الجديد أو الذهب الجديد. وستكتشف في مقال اليوم كل خبايا هذا العلم وتتعرف على فوائده وأهم أدواته وتقنياته وحتى التعرف على سوق العمل فيه ومصادر تعلمه. ما هو علم البيانات Data Science؟ يُعد علم البيانات حقلًا لتطبيق المهارات التحليلية والوسائل العلمية لاستخلاص معلومات ذات قيمة وأهمية انطلاقًا من بيانات خام raw data أو بيانات مهيكلة أو غير مهيكلة وذلك لاتخاذ القرارات أو وضع خطط استراتيجية في مجال عمل معين أو تحليل الأنظمة أو بناء تصورات مسبقة عن سلوكها. تزداد أهمية علم البيانات يومًا بعد يوم، إذ تساعد الإضاءات التي يقدمها علم البيانات على زيادة كفاءة العمل وتحديد فرص عمل جديدة وزيادة فعالية النشاطات التجارية، وتضيف ميزات تنافسية قوية للأعمال التي تعتمد على علم البيانات موازنة بغيرها وفي مختلف المجالات والأصعدة. يتألف علم البيانات من ثلاث تخصصات أو مجالات متقاطعة مع بعضها البعض وهي كالتالي: علم البيانات هندسة البيانات تحليل البيانات قد تتداخل المهام في كل مجال من هذه المجالات، إلا أن المسؤوليات الأساسية لكل منها تختلف في مكان العمل وفيما يلي نوضح أهم الفروقات بين كل تخصص منها. علم البيانات علم البيانات هو المجال الذي يهتم بتطبيق تقنيات التحليلات المتقدمة والمبادئ العلمية لاستخراج معلومات قيمة من البيانات بهدف اتخاذ القرارات التجارية الأفضل والتخطيط الاستراتيجي . يعمل في مجال علم البيانات أشخاص ذوو كفاءة عالية يملكون معرفة أساسية في تخصص تحليل البيانات وهندسة البيانات فهم يتشابهون في عملهم مع مهندسي البيانات إلا أنهم أصحاب اليد العليا في جميع الأنشطة المتعلقة بالبيانات فعندما يتعلق الأمر باتخاذ القرارات المتعلقة بالأعمال يتمتع عالم البيانات بكفاءة أعلى وهو الذي يتخذ القرار النهائي بشأن العمل. يجب أن يمتلك المتخصص في هذا المجال مهارات تحليلية وبرمجية متقدمة تمكنه من حل مشكلات العمل بشكل كامل بالاعتماد على البيانات واستخراج المعلومات القيِّمة والمفيدة منها لتطوير الأعمال مستخدمًا برمجيات متقدمة من خلال الاعتماد على أفضل المنظومات والخوارزميات لحل المسائل المتعلقة بتنظيم البيانات واستخلاص المعلومات منها. يمكن أن نختصر ماهية علم البيانات بالنقاط التالية: طرح الأسئلة الصحيحة عن المسألة المدروسة وتحليل البيانات الخام. نمذجة البيانات باستخدام خوارزميات متنوعة ومتقدمة وعالية الكفاءة. تصوير البيانات لفهمها من منظور أوضح. فهم البيانات المتاحة لاتخاذ قرارات أفضل أو الوصول إلى نتيجة نهائية. باختصار علم البيانات هو العلم المسؤول عن استخراج معلومات مفيدة من بيانات مبعثرة ولا قيمة لها بشكلها الخام بعد تنظيفها وتصحيح أخطائها وإزالة القيم المكررة منها ومعالجة القيم المفقودة منها وهي تشبه عملية استخراج شيء مفيد من النفايات. علم هندسة البيانات Data Engineering هندسة البيانات هي العمود الفقري لعلم البيانات وتتضمن عملية تصميم وبناء أنظمة تسمح للأشخاص بالتنقيب عن البيانات الأولية وجمعها وتنظيفها من مصادر وتنسيقات متعددة وتخزينها واستعادتها ونقلها تمهيدًا لتحليلها واستخراج معلومات مفيدة منها. كما تهتم هندسة البيانات بالبيانات الوصفية التي تُعد بيانات تصف بيانات أخرى. وتأتي أهمية هندسة البيانات من ضرورة تهيئة البيانات التي جرى جمعها حتى تُخزن ويسهل استعادتها عند الطلب فلا معنى لأي تحليل أو تفسير للبيانات ما لم تجري أرشفة النتائج وتخزينها في منظومة معلوماتية يسهل التعامل معها لاتخاذ القرار. تتضمن هندسة البيانات المهام التالية: استخراج البيانات من مصادر مختلفة Data extraction معالجة البيانات Data processing وتحويل البيانات Data transformation والتي تتضمن تنظيف البيانات data cleaning ومعالجة القيم الفارغة وفصل القيم المجمَّعة وإزالة القيم الخطأ أو تحويلها إلى قيم صحيحة موحدة ومتناسقة. تحميل البيانات Data load وتخزين البيانات الناتجة في المصدر النهائي وعادة تكون قاعدة بيانات مخصصة للتحليل Database analysis تنفيذ العمليات الثلاث ETL التي تعني استخراج Extract وتحويل Transfer وتحميل Load والتي تعني مجتمعة عملية تنقل البيانات من قاعدة بيانات واحدة، أو قواعد بيانات متعددة، أو مصادر أخرى إلى مستودع موحد عادة ما يكون مستودع بيانات. فنظرًا لكون تحليل البيانات أمرًا صعبًا لأن البيانات تجمع بواسطة تقنيات مختلفة ويتم تخزينها بهياكل وتنسيقات مختلفة لكن الأدوات المستخدمة لتحليل البيانات تتطلب أن تكون كافة مجموعات البيانات مخزنة بنفس الهيكلية! وهنا يأتي دور هندسة البيانات في توحيد مجموعات البيانات وإنشاء البنية التحتية التي تزود أعضاء فريق البيانات ببيانات عالية الجودة ليعملوا عليها ويفهموها ويعثروا من خلالها على إجابات لأسئلتهم، وهم مسؤولون كذلك عن تصميم وصيانة هذه البنية التحتية. على سبيل المثال يمكن أن تجمع الشركات العديد من البيانات حول عملائها ومن مصادر متنوعة مثل معلومات حول الفواتير من برنامج مخصص لإدارة المبيعات ومعلومات عن الشحن من برنامج إدارة شركات الشحن والخدمات اللوجستية ومعلومات عن دعم العملاء من برنامج دعم العملاء ومراقبة مواقع التواصل الاجتماعي للحصول على المحتوى الذي يهتم به العملاء ويتفاعلون معه ومعلوماتهم الديموغرافية وأوقات نشاطهم …إلخ. توفر هذه البيانات الكثير من المعطيات للعميل لكن الحصول عليها من مصادر مختلفة وبتنسيقات متنوعة يجعل فهمها والحصول على الإجابات التي نريدها منها أمرًا صعبًا للغاية ويستهلك الكثير من الوقت والجهد لذا لا يمكننا أن نُعوِّل على إدراكنا البشري في هذا الأمر. لهذا السبب يقوم مهندسو البيانات بإعداد هذه البيانات وتنسيقها وتنظيمها وتخزينها في مستودعات بيانات مناسبة مصممة لمعالجة الاستعلامات بسرعة تضمن الأداء المناسب، وبعدها يقدمون هذه البيانات إلى مستهلكي البيانات النهائية مثل محللي البيانات الذين لن يتمكنوا من الوصول إلى البيانات وتحليلها واستخلاص النتائج والقرارات الصائبة منها بدون البنية التحتية التي ينشؤها لهم مهندسو البيانات. عمومًا، كان هذا تعريفًا مختصرًا بتخصص هندسة البيانات، وقد توسعنا بالحديث عنه في مقال منفصل بعنوان الدليل الشامل إلى هندسة البيانات Data Engineering فارجع إليه للاستزادة. علم تحليل البيانات Data analysis تحليل البيانات هو المجال المسؤول عن معالجة البيانات لاستخراج أو استخلاص معلومات مفيدة من شأنها أن تساعد الشركات والمنظمات في حل مشكلة ما أو الكشف عن فرصة ما لتطوير العمل وعرض هذه المعلومات والنتائج التي تم الحصول عليها بأفضل طريقة لصانعي القرار في العمل حتى يتمكنوا من اتخاذ قرارات من شأنها تطوير العمل نحو الأفضل. على سبيل المثال قد يطلب من محلل البيانات تقسيم العملاء بناءً على سلوك الشراء لديهم لتحديد العملاء الذين يجب أن يتم استهدافهم في الحملات التسويقية وإرسال العروض الأنسب المخصصة لكل منهم بناءً على سلوكه الشرائي أو يطلب منه تحديد التكلفة الأفضل للمنتجات للحفاظ على القوة الشرائية كي لا تنخفض عن مستويات السنوات السابقة. ومن أهم المهام التي يعنى بها تحليل البيانات ما يلي: جمع البيانات الخام من مصادر متعددة وتنظيمها. التأكد من جودة البيانات وتنظيفها وتحويلها عند الضرورة. نمذجة البيانات في تنسيقات محددة. التمثيل الرسومي للبيانات أو تصوير البيانات Data visualization ويقصد به عرض البيانات بطريقة مرئية كي يتمكن المتابع من فهم المحتوى الذي تقدمه ويستوعب الرؤى التي استخلصت من هذه البيانات. إيجاد إجابات وحلول لأي مشكلات أو استفسارات في مجال العمل من خلال تحليل البيانات ذات الصلة. الاستفادة من الإحصائيات الوصفية في تلخيص ووصف خصائص مجموعة البيانات. للقيام بهذه المهام يحتاج المختص في تحليل البيانات لامتلاك مجموعة من المهارات الفنية وأهمها الإلمام الجيد بلغة الاستعلام الهيكلية SQL لاستخراج البيانات التي يحتاجها من قواعد البيانات العلاقية المختلفة وإتقان البرامج المخصصة مثل MS Excel و MS Access و Microsoft Power BI التي تساعد في تحليل هذه البيانات وإنشاء نماذج منها وإجراء العمليات الحسابية والإحصائية المختلفة عليها. كما يحتاج بالطبع لامتلاك معرفة جيدة بالإحصاء والتحليل الرياضي لإضافة المهارات في التنظيم والتخطيط والاهتمام بأدق التفاصيل كي يتمكن من إدارة ومعالجة طلبات العمل بكفاءة، كما تعد مهارات التواصل مفيدة جدًا أيضًا لمحللي البيانات لأنهم بحاجة إلى التعبير عن نتائجهم وتفسيرها بوضوح لأرباب العمل. كان هذا تعريفًا مختصر بمجال تحليل البيانات، وقد توسعنا بالحديث عنه في مقال منفصل بعنوان الدليل الشامل لتحليل البيانات Data Analysis فارجع إليه للاستزادة. الفرق بين علم البيانات والذكاء الاصطناعي يُعرّف الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence واختصارًا AI بأنه وسيلة لتزويد الآلات بسلوك يحاكي السلوك البشري كي تقارب تفكيرهم وتتصرف مثلهم وبالتالي فإن الجانب الأساسي من تقنية الذكاء الاصطناعي مرتبط بتعلم الآلة وتعلم الآلة المعمّق. يلخص الجدول التالي الفرق بين علم البيانات والذكاء الاصطناعي من نواحي عدة كي نستطيع إدراك أوجه الشبه والاختلاف: وجه الموازنة علم البيانات الذكاء الاصطناعي الأساسيات علم البيانات هو دورة عمليات مفصلة تتضمن التحضير الأولي للبيانات وتحليلها ثم تصويرها واتخاذ القرار الذكاء الاصطناعي هو إنجاز نموذج قادر على التوقع بهدف التنبؤ بأحداث مستقبلية. الأهداف التعرف على الأنماط المطلوب إيجادها ضمن البيانات الخام للمشروع قيد الدراسة أتمتة العمليات ووضع بيانات التصرف الذاتي ضمن الوحدة البرمجية المدروسة. نوع البيانات التي يعمل عليها يعمل علم البيانات على أنواع مختلفة من البيانات مثل البيانات الخام والبيانات المهيكلة وغير المهيكلة. يستخدم الذكاء الاصطناعي أنواع معيارية من البيانات على شكل متجهات vectors وأنواع مدمجة أخرى من البيانات التقنيات المستخدمة يستخدم التقنيات الرياضية والإحصائية وخوارزميات تعلم الآلة وأدوات تحليل البيانات وتصويرها. يستخدم بشكل أساسي خوارزميات تعلم الآلة وتعلم الآلة المعمّق. المعرفة المكتسبة تُستخدم المعرفة التي يوفرها علم البيانات في إيجاد الأنماط والسلوكيات في البيانات. تصب المعرفة التي يوفرها الذكاء الاصطناعي في تزويد الوحدات البرمجية بشكل من أشكال التصرف الذاتي. أمثلة عن الأدوات المستخدمة ++R, Python, MATLAB,C Tensor flow, sci-kit-learn, Kaffee متى يُستخدم يُستخدم علم البيانات عندما تقتضي الضرورة استخدام حسابات رياضية سريعة أو تحليل بيانات استطلاعي أو تحليل توقعي predective analysis. لا بد في هذه الحالات من تحديد الأنماط والسلوكيات من خلال البيانات المتاحة ويتطلب ذلك معرفة بالإحصاء الرياضي. يُستخدم الذكاء الاصطناعي عندما تقتضي الضرورة التخلص من عمل ضروري متكرر. لا بد في هذه الحالات من تقييم مخاطر الانتقال إلى الذكاء الاصطناعي وسرعة اتخاذ القرار ودقة في التنفيذ بعيدًا عن المشاعر البشرية والانحياز. أمثلة عن الاستخدام تحسين العمليات واكتشاف سلوكيات العملاء والتحليل المالي وغيرها الكثير. الروبوتات وبرمجيات المحادثة الآلية والألعاب عبر الإنترنت وأنظمة المساعدة الصوتية. هنالك مسارات أخرى بدأت تتبلور تعكس التأثير الكبير لعلم البيانات على الذكاء الاصطناعي مع تزايد الاندفاع نحو ما يُعرف بالذكاء الاصطناعي القابل للتوضيح explainable AI والذي يقدم معلومات تساعد المستخدمين على فهم كيفية عمل نماذج تعلم الآلة ومقدار الثقة التي ينبغي أن يولوها لنتائج عمل هذه الوحدات عند اتخاذ القرارات. بالإضافة إلى دور علم البيانات في صياغة مبادئ تصميم الذكاء الاصطناعي المسؤول responsible AI principles للتأكد من عدالة جميع التقنيات المستخدمة وضمان عدم تحيزها وشفافيتها. مكونات علم البيانات ينبثق علم البيانات من مجموعة من المكوّنات أو العلوم ولا بد من استعراضها حتى تتوضح أبعاد هذا العلم: الإحصاء Statistics الرياضيات Mathematics البرمجة وعلوم الحاسوب Programming and Computer Science أساسيات الرياضيات لتتعلم علم البيانات لا بد من إتقان المفاهيم الأساسية في الرياضيات التي تعد الجزء الأكثر حيوية في مجال علوم البيانات، فهي الفضاء الذي تُدرس ضمنه الكميات والبنى والعلاقات ذات الصلة بالظاهرة المدروسة. إذ يُعد علم الرياضيات اللغة التي توصِّف الظواهر العلمية وتوفر الأدوات الضمنية التي يستخدمها علم البيانات مثل عمليات الاستقراء والتحليل والإحصاء والتفاضل والتكامل وغيرها. الإحصاء الرياضي يُعد الإحصاء الرياضي Statistics من أهم مكوّنات علم البيانات لأنه الوسيلة الأنسب لجمع وتحليل البيانات العددية مهما كانت كميتها كبيرة واستخلاص الأفكار منها. يتعامل هذا العلم مع مجموعات منفصلة من البيانات أو مجموعات مستمرة منها محاولًا تطبيق وسائل رياضية لدراسة ميل هذه البيانات للتقارب أو التباعد والمنحى الذي تأخذه في هذا السلوك ثم تضع أطرًا لتعريف وتصنيف هذه الوسائل. فمن منا لم يسمع في مرحلة ما من تحصيله الدراسي كلمة متوسط حسابي أو انحراف معياري أو منوال مثلًا، فهذه المصطلحات ما هي إلّا مقاييس لابتعاد قيم مجموعة من البيانات عن قيمها الوسطى. البرمجة وعلوم الحاسوب يأتي الحمل الأكبر في علم البيانات على البرمجة وتخصص علوم الحاسوب كي تتمكن من كتابة وتنقيح وتعديل الشيفرات التي تجمع وتحلل وتهيكل البيانات، حيث يجب على من يريد التخصص في علم البيانات تعلم إحدى لغات البرمجة والمكتبات البرمجية التي تدعم الوظائف الإحصائية والرياضية وبرمجيات التحليل وإيجاد علاقات الترابط وغيرها، إضافة لقواعد البيانات المسؤولة بشكل أساسي عن تخزين البيانات وتنظيمها واسترجاعها. كما يعد تعلم الآلة Machine learning أحد التقنيات المتقدمة التي تلعب في الآونة الأخيرة دورًا حيويًا في علم البيانات فمن خلاله يمكننا من الحصول على تنبؤات وقرارات أفضل دون الحاجة للتدخل البشري مما يساعد علماء البيانات في أداء مهامهم والحصول على حلول لمشكلات العمل بطريقة أسرع وأكثر ذكاء مقارنة بالاعتماد على التقنيات الإحصائية التقليدية. وإذا كنت مهتمًا بتعلم أسس علوم الحاسوب والتخصص في مجال علوم البيانات واكتساب خبرة عملية فيه بأسرع الطرق يمكنك مطالعة مقال أساسيات علوم الحاسوب فهو بمثابة دليل شامل يعرفك على اختصاص علوم الحاسب وأهم فوائده وتطبيقاته. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن أهمية علم البيانات لم تكن البيانات المتوفرة حول مختلف المجالات خلال العقد الأول من هذه الألفية وما قبلها -وخاصة بشكلها الرقمي- ذات أحجام كبيرة جدًا، وكان من السهل تخزينها في هياكل مخصصة مثل الجداول الإلكترونية وقواعد البيانات العلاقيّة ومن ثم التعامل معها من خلال أدوات مختلفة بكل سهولة ويسر. فقد جمعت البيانات ما قبل الحقبة الرقمية بأساليب يدوية مرهقة بالاعتماد على الأشخاص والأوراق والجداول ولم تكن بيانات شاملة، بل كانت تقتصر على ما هو ضروري للجهة التي تحتاج هذه البيانات سواء أكانت حكومية أو سواها. مع التحول إلى الرقمنة، أصبحت عملية الحصول على البيانات وتصنيفها أسهل وأيسر وظهرت أنواع جديدة من قواعد البيانات التي تسهل التعامل مع هذه البيانات، لكن كما أشرنا بقيت ضمن حدود السيطرة. لكن الكم الهائل جدًا من البيانات التي تنتج يوميًا عن كل فرد قد وصلت وفق بعض الأبحاث إلى 1.7 ميغا بايت في الثانية عام 2020 وقد تصل إلى أضعاف هذا الرقم في لحظة كتابة هذه الأسطر. فانطلاقًا من البيانات البسيطة التي يسجلها الجوال عن مستخدميه، وبيانات التصفح واستخدام الحاسوب، وبيانات نشاطك على مختلف مواقع التواصل الاجتماعي وعمليات التسجيل والشراء أو أي نشاط على مختلف المواقع قد تُسجل وتؤرشف لغايات خاصة بمشغلي تلك المواقع فتأمل عندها الكميات الكبيرة من البيانات التي ستظهر حتى حركة مؤشر الفأرة على شاشة متصفح مسجلة وتستعملها المواقع عبر أدوات تعقب وتحليل مختلفة مثل تتبع الأقسام التي زرتها والروابط والمنتجات التي أبديت اهتمامُا بها وذلك لتحليل سلوكك وبالتالي تقديم تجربة أفضل لك. ولا ننسى تطور البرامج السحابية التي مكنت المؤسسات من تتبع أحجام ضخمة من بيانات الأعمال في الوقت الفعلي وتوفر مليارات من أجهزة إنترنت الأشياء IoT حول العالم التي تجمع كل لحظة كمًا ضخمًا من البيانات عن كل تحركاتنا، لذا يتوقع أن يكون هناك 175 زيتابايت من البيانات في عالم البيانات العالمي بحلول عام 2025 وللعلم فإن زيتابايت يساوي 1000 بايت للأس 7 وبعبارة أخرى فإن زيتابايت واحد يحتوي على 21 صفرًا ولهذا السبب نحن نعيش بالفعل حقبة انفجار البيانات الضخمة Big Data Explosion ونحتاج لطريقة تمكننا من معالجة هذا الكم الجنوني من البيانات! إن معالجة هذا الكم الهائل من البيانات هي مهمة صعبة جدًا على أي مؤسسة أو جهة، لهذا ظهرت الحاجة الماسة إلى أدوات وتقنيات فعالة لمعالجة وتحليل تلك البيانات وأشخاص مؤهلين قادرين على التعامل معها وبدأ علم البيانات بالتبلور ليكون مزيجًا من عدة علوم تتكامل لإنجاز ما يلي: تجميع البيانات الخام وإعدادها للمعالجة أو التحليل النوعي. تحويل هذه الكميات الكبيرة من البيانات الخام وغير المهيكلة إلى معلومات ذات قيمة. تقديم البيانات وعرضها بصريًا لتوضيح الاستراتيجيات أو القرارات المبنية على نتائج تحليل تلك البيانات. استخلاص الأفكار والرؤى من البيانات المحللة باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي وخوارزميات تعلم الآلة. وضع استراتيجيات تطوير للأعمال انطلاقًا من نتائج التحليل والدراسة. وضع توقعات صحيحة أو قريبة من الصحة في مختلف المجالات مثل استطلاعات الرأي والانتخابات وحجوزات السفر واستكشاف حالات الغش والدراسات العلمية والاجتماعية وغيرها. لم يكن علم البيانات منذ عقد مضى ولا حتى العاملين في هذا المجال منتشرًا في سوق العمل، لكن الشعبية الكبيرة حاليًا لهذه الفئة من الخبراء تعكس طريقة تفكير الأعمال بالبيانات الضخمة. فلا يمكن بعد الآن تجاهل الكميات الهائلة من البيانات الخام التي أضحت بالنسبة للكثير من الشركات بمثابة منجم ذهب افتراضي طالما أن هناك خبراء متحمسين وطموحين ودقيقي الملاحظة قادرين على التنقيب فيها ورؤية ما لا يراه غيرهم. مجالات علم البيانات يلعب علم البيانات اليوم دورًا فعالًا في جميع جوانب الحياة التجارية والطبية والحكومية …إلخ، ويجد المختصون في المجالات المختلفة كل يوم تطبيقًا جديدًا لعلم البيانات بما يعزز العمل الذي يشرفون عليه ويحقق مكاسب على جميع الأصعدة، لكننا سنقف تاليًا على أبرز المجالات التي شاع استخدام علم البيانات فيها. التعرف على الصور وتمييز الكلام عندما تحمّل صورة على فيسبوك ثم ترى اقتراحات للإشارة إلى أصدقائك في الصورة، فإن ما يجري فعلًا أن موقع فيسبوك قد استخدم خوارزمية تمييز الصور تلقائيًا وقد تعرف على الأشخاص في هذه الصورة. إن هذه الخوارزمية هي جزء من علم البيانات. وكذلك الأمر عندما تقول "Ok Google" ليستجيب هاتفك الذكي ويستعد للأوامر الصوتية، فإن علم البيانات هو السبب في ظهور خوارزمية التعرف على الكلام التي استخدمها التطبيق توًا. محركات البحث عبر الإنترنت هل لاحظت كيف تقترح لك محركات البحث الشهيرة مثل جوجل وياهو وبينج ما هو قريب من نتيجة بحثك؟ هل لاحظت السرعة في عرض النتائج والتحسن المستمر في دقة نتيجة البحث؟ يعود الفضل في ذلك إلى علم البيانات وخوارزمياته التي تجعل تجربة البحث عبر الانترنت أكثر سرعة وفعالية ورضًى للمستخدم. العلوم الطبيعية تُستنبط معظم المعايير العلمية المتعلقة بالظواهر الطبيعية من كم البيانات الهائل الناتج عن مراقبة هذه الظواهر على مدى طويل من الزمن كالمناخ والبيئة والفضاء، إذ ترسل المسابر ملايين البايتات يوميًا إلى مراكز الأبحاث لتحليلها واستقراء النتائج وبالطبع لن يكون من السهل فهم هذه البيانات والربط بينها دون استخدام خوارزميات علم البيانات وطرائقه. عالم الألعاب سواء الألعاب الرياضية الحقيقية كدراسة وتحليل حركات لاعبي كرة القدم وحتى منصات الألعاب الرقمية في تعزيز تجربة اللاعبين. تعتمد الشركات التي ترعى هذه المواضيع على تحليل نتائج البيانات المأخوذة من كم هائل من المباريات ومن تجارب مئات الآلاف الذين يمارسون ألعاب الفيديو عبر الإنترنت. لقد حسَّن استخدام علم البيانات وتقنياته أداء الكثير من شركات الألعاب. النقل إن الهدف الرئيسي لاستخدام علم البيانات في عالم النقل هو الوصول إلى المركبات ذاتية القيادة التي يسعى مصمموها إلى تقليل الخطأ البشري إلى أدنى مستوى وتقليل عدد الحوادث المرورية وضبط معدلات التلوث بعوادم الوقود. إضافة إلى ذلك، يساعد علم البيانات في تحليل حركة المرور واكتشاف الازدحامات والاختناقات المرورية وإرسال إشعارات للسائقين لسلوك طريق آخر مثلًا لوجود ازدحام في الطريق الذي يسير عليه وتحليل الحوادث المرورية واتخاذ القرارات. الرعاية الصحية لعلم البيانات دور بارز في مجال الرعاية الصحية لما يؤمنه من مساهمة في تشخيص الحالات الطبية وتخطيط العلاج والبحث الطبي ويوفر نتائج حاسمة وتوقعات تقترب نسبة الخطأ فيها من الصفر وخاصة في مجالات الكشف عن الأورام وابتكار الأدوية وتحليل الصور الطبية. أنظمة التوصية بالمنتجات تعتمد معظم الشركات مثل غوغل وأمازون ونيتفليكس على علم البيانات الذي يقدم تكنولوجيا مفيدة جدًا في تحسين تجربة مستخدمي هذه الشركات من خلال التوصية بمنتجات هذه الشركات لمستخدميها من معرفة ميولهم وسلوكياتهم أو ما يعرف بالتزكية المخصصة. فعندما تبحث عن شيء ما ثم تجد اقتراحات لأشياء مشابهة لاحقًا فهي نتيجة تطبيق خوارزميات علم البيانات. اكتشاف المخاطر تواجه الشركات المالية مخاطر تتعلق بقضايا التزوير وخسارة رأس المال، لكن بوجود علم البيانات ستقل هذه الأخطار إلى مستويات منخفضة. إذ تستفيد شركات المال من علماء البيانات في دراسة البيانات المالية للاستثمارات المطروحة وإدارة المخاطر المالية واكتشاف المعاملات الاحتيالية وتقييم مخاطر الخسارة أو الإفلاس مما يرفع ثقة العملاء بأداء هذه الشركات، كما يساعد علم البيانات أنظمة تقنية المعلومات في منع الهجمات الإلكترونية ومنع التهديدات الأمنية المختلفة. ومن مجالات هذا العلم الأخرى مساعدة الشركات التجارية على إنشاء حملات تسويقية أقوى وإعلانات مستهدفة أكثر دقة لزيادة المبيعات والأرباح، ومنع حدوث أعطال المعدات في الأماكن الصناعية، ويبرز استخدام علم البيانات المجال الأكاديمية لمراقبة أداء الطلاب وتحسينه للأفضل وغير ذلك الكثير مما لا يتسع المقال لذكره. وقلما تجد اليوم مجالًا لا يساهم علم البيانات الحديث في تحسينه وتطويره نحو الأفضل. دورة حياة مشروع علم البيانات تمر دورة علم البيانات بالمراحل التالية: الاستكشاف إعداد البيانات تخطيط النماذج بناء النماذج التحضير للعمل إيصال النتائج الاستكشاف وهي أولى مراحل هذه الدورة وتبدأ بطرح الأسئلة الصحيحة عن الظاهرة المدروسة. فلا بد قبل أن تبدأ أي مشروع متعلق بعلم البيانات أن تحدد المتطلبات الاساسية لهذا المشروع وأولوياته وميزانيته. لا بد في هذه المرحلة من تحديد كل متطلبات المشروع كعدد العاملين فيه والتقنيات المستخدمة والزمن اللازم لإنجازه والبيانات التي سيجري العمل عليها والغاية منها، وبالتالي سنتمكن من وضع إطار أولي لحل المشكلة التي كانت سببًا في إطلاق المشروع. إعداد البيانات نحتاج في هذه المرحلة إلى إنجاز المهام التالية: تصحيح البيانات وتنظيفها Data cleaning اختزال البيانات وتقليل حجمها Data Reduction تكامل البيانات Data integration نقل البيانات Data transformation بعد إنجاز هذه المراحل الأربعة تصبح البيانات جاهزة لعمليات أخرى. التخطيط لبناء النماذج نحتاج في هذه المرحلة إلى تحديد النماذج المختلفة والتقنيات اللازمة لإيجاد العلاقات والروابط بين متغيرات الدخل. وتجري عادة عملية تحليل بيانات استطلاعي Exploratory data analytics -تختصر إلى EDA- باستخدام الدوال والصيغ الإحصائية ثم أدوات تصوير البيانات لفهم الروابط بين المتغيرات ومن ثم فهم ما ترشدنا إليه تلك البيانات. من أكثر الأدوات شيوعًا في إنجاز هذه المرحلة نجد: SQL Analysis Services R SAS Python بناء النماذج تبدأ في هذه المرحلة عملية بناء النماذج. إذ يجري خلال هذه المرحلة إنشاء مجموعات من البيانات لأغراض التمرين والاختبار لتساعد في تطبيق تقنيات مثل التجميع والتصنيف والربط على البيانات المتوفرة لوضع نماذج عن سلوكها. إليك بعض أدوات بناء النماذج الأكثر شيوعا: SAS Enterprise Miner: عبارة عن إضافة تتكامل مع قواعد بيانات أو جداول (مثل إكسيل) لبناء نماذج تحليلية تعطي توقعات عن البيانات الموجودة وفقًا لمسار التحليل الذي تتبعه. WEKA: وهي مجموعة من خوارزميات لغة الآلة كتبت بلغة جافا للتعامل مع مهام التنقيب عن البيانات. SPSS Modeler: برنامج من شركة IBM لتنفيذ مهام التنقيب عن البيانات وتمثيلها بيانيًا وفهمها واتخاذ القرارات بناء عليها. MATLAB: بيئة عمل رياضية وبرمجية متكاملة لمختلف الأغراض الحسابية والتحليلية وتصوير البيانات وبناء خوارزميات تعلم الآلة وتطبيقها. تحضير المشروع للعمل تُسلم في هذه المرحلة معظم التقارير النهائية عن المشروع إلى جانب الشيفرة والمستندات التقنية. تقدم هذه المرحلة نظرة شاملة عن أداء المشروع على صعيد محدود قبل أن يجري نشر نتائجه كاملةً. إيصال النتائج النهائية يتحقق فريق العمل في هذه المرحلة من أن الهدف الذي وضع للمشروع في مرحلة الاستكشاف قد أنجز أم لا، ثم تُسلم بعد ذلك المعلومات التي تمكن الفريق من حيازتها عن طريق النماذج التي بنيت ومن ثم إيصال النتائج النهائية إلى فريق الأعمال الذي طلب الشروع بالعمل. التخصص في مجال علم البيانات رأينا سابقًا كيف ظهرت الحاجة الملحة لعلم البيانات كتخصص قائم ومستقل بذاته للتنقيب عن المعرفة بين أكوام البيانات الخام ويُعتقد وفقًا لعدة استطلاعات رأي بأنّ هذا التخصص سيكون الأكثر طلبًا في السوق خلال هذا العقد. وبما أن الطلب شديد على هذا المجال فهناك نقص كبير في اليد العاملة فيه عربيًا وعالميًا، لذا أمامك فرصة سانحة لممارسته دون الحاجة لوجود شهادة أكاديمية متخصصة فيه إذ التركيز حاليًا على الخبرة نظرًا لنقص اليد العاملة فيه. أي كل ما تحتاجه هو الخبرة الأساسية في البرمجة والإحصاء الرياضي ورغبة في تعلم هذا المجال وتحصيل كل ما يكسبك الخبرة العملية فيه من دورات ومخيمات تدريبية تؤهلك لدخول سوق العمل والحصول على فرصة مميزة لدى الكثير من الشركات والمنظمات التي ستتهافت على تدريبك وتوظيفك لديها. لهذا السبب لا بد من الاطلاع على التخصصات التي يمكنك العمل بها في حال رغبت في التخصص في مجال علوم البيانات. الوظائف التي يتضمنها علم البيانات حتى تختار التخصص الذي تراه مناسبًا لخبراتك وميولك، سنفرد هذه الفقرة للتفصيل في مجموعة من أهم الوظائف والأدوار الوظيفية المرتبطة بالبيانات والمتطلبات الأساسية لكل وظيفة: عالم بيانات Data scientist محلل بيانات Data analyst مهندس بيانات Data engineer معماري بيانات Data architect مطوّر تصوير بيانات Data Visualization Developer خبير في تعلم الآلة Machine Learning expert لنكتشف المزيد حول كل دور من هذه الأدوار وأهم التقنيات والمهام المنوطة به. محلل البيانات هو شخص خبير ينقّب في أكوام البيانات الخام باحثًا عن نماذج وأنماط علاقات تربط بينها. يعمل بعد ذلك على عرض نتائج ما توصل له بما يساعد على اتخاذ قرار أو حل مشكلة. ما المهارات التي يجب أن يتقنها محلل البيانات؟ معرفة جيدة في الرياضيات. معرفة جيدة في التنقيب ضمن البيانات Data mining. معرفة أساسيات علم الإحصاء Statistic. أن يكون مطلعًا على بعض لغات البرمجة والأدوات البرمجية المستخدمة في علم البيانات مثل: Python MATLAB SQL Hive R JS SAS SPSS وغيرها مهندس بيانات وهو الشخص الذي يعمل مع كميات كبيرة من البيانات ويكون مسؤلًا عن بناء وصيانة بنى مناسبة لهذه البيانات وفقًا لمشروع علم البيانات الذي يعمل عليه. يعمل مهندس البيانات أيضًا على تصميم العمليات التي تتحكم بمجموعات البيانات وتُستخدم في نمذجة هذه المجموعات أو التنقيب فيها أو حيازة معلومات منها أو التحقق من سلامتها. ما المهارات التي يجب أن يتقنها مهندس البيانات؟ معرفة معمقة بتقنيات برمجية مثل: SQL MongoDB Cassandra HBase Apache Spark Hive MapReduce معرفة جيدة بلغات برمجة مثل Python, C/C++, Java, Perl. معماري بيانات وهو الشخص الذي يتصور ويصمم الأسلوب الذي تُنجز وفقه البنية التحتية المسؤولة عن تخزين وإدارة البيانات لأغراض التحليل سواء على صعيد العتاد الصلب أو الصعيد البرمجي. ما المهارات التي يجب أن يتقنها معماري البيانات؟ معرفة معمقة بقواعد تطوير البرمجيات والأنظمة. معرفة معمقة بالمعماريات المستخدمة في إنجاز قواعد البيانات. عالم بيانات عالم البيانات هو شخص خبير يعمل على تجميع وتحليل واستخلاص النتائج من كميات كبيرة من البيانات الخام أو المهيكلة أو غير المهيكلة. يجمع عمل عالم البيانات بين علوم الحواسب وخاصة برمجتها وعلم الإحصاء والرياضيات. يعمل عالم البيانات على تحليل ومعالجة ونمذجة البيانات ثم يفسر النتائج التي حصل عليها كي يُنشئ خطة عمل مناسبة للشركة أو المنظمة أو الجهة التي يعمل لديها. يُسخّر علماء البيانات قدراتهم ومهاراتهم في مختلف المجالات سواء التقنية منها أو الاجتماعية للبحث عن تفاصيل قد لا يراها ولا يفهمها سواهم في كم البيانات الهائل الذي يعملون عليه، إذ يتضمن عملهم عادة إيجاد ترابط منطقي بين بيانات غير مهيكلة أو خام تنتج عن مصادر مختلفة كالأجهزة الذكية وردود الأفعال على مواقع التواصل الاجتماعي ومحتوى رسائل البريد الإلكتروني وغيرها من المصادر التي يصعب ملاءمتها من قواعد البيانات المهيكلة. ما المهارات التي يجب أن يتقنها عالم البيانات؟ فهم معمق لعلم الإحصاء. معرفة جيدة في الرياضيات. مهارة في إحدى لغات البرمجة التالية أو أكثر Python R SAS SQL Hive Pig Apache spark MATLAB قدرة جيدة على تصوير البيانات Visualization. مهارات تواصل جيدة. دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن مطور تصوير بيانات وهو شخص يعمل إلى جانب عالم البيانات لتمثيل البيانات بصريًا وتقديم عروض ومخططات تفصّل نتائج تحليل هذه البيانات بطريقة مرئية سهلة الفهم لإيصالها إلى من يستخدمها. ما المهارات التي يجب أن يتقنها مطور تصوير بيانات؟ مهارة في إحدى لغات البرمجة التالية أو أكثر: Python R SAS SQL Hive Pig Apache spark MATLAB قدرة تحليلية ممتازة. قدرة كبيرة على إيجاد الطرق الأمثل في تصوير البيانات. خبير في تعلم الآلة هو الشخص الذي يعمل مع مختلف خوارزميات تعلم الآلة التي تُستخدم في علم البيانات مثل خوارزميات الارتجاع أو الإنحدار Regression والتجميع clustering والتصنيف classification وشجرة القرار decision tree والغابة العشوائية random forest وغيرها. ما المهارات التي يجب أن يتقنها خبير تعلم الآلة؟ خبرة في أحد لغات البرمجة التالية أو أكثر: Python ++C R Java Hadoop فهم جيد للخوارزميات الكثيرة المستخدمة في علم البيانات وتعلم الآلة. مهارة تحليلية في حل المشاكل. معرفة جيدة في علمي الاحتمالات والإحصاء. مصادر تعلم علم البيانات هل أنت متحمس للتخصص في مجال علم البيانات وتعلمه بشكل ذاتي وبأقصر الطرق بعيدًا عن أروقة الجامعات ومناهجها المكثفة -بسنواتها الطويلة التي تمتد لأربع أو خمسة سنوات- لكنك لا تعرف من أين تبدأ؟ سنسلط في القسم الضوء على مصادر تعلم تخصص علم البيانات العربية لدخول سوق العمل، فكما أشرنا حاليًا السوق شره على المتخصصين ويركز على الخبرة والمشاريع العملية المنجزة ولا يتطلب شهادات جامعية حصرية. نفترض أنك أنهيت مراحل جيدة من التعليم الدراسي أو قد أنهيت المرحلة الثانوية أو تخصصت في أحد التخصصات الهندسية وبذلك تكون قد حصَّلت معرفة جيدة بأساسيات الرياضيات والإحصاء وحتى مواضيع متقدمة مثل التفاضل والتكامل (إن كنت قد اخترت التخصص العملي وليس الأدبي) وبذلك تكون قد قطعت شوطًا في تعلم هذا العمل، وعمومًا الأساسيات تكفي للبدء ويمكن لاحقًا التعمق في أي موضوع تحتاج إليه. بعدها يمكنك البدء بتعلم أساسيات علوم الحاسوب ولغات البرمجة المخصصة المستخدمة في علم البيانات وأهمها لغة بايثون و لغة R ولغة SQL فهي من أكثر اللغات المطلوبة والمخصصة للاستخدام مع البيانات. تؤمّن هذه اللغات قدرات وظيفية كبيرة في التواصل مع قواعد البيانات واستخلاص البيانات الخام وتحليلها وتنظيمها واستخلاص الرؤى وفقا للظاهرة المدروسة ومن ثم التقييم وإتخاذ القرار، وكل ذلك من خلال مجموعة واسعة من الخوارزميات التي توفرها هذه اللغات ضمنًا أو من خلال مكتبات متوافقة معها. من أهم المصادر العربية المتكاملة التي ننصحك بها كي تتعلم هذه التقنيات: كتاب ملاحظات للعاملين بلغة SQL 1.0.0 كتاب البرمجة بلغة بايثون الذي يشرح أساسيات لغة بايثون سلسلة تعلم لغة R التي تطلعك على كافة الأساسيات والمواضيع النظرية التي تحتاجها في هذه اللغات. سلسلة مقالات think stats التي توفر لك مجموعة مميزة من المقالات والدروس المتخصصة في تعليم الاحتمالات والإحصائيات لمبرمجي بايثون بأسلوب مبسط وسهل الفهم. وإذا كنت تفضل التعلم بإشراف مختصين يجيبونك على أي سؤال يخطر ببالك ويقرن التعليم النظري بالتطبيق العملي فأنصحك بالاطلاع على دورة أساسيات علوم الحاسب التي توفرها أكاديمية حسوب فهي كفيلة بأن تكسبك كافة الأسس التي تحتاجها لتعلم أسس البرمجة وقواعد البيانات، وكذلك دورة تطوير التطبيقات بلغة بايثون والتي تمكنك من تطوير طيف واسع من التطبيقات في مجالات منوعة من بينها تطبيقات عملية في تحليل البيانات تساعدك في التعرف على أبرز مكتبات بايثون المتخصصة في التعامل مع علم البيانات. إضافة إلى لغات البرمجة التي ذكرناها ستجد الكثير من المنصات والأدوات التي تدعم بشكل مباشر العمل مع البيانات الضخمة وتقدم مختلف الأدوات المساعدة في التحليل والتنظيم واتخاذ القرار والتي يمكنك تعلمها ومن أبرزها SAS و Spark و Hadoop و Azure و AWS. خاتمة ألقينا الضوء في هذا المقال على علم البيانات الذي يُتوقع أن يكون من أكثر الأعمال طلبًا خلال هذا العقد من الألفية نظرًا للحاجة الماسة للعمل ضمن كميات هائلة من البيانات الخام وضرورة الاستفادة منها في تطوير الأعمال على مختلف الأصعدة. كما تحدثنا عن المكونات والتخصصات التي يضمها ومجالات استخدامه وتطبيقه، كما تحدثنا عن دورة الحياة التي يمر بها أي مشروع يعتمد على علم البيانات. ومنعًا لتضارب الأفكار وضياع التسميات، فقد تحدثنا عن الفرق بين علم البيانات وتحليلها وكذلك الفرق بين علم البيانات والذكاء الاصطناعي. وهكذا نكون قد أحطنا بشكل مفصل أساسيات علم البيانات وتخصصاته ومجالاته المختلفة لمن يرغب فعليًا في امتهانه أو احتراف أحد اختصاصاته، ووضحنا المتطلبات الضرورية التي يحتاجها المتعلم حتى يبدأ رحلته في هذا المجال المهم والشيق والمجزي ماديًا والذي ينبئ بمستقبل واعد.

مستويات لغات البرمجة موضوع مهم ولطالما حاول المبرمج معرفة مستوى لغة البرمجة التي يريد تعلمها، لذا سنوضح في هذا المقال مستويات لغات البرمجة وفق طريقة ترميزها وكتابتها، ونوضح سبب إنشاء هذه المستويات وأهم الفروقات بين اللغات منخفضة المستوى وعالية المستوى، ونُبيِّن مزايا وعيوب كل منها وكيف يتم التعامل معها عندما نكتب برامجنا المختلفة. تجدر الإشارة أن مستوى لغة البرمجة يكون أكثر ارتفاعًا كلما كان أكثر تجريدًا وأقرب لفهمنا نحن البشر، ويكون أكثر انخفاضًا كلما كان مُفصَّلًا وقريبًا من مستوى فهم الحواسيب والأجهزة الإلكترونية القابلة للبرمجة كالهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والروبوتات وغيرها. ما هي البرمجة؟ البرمجة باختصار هي عملية ضبط الحواسيب وبرمجتها على إنجاز مهام معينة عادة ما تكون تكرارية روتينية وهذا ينطبق على كل الحواسيب والأجهزة الحاسوبية الإلكترونية باختلافها وأحجامها مثل الحاسوب والجوال والساعة وكل الإلكترونيات التي يُطلق عليها وصف "ذكية". ويعرف قاموس صخر المعاصر كلمة البرمجة بأنها عملية منهجية لوضع الإجراءات والخطوات الواجب اتخاذها لتحقيق أهداف محدَّدة بصورة فعَّالة. ما الحاجة إلى لغة البرمجة؟ ولا تقوم تلك العملية إلى عبر وسيلة تخاطب بين الإنسان والحاسوب لإخباره بالأوامر التي يتوجب عليه القيام بها، ولكن الحاسوب لا يفهم سوى لغة وحيدة تسمى لغة الآلة تتضمن بيانات ثنائية مكونة من مجموعة من الأصفار والواحدات فقط مرتبة وفق نمط معين وهي لغة صعبة علينا نحن البشر لأننا نستخدم لغة تسمى أحيانًا لغة طبيعية تستعمل حروف أبجدية وتبدو بالنسبة لغة الآلة لنا مجرد سلسلة مبهمة من الأرقام. بالمقابل لا تستطيع الحواسيب فهم لغتنا البشرية ولا معرفة دلالات كلامنا، ومن هنا أتت فكرة إيجاد لغة برمجة تكون قريبة للغتنا لنتخاطب بها مع الحواسيب ونرسل من خلالها الأوامر والتعليمات للحاسوب ليفهمها الحاسوب، ولكن لا يأخذها الحاسوب مباشرة بل تُعالج التعليمات المكتوبة بلغة برمجة وتُحول إلى لغة الآلة من خلال أدوات مخصصة تعرف باسم المترجم Compiler أو المفسر Interpreter. لعلك تتساءل لماذا لا يفهم الحاسوب لغتي البشرية أو اللغة الإنجليزية ويضطرني للتخاطب معه بإحدى لغات البرمجة؟ والجواب هو أن لغات البرمجة تكتب وفق صياغة معينة ولا تسمح بوجود أي أخطاء فيها، فعندما نتحدث نحن البشر فيما بيننا بلغتنا يمكننا أن نستدرك وقوع بعض الأخطاء النحوية الطفيفة ونصحح سوء الفهم لبعض الأخطاء غير المقصودة و نفهم دلالات الكلمات المتشابهة من السياق بصورة تلقائية بفضل قدرات أدمغتنا البشرية. لكن الحواسيب ليست بهذا الذكاء -ولا تملك ذرة من الذكاء- لذا يجب التخاطب معها بلغات برمجة لها قواعد وصيغ محددة وثابتة وبأوامر واضحة لا تحتمل الخطأ أو التأويل، فلغات البرمجة لن تنفذ في حال وجود أي خطأ بسيط واحد في كتابتها حتى لو كان الخطأ فاصلة واحدة فقط أو نقطة! دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن لماذا ظهرت مستويات لغات البرمجة؟ مثلما توجد أنواع مختلفة من لغات البشر تستخدم أبجدية ورموزًا مختلفة وتحكمها قواعد وطرق كتابة مختلفة، توجد بشكل مشابه أنواع كثيرة من لغات البرمجة تختلف في ميزاتها ومستوياتها وطريقة كتابتها وتتنوع في استخداماتها وتطبيقاتها. تصنف لغات البرمجة وفق عدة تصنيفات وتنقسم إلى عدة أنواع ذكرناها في مقال دليلك الشامل إلى لغات البرمجة وسنركز في فقراتنا التالية على أحد التصنيفات الرئيسية للغات البرمجة، وهو تمييزها إلى مستويات حسب طريقة ترميزها ونشرح أهم الفروقات في كل مستوى. ما هي مستويات لغات البرمجة يقصد بمستوى لغة البرمجة مقدار تفاصيل الرموز البرمجية التي تستخدمها هذه اللغة، فكلما قلت التفاصيل ارتفع مستوى لغة البرمجة وزادت سهولتها والقدرة على فهم تعليماتها من قبل البشر، وكلما زادات التفاصيل الدقيقة كلما انخفض مستوى اللغة واقتربت أكثر من فهم الآلة. توجد المئات من لغات البرمجة في العالم، وتصنف لغات البرمجة بناء على درجة تجريدها إلى ثلاثة مستويات هي: لغات البرمجة منخفضة المستوى Low level Programming Languages لغات البرمجة متوسطة المستوى Medium Level Programming Language لغات البرمجة عالية المستوى High level Programming Languages لغات البرمجة فائقة المستوى Very High-level programming language نشرح في الفقرات التالية كل مستوى من هذه المستويات بمزيد من التفصيل. لغات البرمجة منخفضة المستوى Low level Programming Languages لغات البرمجة منخفضة المستوى هي أحد مستويات لغات البرمجة المكتوبة بطريقة يسهل على أجهزة الحواسيب فهمها وتفسيرها، ويمكن من خلالها التخاطب مباشرة مع أجهزة الحاسوب، وإنجاز العمليات على مستوى وحدة المعالجة المركزية CPU والوصول المباشر إلى ذاكرة الحاسوب وإدارتها والتحكم في عمليات الإدخال والإخراج. تعد كل من لغة الآلة Machine language التي تستخدم بيانات رقمية مكونة من 0 و 1 فقط، ولغة التجميع Assembly language أبرز الأمثلة على لغات البرمجة منخفضة المستوى. تتميز اللغات منخفضة المستوى بسرعة التنفيذ وأداء أفضل من اللغات عالية المستوى لأن الكود البرمجي المكتوب بها لا يحتاج إلى تفسير أو ترجمة لينفذ ويمكن للحاسوب فهمه وتنفيذه مباشرة، كما أنها تنفذ بأقل قدر ممكن من مساحة الذاكرة. تستخدم اللغات منخفضة المستوى عادة في كتابة نواة نظام التشغيل أو برامج تعريف العتاد وتشغيله device driver أو التطبيقات المخصصة التي تتطلب التعامل المباشر مع عتاد الحاسوب، ولا تستخدم من قبل المطورين بشكل مباشر لأغراض البرمجة المعروفة مثل تصميم مواقع الويب أو تطبيقات الجوال أو تطوير الألعاب وما شابه. لغة الآلة Machine Language لغة الآلة هي أدنى مستوى من مستويات لغات البرمجة وهي تكتب بتنسيق مكون من سلسلة من البتات أو من الأصفار والواحدات التي تمثل ترميزًا للعمليات التي يجب أن تتم في وحدة المعالجة المركزية وهو تنسيق يصعب على البشر قراءته وكتابته مباشرة. يمكن تفسير لغة الآلة وتنفيذها مباشرة من قبل الحاسوب أو بعبارة أدق من قبل وحدة المعالجة المركزية للحاسوب، وفي بداية اختراع الحاسوب كانت هذه اللغة هي الوسيلة الوحيدة للاتصال بين البشر والحواسيب وكانت تُكتب على بطاقات مثقبة تمثل الأصفار والواحدات، ونظرًا لأن لغة الآلة هي لغة تعطي تعليمات مباشرة إلى المعالج فيمكنك من خلال هذه اللغة استخدام جميع الوظائف التي يمتلكها المعالج. صورة مثقبة تعبر عن تعليمات مكتوبة بلغة الآلة لبرمجة الحاسوب قديمًا تبدو أوامر لغة الآلة بشكل سلسلة من الأرقام الثنائية أو الست عشرية وهي تعتمد على بنية معالج الحاسب وتختلف من نوع معالج لآخر، ويتسبب كل أمر منها بجعل ينفذ مهمة محددة للغاية مثل تحميل قيمة في سجل وحدة المعالجة المركزية أو تخزين قيمة في الذاكرة أو الانتقال لموضع معين فيها. وتتكون الأوامر بلغة الآلة من جزأين الأول هو جزء التعليمات القابلة للتنفيذ والثاني هو جزء العناوين، على سبيل المثال الكود التالي يمثل كودًا برمجيًّا مكتوبًا بلغة الآلة: 10100011 10110111 11000101 AZ B7 C5 وتملك كل عائلة من المعالجات مجموعة من التعليمات الخاصة بها للتعامل مع العمليات المختلفة مثل الحصول على مدخلات من لوحة المفاتيح، وعرض المعلومات على الشاشة، وأداء العديد من المهام الأخرى التي تعرف باسم تعليمات لغة الآلة. لغة التجميع Assembly Language لغة التجميع هي لغة برمجة منخفضة المستوى تم تطويرها للتقليل من صعوبة فهم لغة الآلة، فهي تعتمد في ترميزها على استخدام تعليمات وأوامر مكونة من كلمات قصيرة ومفهومة بدلًا من استخدام التعليمات الرقمية التي يصعب على البشر حفظها وكتابة البرامج مباشرة بها. في هذه اللغة يتم ربط كل رقم بسلسلة من الأحرف لسهولة تذكره ومعرفة معناه واستخدامه في كتابة البرنامج، حيث تتضمن لغة التجميع أوامر بسيطة مثل ADD لإضافة قيمة إلى قيمة، والأمر SUB لطرح قيمة من قيمة، والأمر MOV لنقل قيمة من موضع لآخر …إلخ. ومن خلال هذه الأوامر البسيطة يمكنك تنفيذ أوامر أكثر تقدمًا كالعمليات الحسابية والرياضية المختلفة. على سبيل المثال البرنامج البسيط التالي يقوم بجمع العددين 30 و40 باستخدام لغة التجميع: .data sum DWORD ? .code main proc MOV eax,30 ADD eax,40 MOV sum,eax في الكود السابق يدل القسم ‎.data على منطقة البرنامج التي تحتوي على المتغيرات وهنا كما تلاحظ عرفنا متغيرًا باسم sum لتخزين ناتج الجمع. ويدل القسم ‎.code على منطقة البرنامج الأساسية التي تحتوي على التعليمات المخصصة لجمع هذين العددين. يمكن أن تخمن من الكود السابق أن أول تعلمية MOV وضعت القيمة 30 ضمن السجل eax والتعليمة ADD أضافت القيمة 40 إلى القيمة المخزنة في السجل eax وأخيرًا قامت التعليمة MOV بوضع قيمة eax ضمن المتغير sum. بعد كتابة التعليمات بلغة التجميع يمكن تحويلها بسهولة إلى لغة آلة قابلة للتنفيذ بواسطة برنامج خاص يسمى "المُجمِّع" Assembler. تستخدم لغة التجميع لكتابة برامج قصيرة وبسيطة ولكنها غير مناسبة للبرامج الكبيرة والمعقدة، لهذا السبب يقتصر استخدامها على البرامج التي تحتاج إلى التواصل المباشر مع عتاد الحاسب كمكبرات الصوت ولوحة المفاتيح والشاشات وما شابه، وعلى الحالات التي تتطلب سرعات تنفيذ عالية أو إجراءات خاصة غير ممكنة التحقيق في اللغات الأعلى مستوى. لغات البرمجة عالية المستوى High level Programming Languages. تعد لغات البرمجة عالية المستوى أكثر لغات البرمجة استخدامًا وشيوعًا ومن أهم مستويات لغات البرمجة، فقد تم تصميمها لتكون مفهومة من قبل البشر وهي تحاكي اللغة الإنجليزية إلى حد ما وتستخدم صياغة واضحة وكلمات محددة ومفهومة ورموزًا رياضية شائعة مما يمكن المبرمجين من تطوير برامجهم بسرعة أكبر ويقلل احتمالية حدوث الأخطاء. هناك المئات من لغات البرمجة عالية المستوى المتفاوتة في درجة صعوبتها لكنها بالمجمل تبقى سهلة التعلم والتنفيذ ومن أشهر الأمثلة على اللغات عالية المستوى جافاسكربت وبايثون وروبي و C++‎ و PHP …إلخ. يعد هذا النوع من لغات البرمجة صديقًا للمبرمجين لكونها سهلة الفهم والاستخدام والصيانة، وهي تصلح لتطوير مختلف أنواع التطبيقات والبرامج كتطبيقات سطح المكتب ومواقع الويب والألعاب وتطبيقات الذكاء الصنعي …إلخ. على سبيل المثال البرنامج التالي مكتوب بلغة "بايثون" لجمع العددين 30 و 40، وكما تلاحظ فهو مكتوب بشيفرة أسهل في الفهم بكثير من شيفرة لغة التجميع. x = 30 y = 40 sum=x+y print(sum) بالمقارنة مع اللغات منخفضة المستوى تتميز لغات البرمجة عالية المستوى بكونها أفضل منها في الإنتاجية، لكنها أبطأ في التنفيذ وتستغرق وقتًا إضافيًا من أجل ترجمة تعليماتها وشيفراتها المصدرية إلى كود الآلة. لغات البرمجة متوسطة المستوى Medium Level Programming Language نظرًا للتطور الهائل الذي شهدته لغات البرمجة فقد ظهرت في الآونة الأخيرة لغات برمجة مرنة ومختصرة الصياغة وأسهل في الفهم وفي طريقة التنفيذ كلغة بايثون أو روبي …إلخ. أتاحت هذه اللغات للمبرمجين الاستغناء عن كتابة الكثير من التفاصيل عند تطوير البرامج لذا تم تصنيفها من مستويات لغات البرمجة على أنها هي اللغات العالية المستوى وتمت إضافة تصنيف جديد للغات البرمجة هو لغات البرمجة متوسطة المستوى لتصنيف لغات البرمجة الأقدم التي ظهرت في البدايات مثل C ولغة Ada ولغة جافا بأنها لغات متوسطة المستوى. علمًا أن هذه اللغات لاتزال تعتبر لغات عالية المستوى لكونها مفهومة من قبل البشر وتستخدم تعليمات بسيطة وقريبة من اللغة الإنجليزية ويمكن استخدامها لتطوير التطبيقات المختلفة بسهولة لكن التصنيف وضع لإنشاء بنية تنظيمية تستوعب كافة لغات البرمجة. على سبيل المثال تعتبر لغة بايثون أعلى مستوى من لغة جافا لأن جافا أصعب في التعلم والاستخدام ولأنك تستطيع إعادة كتابة برنامج مكتوب بلغة جافا باستخدام كود أبسط وأقل حجمًا في لغة بايثون. يمكن القول أن لغات البرمجة متوسطة المستوى تجمع بين أفضل إمكانيات اللغات عالية المستوى وإمكانيات اللغات منخفضة المستوى مثل لغة التجميع، فهي تسمح بإدارة الذاكرة يدويًا ومعالجة البيانات والتعامل مع البتات والبايتات والمؤشرات مباشرة لذا تعد لغات البرمجة الأنسب للتخاطب مع التجهيزات وبرمجة الأنظمة. لغات البرمجة فائقة المستوى Very high-level programming language ظهرت كذلك في التسعينيات مستويات أخرى للغات البرمجة عرفت باسم اللغات فائقة المستوى وهو مصطلح يستخدم لوصف لغات عالية المستوى جدًا والقريبة بشكل كبير من لغة البشر هذه اللغات تتمتع بأعلى مستوى من التجريد وهي مصممة لاستخدامات وتطبيقات محدودة. على سبيل المثال تصنف لغة برولوغ Prolog على أنها لغة برمجة فائقة المستوى وهي لغة منطقية تعريفية declarative تستخدم بشكل أساسي في مجالات الذكاء الاصطناعي. ولا بد أنك سمعت بلا شك بروبوت ChatGPT المدعوم بالذكاء الاصطناعي والذي يعتمد على لغة GPT-3 الخاصة بـ OpenAI والذي يمكنك من التحدث إليه بلغتك كما تتحدث مع أي إنسان حقيقي ويفهمك ويجيبك على أي أسئلة برمجية أو غير برمجية وبطرق ولغات مختلفة، وهذا من شأنه أن يجعلنا ننتقل في مجال البرمجة لمستويات جديدة لم نعهدها من قبل في المستقبل القريب. تعتمد لغات البرمجة فائقة المستوى مثل برولوغ على تنفيذ الأوامر وحل المشكلات بناء على مجموعة القواعد Rules وعلى حقائق Facts أو قاعدة بيانات معروفة يمكننا الاعتماد عليها لاتخاذ القرارات المناسبة والحصول على إجابات لأسئلة غير معروفة ولا تحتاج هذه اللغة إلى ترجمة تعليماتها إلى لغة الآلة كما في حال اللغات العالية المستوى والمتوسطة المستوى. على سبيل المثال يمكنك كتابة برنامج باستخدام لغة برولوغ لاختبار ما إذا كانت X هي أخت شقيقة لـY من خلال كتابة قواعد الحل أو منطق الحل كالتالي: كي تكون X هي أخت Y يجب أن تكون أنثى ويكون لكل من X و Y نفس الوالدين ونضيف لها شرطًا وهو لا تكون قيمة X هي نفسها قيمة Y كل لا تكون أخت نفسها. Rules: sisterof(X, Y) :- female(X), parent(Z, X), parent(Z, Y), not(X = Y). بعدها ننشئ قاعدة بيانات تتضمن مجموعة من الحقائق مثل: male(Ali). male(Ahmad). female(Ola). female(Maryem). parents(Ali, Ola, Ahmad). parents(Maryem, Ola, Ahmad). الآن يمكننا أن نسأل البرنامج أسئلة مثل "هل علا أخت علي؟" سوف يجبنا بالنفي بناء على القواعد والحقائق التي يملكها. sisterof(Ali, Ola). الخاتمة بهذا نكون وصلنا لنهاية هذه المقالة التي تعرفنا فيها على مفهوم برمجي يستخدم كثيرًا في علوم الحاسوب وهي مستويات لغات البرمجة، وميزنا بين مفهوم اللغات عالية المستوى ومنخفضة المستوى ومتوسطة المستوى وبينا ميزاتها ومجالات استخدام كل منها وأهم الفروقات فيما بينها. وللمزيد من المعلومات حول لغات البرمجة وأهم أنواعها وتطبيقاتها يمكنك مطالعة مقال دليلك الشامل لتعلم البرمجة احصل على موقع إلكتروني مخصص لأعمالك أبهر زوارك بموقع احترافي ومميز بالاستعانة بأفضل خدمات تطوير وتحسين المواقع على خمسات أنشئ موقعك الآن اقرأ أيضًا تعلم البرمجة دليلك إلى أنواع لغات البرمجة أسهل لغات البرمجة برمجة الحاسوب للمبتدئين تعرف على أشهر لغات برمجة الألعاب

يتناول هذا المقال، الأول من سلسلة دروس عن لغة الاستعلام البنائية Structured Query language التي تعرف بالاختصار المشهور SQL، مفهوم قواعد البيانات، وماذا نقصد بأنظمة إدارة قواعد البيانات، وما هو الجدول، وما هي خصائص قواعد البيانات العلاقية. ما هي قاعدة البيانات؟ بطريقة بسيطة مجرّدة من مفاهيم التقنية، قاعدة البيانات هي مكان لحفظ بيانات معينة على نحو مستمر بهدف الرجوع إليها وقت الحاجة، فدفتر أرقام الهواتف الذي كنا نستعمله في الماضي يُعدّ قاعدة بيانات؛ والكم الهائل من الفواتير المحاسبية الورقية المحفوظة في خزانات الأقسام المالية في الشركات قديماً، أيضاً هو قاعدة بيانات. وقِس على ذلك العديد من الأمثلة الواقعية والملموسة. نستنبطُ من هذا التعريف البسيط وجود خاصية هامة لقاعدة البيانات، ألا وهي “الاستمرارية” أو “الدوام” في حفظ البيانات. في الجانب التقني والبرمجي، فإن قاعدة البيانات Database هي عبارة عن مستودع تُحفظ البيانات فيه داخل جهاز الحاسوب أو الخادوم، ويتمتع هذا المستودع بخاصية الاستمرارية في حفظ البيانات. ونعني بخاصية الاستمرارية هنا أنه في حال إطفاء جهاز الحاسوب أو إعادة تشغيله أو انقطاع التواصل معه، فإن قاعدة البيانات وما تحتويه من بيانات تبقى موجودة ومحفوظة دون أي خلل. أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية تُسمى البرمجيات التي تنشئ وتدير قواعد البيانات بأنظمة إدارة قواعد البيانات (Databases Management Systems) وتكتب بالاختصار DBMS. ما هي أنواع أنظمة إدارة قواعد البيانات؟ تختلف وتتعدد تسميات أنواع أنظمة إدارة البيانات، وهذا الاختلاف نابع بالدرجة الأولى من تقدم الزمن وما صاحبه من تقدم في العلوم والتقنيات، ومن ثم بالدرجة الثانية، ينبع الاختلاف من التقنيات والخصائص المتعددة لهذه الأنظمة وما تقدمه من خدمات. تنقسم أنواع أنظمة قواعد البيانات إلى ثلاثة أنواع رئيسية. نظام قاعدة البيانات الملف والواحد Flat File Database: يعدّ هذا النوع من الأنظمة قديما ومن النادر أن تجد أحدا يعمل عليه إلى الآن، وهو ببساطة قاعدة بيانات من ملف واحد كبير يحتوي على كل البيانات، وهو يشبه جدول واحد به كل البيانات. نظام إدارة قاعدة البيانات غير العلاقية Non-Relational DBMS :ظهر هذا النوع من أنظمة قواعد البيانات في ظل عصر تضخم البيانات وزيادة حجمها، وخاصة مع انتشار ما يسمى بالمواقع الاجتماعية وتطبيقات الجوال وصفحات الوب الحديثة، فهذا النوع من الأنظمة يسمح بحفظ بيانات غير مرتبة وفق بنية معينة Unstructured Data، وليس من الشرط أن تترابط هذه البيانات Not relational، كما يطلق عليها No-SQL Databases. نظام إدارة قاعدة البيانات العلاقية Relational DBMS: وهو النوع الأشهر والأكثر استخداما منذ بداية ظهوره والذي سنعتمده في هذه السلسلة لشرح SQL، حيث تُجمَّع في هذا النوع من الأنظمة البيانات التي لها علاقة ببعضها البعض في مكان واحد يسمى الجدول، مع وجود الإمكانية لربط الجداول مع بعضها البعض بعلاقات ترابط. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن ما هو الجدول؟ يُعدّ الجدول العنصر الأساسي في قواعد البيانات العلاقية، وعليه تعتمد أغلب مكونات قاعدة البيانات من مشاهد Views ودوال Functions وحِزم Packages وغيرها من العناصر الأخرى. يتكون الجدول من أعمدة Columns وصفوف Rows، حيث تمثل الأعمدة ما يسمى بالخصائص Features، والصفوف عبارة عن القيم التي تأخذها الأعمدة وتسمى بالسجلات Records. يوضح الشكل التالي مثالا لجدول يحتوي على بيانات تواريخ ميلاد وأسماء طلاب في مدرسة، وفي المثال نوضح مكونات الجدول في قاعدة البيانات. خصائص قواعد البيانات العلاقية ومميزاتها ظلت قواعد البيانات العلاقية مسيطرة منذ بدايات ظهور النموذج الأساسي لها عام 1970 على يد عالم الحاسوب Frank Codd أثناء عمله لصالح شركة IBM، ولم تكن هذه الأفضلية التي يتمتع بها نظام قواعد البيانات العلاقية تأتي من فراغ، بل من الخصائص التي تتمتع بها. البساطة تُرتَّب البيانات في أنظمة قواعد البيانات العلاقية وتُحفَظ بطريقة بعيدة عن التعقيد، حيث يعدّ الجدول الذي تُحفظ فيه البيانات مفهوما لأغلب المستخدمين وخاصة الذين مارسوا أعمالا في مجال البيانات المجدولة أو مراجعة السجلات. سهولة الاستعلام عن البيانات بعد عمليات الإضافة على قاعدة البيانات، وعند الحاجة للرجوع لها، فإن نظام قواعد البيانات العلائقية يوفر آلية سهلة للاستعلام عن هذه البيانات واستردادها، وذلك عن طريق لغة SQL، بالإضافة إلى وجود الإمكانية للمستخدم أن يستعلم عن البيانات من أكثر من جدول في نفس الوقت باستخدام جمل الربط Joins. كما أن خاصية ترشيح Filtering البيانات وتحديد شروط خاصة لظهور سجلات معينة هو أمر متاح بكل سهولة. سلامة البيانات تعدّ هذه الخاصية أساسية في أي نظام قواعد بيانات بغض النظر عن نوعه. ونعني بهذه الخاصية أن تتوفر جميع القدرات والإمكانات في نظام قواعد البيانات لضمان دقة وصحة المعلومات الموجودة فيه. ويندرج تحت هذه الخاصية ما يسمى بقيود التكامل Integrity constraints والتي هي عبارة عن مجموعة من القيود التي يجب الالتزام بها عند التعامل مع البيانات في الجدول، وسنتكلم عنها في مقال متقدم. المرونة تتمتع قواعد البيانات العلاقية بطبيعتها بالمرونة والقابلية للتطوير، مما يجعلها قابلة للتكيف مع طلبات التغيير والزيادة في كم البيانات. وهذا يعني مثلا أنك تستطيع التغيير على هيكلية جدول معين دون التأثير على البيانات الموجودة فيه أو على قاعدة البيانات ككل، كما أنك – مثلا - لن تحتاج إلى وقف قاعدة البيانات وإعادة تشغيلها مرة أخرى لتنفيذ بعض لتغييرات عليها. ما هي البرمجيات التي تقدم قواعد البيانات العلاقية؟ تَتَعدد الشركات والبرمجيات التي تُقدم أنظمة إدارة قواعد البيانات، وكل منها له سوقه ومجاله الذي يشتهر به. نُقدم لكم في الفقرات القادمة بعضًا من أشهر أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية. قواعد بيانات MySQL أحد أشهر أنظمة قواعد البيانات العلاقية مفتوحة المصدر. تستطيع إنشاء العديد من قواعد البيانات بداخلها، وتستطيع الوصول لها عبر الوِب. تَعمل MySQL على هيئة خِدمة Service تُتيح لأكثر من مستخدم الوصول إلى أكثر من قاعدة بيانات، وتشتهر بين معشر مبرمجي تطبيقات الوِب لارتباطها الشائع مع لغة البرمجة PHP، ويمكن تنصيبها على أكثر من نظام تشغيل مثل وندوز أو لينكس أو ماك. تعدّ MySQL الخيار المفضل للشركات الناشئة أو المتوسطة وذلك لسهولة التعامل معها وانخفاض تكاليف تشغيلها مقارنة بخيارات أخرى. قواعد بيانات أوراكل Oracle تعدّ شركة أوراكل عملاق الشركات البرمجية التي تقدم أنظمة إدارة قواعد البيانات العلاقية، وتأتي قاعدة البيانات أوراكل بأكثر من إصدار (حسب البيئة والغرض) تبدأ من الإصدار الشخصي والخفيف، وتنتهي بالإصدار المتقدم Enterprise. تتميز قواعد بيانات أوراكل بكم كبير من الإمكانات التي تسهل عليك حل العديد من المشاكل والعقبات في التطبيقات التي تديرها وتنشئها، مع وجود دعم فني قوي عبر مجتمع أوراكل، لذلك فهي تعتبر الخيار الإستراتيجي (البعيد المدى) للعديد من الشركات الكبيرة والجامعات والحكومات. قواعد بيانات مايكروسوفت Microsoft SQL Server من قواعد البيانات الشهيرة، والذي تأتي أيضا بأكثر من إصدار، لتلبي احتياجات المستخدمين المختلفة وبيئات عملهم، ولكي تتعامل مع البيانات في هذا النوع تحتاج لاستخدام النسخة الخاصة من SQL والمسماة T-SQL اختصارا ل Transact SQL والتي هي عبارة عن نسخة SQL مضاف عليه ادوال خاصة وتعديلات على طريقة حذف وتعديل السجلات. قواعد بيانات PostgreSQL قواعد بينات PostgreSQL من قواعد البيانات العلاقية المفضلة لدى بعض مطوري تطبيقات الوِب وتطبيقات سطح المكتب، وهو نظام إدارة قواعد بيانات مفتوح المصدر. توجد الكثير من الشركات الكبيرة والعاملة في مجال نطاقات إنترنت تعتمد على هذا النوع من قواعد البيانات.

إن كنت مطور ويب أو أحد المهتمين بتطوير الأنظمة المعلوماتية المختلفة في بيئة الويب، فإنك تعلم حجم التنوع الكبير للغات البرمجة المستخدمة في تطوير مواقع الويب وخدماته، ولربما كنت أحد مطوري هذه الخدمات وترغب بأن تكون خدماتك سريعة الانتشار وسهلة الاستخدام من قبل التطبيقات المختلفة ، وكما تعلم فإن كثرة لغات البرمجة المستخدمة في تطوير خدمات الويب تجعل من الصعب التواصل والتكامل بين هذه التطبيقات. إن المصطلح REST وهو اختصار لـ Representational state transfer يعبر عن المعمارية المستخدمة في تطوير خدمات الويب، التي تهدف إلى وضع معايير تضبط إدارة موارد الأنظمة resources وتحدد كيفية عنونتها ونقلها عبر بروتوكل HTTP إلى طيف واسع من التطبيقات المختلفة بغض النظر عن لغات البرمجة التي طورت بها تلك التطبيقات، وتعد معمارية REST أكثر معماريات تصميم الويب هيمنة خلال السنوات الماضية وذلك لسهولة استخدامها والتعامل معها. بعد التعرف على RESTful ستكون قادر على الانطلاق لتصميم الخدمة الخاصة بك دون القلق بشأن من سيستخدم الخدمة الخاصة بك.

علوم الحاسوب computer science (أو يطلق عليه علوم الكمبيوتر أو علوم الحاسبات بالعامية) هو روح العصر الحديث ويمثل مجال التقنية التي دخلت في كل مفاصل حياتنا، فهو يدخل في كل صغيرة وكبيرة من حولنا بدءًا من الهواتف المحمولة والحواسيب والآلات والمصانع وكل شيء بما لا يمكن حصره من المنتجات والخدمات حيث أسهم في نقلنا إلى مرحلة أعلى من الفعالية والجودة والفائدة. هذا المقال هو دليل شامل للتعرف على اختصاص علوم الحاسب وفوائده وتطبيقاته والمواد التي تدرس فيه والمجالات المتفرعة منه ثم سنناقش بعض الأسئلة المهمة المتعلقة بجدوى اختيار تخصص علوم الحاسوب ودراسته وما هي فرص العمل المتوفرة في مجال علوم الحاسوب وسنعرف أيضًا الفرق بين علم الحاسوب وهندسة الحاسوب وأخيرًا سنرشدك إلى كيفية البدء في دراسة اختصاص علوم الحاسب ذاتيًا وندلك على بداية الطريق لتنطلق إن أحببت المجال. هل أنت جاهز؟ لننطلق! فهرس المحتويات حرصًا على تنظيم المقالة ولتسهيل الوصول إلى القسم الذي تريده بسهولة، سنذكر هنا جدول المحتويات باختصار: ما هي علوم الحاسب؟ فوائد وتطبيقات علوم الحاسوب هل تعلم علوم الحاسوب مفيد؟ مواد علوم الحاسوب تخصصات علوم الحاسب كيف أختار التخصص المناسب لي من تخصصات علوم الحاسب؟ التوظيف وفرص العمل في مجال علوم الحاسوب ما الفرق بين علوم الحاسب وهندسة الحاسب؟ من أين أبدأ بتعلم علوم الحاسب؟ ما هي علوم الحاسب؟ تُعرَف علوم الحاسوب بأنها كل العلوم المتعلقة بالآلات الحسابية والمنطقية، حيث تعمل بدارات إلكترونية، وقد تكون علومًا نظريةً مثل نظرية المعلومات Information Theory أو تطبيقية مثل البرمجيات Software أو العتاد Hardware. والبرمجيات software هي الأنظمة غير الملموسة التي تُشغّل عتاد الحواسيب hardware وتقوم بمهام المستخدمين المطلوبة، بينما العتاد هو القطع الفيزيائية الملموسة التي تُكوّن النظام الحاسوبي مثل المعالِج والذاكرة العشوائية RAM والقرص الصلب …إلخ. وتتشعّب علوم الحاسوب وتترابط مع بعضها بعضًا، إذ لا يمكنك دراسة البرمجة دون دراسة الخوارزميات وهياكل البيانات، كما لا يمكنك دراسة علوم الذكاء الاصطناعي دون دراسة الجبر الخطّي والاحتمالات وعدد آخر من علوم الرياضيات. فوائد وتطبيقات علوم الحاسوب نَذكُر من فوائد وتطبيقات علم الحاسوب ما يلي: تعد شبكة الإنترنت واحدة من أفضل الاختراعات في التاريخ الإنساني، فهي شبكة حاسوبية تصل مناطق العالم ببعضها البعض. حواسيب سطح المكتب والحواسيب المحمولة التي نعمل عليها أو نرفّه خلالها عن أنفسنا …إلخ، جميعها قائمة على علوم الحاسوب وتخصصات الحاسب. الهواتف المحمولة وتطبيقات الهواتف الذكية التي نستعملها للتسوق أو طلب سيارة أجرةٍ أو طلب الطعام والدواء وغير ذلك فكلها تطبيقات حاسوبية. أجهزة إدارة المصانع والعمليات التصنيعية التي تُستعمل لتخطيط تصنيع المنتجات الغذائية وغير الغذائية، فهي مبنيّة بالأساس على برامج وخوارزميات ورياضيات حاسوبية، فلولاها لما تطورت أنظمة التصنيع التي لدينا إلى مرحلة تكفي احتياجات الجنس البشري. الأجهزة الطبية التي تُنقَذ بها حياة الناس في المستشفيات، وأجهزة الاستشعار والإدارة العسكرية، والأجهزة التي تساعد على إدارة الأسواق الاقتصاد والمال وغيرها، فكلها موجودة بفضل علوم الحاسوب. ولعلك تشاهد بعضًا من فوائد هذه العلوم بنفسك، فلا تحتاج من يخبرك عنها. دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن هل تعلم علوم الحاسب مفيد؟ قد تفكر في نفسك الآن وتقول هل من المجدي لي أن أتخصص في مجال علم الحاسوب وأتعلمها سواء للدراسة والبحث الأكاديمي أو للعمل والوظيفة مستقبلًا؟ والجواب هو نعم، فالأمر مُجدٍ وأنصح به بشدة، إذ يحصل متخصصو علوم الحاسوب على رواتب أعلى من العديد من نظرائهم المهندسين غير العاملين في المجال، كما تزداد الرواتب بازدياد الخبرة ونُدرة المجال الذي يتخصص فيه المرء؛ فمثلًا لا يتساوى مُطوّر واجهات الاستخدام بمهندس يجيد الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، وكذلك لا يتساوى مع مهندسي البرمجيات ومهندسي العتاد. وبغض النظر عن عامل الوظيفة والراتب والمال، يساعدك تعلم علوم الحاسوب على بناء مشاريع حقيقيةٍ يمكنك أن تستفيد منها أو تغيّر بها العالم، مثلًا انظر كيف غير مارك زوكيبربيرغ طريقة تواصل المليارات من البشر وكامل التاريخ الإنساني بسبب تطويره لموقع إنترنتٍ، وانظر كذلك كيف تتحكم العملات الرقمية وتغير الاقتصاد العالمي في وقتنا الحالي. ويؤهلك تعلم علوم الحاسب لإنشاء خدمات ومواقع وبرمجيات وأنظمة حسبما تحتاج، ومن ثَم تستفيد منها سواءٌ لنفسك أو تبيعها للآخرين إما على شكل وظيفةٍ، أو خبرةٍ كما في مجال العمل الحُرّ. ولا يعني هذا بالطبع أنك ستكون مالك شركة مايكروسوفت المستقبلي، وكذلك لن تكون مارك الذي سيغيّر العالم، إلا أنك ستمتلك نفس الخبرات والأدوات التي امتلكوها عندما فعلوا ذلك، أما الباقي فيعتمد عليك وعلى اجتهادك ومثابرتك. مواد علوم الحاسب سنتحدث في هذا القِسم عن مواد تخصص علوم الحاسب وتفريعاتها المختلفة، وأبرز المواد التي تُدرّسها معظم الجامعات حول العالم لطلابها الراغبين بتَعلّم هذا التخصص، ومعظم هذه المواد مُستوحاةٌ من الفهرس الأكاديمي لجامعة ستانفورد لعلوم الحاسبات، هذا بالإضافة لعددٍ من الجامعات الأخرى. 1. أساسيات الهندسة وهندسة البرمجيات تعد من أول المواد التي يدرسها الطلاب وتهدف للإجابة على أسئلة متنوعة مثل ما هو تعريف الهندسة وما هي عمليات الإدخال والإخراج وكيف تصمم منتجًا أو برنامجًا أو مشروعًا وما هي الخطوات العملية لتصميم وهندسة نظام ما وغيرها. والهدف الرئيسي من هذه المادة هو نقل وتوصيل معنى الهندسة للطلاب، وذلك بإدراكهم أن عملية إنشاء الأنظمة هي خليطٌ مُتقنٌ من التخطيط والترتيب، فهي ليست عمليةً عشوائيةً بسيطةً، وعادةً لا تحتوي هذه المادة على مشاريع برمجية حقيقية، وقد تشتمل على مشاريع بسيطة في بعض الجامعات. ويَتعلّم الطالب في هذه المادة عددًا من التقنيات والأدوات الشائعة لتوصيف الأنظمة وتصميماتها، مثل لغة النمذجة الموحدة Unified Modeling Language واختصارًا UML وآلات الحالة State Machines وغيرها من التقنيات. 2. الرياضيات الأساسية مادة الرياضيات مادةٌ أساسيةٌ لدى جميع طلاب الهندسة عمومًا؛ لذلك من الضروري أن يُدرك الطالب أساسيات الرياضيات مثل العمليات الحسابية والتفاضل والتكامل والجبر وحسابات الأشكال الهندسية وغير ذلك من العمليات الرياضية البسيطة. ولا تُعلّم هذه المادة في الجامعات بهدف الرياضيات ذاتها؛ فبمجرد انتهائك من المادة ستنسى غالبًا تلك المعادلات الرياضية، ولكن الهدف هو تعويد الطالب على استخدام العقل لحساب ما لم يقدِر على حسابه من قبل، فمواجهة القليل من الصعوبة في التَعلّم تُفتّح الذهن وتُعوّده على تحمّل الأكثر صعوبةً من هذه الرياضيات البسيطة مستقبلًا. 3. الرياضيات الخطية ستتعلم في الرياضيات الخطية أو الجبر الخطي أساس حلّ المعادلات الرياضية، مثل معادلات الدرجة الأولى والثانية والثالثة، وبعض الأساليب والقوانين الرياضية لحلها بسهولة. كما ستتعلم بعض الأمور عن المصفوفات وطريقة التعامل معها وإجراء بعض الحسابات لها وطريقة الاستفادة منها مثل المصفوفات أولية وثنائية وثلاثية الأبعاد. 4. التفاضل والتكامل هنا ستتعمق في التفاضل والتكامل بعد اطلاعك عليها بصورة مبسطة بالفعل في إحدى المواد الرياضية السابقة، وستتعرف عليهما بالتفصيل، وكيف تستخدمها لحل بعض المشكلات الحقيقية في العالم، كما ستعرف بعض قواعد التفاضل والتكامل. وقد تكون هذه المادة متقدمة على بعض الطلاب مثل أغلب مواد الرياضيات، وذلك لأن الطالب يتعلم فيها المعادلات والقواعد والقوانين دون أن يُعلّم من أين جاءت ولا كيف ولماذا سيتعلمها ولا أين سيستخدمها في حياته المستقبلية. 5. تصميم المنطق الرقمي ستتعلم في مادة تصميم المنطق الرقمي Digital Logic Design أهم أركان التفكير المنطقي، وكيفية تمثيل الحجج والنقاشات والمعضلات في العالم الحقيقي على شكل معادلات رياضية ومنطقية وكذلك قد تتعلّم بعض الأمور عن المجموعات Sets في الرياضيات وطريقة استخدامها لتمثيل معلومة أو بيانات معينة. كما ستتعلم تصميم البوابات المنطقية Logic Gates مثل and و or و nor و xor و not وغيرها، وكذلك ستفهم الطريقة العامة لعمل المعالجات داخل الحواسيب والأجهزة الإلكترونية. وهذه المادة واحدةٌ من بين أكثر المواد إفادةً ضمن علم الحاسوب لأن طريقة التفكير المنطقية هذه ستنقلك من إنسان عشوائي التفكير قد لا يفكر بمنطقية في معظم أمور حياته إلى إنسان يفهم الحياة بصورة منطقية كما تفهمها الآلات ويَسهُل عليه تحديد ما هو منطقي وما هو غير منطقيٍ من الحجج والمعلومات التي حوله، كما ستفهم كيفية تحويل الأفكار إلى أنظمة فيزيائية وبرمجية داخل الحواسيب بحيث تُستعمَل لإكمال تصميم الحواسيب وتُجري العمليات الحسابية المطلوبة. أي الغرض من هذه المادة أن ترى كيف يعمل الحاسوب وكيف يفهم الأوامر وينفذها حتى تعرف كيف ستتعامل معه وتبرمجه وتتخاطب معه بسهولة. وفقًا لما سبق، من الأفضل التركيز عليها كونها واحدةٌ من أهم المواد في المجال، وقد تُدرّس هذه المادة على عدة مواد منفصلة، لذلك قد تجد موادًا شبيهةً مثل التفكير المنطقي Critical Thinking والرياضيات المتقطعة Discrete Mathematics، فكلّ على حسب الجامعة والتخصص. 6. الاحتمالات مادة الرياضيات الأخيرة التي ستتعلّمها هي مادة الاحتمالات Probabilties أو نظرية الاحتمالات Probability Theory، وهي مادةٌ تهدف إلى تعليمك أهم مبادئ هذا العلم بالإضافة لأنواع الاحتمالات المُمكنة حسب الأحداث Events وطريقة ارتباطها ببعضها البعض ليُستفاد منها في الحياة الواقعية إما في اتخاذ قرارات المؤسسات أو إجراءات أصغر من ذلك سواءٌ على مستوى الأفراد أو الأجهزة الرقمية. والاحتمالات علم عميق تقوم عليه الكثير من الرياضيات الحديثة، كما يقوم عليه علم التعمية Cryptography المُستخدم في تأمين وتشفير الاتصالات والشبكات، وستستفيد من هذه المادة كثيرًا في المستقبل متى أتقنتها. 7. البرمجة من البداهة أن توجد مادة مختصة بتعلم البرمجة في تخصص علوم الحاسب أو التخصصات المرتبطة به، وذلك لأن البرمجة هي لبّ علوم الحاسب في النهاية، فجميع الأجهزة والأنظمة التي حولنا ما هي إلا برمجيات وخوارزميات مختلفة صنعت لتعمل بطريقة معيّنة. كانت لغة جافا Java أبرز لغة برمجةٍ تُعلّم في الجامعات قبل عقد من الزمن، بينما تميل الكفة الآن إلى بايثون Python أو جافاسكربت في بعض الأحيان، ولكن بايثون هي الأكثر استعمالًا واعتمادًا في الجامعات لما لها من تطبيقات لاحقة في جميع المجالات الأكاديمية الأخرى. وفي كل الأحوال ستتعلّم في هذه المادة المتغيرات والخوارزميات وحلقات التكرار والجمل الشرطية والبرمجة كائنية التوجه وغيرها من المبادئ البرمجية، وذلك بِغَض النظر عن لغة البرمجة التي ستتعلّمها. كما قد تُعلّم القليل من استخدام بيئة ماتلاب Matlab وهي بيئة برمجية ولغة برمجة تُستخدَم لإنشاء الحسابات الرياضية وبرمجة برمجيات معينة، لذلك فهي منصة ولغة برمجة في آنٍ واحدٍ، ويستعمل ماتلاب طلاب أقسام الهندسة الأخرى لمحاكاة وحساب المعادلات والنماذج الرياضية. 8. الخوارزميات وهياكل البيانات الخوارزميات Algorithms وهي الإجراءات المنطقية المتسلسلة لحلّ مشكلة ما، وسنتعلّم الخوارزميات وأفضل الطرق لتصميمها من أجل حل مختلف المشكلات التي قد تظهر لنا في المستقبل، حيث سنحتاج إلى معرفة متى نستعمل خوارزمية بعينها من أجل حل مشكلة ما، ومتى سنلجأ لخوارزمية أخرى نعرف أنها ستعطينا أداءً أفضل، بمعنى أننا سنغوص في الموازنة بين مختلف الخوارزميات وأدائها مثل السرعة والوقت ومساحة التخزين، ومتى يجب استعمال كلّ واحدةٍ منها كما سنطّلع على مختلف تشعيبات الخوارزميات المتوفرة. هياكل البيانات Data Structures وهي طريقة تخزين البيانات واستعمالها بغرض تحقيق أهدافٍ مختلفةٍ حسبما يريد المُطوّر؛ فهناك هياكل بياناتٍ أسهل وأوضح للفهم العام، وهناك هياكل بيانات أسرع في الأداء، وهناك هياكل بيانات غير سريعة في الأداء لكنها تستهلك حجمًا أقل في تخزين البيانات وبالتالي قد تفضل على غيرها في بعض الأحيان. وستتعلم كل هذه الأمور في هذه المادة، وربما تقسم هذه المادة إلى مادتين على حسب الجامعة والاختصاص الذي تدرسه، كما ستطلع على أنماط التصميم Design Patterns إذا كنت ستدرس هندسة البرمجيات؛ وهي الأنماط الشهيرة لتصميم البرمجيات بحيث لا تحتاج لإعادة اختراع العجلة مرة أخرى من أجل كل مشكلة تواجهها. 9. مبادئ أنظمة التشغيل أنظمة التشغيل هي البرمجيات الأساسية التي تُدير الأجهزة الحاسوبية والهواتف والأنظمة المدمجة وغيرها، حيث توزع الموارد على البرمجيات وتدير تشغيلها وعملها ومراقبتها للمستخدم، وأبرز أنظمة التشغيل على سطح المكتب هي ويندوز Windows وماك Mac ولينكس Linux، أم فيما يتعلق بأنظمة تشغيل الهواتف الذكية، فلدينا نظام أندرويد Android الذي يعمل على مختلف الأجهزة ونظام iOS الذي يعمل على أجهزة آبل Apple فقط. وستتعلم في هذه المادة أساسيات عمل أنظمة التشغيل المختلفة، بالإضافة لأبرز المبادئ التي تعمل بها أنظمة التشغيل الحالية مثل العمليات وأجهزة الإدخال والإخراج Input/Output وإدارة الذاكرة والوصول للمعالِج ونظام الوصول والصلاحيات وإدارة المستخدمين وغير ذلك. وستضع عليك معظم الجامعات واجبات منزلية بلغة سي C في هذه المادة، لذلك سيكون عليك تَعلّمها إن أردت اجتياز هذه المادة بنجاح. 10. مبادئ الشبكات الشبكات هي كذلك من أبرز سمات العصر الحديث فشبكات الاتصال الخلوية وشبكة الإنترنت والشبكات المنزلية كلها غيّرت شكل العالم الحديث وساهمت في فوائد جمة لا تعد ولا تحصى فبدون علم الشبكات، لن تتمكن من قراءة هذا المقال الآن. وستتعلم في هذه المادة أساسيات الشبكات وطريقة عملها، وستطّلع على بروتوكولات التواصل أشهرها بروتوكول TCP وبروتوكول UDP، كما ستطّلع على بعض المفاهيم والأجهزة الأخرى مثل الموجه Router والخوادم Servers وأجهزة العملاء Clients والنظير للنظير Peer to Peer وغير ذلك من مبادئ الشبكات البسيطة. وسيطلب منك غالبًا برمجة برنامج محادثة بسيط بأي لغة برمجةٍ تريدها وذلك باستخدام أحد بروتوكولات التواصل، وهو ما سيوضح مدى فهمك وتعلمك لهذا المساق. 11. معمارية الحاسوب إلى هنا سيكون طالب علم الحاسوب قد فهم بالفعل معظم الأساسيات التي سيحتاج إليها، ولكن مادة معمارية الحاسوب أو بنية الحاسوب Computer Architecture ستتعمق في تفاصيل دقيقة حول مكونات الحاسوب الفيزيائية وكيفية تواصلها مع بعضها بعضًا مثل طريقة تواصل الذاكرة العشوائية مع المعالِج وقرص التخزين وطريقة إرسال أو جلب المعلومات منهما. كما سيطّلع على مفهوم المسجلات Registers، وهي وحدات الذاكرة الصغيرة للمعالجات الحديثة، وكيف يستعملها لتسريع عمليات المعالجة بدلًا من جلب البيانات من الذاكرة، وسيفهم كيف ستتحول الخوارزميات والبرمجيات التي يكتبها إلى عمليات مجزأة يمكن للمعالجات حسابها في أقل من لحظة من الزمن بفضل البوابات المنطقية التي تعرّف عليها مسبقًا. أي أن هذه المادة ستغوص في تفاصيل عمل أجهزة الحواسيب وبنيتها الداخلية وطريقة تواصل مكوناتها مع بعضها بعضًا. زيادةً على المواد الأساسية التي ذكرناها آنفًا، هناك مواد ومجالات وتخصصات اختيارية يختار الطالب غالبًا ما يحلو له منها ليمارس المجال الذي يحبه، ولا يتخرج مهندسو الحاسوب وهم يتقنون كل هذه التخصصات، فعادةً ما يختارون واحدًا أو اثنين منها على الأكثر، ثم يدرسونه بصورةٍ أعمق من السابق، لذا سننتقل تاليًا إلى شرح تخصصات الحاسب التي يمكن لمهندس الحاسوب أو دارس تخصص علم الحاسوب أن يعمل ويتخصص فيها. تخصصات علوم الحاسب لا يكون هناك تخصصات واضحة في الجامعة أحيانًا، بل يمكن للطالب ببساطة أن يختار مجال أحد المواد التي درسها وأحبها ويتخصص فيها إلى حين إتمام السنوات الدراسية. سنعرض أهم تخصصات الحاسب والمجالات التي يمكن العمل فيها بعد التخرج: 1. البرمجة وهندسة البرمجيات هندسة البرمجيات وهي العلم المَعني بصناعة البرمجيات بطريقة احترافية، فهي لا تختص بالبرمجة فقط وإنما تشمل فروعًا وعمليات أكثر من ذلك بكثير. صحيحٌ أن تطوير تطبيقات سطح المكتب وتطوير تطبيقات الهواتف المحمولة هي المجالات البرمجية الأكثر شيوعًا، لكن هناك مجالات برمجية أخرى أكثر تعقيدًا مثل: برمجة أنظمة إدارة الخوادم Servers مثل Kubernetes ودوكر Docker وأشباهها من أدوات إدارة العمليات DevOps. برمجة أدوات الأنظمة المالية والاقتصادية التي تدير اقتصادات الدول والبنوك حول العالم. برمجة أنظمة الشركات العملاقة مثل شركات الطيران وشركات النفط وشركات الكهرباء …إلخ، فهذه أنظمةٌ حساسةٌ لا تحتمل الفشل وإن احتملته فهي بحاجة للاسترجاع والإدارة الفورية. الكثير من الشركات العملاقة كانت تعمل قبل عِدّة عقودٍ من الزمن على أنظمة مبرمجة بلغات برمجية قديمة عفا عليها الزمن الآن ولم يعد يُبرمَج بها، ولكن ما زالت هذه الشركات تعمل بتلك الأنظمة لعِدّة أسبابٍ لوجستيةٍ وهنا يعد نقل البرمجيات من لغة برمجة معينة إلى لغة برمجة أخرى هو مجال تخصصي كبير في علوم الحاسبات وقسم هندسة البرمجيات، فمثلًا تدفع شركة IBM رواتب عملاقة لمن يجيد نقل برمجياتٍ مكتوبةٍ بلغة COBOL إلى لغة C. ويقوم مهندسو البرمجيات بالتخطيط لعملية بناء البرمجيات اللازمة لهذه المجالات، كما يخططون للموارد التي ستلزمهم والمميزات التي سيسلمونها بالإضافة إلى نمط التصميم الذي سيستعملونه في مختلف مراحل تطوير البرنامج، ولذلك هي عملية معقدة واحترافية تحتاج إلى فريق متكامل من المبرمجين وليست مُجرّد برمجة بسيطة ينجزها فرد واحد. 2. هندسة الشبكات الشبكات ليست برامج التواصل بين المستخدمين فقط، فهناك شبكات أعقد من ذلك بكثير. ويمكنك التخصص في مجال الشبكات لتفهم طريقة عمل الشبكات البسيطة وحتى العملاقة مثل شبكة الإنترنت، والبنية التحتية لها وطريقة ربط الدول لتلك البنية التحتية، كما يمكنك التعرف على بعض أنماط الشبكات البديلة مثل النظير للنظير Peer to Peer وكيفية عمل تطبيقات مفيدة بها في الحياة الواقعية. وكذلك قد تتطرق إلى الشبكات المركبية Vehicular Networks وهي الشبكات المرتبطة بالسيارات والمركبات، أو شبكات الاتصال الخلوي وطريقة صنعها وعملها، وطريقة التعامل مع مختلف أجهزة المودم Modems. وبشكلٍ أبسط من ذلك، فيمكن أن تعمل مدير شبكات في المؤسسات والشركات الصغيرة والكبيرة وحتى مراكز إدارة الخوادم Data Centers، فلا تخلو الآن مؤسسة أو شركة من شبكة داخلية تربط أقسامها مع بعضها وهي آنذاك بحاجة إلى مدير شبكة بالتأكيد هذا أقل القليل. 3. الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة زاد الاهتمام بالذكاء الاصطناعي زيادة كبيرة في العقد الأخير، وهذا أمرٌ طبيعيٌ بسبب زيادة الحاجة إليه، بالإضافة إلى تَوفُّر الموارد الحاسوبية الكافية لتشغيل خوارزمياته المختلفة على أجهزة المستخدمين الشخصية، فدخل الذكاء الاصطناعي في كل شيء حولنا من إدارة إشارات المرور وتنظيم السير وتصنيف الصور في هواتفنا والتعرف على الأشخاص والوجوه والترجمة الآلية وإدارة المركبات والآلات وكشف الجرائم وعمليات التتبع وتحليل البيانات والكثير الكثير غيرها حتى بات تقريبًا عصب التقدم والتطور الذي نشهده حاليًا، وهو الأمر الذي يفسر سبب الطلب الكبير على المتخصصين في هذا المجال كما أشرنا. وهناك فرق بين الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence وتعلم الآلة Machine Learning؛ فالأول هو اسم المجال العام المَعني بكل ما يتعلق بإنشاء ذكاء يشابه ذكاء الإنسان باستعمال الآلات بينما الثاني مجال فرعي يتعلق بتدريب الآلات على مجموعة بيانات معينة بهدف الخروج منها بتصنيفات يمكن أن تساعد الآلة على اتخاذ قرار مطلوب منها. وستتعلم في هذا التخصص فروع تعلم الآلة الثلاثة الأشهر وهم، التعلم الموجه Supervised Learning والتعلم غير الموجه Unsupervised Learning بالإضافة إلى التعلم المعزز Reinforcement Learning، وللمزيد من المعلومات عن المجال، يمكنك الاطّلاع على كتاب مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة. 4. الحوسبة البيولوجية الطبية لا تأتي الأجهزة الطبية الموجودة بالمستشفيات من العدم، بل يصنعها المهندسون ويساهم فيها المبرمجون، وهناك مجموعة من المواد الجامعية في تخصصات الحاسب التي تعلم الحوسبة البيولوجية الطبية الحيوية Biomedical Computing، وقد تكون تخصصًا كاملًا منفصلًا في بعض الجامعات باسم هندسة طبية حيوية biomedical engineering أو هندسة الأجهزة الطبية أو الهندسة الطبية. ويمكن أن تتخصص في هذا المجال لتتعلم أهم المتطلبات البرمجية في المجال الطبي أو البيولوجي، وكيفية تطوير برمجيات أو قطع عتاد تحل مشاكل أو تقدم استخدامات حقيقية تفيد مجال الطب والعلاج أي تقريبًا هو تخصص في مجال تصنيع الأجهزة المتعلقة في المجال الطبي من تصميم وبرمجة واختبار وتنفيذ …إلخ. ولا تستفيد المستشفيات فقط من هذا التخصص بل تستفيد كذلك مختبرات التحليل والمختبرات الحيوية والمستوصفات والعيادات الطبية وغيرها، فتحتاج جميعها إلى برمجيات صادرة عن المتخصصين في هذا المجال. 5. الرسوميات لا تُعَد الرسوميات Graphics مجالًا واحدًا فقط، فهو مجال تطوير عريض جدًا، حيث تنضوي تحته مجموعة من المجالات المتفرعة، نذكر من بينها: أنظمة التشغيل، فلها مكتبات برمجية معينة تساعدها على عَرْض الخطوط والصور والواجهات الرسومية وغير ذلك للمستخدمين، وهذا مجال ضخم، فهو ضروري لتمكين المبرمجين الآخرين من تطوير التطبيقات والألعاب لأنظمة التشغيل هذه، أي أن الرسوميات هنا هي جزء من نظام التشغيل. محركات الرسوميات Graphics Engines، وهي أنظمة برمجية عملاقة تهدف لتمكين المبرمجين من برمجة مختلف الرسوميات التي يريدونها لمختلف أنظمة التشغيل، فمثلًا يستخدم محرك Unity 3D أو Source2 أو غيرهما لبرمجة الألعاب التي تعمل على مختلف أنظمة التشغيل مثل ويندوز وماك ولينكس وأندرويد. البرامج المتخصصة في الرسم ثنائي وثلاثي الأبعاد، فتعد برمجة هذه البرمجيات مجال منفصل ويتطلب بعض الخبرات والمهارات، بينما تعلم استخدامها سيحولك إلى مصمم، وتدخل فيها برامج النمذجة modeling مثل برامج الرسم والتصميم الهندسي CAD المفيدة في الكثير من التخصصات الهندسية. برامج تحرير ومونتاج الفيديوهات مجال فرعي آخر مشهور. وتدخل الكثير من التخصصات تحت تخصص الرسوميات كما ترى، إلا أنها قد تختلف جذريًا فيما بينها، فتطوير برامج الرسم ثنائية الأبعاد لا يشبه تطوير المحركات الرسومية فعملية تطوير المحركات الرسومية واحدة من أصعب العمليات البرمجية وأكثرها تعقيدًا، لأنها تحاكي فيزياء الكون وتتطلّب فهمًا عميقًا للرياضيات. 6. تحليل البيانات وإدارة قواعد البيانات مجال تحليل البيانات (أو يرقى حتى إلى قسم منفصل باسم هندسة تحليل البيانات data analysis engineering) واحد من أكثر المجالات طلبًا حاليًا، لما له من استخدامات مفيدة وجلية في تحليل البيانات والمعطيات واستعمالها في اتخاذ القرارات المُهمَّة لدى المؤسسات والشركات، حتى إن بعض الفرق الرياضية لكرة القدم مثل ليفربول تعتمد على تحليل البيانات لوضع خططها الرياضية في كل مباراة، فتطبيقات هذا المجال واسعةٌ جدًا. كما ستتعلم في هذا المجال طريقة معالجة مجموعات ضخمة من البيانات، وطريقة تنظيفها من الأخطاء والمشاكل، وتحويلها إلى بياناتٍ يمكن معالجتها من الأنظمة الحاسوبية، وستتعلم طريقة استخراج أهم المعلومات والأسرار المخفية في البيانات الخام التي لديك بمختلف المكتبات واللغات البرمجية. حتى تتقن فن التعامل مع البيانات، فيجب أن تتقن التعامل مع أنظمة قواعد البيانات التي تخزَّن فيها البيانات، لذا يتخصص هذا المجال في مفهوم قواعد البيانات Databases وأنظمة إدارة قواعد البيانات database management systems تختصر إلى DBMS بتعمق كبير فهي مدخل إلى التعامل مع البيانات والتلاعب بها وتطويها والغوص فيها لاستخراج المعلومات. قد يتفرد هذا المجال في تخصص بمفرده في الدراسات العليا أو حتى في سوق العمل، فقد تطلب بعض الشركات متخصص لإدارة قواعد بياناتها وله المسمى الوظيفي "مدير قواعد بيانات" Database Administrator. وتشمل مشاريع تحليل البيانات عادة: جمْع البيانات من مصادرها. تنظيف وتهيئة البيانات للمعالجة وإزالة القيم الشاذة. إدخال البيانات في الأنظمة الحاسوبية المطلوبة لاستخراج النتائج والمعلومات الأولية منها، ومن أين يُبدَأ في البحث عن روابط مفيدة بين أجزائها. تحليل أعمق للبيانات إما عبر أنظمة أكثر تقدمًا أو عبر تَعلّم الآلة، وقد تُستعمل أنظمة التعرف على الأنماط Pattern Recognition كذلك. تهيئة النتائج السابقة للعرض والمشاركة عبر بعض الأدوات الشهيرة. عرض النتائج والتقارير مع المخططات والتوصيات. وتعد بايثون أكثر لغات البرمجة طلبًا في هذا المجال، بالإضافة لمكتباتها الشهيرة مثل Pandas وNumpy وJupyter Notebook وMatplotlib وغيرها، وكذلك تستعمل لغة R في هذا المجال، ولكنها ليست بنفس شيوع بايثون، أما بالنسبة لقواعد البيانات، فيجب أن تقن لغة SQL وتتقن بعدها أنظمة التعامل مع قواعد البيانات. ولتَتعلّم أساسيات بايثون بسهولة، بإمكانك الاطّلاع على كتاب البرمجة بلغة بايثون كما يمكنك الاطلاع على كتاب ملاحظات للعاملين بلغة SQL وكتاب الدليل العملي إلى قواعد بيانات PostgreSQL. 7. أنظمة التشغيل والأنظمة المدمجة تحتاج جميع الحواسيب والهواتف الذكية والأجهزة الإلكترونية عمومًا إلى نظام تشغيل Operating System لتعمل وفق رغبات المستخدم، وهذه الأنظمة هي الأخرى لا تأتي من العدم بل هناك متخصصون لبرمجتها وجعلها أفضل من غيرها والحفاظ عليها مع الزمن. تطوير أنظمة تشغيل سطح المكتب مثل ويندوز وماك ولينكس، أو أنظمة الهواتف الذكية مثل نظام أندرويد ونظام iOS وغيرهما، هي مجالات برمجية متقدمة تعتمد على خبرات ومهارات متعددة، كما يعتمد هذا على العتاد Hardware الذي ترغب ببناء نظام تشغيل له، وقد تُستخدَم أكثر من لغة برمجية في الوقت نفسه لتطوير نظام تشغيل بسيط، فتطوير أنظمة التشغيل عملية عملاقة ومكلفة وتحتاج الكثير من المهندسين، كما ينفق عليها ملايين الدولارات من الاستثمار المستمر على امتداد عدة سنوات للخروج بنتائج مرضية، ولهذا ربما تجد أن هناك ملايين البرمجيات الصغيرة حول العالم، بينما يوجد ثلاث أنظمة شهيرة لسطح المكتب ونظامان للهواتف الذكية فقط، ورغم أنه هناك بالفعل العشرات غيرها إلا أنها محدودة وضعيفة المزايا موازنة بتلك الأكثر استخدامًا والأكبر دعمًا حاليًا؛ وذلك لأن مطوريها لا يمتلكون نفس موارد وإمكانات مطوري الأنظمة الشائعة ذات الدعم الكبير. أما الأنظمة المدمجة Embedded Systems فهي الأنظمة التي تعمل مع موارد عتاد Hardware Resources محدودة للغاية، فهي تُنفّذ مهامًا محدودةً وصغيرةً مثل أنظمة الإشارات والاستشعار والأقفال الإلكترونية وألعاب الأطفال وحتى أنظمة إدارة السدود المائية وأنظمة الأجهزة العسكرية …إلخ، كما أن برمجتها مجالٌ منفصلٌ لوحده، ويوجد به الكثير من التفرعات كذلك وهو علم ضخم ذاع صيته هذه الأيام وأهم مجال تفرع عنه هو مجال إنترنت الأشياء Internet of Things تختصر إلى IoT وهي برمجة العتاد مع ربطه بالإنترنت مثل أنظمة مراقبة المباني وأقفالها وأنظمة البيوت الذكية وغيرها. أصبحت هنالك برامج واختصاصات دراسات عليا وحتى درجات جامعية تُدرِّس هذا المجال. 8. الأمان الرقمي الأمان الرقمي مجال كبير تنضوي تحته عدة أمور، مثل أنظمة التشغيل والبرمجيات العادية والشبكات والتعمية وغيرها، فكلها أمور مترابطة تحتاج لتأمين واستخدام أفضل للتقنيات وذلك للتأكد من عدم وصول الأشخاص غير المخوّلين لها. وبينما هناك مجالاتٌ متعلقةٌ بالأمان الرقمي الشخصي للمستخدمين، هناك مجالاتٌ متعلقةٌ بالأمان الرقمي الجنائي أو العسكري بين المجرمين وأجهزة الشرطة وبين الدول وبعضها البعض، كما أن هناك مجالاتٌ متعلقةٌ بالشبكات وإدارة الخوادم وغير ذلك الكثير، وكلها أمورٌ يمكن أن تتخصص بها إذا رغبت بذلك. ولمعلومات مفيدة حول الأمان الرقمي الشخصي والخصوصية، اطلع على كتاب دليل الأمان الرقمي. 9. الحوسبة العلمية تعتمد العديد من الصناعات التي تراها حولك اعتمادًا أساسيًا على علم الحاسوب لإتمام مهامها بنجاحٍ، فأغلب ما تراه حولك قد عولج في الحاسوب بدءًا من البناء الذي تقطنه والذي قد صمم واختُبر باستعمال برامج حاسوبية صممت البناء ونمذجته واختبرته على الزلازل ومختلف العوامل للتأكد منه ومن تصميمه وحتى قطع وقطع البلاستيك وأجزاءها قد صممت أيضًا باستعمال برامج حاسوبية عملاقة وهكذا، وكل هذه البرامج تعمل بخوارزميات ضخمة تحتاج للكثير من العمليات الرياضية التي تحل معادلات مختلفة، وهي بدورها تعتمد على خوارزميات محددة لتبسيطها وحسابها وهذا ما يدخل ضمن مجال الحوسبة العلمية Scientific computing. كما توجد مجالات كثيرة أخرى مثل هذه لا مجال لحصرها الآن ولكن نذكر منها مجال الحوسبة التطورية Evolutionary Computation وهي العلم الذي يأخذ نظرية التطور والحالات المعقدة المتطورة ويحولها إلى نظام قابل لحل الكثير من المشاكل في الحياة الواقعية، فيمكن استخدام هيكلة ومبادئ نظرية التطور لتطوير خوارزمية تساعدنا على معرفة عدد المطارات والمدارج التي علينا وضعها في كل مدينة. 10. الحوسبة السحابية توفر الآن الكثير من الشركات خدمات سحابية Cloud Services للمستخدمين وفكرة الحوسبة السحابية Cloud computing ببساطة إلغاء العمل على نظام تشغيل سطح المكتب لتخزين وتشغيل وإدارة الخدمات والبرامج التي تريدها والاعتماد كليًا على خدمات بعيدة موجودة على حواسيب وخوادم مركزية عملاقة تستفيد من الإنترنت للوصول إليها لفعل نفس الأمور السابقة. فمثلًا بدلًا من تشغيل خادم قاعدة البيانات الخاص بك يمكنك الاعتماد على أحد الحلول الجاهزة من أمازون Amazon أو ديجيتال أوشين Digital ocean، كما يمكنك استعمال فيجوال ستوديو من مايكروسوفت عبر الإنترنت لأداء مهامك البرمجية بدلًا من استخدام مُحرر النصوص البرمجي الخاص بك على نظامك. ويمكنك كذلك أن تستأجر خوادم فيزيائية Dedicated Servers ثم تُقسّمها إلى خوادم افتراضيةٍ Virtual Servers وتُوزّعها على مستخدمين آخرين حسب الموارد، ثم تُوّفر لهم خدمات جاهزة Software-as-a-Service واختصارًا SaaS، وهذا هو مبدأ شركات الاستضافة الحديثة والمجال السائد فكل ما تراه أصبح مخزنًا وموجودًا على سحابة وتصل إليه أو تستعمله عبر الإنترنت لذلك زاد الطلب على متخصصين في هذا المجال وتكون المسميات الوظيفية باسمه عادة مهندس حوسبة سحابية Cloud Computing Engineer. 11. تخصصات أخرى هناك مجالات ضمن علم الحاسوب تبتعد عن العلوم التطبيقية البرمجية، وتبحث في المبادئ النظرية لما تقدمه علوم الحاسب للتخصصات والمجالات الأخرى في الحياة. نظرية المعلومات Information Theory وتتحدث عن المبادئ النظرية لنقل المعلومات الرقمية ومحتواها، وإلى أي مدى يمكن ضغطها وبأي سرعاتٍ يمكن الوصول إليها. نظرية الإشارات Signal Theory وتتحدث عن الإشارات التي تُصدِرها الكائنات الحية وكيف يمكن تحديد العلاقات بينها وكيفية نمذجتها في الأنظمة الرقمية بهدف دراستها وتحليلها. نظرية الفوضى Chaos Theory ورغم أنها نظريةٌ رياضيةٌ لا تنضوي تحت علوم الحاسوب بصورةٍ مباشرةٍ، إلا أن لها تطبيقاتٌ واضحةٌ في عِدّة مجالاتٍ مثل حالة الطقس والمناخ والأنظمة المصممة لتوقّعها والتبليغ عنها، فهي تعتمد على علوم حاسوبية مثل التعمية والروبوتات وغيرها. علم التعمية Cryptography وهو واحدٌ من أكثر العلوم أهمية في علوم الحاسب لأن تطبيقاته هي التي تسمح بتشفير البيانات، ويعتمد على المبادئ الرياضية بشدةٍ، كما أنه شديد التعقيد، حيث تقوم عليه أنظمة الأمان الرقمية حول العالم بما في ذلك الأنظمة الاقتصادية. والكثير من هذه العلوم هي علوم نظرية تعتمد على مجالات متداخلة Interdisciplinary مع علوم الحاسبات، إلا أن علوم الحاسبات مركزية وأساسية فيها. كيف أختار التخصص المناسب لي من تخصصات علوم الحاسب؟ ليست كل التخصصات السابقة الذكر متوفرة في مجالات علوم الحاسب بالطبع، فهناك غيرها ولكن ذكرنا الأشيع والأشهر منها، ويبرز هنا سؤال وهو كيف يمكن لداخل جديد إلى هذه العلوم أن يختار التخصص المناسب له والذي يحبه؟ وتكمن الإجابة في معرفة المرء بنفسه وأين يحب أن يعمل فإذا كنت تحب الرياضيات فربما تناسبك العلوم النظرية، وإذا كنت تحب العمل مع الخوارزميات وتطوير الجديد منها لتسريع حل مشكلات الجنس البشري وابتكار حلول أفضل فربما قد يكون هذا اختصاصك، أو ربما ببساطة تحب تطوير البرمجيات والتطبيقات وحينها لن تحتاج شيئًا أكثر من المعارف الأساسية في علوم الحاسب ثم التخصص في تعلم البرمجة. لذا عليك أن تنظر في هذه المجالات المختلفة، ثم تسأل نفسك في أي منها يمكن أن تعمل دون أن تشعر بالملل بعد فترة؟ وستجد بضع مجالات قد تعجبك وستستبعد بعض المجالات الأخرى، فمثلًا أنا أستبعد أن أعمل في المجالات الرياضية أو مجالات التشفير، ببساطة لأنني لا أحب تعقيدها، وبعدها حاول أن تصرف بعض الساعات من وقتك في هذه المجالات التي تبقّت معك لتتعرّف عليها وترى أبرز المشاريع الموجودة فيها، وهل أحسست براحة وانشراح للنفس أثناء دراستها والعمل فيها، أم أنك تريد غيرها؟ الخلاصة، جرب التخصص والقراءة الدراسة في كل تخصص فترة من الزمن وبعدها إما أن تكمل أن تنتقل إلى تخصص آخر وهكذا تعرف الاختصاص الصحيح المناسب لك، وبعد فترة ستجد مجالات واضحة معينة لن تحب العمل في غيرها، وتلك هي المجالات التي يمكنك البدء بدراستها والتخصص بها بعد أن تنتهي من دراسة علوم الحاسوب الأساسية. التوظيف وفرص العمل في مجال علوم الحاسب تقل أهمية الشهادة الجامعية تدريجيًا في التوظيف عندما يتعلق الأمر بعلوم الحاسوب فشركات مثل جوجل بدأت تهتم بالخبرة وتعمل على نشر شهاداتها الخاصة والتي تبلغ مدتها 6 أشهر في حال عدم وجود الشهادة الجامعية، كما أن كثيرًا من الشركات الأخرى تشترط وجود الخبرة ومعرض الأعمال بدلًا من الشهادة الجامعية للمتقدِّم. وتبلغ مدة أغلب الشهادات الجامعية في معظم البلدان 4 سنوات، وهي مدةٌ طويلةُ جدًا يذهب معظمها بالانتظار والفراغ بين الحصص الدراسية الأسبوعية وتعلم علوم ومواد قد لا يكون لها أهمية كبيرة وقد تنساها بعد التخرج هذا لم نتحدث عن قلة المقاعد الدراسية الحكومية المجانية والمنافسة الشديدة عليها أو غلاء الجامعات الخاصة مما يزيد من العوامل التي تعيق أصلًا دخول الجامعة أو اختيار التخصص الذي ترغب دراسته في الجامعة فقد تضطر من أجل الدخول للجامعة والحصول على درجة جامعية أن تدرس تخصصًا لا تحبه ولا يناسبك أصلًا وهنا الحديث يطول، على أي حال، وبما أن علوم الحاسوب مجال مرتبط بالحواسيب التي بين أيدينا فقد لجأت نسبة لا بأس بها ممن يرغبون التخصص في المجال بتعلم المعلومات المطلوبة من مصادر خارجية لا علاقة لها بالجامعات الأكاديمية، دون الحاجة للدراسة الجامعية التقليدية ودخلوا سوق العمل فعليًا. ولا نريد محو أهمية الشهادات الجامعية، وذلك لأنها ما تزال تطلبها الحكومات والدول رسميًا للعمل في الوظائف الحكومية، كما لا تزال لها سمعة في الأوساط الاجتماعية على عكس من يتعلم تلك العلوم بمفرده، ولكن إذا كانت المعرفة والعمل ما يهمك فقط فحينها لا مشكلة من الخوض في المجال بعيدًا عن الدراسة الجامعية، وبذلك تكسب سنوات من عمرك بالإضافة إلى توفير الكثير من المال الذي كنت ستصرفه على الشهادة الجامعية. فمثلًا، يمكنك خلال فترة تترواح من ستة أشهر إلى سنة أن تتعلم أساسيات علوم الحاسوب وأن تبدأ العمل فيها مثلًا أن تتخصص في البرمجة وتطوير المواقع وتدخل سوق العمل وأغلب الدورات الحرة التي تعلم الاختصاص تكون مدتها ستة أشهر وحتى السنة وهي كافية لوضع قدمك على الطريق ودخول وكسب فرصة عمل. فمؤسسي أكبر الشركات التقنية في العصر الحديث، مثل مارك زوكيربيرغ مؤسس فيسبوك، وجاك دورسي مؤسس تويتر، وستيف جوبز مؤسس آبل لم يتخرجوا من الجامعات، وكذلك فهناك غيرهم الكثير من مدراء ورؤساء الشركات التقنية، ولهذا لن تكون الشهادة الجامعية عائقًا أمامك في حال أردت سلوك نفس المسار العصامي. وهنالك الكثير من المبرمجين الماهرين اليوم الذين لم يدخلوا إلى الجامعة أو درسوا اختصاصًا مختلفًا وهم يعملون في شركات كبيرة منها شركة IBM وهو لا يملك درجة في أي تخصص من تخصصات الحاسب وحتى أنه يساهم في كتابة بحث مع من درس في أروقة الجامعات. أضف إلى ذلك أنه يمكنك العمل كعامل مستقل على حسب الاختصاص الذي تجيده من اختصاصات علوم الحاسوب؛ فلو كنت مطور ويب محترف فيمكنك تطوير المواقع الإلكترونية للعملاء عبر مواقع العمل الحر مثل مستقل، ففي العمل الحر لن يسألك أحد بتاتًا عن شهادتك الجامعية وكل ما سيسألونك عنه هو خبراتك ونماذج لأعمالك السابقة نفذتها لا أكثر. أما عن فرص العمل المتوفرة في الشركات فهي تختلف باختلاف البلدان والشركات التي تريد العمل فيها، ولكنها تنضوي جميعًا تحت قسم التخصصات الذي تحدثنا فيه بصورة موسعة عن تخصصات علوم الحاسوب التي يمكن للمرء الاختصاص فيها، فمثلًا يمكنك العمل بتخصص مهندس برمجيات أو يتخصص في مجال الذكاء الاصطناعي أو مطور أنظمة تشغيل …إلخ على حسب المسميات الوظيفية المتوفرة في الشركات. انظر مثلًا إلى موقع بعيد، حيث تجد فيه طلبات توظيف من شركات مختلفة حول العالم العربي، وستجد أن معظم الوظائف لا تشترط أي نوع من أنواع الشهادات، بل تشترط معرض أعمال وخبرة سابقة فقط. وتكون رواتب المتخصصين في علوم الحاسوب متعلقة بعدة عوامل منها التخصص والخبرة والأعمال المنجزة وكذلك باختلاف الشركات والأماكن والدول، لكن يمكننا القول بصورة عامة أن رواتبهم أعلى من المهندسين الآخرين، ويمكنك البحث عن المواقع التي تَعرِض لك متوسط الرواتب التي يتلقاها الموظفون حسب المهنة في بلدك ثم البحث فيها عن التخصصات السابقة لرؤية مُعدّل الرواتب في بلدك. ما الفرق بين علوم الحاسب وهندسة الحاسب؟ على عكس الشائع فلا يوجد فرق جوهري بين علوم الحاسب computer science وهندسة الحاسب computer engineering وذلك لأن الجامعات الموجودة في دول مختلفة حول العالم تتعامل مع المصطلحين بطريقة مختلفة، فتجد في بعض الجامعات وفي بعض البلدان أن التخصصين مجرد اسمين مختلفين لنفس المواد الجامعية، فمثلًا الجامعة التي تخرجت منها كان تخصصي فيها هو هندسة وعلوم الحاسوب، أي أنني درست الاثنين معًا، ولم يكن هناك فرق في المواد التي درسناها مع الجامعات الأخرى. أما في بعض البلدان الأخرى مثل الولايات المتحدة هناك فرق حيث تكون علوم الحاسب علومًا أقرب للأقسام النظرية والفهم العام لمختلف المجالات والتخصصات، بينما تركز هندسة الحاسوب بالتحديد على علوم البرمجيات Software وعلوم العتاد Hardware والعلاقات والمشاريع التي يمكن تنفيذها بالدمج بينهما، أي أن هندسة الحاسوب تخصص هندسي تقليدي أقرب للعلوم العملية من تخصص علوم الحاسوب الأقرب للعلوم النظرية المفاهيمية. ويُعَد مصطلح علوم الحاسوب مصطلحًا جديدًا نسبيًا إذ كان التركيز قديمًا على هندسة البرمجيات Software Engineering وهندسة الحاسوب Computer Engineering وشاع المصطلح بعد 2010م وصار يشمل كل هذه العلوم وأكثر. من أين أبدأ بتعلم علوم الحاسوب؟ إن كنت تفكر بالدراسة الجامعية الأكاديمية، فهي من سيرشدك للبدء ويوفر لك المواد المتسلسلة في سنوات الدراسة ويؤمن لك كل شيء خلال رحلتك في دراسة علوم الحاسب وتخصصاته أما إن كنت ممن يريد دراسة مجال علوم الحاسوب ذاتيًا والتخصص فيه دون اللجوء إلى الجامعة، فأنت في المكان الصحيح الذي سيرشدك إلى بداية الطريق. من الأفضل لك أن تبحث عن بعض الدورات المتكاملة للبدء في تعلم علوم الحاسب بدلًا من الدروس المتفرقة، فمن الصعب على طالب جديد لا يعرف شيئًا في المجال أن يدخل فيه مباشرةً ويتعلم ما يحتاج إليه من دروس في كل مادة وتخصص من تلك المواد والتخصصات، بينما الدورات المتكاملة تكون مجهزة وكاملة وفق خطة معينة من متخصصين. عملت أكاديمية حسوب على توفير دورة متكاملة عن أساسيات علوم الحاسب هي دورة علوم الحاسوب وهي دورة شاملة مدتها عشرات الساعات حول علوم الحاسوب بدءًا من أبسط الأساسيات وصولًا إلى الخوارزميات وهياكل البيانات والبرمجة وقواعد البيانات وتطوير الويب وإدارة الخوادم، كما أنها تحت التوسيع والتحديث المستمر، ومن أبرز ميزاتها أن هناك من يتابع سَيْرَك ويجيب على أسئلتك على امتداد الدورة وليست فقط مجرد فيديوهات. ستكون مؤهلًا بعد الدورة من التخصص والغوص في إحدى مجالات علوم الحاسب التي تحبها وتريد تعلمها وقد وفرت الأكاديمية بعد دورة علوم الحاسب دورات أخرى إن أحببت الاختصاص في مجال البرمجة وتطوير البرمجيات لإكمال طريقك وستكون جاهزًا لدخول سوق العمل وبدء الكسب مما تعلمت خلال فترة قصيرة لا تتجاوز السنة بناءً على همتك وعزيمتك. وإذا وصلت إلى مرحلة أنت جاهزٌ فيها لتَعلّم البرمجة، فيمكنك قراءة الدليل الشامل لتعلم البرمجة باستخدام المصادر العربية ففيه أبرز المصادر العربية المتوفرة في الشبكة لتعلم البرمجة. كما يمكنك البحث في الشبكة عن سلاسل فيديوهات أو كتب لتُعلّمك تخصص علوم الحاسب بأي لغةٍ تجيدها، وجوجل مليءٌ بالنتائج عن ذلك كما أن أكاديمية حسوب تعمل جاهدًا على توفير مراجع عالية الجودة لتساعدك في ذلك، فتابع دومًا قسم المقالات البرمجية وقسم الكتب البرمجية. خاتمة وصلنا إلى نهاية هذا المقال بعد أن اطلعنا على أبرز علوم الحاسب وماهية التخصصات الموجودة فيه، ولا تنسَ أن هذا المقال مجرد مقدمة وسيكون عليك صَرْف العديد من الساعات لتتعلّم هذا المجال وتغوص فيه بصورة أعمق. وصحيح أن تعلم علوم الحاسوب قد يكون صعبًا في البداية للوافدين الجدد عليه، ولكن النتيجة مثمرةٌ جدًا حيث يمكنك استخدام أحد أبرز العلوم في العصر الحديث وأهمها لأي غرض أو هدف تريده، سواء كان ذاك الهدف شخصيًا أو ماديًا بهدف الكسب والرزق. إن كان لديك أي سؤال أو استفسار، فلا تتردد بطرحه في التعليقات ونسعد بمشاركتنا تجربتك، أرجو لك التوفيق والسداد! اقرأ أيضًا دليلك الشامل لتعلم البرمجة دليل شامل عن تحليل تعقيد الخوارزمية المرجع الشامل إلى تعلم لغة بايثون ما هي فوائد تعلم البرمجة؟ مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة

لغة C# هي لغة برمجة أنيقة، كائنيّة التوجه Object-oriented بأنواع بيانات سليمة Type-safe تمكّن المطورين من بناء تطبيقات آمنة ومتينة تعمل على إطار العمل NET. // تبدأ التعليقات وحيدة السطر بشريطين مائلين هكذا // /* توضع التعليقات متعدّدة الأسطر بين العلامة أعلاه والعلامة أسفله */ هذا تعليق xml يُستخدَم لتوليد توثيق خارجي أو لتقديم مساعدة حسب السياق في بيئة تطوير مندمجة IDE. /// <param name="firstParam"> لتوثيق الدالة Parameter الذي هو معامل firstParam هذا تعليق</param> /// <returns>معلومات عن القيمة المُرجَعة للدالة/returns> //public void MethodOrClassOrOtherWithParsableHelp(string firstParam) {} يحدّد فضاءات اﻷسماء Namespaces التي ستستخدمها هذه الشفرة فضاءات الأسماء أدناه هي كلّها جزء من مكتبة الأصناف Classes المعيارية في إطار العمل NET. Framework Class Library using System; using System.Collections.Generic; using System.Dynamic; using System.Linq; using System.Net; using System.Threading.Tasks; using System.IO; فضاء الأسماء هذا ليس مُتضمّنا في المكتبة المعيارية: using System.Data.Entity; لكي تتمكّن من استخدام المكتبة أعلاه فستحتاج لإضافة مرجع إلى ملف dll وهو ما يمكن لمدير الحزم NuGet فعلُه: Install-Package EntityFramework تعرّف فضاءات الأسماء مجالات لتنظيم الشفرات ضمن حزم Packages أو وِحْدات Modules لاستخدام فضاء الأسماء المُعرّف أدناه في شفرة أخرى نضيف العبارة Learning.CSharp إلى فضاءات الأسماء المستخدمة namespace Learning.CSharp { يجب أن يحوي كل ملف cs. على الأقل على صنف Class له نفس اسم الملف. يمكنك لك عدم التقيّد بهذا الشرط، إلا أنه أفضل لصحة الشفرة المصدرية public class LearnCSharp { صياغة أساسية: يمكنك التجاوز إلى “ميزات مثيرة للاهتمام” إن سبق لك كتابة شفرات بجافا أو سي++ public static void Syntax() { // للكتابة في سطر جديد Console.WriteLine استخدم Console.WriteLine("Hello World"); Console.WriteLine( "Integer: " + 10 + " Double: " + 3.14 + " Boolean: " + true); // لكتابة عبارات على نفس السطر Console.Write استخدم Console.Write("Hello "); Console.Write("World"); أنواع البيانات Types والمتغيّرات Variables دورة تطوير التطبيقات باستخدام لغة Python احترف تطوير التطبيقات مع أكاديمية حسوب والتحق بسوق العمل فور انتهائك من الدورة اشترك الآن عرّف المتغيّرات على النحو التالي <type> <name> Sbyte - عدد صحيح (سالب أو موجب) على 8 بتات (محصور بين 128- و127) sbyte fooSbyte = 100; Byte - عدد طبيعي (موجب فقط) على 8 بتات (محصور بين 0 و255) byte fooByte = 100; Short - عدد صحيح أو طبيعي طوله 16 بتات صحيح short محصور بين -32,768 و32,767 طبيعي ushort محصور بين 0 و65,535 short fooShort = 10000; ushort fooUshort = 10000; عدد صحيح fooInt أو طبيعي fooUint طوله 32 بت int fooInt = 1; // (-2,147,483,648 <= int <= 2,147,483,647) uint fooUint = 1; // (0 <= uint <= 4,294,967,295) Long عدد صحيح fooLong أو طبيعي fooUlong طوله 64 بت long fooLong = 100000L; // (-9,223,372,036,854,775,808 <= long <= 9,223,372,036,854,775,807) ulong fooUlong = 100000L; // (0 <= ulong <= 18,446,744,073,709,551,615) النوع المبدئي default للأعداد هو int أو uint حسب طول العدد. والحرف L وراء العدد يشير إلى أن نوع العدد هو long أو ulong Double - فاصلة عائمة مزدوجة الدقة حسب المعيار 64-bit IEEE 754 double fooDouble = 123.4; // الدقة: 15-16 رقما Float - فاصلة عائمة وحيدة الدقة 32-bit IEEE 754 Floating Point float fooFloat = 234.5f; // الدقة: 7 أرقام يشير الحرف f وراء العدد إلى أن نوع العدد هو Float Decimal - نوع بيانات بطول 128 بت، ودقّة أعلى من بقية أنواع البيانات ذات الفاصلة العائمة مناسب للحسابات المالية والنقدية decimal fooDecimal = 150.3m; // Boolean - true & false bool fooBoolean = true; // or false Char - نوع بيانات بطول 16 بت يرمز لمحرف يونيكود `char fooChar = 'A'; Strings – على النقيض من جميع أنواع البيانات السابقة التي هي أنواع لقيم البيانات فإن النوع String - سلسلة محارف - هو نوع لمرجع Reference بمعنى أنه يمكنه أخذ القيمة null string fooString = "\"escape\" quotes and add \n (new lines) and \t (tabs)"; Console.WriteLine(fooString); يمكن الوصول إلى كل محرف من سلسلة المحارف عن طريق ترتيبه في السلسلة char charFromString = fooString[1]; // => 'e' لا يمكن التعديل على سلاسل المحارف؛ التعليمة fooString[1] = X خاطئة مقارنة سلاسل محارف مع قيمة الخاصيّة CurrentCulture المعرّفة في المكتبة المعيارية لتمثيل اللغة المستخدمة في النظام، مع تجاهل حالة الأحرف IgnoreCase string.Compare(fooString, "x", StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase); تهيئة سلسلة المحارف اعتمادا على sprintf string fooFs = string.Format("Check Check, {0} {1}, {0} {1:0.0}", 1, 2); التاريخ والتهيئة DateTime fooDate = DateTime.Now; Console.WriteLine(fooDate.ToString("hh:mm, dd MMM yyyy")); سلاسل المحارف الأصلية Verbatim String يمكنك استخدام العلامة @ أمام سلسلة محارف لتخليص جميع المحارف الموجودة في السلسلة string path = "C:\\Users\\User\\Desktop"; string verbatimPath = @"C:\Users\User\Desktop"; Console.WriteLine(path == verbatimPath); // => true يمكنك توزيع سلسلة محارف على أكثر من سطر بالرمز @ لتخليص العلامة " ضع مكانها "" (" مرتين) string bazString = @"Here's some stuff on a new line! ""Wow!"", the masses cried"; استخدم الكلمة المفتاحية const لجعل المتغيّر ثابتًا غير قابل للتعديل وتُحسب القيم الثابتة أثناء تصريف البرنامج compile time const int HoursWorkPerWeek = 9001; بنى البيانات المصفوفات - يبدأ العنصر الأول عند الترتيب 0 ويجب تحديد قياس المصفوفة عند تعريفها صيغة تعريف المصفوفة هي كالتالي: ;<datatype>[] <var name> = new <datatype>[<array size>] المصفوفة intArray في المثال التالي تحوي 10 أعداد int[] intArray = new int[10]; طريقة أخرى لتعريف مصفوفة وتهيئتها int[] y = { 9000, 1000, 1337 }; ترتيب عناصر المصفوفة - الوصول إلى عنصر Console.WriteLine("intArray @ 0: " + intArray[0]); المصفوفات قابلة للتعديل. intArray[1] = 1; القوائم تُستخدَم القوائم أكثر من المصفوفات لما توفّره من مرونة وصيغة تعريف قائمة هي على النحو التالي: ;List<datatype> <var name> = new List<datatype>() List<int> intList = new List<int>(); List<string> stringList = new List<string>(); List<int> z = new List<int> { 9000, 1000, 1337 }; // تحديد القيم الابتدائية لعناصر القائمة تُستخدَم الإشارتان <> للأنواع العميمة Generics - راجع فقرة ميزات رائعة ليست للقوائم قيم مبدئية ويجب أولا إضافة قيمة قبل إمكانية الوصول إلى العنصر intList.Add(1); Console.WriteLine("intList @ 0: " + intList[0]); بنى تحتية أخرى يجدر بك مراجعتها: قوائم الانتظار Queues/ الرصوص Stacks القواميس Dictionaries HashSet تجميعاـ القراءة فقط Read-only collections الأزواج المُرتّبة Tuples (الإصدار 4 من .NET. فما فوق) العوامل Console.WriteLine("\n→Operators"); int i1 = 1, i2 = 2; // اختصار لتعريف متغيّرات عدة في آن واحد العمليات الحسابية واضحة Console.WriteLine(i1 + i2 - i1 * 3 / 7); // => 3 المقياس Modulo Console.WriteLine("11%3 = " + (11 % 3)); // => 2 عوامل المقارنة Console.WriteLine("3 == 2? " + (3 == 2)); // => false Console.WriteLine("3 != 2? " + (3 != 2)); // => true Console.WriteLine("3 > 2? " + (3 > 2)); // => true Console.WriteLine("3 < 2? " + (3 < 2)); // => false Console.WriteLine("2 <= 2? " + (2 <= 2)); // => true Console.WriteLine("2 >= 2? " + (2 >= 2)); // => true عوامل المقارنة البتّية Bitwise ~ عامل التكملة الأحادي (إن كان البت يحوي 0 يحوله إلى 1، وإن كان يحوي واحد يحوّله إلى صفر) >> إزاحة البتات إلى اليسار << إزاحة البتات إلى اليمين & عامل “و” المنطقي ^ عامل “أو” المنطقي غير الشامل exclusive OR | عامل “أو” المنطقي الشامل inclusive OR التزايد Incrementation int i = 0; Console.WriteLine("\n->Inc/Dec-rementation"); Console.WriteLine(i++); //Prints "0", i = 1. تزاد بعدي Console.WriteLine(++i); //Prints "2", i = 2. تزايد قبلي Console.WriteLine(i--); //Prints "2", i = 1. تناقص بعدي Console.WriteLine(--i); //Prints "0", i = 0. تناقص قبلي بنى التحكّم Console.WriteLine("\n->Control Structures"); تتبع بنية التحكم if else طريقة كتابة بنى التحكم في C int j = 10; if (j == 10) { Console.WriteLine("I get printed"); } else if (j > 10) { Console.WriteLine("I don't"); } else { Console.WriteLine("I also don't"); } العوامل الثلاثية بنية تحكّم if else بسيطة تمكن كتابتها على النحو التالي: <condition> ? <true> : <false> int toCompare = 17; string isTrue = toCompare == 17 ? "True" : "False"; حلقة While التكرارية int fooWhile = 0; while (fooWhile < 100) { //تتكرّر الحلقة مئة مرة، من القيمة 0 إلى القيمة 99 fooWhile++; } حلقة Do.. While التكرارية int fooDoWhile = 0; do { الحلقة معدّة للتكرار مئة مرة، من القيمة 0 إلى القيمة 99 Start iteration 100 times, fooDoWhile 0->99 if (false) continue; // تجاوز التكريرة الحالية fooDoWhile++; if (fooDoWhile == 50) break; // توقيف الحلقة تماما، والخروج منها } while (fooDoWhile < 100); حلقة for التكرارية ذات الصيغة: (<for(<start_statement>; <conditional>; <step for (int fooFor = 0; fooFor < 10; fooFor++) { // تتكرّر الحلقة عشر مرات، من القيمة 0 إلى القيمة 9 } حلقة For Each يمكن استخدام حلقة التكرار foreach للمرور عبر أي كائن Object يُنفّذ الصنف IEnumerable أو <IEnumerable<T تنفّذ جميع الأنواع التجميعية (المصفوفات، القوائم، القواميس…) في إطار العمل .Net واجهة أو أكثر من الأصناف المذكورة (يمكن حذف ()ToCharArray من التعليمة أدناه، لأن String تنفّذ الواجهة IEnumerable) foreach (char character in "Hello World".ToCharArray()) { // تمرّ على جميع المحارف في السلسلة } تعليمة Switch تعمل Switch مع أنواع البيانات byte, short, char, وint تعمل كذلك مع أنواع البيانات Enum (نتعرّض لها أدناه)، الصنف String وبضعة أصناف خاصّة تغلّف أنواع بيانات أساسية: Character,Byte,Short, و Integer. int month = 3; string monthString; switch (month) { case 1: monthString = "January"; break; case 2: monthString = "February"; break; case 3: monthString = "March"; break; يمكن تنفيذ أكثر من إجراء في كل حالة case، إلا أنه لا يمكن إضافة إجراء ضمن حالة دون إضافة تعليمة توقيف break; قبل الحالة الموالية (إن أردت فعل هذا الأمر، فستحتاج لإضافة تعليمة goto case x بعد الإجراء) case 6: case 7: case 8: monthString = "Summer time!!"; break; default: monthString = "Some other month"; break; } التحويل بين أنواع البيانات وجبْر الأنواع Typecasting تحويل البيانات تحويل سلسلة محارف String إلى عدد Integer سيظهر استثناء Exception في حالة إخفاق عملية التحويل int.Parse("123");// نحصُل على النسخة العددية من سلسلة المحارف "123" عند استخدام الدالة TryParse لتحويل نوع البيانات فإن قيمة التحويل ستكون القيمة المبدئية لنوع البيانات وفي حالة الأعداد فإن القيمة المبدئية هي 0 int tryInt; if (int.TryParse("123", out tryInt)) // ترجع الدالة قيمة منطقية Console.WriteLine(tryInt); // 123 تحويل الأعداد إلى سلاسل محارف String يتضمّن الصنف Convert عددا من التوابع Methods لتسهيل التحويل Convert.ToString(123); أو tryInt.ToString(); جبر أنواع البيانات جبر العدد العشري 15 للحصول على قيمة من النوع int ثم جبر القيمة المُتحصَّل عليها ضمنيا لنحصُل على النوع long long x = (int) 15M; } الأصناف راجع التعريفات في آخر الملف public static void Classes() { انظر تعريف الكائنات في آخر الملف استخدم الكلمة المفتاحية new لاستهلال صنف Bicycle trek = new Bicycle(); استدعاء توابع الكائن trek.SpeedUp(3); // يجب دائما المرور عبر المعدّلات والمسترجعات Setter and getter methods trek.Cadence = 100; يُستخدم التابع ToString لعرض قيمة الكائن Console.WriteLine("trek info: " + trek.ToString()); استهلال كائن جديد من الصنف PennyFarthing PennyFarthing funbike = new PennyFarthing(1, 10); Console.WriteLine("funbike info: " + funbike.ToString()); Console.Read(); } // نهاية التابع الرئيس Main method مَدخل الكونسول Console entry. التطبيقات التي تعمل عبر الطرفية يجب أن يكون لديها مدخل عبارة عن تابع رئيس public static void Main(string[] args) { OtherInterestingFeatures(); } ميزات مثيرة للاهتمام التوقيعات المبدئية للتوابع public // مجال الرؤية static // يسمح بالاستدعاء المباشر من الصنف دون المرور بكائنات int // نوع البيانات المُرجَعة, MethodSignatures( int maxCount, // المتغيّر الأول عددي int count = 0, // القيمة المبدئية هي 0، تُستخدَم إن لم يُمرَّر متغير إلى التابع int another = 3, params string[] otherParams // يستقبل بقية المتغيّرات المُمررة إلى التابع جميعا ) { return -1; } يمكن أن تكون أسماء التوابع متطابقة، ما دامت التوقيعات مختلفة وكل تابع لا يختلف عن آخر سوى في نوع البيانات المُرجَع ليس وحيدا public static void MethodSignatures( ref int maxCount, // تمرير المعاملات حسب المرجع، وليس القيمة out int count) { المعامل المُمرر في المتغيّر count سيحوي القيمة 15 خارج هذه الدالة count = 15; // معامل الخروج out يجب أن يُسنَد قبل الانتهاء من التابع } أنواع البيانات العميمة Generics الأصناف TKey وTValue يحدّدها المستخدم الذي يستدعي هذه الدالة ويحاكي هذا التابع عمل SetDefault في بايثون public static TValue SetDefault<TKey, TValue>( IDictionary<TKey, TValue> dictionary, TKey key, TValue defaultItem) { TValue result; if (!dictionary.TryGetValue(key, out result)) return dictionary[key] = defaultItem; return result; } يمكنك تقييد الكائنات التي يمكن تمريرها إلى الدالة public static void IterateAndPrint<T>(T toPrint) where T: IEnumerable<int> { بما أن الصنف T ينفّذ IEnumerable فإنه يمكننا المرور على عناصره باستخدام foreach foreach (var item in toPrint) // العنصر هو من النوع int Console.WriteLine(item.ToString()); } الكلمة المفتاحية “yield” يدلّ استخدام yield أن التابع الذي تظهر فيه هذه الكلمة المفتاحية لديه خاصيّة التكرار (أي أنه يمكن استخدام التابع مع الحلقة foreach) public static IEnumerable<int> YieldCounter(int limit = 10) { for (var i = 0; i < limit; i++) yield return i; } نستطيع استدعاء التابع أعلاه على النحو التالي public static void PrintYieldCounterToConsole() { foreach (var counter in YieldCounter()) Console.WriteLine(counter); } يمكن استخدام yield return أكثر من مرّة في نفس التابع public static IEnumerable<int> ManyYieldCounter() { yield return 0; yield return 1; yield return 2; yield return 3; } كما يمكنك استخدام “yield break” لتوقيف التكرار التابع التالي يُرجِع نصف القيم الموجودة بين 0 وlimit public static IEnumerable<int> YieldCounterWithBreak(int limit = 10) { for (var i = 0; i < limit; i++) { if (i > limit/2) yield break; yield return i; } } public static void OtherInterestingFeatures() { المعاملات الاختيارية MethodSignatures(3, 1, 3, "Some", "Extra", "Strings"); MethodSignatures(3, another: 3); // تعيين قيمة المعامل مباشرة، مع تجاوز المعاملات الاختيارية تمرير المعاملات بالمرجع By reference، والقيمة المُرجعة Out parameter BY REF AND OUT PARAMETERS int maxCount = 0, count; // المعاملات المُمررة بالمرجع يجب أن تحوي قيمة MethodSignatures(ref maxCount, out count); توابع التمديد Extension methods int i = 3; i.Print(); // مُعرَّفة أدناه الأنواع التي تقبل قيمة فارغة Nullable types، مناسبة للتخاطب مع قواعد البيانات والقيم المُرجَعة وأي نوع بيانات قيمي (أي ليس صنفا) يمكن جعله يقبل قيما فارغة بكتابة ? بعده <type>? <var name> = <value> int? nullable = null; // اختصار لـ Nullable<int> Console.WriteLine("Nullable variable: " + nullable); bool hasValue = nullable.HasValue; // قيمة منطقية صحيحة true إن لم يكن يساوي null علامتا الاستفهام المتلاصقتان ?? هما اختصار لتحدد قيمة مبدئية في حال كان المتغيّر فارغا نعطيه 0 قيمة مبدئية int notNullable = nullable ?? 0; // 0 ?. هذه العلامة عي عامل للتحقّق من القيمة الفارغة null nullable?.Print(); // استخدم تابع التمديد Print() إذا كان المتغيّر nullable مختلفا عن null المتغيّرات ضمنية النوع - يمكنك ترك المُصرّف Compiler يحدّد نوع المتغيّر: var magic = "magic is a string, at compile time, so you still get type safety"; ;magic = 9 لن تُسنَد القيمة 9 إلى المتغيّر magic لأنه يحوي سلسلة محارف الأنواع العميمة var phonebook = new Dictionary<string, string>() { {"Sarah", "212 555 5555"} // إضافة عنوان إلى دفتر العناوين }; استدعاء الدالة SetDefault المُعرَّفة أعلاه Console.WriteLine(SetDefault<string,string>(phonebook, "Shaun", "No Phone")); // No Phone يمكنك عدم تحديد TKey و TValue بما أنه يمكن استنتاجهما تلقائيا Console.WriteLine(SetDefault(phonebook, "Sarah", "No Phone")); // 212 555 5555 الدوال مجهولة الاسم Lambda expressions - تتيح كتابة شفرات على نفس السطر Func<int, int> square = (x) => x * x; // آخر عنصر من T هو القيمة المُرجعة Console.WriteLine(square(3)); // 9 التعامل مع الأخطاء try { var funBike = PennyFarthing.CreateWithGears(6); لن تُنفَّذ لأن CreateWithGears تتسبّب في استثناء Exception string some = ""; if (true) some = null; some.ToLower(); // تتسبّب في الاستثناء NullReferenceException } catch (NotSupportedException) { Console.WriteLine("Not so much fun now!"); } catch (Exception ex) // التقاط جميع الاستثناءات الأخرى { throw new ApplicationException("It hit the fan", ex); // throw; // التقاط آخر يحافظ على ركام النداء callstack } // catch { } // التقاط كل شيء دون التعامل مع الاستثناءات finally { // try أو catch تُنفّذ بعد } إدارة الموارد يمكنك إدارة الموارد المتوفّرة بسهولة حيث تنفّذ أغلب الكائنات التي تستعمل الموارد غير المستغلة (الملفات، سياق الأجهزة الطرفية، …إلخ) تُنفّذ الواجهة IDisposable تتولّى التعليمة using التخلّص من كائنات IDisposable using (StreamWriter writer = new StreamWriter("log.txt")) { writer.WriteLine("Nothing suspicious here"); } يُتخلَّص من جميع الموارد بعد الانتهاء من تنفيذ هذه الشفرة حتى ولو تسبّبت في استثناء البرمجة المتوازية var words = new List<string> {"dog", "cat", "horse", "pony"}; Parallel.ForEach(words, new ParallelOptions() { MaxDegreeOfParallelism = 4 }, word => { Console.WriteLine(word); } ); تشغيل هذه الشفرة سينتُج عنه مُخرجات متعدّدة لأن كلّ تشعّب thread يُكمل في وقت مختلف عن الآخر. أدناه أمثلة على المُخرجات cat dog horse pony dog horse pony cat الكائنات الديناميكية (رائعة للعمل مع لغات برمجة أخرى) dynamic student = new ExpandoObject(); student.FirstName = "First Name"; لا تحتاج لتعريف صنف أولا بل إنه يمكنك إضافة توابع (يُرجع التابع أدناه سلسلة محارف ويتلقّى سلسلة محارف) student.Introduce = new Func<string, string>( (introduceTo) => string.Format("Hey {0}, this is {1}", student.FirstName, introduceTo)); Console.WriteLine(student.Introduce("Beth")); تنفّذ أغلب التجميعات Collections الواجهة <IQUERYABLE<T التي توفّر الكثير من التوابع المفيدة var bikes = new List<Bicycle>(); // دراجات هوائية bikes.Sort(); // يرتّب القائمة bikes.Sort((b1, b2) => b1.Wheels.CompareTo(b2.Wheels)); // يرتّب القائمة بناءً على عدد العجلات var result = bikes .Where(b => b.Wheels > 3) // الترشيج والفلترة .Where(b => b.IsBroken && b.HasTassles) .Select(b => b.ToString()); // var sum = bikes.Sum(b => b.Wheels); يجمع عدد العجلات في كامل القائمة وينشئ قائمة من الكائنات الضمنية Implicit objects بالاعتماد على بعض خواص الدراجة الهوائية var bikeSummaries = bikes.Select(b=>new { Name = b.Name, IsAwesome = !b.IsBroken && b.HasTassles }); من الصعب توضيح الأمر هنا، إلا أنك تحصُل على نوع البيانات قبل الانتهاء من التعليمات، إذ أن المصرّف يمكنه العمل ضمنا على الأنواع أعلاه foreach (var bikeSummary in bikeSummaries.Where(b => b.IsAwesome)) Console.WriteLine(bikeSummary.Name); التوازي مع ASPARALLEL نخلط عمليّات LINQ والعمليّات المتوازية var threeWheelers = bikes.AsParallel().Where(b => b.Wheels == 3).Select(b => b.Name); سيحدث الأمر بالتوازي. تُنشَأ التشعبات تلقائيا وستُقسَّم النتائج بينها طريقة رائعة للعمل مع مجموعة بيانات ضخمة إن كانت لديك الكثير من الأنوية Cores LINQ تربط بين مخزن بيانات وكائنات من الصنف <IQueryable<T مثلا: LinqToSql تربط الكائنات مع قاعدة بيانات، LinqToXml تربط الكائنات مع مستند XML var db = new BikeRepository(); يؤجَّل التنفيذ، وهو أمر جيّد عند التعامل مع قواعد البيانات var filter = db.Bikes.Where(b => b.HasTassles); // no query run if (42 > 6) // يمكنك الاستمرار في إضافة المرشحات، حتى تلك المشروطة؛ مناسبة لميزة "البحث المتقدّم" filter = filter.Where(b => b.IsBroken); // no query run var query = filter .OrderBy(b => b.Wheels) .ThenBy(b => b.Name) .Select(b => b.Name); // still no query run يعمل الاستعلام الآن، إلا أنك لا تحصُل على نتائج الاستعلام إلا عند المرور عليها foreach (string bike in query) Console.WriteLine(result); } } // نهاية الصنف LearnCSharp يمكنك إضافة أصناف أخرى في ملف cs. public static class Extensions { توابع الصنف Extensions public static void Print(this object obj) { Console.WriteLine(obj.ToString()); } } التفويض والأحداث public class DelegateTest { public static int count = 0; public static int Increment() { // زيادة العدّاد ثم إرجاع النتيجة return ++count; } التفويض delegate هو مرجع لتابع لجعل مرجع على التابع Increment نبدأ بتعريف تفويض بنفس التوقيع أي أنه لا يأخذ أية معطيات ويُرجع عددا من النوع int public delegate int IncrementDelegate(); يمكن أيضا استخدام حدث Event لتحريك التفويض أنشئ حدثا بنوع التفويض public static event IncrementDelegate MyEvent; static void Main(string[] args) { نحيل إلى التابع Increment باستهلال التفويض وتمرير معطى هو التابع نفسه IncrementDelegate inc = new IncrementDelegate(Increment); Console.WriteLine(inc()); // => 1 يمكن تركيب التفويضات بالعامل + IncrementDelegate composedInc = inc; composedInc += inc; composedInc += inc; سينفّذ التفويض composedInc التابع Increment ثلاث مرات Console.WriteLine(composedInc()); // => 4 الاشتراك في الحدث باستخدام التفويض MyEvent += new IncrementDelegate(Increment); MyEvent += new IncrementDelegate(Increment); تحريك الحدث، أي تنفيذ كل التفويضات المشترِكة في هذا الحدث Console.WriteLine(MyEvent()); // => 6 } } صيغة تعريف صنف: <public/private/protected/internal> class <class name>{` // حقول البيانات، المشيّدات، الدوالّ.. كلّها في الداخل //تُستدعى الدوال بنفس طريقة استدعاء التوابع في جافا } public class Bicycle { // حقول/متغيّرات صنف الدراجات الهوائية Bicycle public int Cadence // عمومي public : يمكن استدعاء من أي مكان { get // مسترجع - نعرّف تابعا للوصول إلى قيمة خاصيّة من الكائن { return _cadence; } set // معدّل - نعرّف تابعا لتعيين قيمة خاصيّة { _cadence = value; // القيمة value هي المعطى المُمرّر إلى المعدّل } } private int _cadence; protected virtual int Gear // يمكن استدعاءه فقط من هذا الصنف أو الأصناف المتفرّعة منه Protected:محميّ { get; // تُنشأ خاصيّة تلقائية بحيث لا تحتاج لإضافة حقل بيانات set; } internal int Wheels // داخليّ Internal: يُمكن الوصول إليه من نفس الملف التنفيذي { get; private set; // يمكن تغيير مجال المسترجعات والمعدّلات } int _speed; // ولا يمكن الوصول إليها إلا من داخل الصنف Private كل الخاصيّات هي مبدئيا خاصّة // يمكن أيضا استخدام الكلمة المفتاحية private public string Name { get; set; } للخاصيّات صياغة استثنائية عندما نريد خاصية متاحة للقراءة فقط بمعنى أنها تعيد فقط نتيجة عبارة public string LongName => Name + " " + _speed + " speed"; النوع enum هو نوع بيانات قيمية يتمثّل في مجموعة من المتغيّرات ثابتة القيمة هذا النوع هو في الواقع مجرّد ربط اسم بقيمة (عددية، إن لم يحدد نوع آخر) أنواع البيانات الموثوقة في قيم الثوابت هي byte, sbyte, short, ushort, int, uint, long, و ulong ولا يمكن أن توجد نفس القيمة مرتين في متغيّر من النوع enum public enum BikeBrand { AIST, BMC, Electra = 42, // مباشرة enum يمكن تعيين قيمة المتغيّر في Gitane // 43 } عرّفنا هذا النوع داخل الصنف Bicycle لذا فهو نوع داخلي وعندما نريد استخدامه خارج الصنف فسيتوجّب أن نكتُب Bicycle.Brand public BikeBrand Brand; بعد تعريف نوع enum يصبح بإمكاننا تعريف متغيّر من هذا النوع تستطيع التعليم على وجود قيم عدّة يمكن الاختيار بينها بإضافة الصنف FlagsAttribute قبل تعريف النوع enum يمكن استخدام أي صنف متفرّع عن الصنف Attribute لتعليم أنواع البيانات، التوابع والمعاملات…إلخ يمكن استخدام العوامل المنطقية & و | لإجراء عمليّات منطقية داخل القيمة [Flags] public enum BikeAccessories { None = 0, Bell = 1, MudGuards = 2, // نحتاج لتعيين القيم يدويا Racks = 4, Lights = 8, FullPackage = Bell | MudGuards | Racks | Lights } الاستخدام: aBike.Accessories.HasFlag(Bicycle.BikeAccessories.Bell) في الإصدارات السابقة على الإصدار الرابع من إطار العمل NET (aBike.Accessories & Bicycle.BikeAccessories.Bell) == Bicycle.BikeAccessories.Bell public BikeAccessories Accessories { get; set; } تنتمي الخاصيّات المُعلمة بالكلمة المفتاحية static للصنف نفسه، وليس لكائن عكس بقية الخاصيّات يمكن الوصول إلى هذه الخاصيّات دون الرجوع إلى كائن محدّد ;Console.WriteLine("Bicycles created: " + Bicycle.bicyclesCreated) public static int BicyclesCreated { get; set; } عيّن القيم غير القابلة للتعديل أثناء التشغيل ولا يمكن إسناده إلا عند تعريفها أو داخل مشيّد readonly bool _hasCardsInSpokes = false; // خاصيّة خاصّة وللقراءة فقط المشيّدات Constructors هي طريقة لإنشاء الأصناف أدناه المشيّد المبدئي public Bicycle() { this.Gear = 1; // يمكن الوصول إلى خاصيّات الصنف بالكلمة المفتاحية this Cadence = 50; // إلا أنك لا تحتاجها في كل الحالات _speed = 5; Name = "Bontrager"; Brand = BikeBrand.AIST; BicyclesCreated++; } هذا مشيّد مُعيّن (يحوي معطيات) public Bicycle(int startCadence, int startSpeed, int startGear, string name, bool hasCardsInSpokes, BikeBrand brand) : base() // أولا base يستدعي { Gear = startGear; Cadence = startCadence; _speed = startSpeed; Name = name; _hasCardsInSpokes = hasCardsInSpokes; Brand = brand; } يمكن وضع المشيّدات بالتسلسل public Bicycle(int startCadence, int startSpeed, BikeBrand brand) : this(startCadence, startSpeed, 0, "big wheels", true, brand) { } صيغة كتابة الدوال (<public/private/protected> <return type> <function name> <args>) يمكن للأصناف أن تعيّن مسترجعات ومعدّلات لحقولها كما يمكنها تنفيذ الخاصيّات عبر دوال (وهي الطريقة المفضّلة في Csharp) ويمكن لمعاملات التابع أن تحوي قيما مبدئية، في هذه الحالة، يمكن استدعاء التوابع بدون تمرير معطيات عن هذه العوامل public void SpeedUp(int increment = 1) { _speed += increment; } public void SlowDown(int decrement = 1) { _speed -= decrement; } تعيّن الخاصيّات القيم وتسترجعها. إن كان غرضك الوصول إلى البيانات فقط دون تعديلها فالخاصيّات أنسب. يمكن أن يكون للخاصيّة مسترجع أو معدّل أو كلاهما private bool _hasTassles; // متغيّر خاص public bool HasTassles // مسترجع عام { get { return _hasTassles; } set { _hasTassles = value; } } كما يمكنك تعريف خاصيّة تلقائية في سطر واحد ستُنشئ هذه الصيغة حقلا داعما تلقائيا يمكنك الحد من مجال الرؤية على المسترجع أو المعدّل أو كليهما public bool IsBroken { get; private set; } يمكن للخاصيّات أن تكون تلقائية التنفيذ public int FrameSize { get; // يمكنك الحد من مجال الرؤية على المسترجع أو المعدّل //Framesize يمكنه استدعاء معدّل Bicycle يعني هذا أن الصنف private set; } يمكن تعريف فهرس على الكائنات يمكنك مثلا كتابة bicycle[0] التي ترجع القيمة “chris” للحصول على أول راكب أو كتابة “bicycle[1] = "lisa لتعيين الراكب الثاني (دراجة رباعية المقاعد!) private string[] passengers = { "chris", "phil", "darren", "regina" }; public string this[int i] { get { return passengers[i]; } set { passengers[i] = value; } } تابع لعرض قيم حقول الكائن public virtual string Info() { return "Gear: " + Gear + " Cadence: " + Cadence + " Speed: " + _speed + " Name: " + Name + " Cards in Spokes: " + (_hasCardsInSpokes ? "yes" : "no") + "\n------------------------------\n" ; } يمكن للتوابع أن تكون ثابتة (الكلمة المفتاحية static). مناسبة للدوال المساعدة public static bool DidWeCreateEnoughBicycles() { داخل التابع الثابت لا يمكن إجراء عمليات سوى على الحقول الثابتة return BicyclesCreated > 9000; } إن كان الصنف لا يحتاج إلا إلى حقول ثابتة فربما يكون من الأفضل أن يكون الصنف نفسه ثابتا } // نهاية الصنف Bicycle PennyFarthing هو صنف متفرّع من الصنف Bicycle class PennyFarthing : Bicycle { (يمثّل هذا الصنف تلك الدراجات الهوائية التي لديها عجلة أمامية كبيرة جدا، وليست لديها مسنّنات Gears لتعديل السرعة) . نستدعي مشيّد الصنف الأب public PennyFarthing(int startCadence, int startSpeed) : base(startCadence, startSpeed, 0, "PennyFarthing", true, BikeBrand.Electra) { } protected override int Gear { get { return 0; } set { throw new InvalidOperationException("You can't change gears on a PennyFarthing"); } } public static PennyFarthing CreateWithGears(int gears) { var penny = new PennyFarthing(1, 1); // عمليا لا توجد دراجة من نوع PennyFarthing بمسنّنات penny.Gear = gears; return penny; } public override string Info() { string result = "PennyFarthing bicycle "; result += base.ToString(); // نستدعي التابع الأصلي الموجود في الصنف الأب return result; } } تحتوي الواجهات على التوقيعات فقط interface IJumpable { void Jump(int meters); // جميع الأعضاء في الواجهة هي مبدئيا عمومية } interface IBreakable { bool Broken { get; } // يمكن للواجهات أن تحوي خاصيّات كما يمكنها أن تتضمّن واجهات وأحداثا } يمكن للأصناف أن ترث Inherit من صنف واحد آخر على الأكثر، إلا أنه يمكنها تنفيذ أي عدد من الواجهات ويجب أن يكون الصنف الأب الأول في لائحة الأصناف تليه الواجهات كلّها class MountainBike : Bicycle, IJumpable, IBreakable { int damage = 0; public void Jump(int meters) { damage += meters; } public bool Broken { get { return damage > 100; } } } صنف للاتصال بقاعدة البيانات، نستخدمه مثالا لعمل LinqToSql يعمل إطار العمل EntityFramework Code First لربط الكائنات بسجلات جداول البيانات (بنفس طريقة ActiveRecord في روبي، إلا أنه ثنائي الاتجاه) public class BikeRepository : DbContext { public BikeRepository() : base() { } public DbSet<Bicycle> Bikes { get; set; } } يمكن تقسيم الأصناف على ملفات cs. عدّة A1.cs public partial class A { public static void A1() { Console.WriteLine("Method A1 in class A"); } } A2.cs public partial class A { public static void A2() { Console.WriteLine("Method A2 in class A"); } } يستخدم الصنف Program أدناه الصنف A المُقسّم على ملفي cs. Program using the partial class "A" public class Program { static void Main() { A.A1(); A.A2(); } } يمكن الإداراج في سلاسل المحارف String interpolation بكتابة $ أمام السلسلة ثم إحاطة المتغيّر المُدرج بقوسين معكوفين { }. يمكنك أيضا تجميع السلسلتين، الأصلية والمُعدّلة، بالعلامة @ public class Rectangle { public int Length { get; set; } public int Width { get; set; } } class Program { static void Main(string[] args) { Rectangle rect = new Rectangle { Length = 5, Width = 3 }; Console.WriteLine($"The length is {rect.Length} and the width is {rect.Width}"); string username = "User"; Console.WriteLine([email protected]"C:\Users\{username}\Desktop"); } } ميزات جديدة في الإصدار C# 6 class GlassBall : IJumpable, IBreakable { تمهيد الخاصيّات التلقائية public int Damage { get; private set; } = 0; تمهيد الخاصيّات التلقائية المقتصرة على المسترجعات public string Name { get; } = "Glass ball"; تمهيد الخاصيّات التلقائية المقتصرة على المسترجعات في المشيّد public string GenieName { get; } public GlassBall(string genieName = null) { GenieName = genieName; } public void Jump(int meters) { if (meters < 0) العبارة nameof() مستحدثة وينتُج عنها التحقّق من وجود المعرّف "nameof(x) == "x تحول على سبيل المثال دون بقاء أسماء المتغيّرات القديمة في رسائل الخطأ بعد تحديثها throw new ArgumentException("Cannot jump negative amount!", nameof(meters)); Damage += meters; } الخاصيّات المعرَّفة ضمن هيكل العبارة public bool Broken => Damage > 100; نفس الشيء بالنسبة للتوابع public override string ToString() // سلسلة محارف تُدرج ضمنها متغيّرات => $"{Name}. Damage taken: {Damage}"; public string SummonGenie() العوامل المشترطة بالقيمة الفارغة null ترجع العبارة x?.y القيمة null بمجرد كون x مساوية ل null، بدون تقييم y => GenieName?.ToUpper(); } static class MagicService { private static bool LogException(Exception ex) { /* سجّل الاستثناءات في مكان ما */ log exception somewhere */ return false; } public static bool CastSpell(string spell) { try { // API نفترض هنا أننا نستدعي واجهة تطبيقات برمجية throw new MagicServiceException("Spell failed", 42); // نجح الاستدعاء return true; } يلتقط استثناء في حالة إخفاق استدعاء واجهة التطبيقات، أي أن قيمة Code تساوي 42 Only catch if Code is 42 i.e. spell failed catch(MagicServiceException ex) when (ex.Code == 42) { // أخفق الاستدعاء return false; } استثماءات أخرى أو الاستثناء MagicServiceException عندما تكون قيمة المتغير Code مختلفة عن 42 catch(Exception ex) when (LogException(ex)) { // لا يصل التنفيذ إلى هذه الكتلة } return false; } لاحظ أن التقاط الاستثناء MagicServiceException وإعادة إطلاقه عندما يكون المتغير Code لا يساوي القيمة 42 أو 117 هو أمر مختلف، إذ أن كتلة catch-all الأخيرة لن تلتقط الاستثناء المُعاد public class MagicServiceException : Exception { public int Code { get; } public MagicServiceException(string message, int code) : base(message) { Code = code; } } الخاصية Obsolete public static class PragmaWarning { [Obsolete("Use NewMethod instead", false)] public static void ObsoleteMethod() { /*شفرة برمجية قديمة هنا */ } public static void NewMethod() { /* شفرة برمجية جديدة */ } public static void Main() { ObsoleteMethod(); تحذير يظهر عند استخدام شفرة برمجية قديمة، ناتج عن الوسم Obsolete أعلاه CS0618: 'ObsoleteMethod is obsolete: Use NewMethod instead' تعطّل التعليمة التالية إظهار التحذير السابق #pragma warning disable CS0618 ObsoleteMethod(); // لا تحذير #pragma warning restore CS0618 ObsoleteMethod(); // CS0618: 'ObsoleteMethod is obsolete: Use NewMethod instead' } } } // نهاية فضاء الأسماء using System; ميزة في C# 6: إمكانية استخدام static مع using using static System.Math; namespace Learning.More.CSharp { class StaticUsing { static void Main() { // using مع static بدون استخدام Console.WriteLine("The square root of 4 is {}.", Math.Sqrt(4)); // using مع static باستخدام Console.WriteLine("The square root of 4 is {}.", Sqrt(4)); } } } ميزة جديدة في C# 7 ثبّت آخر إصدار من Microsoft.Net.Compilers باستخدام Nuget ثبّت آخر إصدار من System.ValueTuple باستخدام Nuget using System; namespace Csharp7 { الأزواج المرتبة Tuples، التفكيك DECONSTRUCTION والإلغاءات Discards class TuplesTest { public (string, string) GetName() { // Item1، Item2 .... تُسمى الحقول في الأزواج المرتبة مبدئيا بـ var names1 = ("Peter", "Parker"); Console.WriteLine(names1.Item2); // => Parker يمكن تخصيص أسماء الحقول تعريف النوع الأول (string FirstName, string LastName) names2 = ("Peter", "Parker"); تعريف النوع الثاني var names3 = (First:"Peter", Last:"Parker"); Console.WriteLine(names2.FirstName); // => Peter Console.WriteLine(names3.Last); // => Parker return names3; } public string GetLastName() { var fullName = GetName(); يمكن تفكيك الأزواج المرتبة (string firstName, string lastName) = fullName; يمكن إلغاء حقول من الزوج المرتب بعد تفكيكه بالعلامة _ Fields in a deconstructed tuple can be discarded by using _ var (_, last) = fullName; return last; } يمكن تفكيك أي نوع بيانات على نفس المنوال باستخدام التابع Deconstruct public int randomNumber = 4; public int anotherRandomNumber = 10; public void Deconstruct(out int randomNumber, out int anotherRandomNumber) { randomNumber = this.randomNumber; anotherRandomNumber = this.anotherRandomNumber; } static void Main(string[] args) { var tt = new TuplesTest(); (int num1, int num2) = tt; Console.WriteLine($"num1: {num1}, num2: {num2}"); // => num1: 4, num2: 10 Console.WriteLine(tt.GetLastName()); } } مطابقة الأنماط Pattern matching class PatternMatchingTest { public static (string, int)? CreateLogMessage(object data) { switch(data) { // when ترشيح إضافي باستخدام case System.Net.Http.HttpRequestException h when h.Message.Contains("404"): return (h.Message, 404); case System.Net.Http.HttpRequestException h when h.Message.Contains("400"): return (h.Message, 400); case Exception e: return (e.Message, 500); case string s: return (s, s.Contains("Error") ? 500 : 200); case null: return null; default: return (data.ToString(), 500); } } } الإحالة إلى الموارد المحلية Reference locals تعطيك إمكانية إرجاع مرجع Reference كائن بدلا من قيمته class RefLocalsTest { لاحظ الكلمة المفتاحية ref في تعليمة الإرجاع return public static ref string FindItem(string[] arr, string el) { for(int i=0; i<arr.Length; i++) { if(arr[i] == el) { // إرجاع المرجع return ref arr[i]; } } throw new Exception("Item not found"); } public static void SomeMethod() { string[] arr = {"this", "is", "an", "array"}; //في كل مكان ref لاحظ ref string item = ref FindItem(arr, "array"); item = "apple"; Console.WriteLine(arr[3]); // => apple } } الدوال المحليّة Local functions class LocalFunctionTest { private static int _id = 0; public int id; public LocalFunctionTest() { id = generateId(); لا يمكن الوصول إلى الدالة المحلية خارج هذا المجال int generateId() { return _id++; } } public static void AnotherMethod() { var lf1 = new LocalFunctionTest(); var lf2 = new LocalFunctionTest(); Console.WriteLine($"{lf1.id}, {lf2.id}"); // => 0, 1 int id = generateId(); // خطأ // error CS0103: The name 'generateId' does not exist in the current context } } } ترجمة -وبتصرّف- للمقال Learn C# in Y Minutes

المُزخرفات من أعظم مميزات لغة بايثون، إذ تساعدك على بناء برنامجك باحترافية أكثر موفرة طريقة بسيطة لإضافة خاصيات جديدة للدالة. وهي ببساطة دوال تستطيع أن تعدل على دوال أخرى. تذكير ببعض المفاهيم الأساسية إذا لم تكن تعرف شيئا عن الدوال في لغة بايثون فيجب عليك العودة للدرس السابق الدوال في بايثون قبل أن تكمل قراءة هذا الدرس. تُعتبر الدوال في لغة بايثون كائنات من نوع الفئة الأولى أو First class objects. ما يعني أنّنا نستطيع القيام بالعديد من العمليات، وهي كالتالي: يُمكنك تعريف دالة داخل دالة أخرى يُمكنك أن تستدعي دالة داخل أخرى يُمكنك أن تقوم بتمرير دالة كمُعامل لدالة أخرى يُمكنك أن تُسند دالة لمُتغير يُمكنك إرجاع دالة داخل دالة أخرى بما أنّ المُزخرفات مُجرّد دوال فعلينا أن نبدأ من الأساس، لاحظ الدالة التالية: def say_hello(): print 'Hello!' عند استدعاء الدالة ستُطبع القيمة Hello على الشاشة، هذا ليس بالأمر المُعقد، الآن ماذا لو أردنا أن نعدل الدالة في جزء آخر من البرنامج لكي تطبع أشياء أخرى وتؤدي أغراضا أخرى قبل استدعاء الدالة أو بعد ذلك؟ يُمكن أن نعدّل الدالة مُباشرة، لكن هذا الأمر سيغير من طريقة سير البرنامج، إذ نريد أن نعدل الدالة في منطقة واحدة فقط من البرنامج وليس في كامل البرنامج، هذه المسألة تُحل بالمُزخرفات، وكما يدل اسمها فهي دوال تُزيّن وتُزخرف الدالة الأصلية، أي تُضيف عليها مهاما أخرى. سننشئ لهذه الدالة الآن مُزخرفا Decorator يقوم بطباعة Before قبل تنفيذ الدالة و After بعد تنفيذ الدالة، وذلك دون تعديل الدالة مُباشرة. انظر المثال التالي: def decorator(function): def function_decorator(): print 'Before' function() print 'After' return function_decorator الشيفرة أعلاه عبارة عن دالة تقبل دالة أخرى (الدالة التي نرغب بزَخرَفَتِها أو تزيينها) كمُعامل وبعدها نقوم بإنشاء دالة داخل هذه الدالة لطباعة القيمة Before ثم استدعاء الدالة الأصلية (المُعامل) بعدها طباعة After وأخيرا إرجاع الدالة الجديدة (وهي نُسخة مزخرفة من الدالة الأصلية). بعدها يُمكننا أن نستخدم هذا المُزخرف لزخرفة أي دالة مهما كانت، انظر المثال التالي: # -*- coding: utf-8 -*- def decorator(function): # إنشاء الدالة المسؤولة عن الزخرفة def function_decorator(): # إنشاء الدالة التي ستكون نسخة مزخرفة من الدالة المُمرّرة في كمُعامل print 'Before' # طباعة جملة قبل تنفيذ الدالة function() # استدعاء الدالة print 'After' return function_decorator # إرجاع الدالة مُزَخْرَفَةً def say_hello(): # إنشاء دالة عادية print 'Hello!' say_hello = decorator(say_hello) # زخرفة الدالة say_hello() # استدعاء النُسخة المُزخرفة من الدالة توفر لنا لغة بايثون طريقة أكثر مرونة لزخرفة الدوال، وهي بوضع اسم المُزخرف مسبوقا بالحرف @ قبل تعريف الدالة. أي أنّ السّطر التالي: def say_hello(): print 'Hello!' say_hello = decorator(say_hello) # زخرفة الدالة يُمكن أن يكون كالتالي: @decorator def say_hello(): # إنشاء دالة عادية print 'Hello!' وبالتالي سنتمكن من زخرفة أي دالة نرغب بزخرفتها كالتالي: @decorator def say_hello(): print 'Hello!' @decorator def say_hi(): print 'Hi!' @decorator def say_name(): print 'Abdelhadi!' say_hello() say_hi() say_name() عند تنفيذ الشيفرة أعلاه ستكون المخرجات كالتالي: Before Hello! After Before Hi! After Before Abdelhadi! After مُلاحظة: إذا كانت للدالة معاملات فما عليك إلا استخدام args* التي سبق وتحدثنا عنها في الدرس السابق. # -*- coding: utf-8 -*- def decorator(function): # إنشاء الدالة المسؤولة عن الزخرفة def function_decorator(*args): # إنشاء الدالة التي ستكون نسخة مزخرفة من الدالة المُمرّرة كمُعامل print 'Before' # طباعة جملة قبل تنفيذ الدالة function(*args) # استدعاء الدالة print 'After' return function_decorator # إرجاع الدالة مُزَخْرَفَةً لاحظ الدالتين function_decorator و function. أمثلة على المزخرفات في لغة بايثون إذا فهمت مبدأ المزخرفات فستستطيع أن تتعامل مع الدوال بمرونة عالية، وإليك بعض الأمثلة لاستخدام المُزخرفات لتأدية بعض المهام البسيطة: حساب مدة تنفيذ دالة إذا فهمت جيدا مبدأ المُزخرفات فستلاحظ بأنّك تستطيع تنفيذ مهام قبل تنفيذ الدالة ومهام بعد تنفيذها، ومما سبق نستنتج بأنّنا نستطيع أن نقوم بحفظ الوقت الحالي في مُتغير ثم تنفيذ الدالة وبعدها نقوم بحساب الفرق بين الوقت السابق والوقت الحالي، ما سيُرجع المُدة المُستغرقة لتنفيذ الدالة. البرنامج التالي مثال على مُزخرف لحساب مُدة دالة تطبع الجملة !Hello World مليون مرّة. # -*- coding: utf-8 -*- import time # جلب مكتبة الوقت لاستعمال دوال الوقت def function_time(function): def function_decorator(*args): start_time = time.time() # الحصول على وقت البداية function(*args) end_time = time.time() # الحصول على الوقت بعد نهاية التنفيذ # طباعة اسم الدالة والفرق بين وقت البداية ووقت النهاية print '%s function took %0.3f s' % (function.func_name, (end_time - start_time)) return function_decorator # إرجاع الدالة مُزَخْرَفَةً # زخرفة الدالة المسؤولة عن الطباعة مليون مرة @function_time def print_million_times(): for i in range(0, 1000000): print 'Hello World! 1,000,000 times!' print_million_times() البرنامج أعلاه سيطبع الجملة مليون مرة ثم يعرض الوقت المُستغرق لإنجاز العملية. الجملة الأخيرة ستكون شيئا كالتّالي: print_million_times function took 69.584 s ملاحظات: نستعمل التابع func_name للحصول على اسم الدالة المُمررة كمعامل، ويكون على شكل سلسلة نصية. نستعمل الجملة time.time للحصول على الوقت بالثواني، عدد الثواني الذي تنتجه الجملة هو عدد الثواني الذي مرّ منذ سنة 1970. يُمكنك استعمال هذا المُزخرف مع أي دالة تريد فقط اكتب اسم المُزخرف مسبوقا بالحرف @ ثم عرف الدالة بعده، وستحصل على الوقت المُستغرق لتنفيذ الدالة. حساب عدد مرات استدعاء دالة يُمكننا أن نستخدم المُزخرفات للحصول على عدد المرات التي استدعيت فيها دالة ما في برنامج مُعيّن، بحيث يحمل متغير قيمة العدد صفر، وفي كل مرة تستدعى فيها الدالة، فإن المُتغير يحمل القيمة مع زيادة بالعدد واحد، انظر المثال التالي. # -*- coding: utf-8 -*- # متغير العد n = 0 # المُزخرف def call_times(function): def decorated(): function() # استدعاء الدالة global n # جعل مُتغير العدّ عالميا n += 1 # زيادة قيمة المُتغير print 'Function was called', n, 'times' # طباعة قيمة المُتغير return decorated @call_times # زخرفة الدالة def func(): # إنشاء الدالة print 'Hello!' # استدعاء الدالة func() func() func() func() مُخرجات البرنامج أعلاه ستكون كالتالي: Hello! Function was called 1 times Hello! Function was called 2 times Hello! Function was called 3 times Hello! Function was called 4 times يُمكنك إصلاح الجمل من الناحية اللغوية بإضافة بعض العبارات الشرطية للبرنامج. إنشاء مزخرف لتنفيذ دالة عند تحقق شرط معين فقط يُمكنك أن تستعمل دالة تسجيل الدخول التي قُمنا بإنشائها كمُزخرف للدوال التي تحتاج لأن يكون المُستخدم مُسجلا دخوله. مثلا لنقل بأنّنا نريد أن نعرض على المُستخدم عدة خيارات بعضها يحتاج إلى تسجيل دخول المُستخدم وبعضها لا. الخيارات كالتّالي: تسجيل مُستخدم جديد (تسجيل الدخول غير مطلوب) طباعة جملة عشر مرات ( تسجيل الدخول غير مطلوب) الحصول على الوقت الحالي ( تسجيل الدخول غير مطلوب) طباعة اسم المُستخدم (تسجيل الدخول مطلوب) رؤية معلومات الحساب (تسجيل الدخول مطلوب) تعديل كلمة المرور (تسجيل الدخول مطلوب) مبدأ عمل البرنامج سيكون كالتالي: إنشاء الدوال المسؤولة عن الخيارات عرض الخيارات على المُستخدم زخرفة الدوال التي تطلب تسجيل المُستخدم بمُزخرف تسجيل الدخول المُزخرف سيتحقق من أنّ المُستخدم قد سجل دخوله، إذا كان الأمر كذلك، تنفّذ الدالة وإذا لم يتحقق الشرط فلا تنفذ. لنقل بأنّ اسم مُزخرف التحقق من تسجيل الدخول هو is_user_logged_in، ستكون الدوال التي تطلب تسجيل الدخول مُزَخْرَفَةً كالتالي: @if_user_logged_in def account_info(): print 'Username:', username, 'Password:', password تمارين تمرين 1 أنشئ دالة للجمع بين عددين، وبعدها أنشئ مُزخرفا يقوم بمُضاعفة النتيجة. تمرين 2 أنشئ دالة للحصول على قيم من المُستخدم وقم بزخرفة لطباعة جملة ترحيب قبل استدعاء الدالة وجملة توديع بعد استدعاءها. تمرين 3 أكمل البرنامج الخاص بالمثال الثالث (إنشاء مُزخرف لتنفيذ دالة عند تحقق شرط مُعين فقط). تفاصيل التمرين موجودة بالمثال.

يُعتبر مبدأ المسؤوليّة الواحدة Single Responsibility Principle (أو اختصارًا SRP) المبدأ الأوّل من مبادئ التصميم SOLID، وهو مفيد بصورة خاصّة في التصميم كائنيّ التوجّه object-oriented design. يعتمد هذا المبدأ على تجزئة مكوّنات النظام البرمجي بحيث يكون لكلّ جزء منه مهمّة (مسؤوليّة) واحدة ووحيدة. ينص هذا المبدأ على ما يلي: لا يظهر من النص السابق أي إشارة مباشرة إلى المسؤوليّة الواحدة. لتوضيح الربط بين المسؤولية الواحدة وبين نص المبدأ السابق، لننظر إلى المثال التالي الذي يحوي صنفًا مكتوبًا بلغة ++C ويُستخدم للاتصال بخادوم قواعد بيانات MySQL. اسم هذا الصنف MySQL أيضًا، ويمتلك واجهة لتأسيس الاتصال مع خادوم MySQL وإغلاقه، وإرسال استعلامات SQL إلى الخادوم واستقبال ومعالجة النتائج: class MySQL { public: bool connect(); void disconnect(); bool executeQuery(std::string queryString); MySQLResult* getQueryResult(); }; من الواضح أنّ لهذا الصنف مهمّتان أساسيّتان، الأولى هي إدارة عملية الاتصال مع خادوم MySQL (فتح وإغلاق الاتصال) والثانية هي التواصل مع الخادوم في إجراء الاستعلامات واستقبال النتائج (تنفيذ استعلامات SQL). لو افترضنا الآن حدوث السيناريو التالي: أصبح خادوم MySQL يقبل الاتصالات المشفّرة فقط. حدثت بعض التغييرات ضمن الخادوم بحيث أنّه بدأ بالاستجابة بشكل مختلف لبعض الاستعلامات. سيؤدي ذلك بالطبع إلى حدوث تغييرين ضمن صنف MySQL السابق، أو بمعنى آخر، سيكون هناك سببان لتغيير الصنف MySQL. ويُعدّ هذا خرقًا لمبدأ المسؤولية الواحدة كما هو واضح. يُعتبر وضع أكثر من مهمّة قابلة للتغيير (من أجل سبب ما) لأحد الأصناف خطأً تصميميًّا. قد لا تبدو تلك مشكلةً في الوقت الحالي، ولكن أيّ نظام برمجي يتغيّر ويتطوّر. فما يبدو حلًّا مقبولًا في الوقت الحاضر، قد يُفضي إلى نتائج سيّئة في المستقبل. يمكن استخدام الحل التالي لمشكلتنا السابقة: class MySQLConnection { public: bool open(); /* former connect() */ void close(); /* former disconnect() */ }; class MySQLQuery { MySQLConnection* session; public: bool execute(std::string queryString); MySQLResult* getResult(); }; يبدو مبدأ المسؤوليّة الواحدة بسيطًا، ولكنّه في الحقيقة صعب التطبيق. والسبب في ذلك، هو أنّ وضع المسؤوليّات المتعدّدة لصنف ما معًا، هو أمر بديهي ومألوف بالنسبة إلينا، أمّا عملية الفصل والتجزئة إلى أصناف أصغر لكلٍّ منها مسؤوليّة واحدة، فقد لا تبدو جذّابةً أوّل الأمر. بالنسبة لي، عندما عدت وراجعت بعض تصميمات الأصناف القديمة لديّ، قلّما وجدت صنفًا من الممكن جعله يراعي هذا المبدأ. ولكن عندما أمعنت النظر والتفكير وجدت أنّ الفصل في المهام سيقلّل من تعقيد التصميم، وسيجعل الشيفرة أيسر للقراءة والفهم. بالمقابل، فإنّ تطبيق هذا المبدأ بشكل صارم، ليس فكرةً جيّدة. فعلى المرء أن يكون حكيمًا في تحديد متى يمكن تطبيق هذا المبدأ، وخصوصًا عندما يجد أنّ الملف الخاص بأحد أصنافه بات يحتوي على أكثر من 500 سطر من الشيفرة البرمجيّة! ترجمة -وبتصرّف- للمقال Single Responsibility Principle لصاحبه Radek Pazder.

سنطّلع في هذا المقال على مشاكل التوافق مع المتصفحات Cross-browser الشائعة التي ستواجهها في شيفرة HTML و CSS، بالإضافة إلى الأدوات التي يمكن استخدامها لمنع حدوثها أو إصلاحها، إذ يتضمن ذلك كشف الأخطاء المحتملة في الشيفرة البرمجية والتعامل مع بادئات CSS واستخدام أدوات تطوير المتصفح لتعقّب المشاكل واستخدام تعويض نقص دعم المتصفحات Polyfill لإضافة الدعم إليها، ومعالجة مشاكل التصميم المتجاوب مع الشاشات وغير ذلك. المتطلبات الأساسية: يجب أن تتعلم أساسيات لغات HTML و CSS وجافاسكربت JavaScript، وأن تكون لديك فكرة عن المبادئ عالية المستوى لاختبار التوافق مع المتصفحات. الهدف: أن تكون قادرًا على تشخيص مشاكل التوافق مع المتصفحات المختلفة الشائعة في شيفرة HTML و CSS واستخدام الأدوات والتقنيات المناسبة لإصلاحها. مشاكل لغتي HTML و CSS تكمن مشاكل لغتَي HTML و CSS في حقيقة أنهما لغتان بسيطتان إلى حد ما، ولا يأخذها المطورون على محمل الجد في أغلب الأحيان من حيث التأكد من أن الشيفرة مُعَدّة جيدًا وفعالة وتصف الغرض من الميزات الموجودة في الصفحة. تُستخدَم لغة جافاسكربت في أسوأ الحالات لإنشاء محتوى صفحة الويب وتنسيقها بالكامل، مما يجعل صفحاتك غير شاملة وذات أداء ضعيف، ويُعَد إنشاء عناصر DOM مكلفًا، كما لا تُدعَم الميزات الجديدة في حالات أخرى باستمرار على متصفحات متعددة، مما يجعل بعض الميزات والتنسيقات لا تعمل عند بعض المستخدِمين. تُعَدّ مشاكل التصميم المتجاوب مع الشاشات شائعًا أيضًا، إذ يمكن أن يوفر الموقع الذي يبدو جيدًا في متصفح على حاسوب تجربةً سيئةً على هاتف محمول، لأن المحتوى صغير جدًا بحيث لا يمكن قراءته أو بسبب كون الموقع بطيئًا بسبب الحركات الثقيلة. لننتقل الآن إلى كيفية تقليل الأخطاء على المتصفحات التي تنتج عن شيفرة HTML أو CSS. إصلاح المشاكل العامة يُعَدّ اختبار بعض المتصفحات الحديثة على الحاسوب وعلى الهاتف المحمول استراتيجيةً جيدةً للتأكد من عمل شيفرتك بنجاح قبل التركيز على مشاكل التوافق مع المتصفحات. قدّمنا في مقالَي تنقيح أخطاء شيفرة HTML وتنقيح أخطاء شيفرة CSS بعض الإرشادات الأساسية حول تنقيح أخطاء شيفرة HTML و CSS، فإذا لم تكن على دراية بالأساسيات، فيجب عليك بالتأكيد مراجعة هذين المقالين قبل المتابعة، إذ يتعلق الأمر بالتحقق مما إذا كانت شيفرة HTML و CSS منسقةً جيدًا ولا تحتوي على أيّ أخطاء صياغية. ملاحظة: تظهر إحدى المشاكل الشائعة في لغتَي CSS و HTML عندما تبدأ قواعد CSS المختلفة في التعارض مع بعضها البعض، ويمكن أن يشكّل ذلك مشكلةً خاصةً عند استخدام شيفرة خارجية مثل استخدام إطار عمل خاص بلغة CSS ثم تجد أن أحد أسماء الأصناف Class التي يستخدِمها هذا الإطار يتعارض مع اسم استخدَمته مسبقًا لغرض مختلف، أو يمكن أن تجد أن شيفرة HTML التي تنشئها واجهة برمجة تطبيقات جهة خارجية -مثل إنشاء إعلانات- تتضمن اسم صنف أو معرّف ID استخدمته مسبقًا لغرض مختلف، ويمكنك ضمان عدم حدوث ذلك من خلال البحث في الأدوات التي تستخدِمها أولًا وتصميم شيفرتك على أساسها، ويمكنك استخدام فضاء أسماء Namespace في CSS إذا كان لديك عنصر واجهة مستخدم Widget مثلًا، ولكن تأكد من أنه يحتوي على صنف مميز، ثم استخدم المحدّدات Selectors التي تحدد العناصر ضمن عنصر واجهة المستخدم باستخدام هذا الصنف، وبالتالي تقل احتمالية التعارضات مثل ‎.audio-player ul a. التحقق من صحة شيفرة HTML و CSS يتضمن التحققُ من صحة شيفرة HTML التأكدَ من أن جميع الوسوم Tags مغلقة ومتداخلة بطريقة صحيحة، وأنك تستخدِم DOCTYPE والوسوم لغرضها الصحيح، كما يجب التحقق من صحة الشيفرة البرمجية بانتظام، وإحدى الخدمات التي يمكنها التحقق من صحة الشيفرة البرمجية هي خدمة Markup Validation Service من W3C التي تسمح لك بالإشارة إلى شيفرتك البرمجية ثم تعيد قائمةً بالأخطاء: كما تحتاج إلى شيفرة CSS للتحقق من أنّ أسماء الخاصيات مكتوبة بطريقة صحيحة وأنّ قيم الخاصيات صحيحة وصالحة مع الخاصيات المستخدَمة فيها، وللتحقق من عدم فقدان أي أقواس معقوصة وما إلى ذلك، كما تحتوي W3C على أداة التحقق CSS Validator أيضًا. منقحات الصياغة Linters لا يشير تطبيق منقّح الصياغة Linter إلى الأخطاء فقط، وإنما يمكنه إعطاء تحذيرات حول الممارسات السيئة في شيفرة CSS، ويمكن تخصيص منقّحات الصياغة لتكون أكثر أو أقل صرامةً في تقارير الأخطاء أو التحذيرات الناتجة. هناك العديد من تطبيقات منقحات الصياغة على الإنترنت وأفضلها تطبيق Dirty Markup لشيفرات HTML و CSS وجافاسكربت وتطبيق CSS Lint لشيفرة CSS فقط، إذ تسمح لك هذه التطبيقات بلصق شيفرتك في نافذة ما ثم ستضع علامة x على الأخطاء، ويمكن بعد ذلك تحريك مؤشر الفأرة فوقها للحصول على رسالة خطأ تخبرك ما هي المشكلة، ويسمح لك تطبيق Dirty Markup بإجراء إصلاحات على شيفرة HTML باستخدام زر التنظيف "Clean". ولكن لا يُعَدّ ذلك ملائمًا، إذ ستضطر إلى نسخ شيفرتك ولصقها في صفحة ويب للتحقق من صحتها عدة مرات، إذ تريد منقّح صياغة يتناسب مع سير عملك بأقل قدر من المتاعب، كما تحتوي العديد من محرّرات الشيفرات البرمجية على إضافات تنقيح الصياغة، إذ يحتوي المحرّر Atom من GitHub مثلًا على نظام بيئي غني بالإضافات مع العديد من خيارات تنقيح الأخطاء، وإليك مثال عن كيفية عمل هذه الإضافات Plugins: ثبّت المحرّر Atom إذا لم يكن لديك إصدار حديث مثبَّت مسبقًا. انتقل إلى مربع حوار تفضيلات Atom من خلال اختيار قائمة Atom ثم التفضيلات Preferences على نظام Mac أو من قائمة ملف File ثم Preferences في نظامَي Windows و Linux، ثم اختر خيار التثبيت Install في القائمة اليسرى. اكتب الكلمة "lint" في حقل البحث عن الحزم Search Packages واضغط على الزر Enter أو Return للبحث عن الحِزم المتعلقة بتنقيح الصياغة. يجب أن ترى حزمة تسمى "lint" في أعلى القائمة، لذا ثبّتها باستخدام زر التثبيت Install، إذ تعتمد منقّحات الصياغة الأخرى عليها في العمل، ثم ثبّت الإضافة linter-csslint لتنقيح صياغة شيفرة CSS والإضافة linter-tidy لتنقيح صياغة شيفرة HTML. حاول تحميل ملف HTML وملف CSS بعد انتهاء تثبيت الحزم، حيث سترى المشاكل مميزةً باللون الأخضر للتحذيرات وسترى دوائر حمراء للأخطاء بجوار أرقام الأسطر، ولوحةً منفصلةً في الأسفل توفِّر أرقام الأسطر ورسائل الخطأ وقيمًا مقترحة أو إصلاحات أخرى في بعض الأحيان. يتوفر لدى المحررات المشهورة الأخرى حزم تنقيح صياغة مماثلة مثل: SublimeLinter للمحرّر Sublime Text. Notepad++ Linter. VSCode linters. أدوات المطور في المتصفحات تتميز أدوات المطور المُضمَّنة في معظم المتصفحات بأدوات مفيدة لتعقب الأخطاء خاصة في شيفرة CSS. ملاحظة: لا تظهر أخطاء شيفرة HTML بسهولة في أدوات المطور، إذ سيحاول المتصفح تصحيح الوسوم ذات التنسيق السيئ تلقائيًا، حيث تُعَدّ أداة التحقق W3C Validator أفضل طريقة للعثور على أخطاء HTML. يعرض فاحص CSS في المتصفح Firefox مثلًا تصريحات CSS غير المُطبَّقة مشطوبة مع مثلث تحذير بجانبها، وسيوفر تحريك الفأرة فوق مثلث التحذير رسالةً تشرح الخطأ كما يلي: تمتلك أدوات التطوير في المتصفحات الأخرى ميزات مماثلة أيضًا. المشاكل الشائعة للتوافق مع المتصفحات لننتقل الآن إلى إلقاء نظرة على بعض مشاكل HTML و CSS الأكثر شيوعًا للتوافق مع المتصفحات، فالمجالات الرئيسية التي سنركز عليها هي نقص دعم الميزات الحديثة ومشاكل التخطيط. لا تدعم المتصفحات القديمة الميزات الحديثة تُعَدّ هذه المشكلة شائعةً خاصةً عندما تحتاج إلى دعم المتصفحات القديمة مثل إصدارات IE القديمة، أو إذا أردت استخدام ميزات تُطبَّق باستخدام بادئات CSS، إذ تعمل معظم وظائف HTML و CSS الأساسية مثل عناصر HTML وتنسيق CSS الأساسي للألوان والنصوص على معظم المتصفحات التي تريد دعمها، ولكن يظهر مزيد من المشاكل عندما تبدأ في استخدام ميزات أحدث من HTML و CSS. يُفضَّل البحث عن المتصفحات المدعومة والتقنيات ذات الصلة المفيدة بعد تحديد قائمة بالتقنيات غير المدعومة بصورة عامة التي ستستخدمها. سلوك HTML الاحتياطي يمكن حل بعض المشاكل بمجرد الاستفادة من الطريقة التي تعمل بها لغة HTML و CSS. تُعامَل عناصر HTML التي لا يتعرّف عليها المتصفح بوصفها عناصر مضمنةً مجهولة الاسم، أي هي عناصر مضمنة فعالة بدون قيمة دلالية مثل عناصر <span>، ولا يزال بإمكانك الإشارة إليها باستخدام أسماءها وتنسيقها باستخدام لغة CSS، فما عليك سوى التأكد من أنها تتصرف كما تريدها أن تتصرف مثل إعداد الخاصية display‎ إلى شيء آخر غير inline إن كان هنالك حاجة. تحتوي عناصر HTML الأكثر تعقيدًا مثل <video> و <audio> و <canvas> على آليات احتياطية لإضافتها، والتي تعمل باستخدام المبدأ السابق نفسه، إذ يمكنك إضافة محتوًى احتياطيًا بين وسمَي الفتح والإغلاق، وستتجاهل المتصفحات غير الداعمة العنصر الخارجي بفعالية وتشغّل المحتوى المتداخل. إليك المثال التالي: <video id="video" controls preload="metadata" poster="img/poster.jpg"> <source src="video/tears-of-steel-battle-clip-medium.mp4" type="video/mp4"> <source src="video/tears-of-steel-battle-clip-medium.webm" type="video/webm"> <!-- Offer download --> <p>Your browser does not support HTML5 video; here is a link to <a href="video/tears-of-steel-battle-clip-medium.mp4">view the video</a> directly.</p> </video> يتضمن هذا المثال رابطًا بسيطًا يسمح لك بتنزيل الفيديو إذا لم يعمل مشغل فيديو HTML، لذا لا يزال على الأقل بإمكان المستخدِم الوصول إلى الفيديو. تعرض عناصر نموذج HTML صفات احتياطية، إذ أدخلت لغة HTML5 أنواعًا خاصة من عناصر <input> لإدخال معلومات محددة في النماذج مثل الأوقات والتواريخ والألوان والأعداد وما إلى ذلك أو يستعمل النوع النصي type="text"‎ إن لم يدعم المتصفح نوعًا حديثًا يقدم ميزة جديدة، وهي مفيدة جدًا لا سيما على منصات الهاتف المحمول، إذ توفر طريقةً لإدخال البيانات التي تُعَدّ مهمةً جدًا لتجربة المستخدِم، كما توفر المنصات الداعمة أدوات واجهة مستخدِم خاصةً عند استخدام هذه الأنواع من حقول الإدخال مثل أداة التقويم لإدخال التواريخ. يوضِّح المثال التالي حقول إدخال التاريخ والوقت: <form> <div> <label for="date">Enter a date:</label> <input id="date" type="date"> </div> <div> <label for="time">Enter a time:</label> <input id="time" type="time"> </div> </form> يكون خرج الشيفرة السابقة كما يلي: ملاحظة: يمكنك مشاهدة هذا الخرج قيد التشغيل مباشرةً على forms-test.html، كما يمكنك الاطلاع على شيفرة هذا المثال على GitHub. إذا عرضت هذا المثال على متصفح داعم مثل المتصفح Chrome للحاسوب ولنظام Android أو iOS Safari، فسترى عناصر واجهة المستخدِم أو الميزات الخاصة قيد التشغيل أثناء إدخال البيانات. بينما ستعود المدخلات إلى مدخلات نص عادية على منصة غير داعمة مثل Internet Explorer، لذا لا يزال بإمكان المستخدِم إدخال بعض المعلومات على الأقل. سلوك CSS الاحتياطي يمكن القول أنّ لغة CSS أفضل من لغة HTML في الإجراءات الاحتياطية، فإذا صادف المتصفح تصريحًا أو قاعدةً لا يفهمها، فسيتخطاها دون تطبيقها أو ارتكاب خطأ ما، ويمكن أن يكون ذلك محبطًا لك وللمستخدِمين إذا انتقل هذا الخطأ إلى شيفرة الإنتاج، ولكن هذا يعني على الأقل عدم انهيار الموقع بأكمله بسبب خطأ واحد. لنلقِ نظرةً على المثال التالي الذي يحوي مربعًا بسيطًا مُنسَّقًا باستخدام CSS المختلفة: ملاحظة: يمكنك مشاهدة هذا المثال قيد التشغيل مباشرةً على button-with-fallback.html. يحتوي الزر على عدد من التصريحات الخاصة بتنسيقه، ولكن أكثر ما نهتم به هو ما يلي: button { ... background-color: #ff0000; background-color: rgba(255,0,0,1); box-shadow: inset 1px 1px 3px rgba(255,255,255,0.4), inset -1px -1px 3px rgba(0,0,0,0.4); } button:hover { background-color: rgba(255,0,0,0.5); } button:active { box-shadow: inset 1px 1px 3px rgba(0,0,0,0.4), inset -1px -1px 3px rgba(255,255,255,0.4); } استخدمنا هنا الخاصية background-color من النمط RGBA التي تغير العتامة Opacity عند التمرير على الزر لمنح المستخدم تلميحًا إلى أنّ الزر تفاعلي، وبعض الظل شبه الشفاف الداخلي box-shadow لإعطاء الزر ملمسًا وعمقًا. تكمن المشكلة في أن ألوان RGBA وخاصية الظلال box-shadow لا تعمل في إصدارات IE الأقدم من الإصدار 9، إذ لن تظهر الخلفية على الإطلاق في الإصدارات القديمة، لذا سيكون النص غير قابل للقراءة وسيئًا جدًا. يمكن حل هذه المشكلة من خلال إضافة تصريح ثانٍ للخاصية background-color الذي يحدد فقط اللون السداسي عشر المدعوم في المتصفحات القديمة، ويعمل بوصفه بديلًا احتياطيًا عن الميزات الحديثة إذا لم تعمل بنجاح، فما يحدث هو أن المتصفح الذي يزور هذه الصفحة يطبّق أولًا القيمة الأولى للخاصية background-color، ثم يبدّل القيمة الأولية بقيمة التصريح الثاني عندما يصل إليه إذا دعم هذا المتصفح ألوان RGBA، فإذا لم يكن الأمر كذلك، فسيتجاهل التصريح بالكامل وسيمضي قدمًا. ملاحظة: ينطبق الأمر نفسه على ميزات CSS الأخرى مثل استعلامات الوسائط Media Queries وكتل ‎@font-face و ‎@supports، فإذا لم تكن مدعومةً، فسيتجاهلها المتصفح فقط. دعم المحددات Selector لن تُطبَّق ميزات CSS على الإطلاق إذا لم تستخدِم محددات CSS الصحيحة لتحديد العنصر الذي تريد تنسيقه، فإذا كتبتَ محددًا في قائمة محددات مفصولة بفاصلة بصورة غير صحيحة، فقد لا يُحدد أو يطابق أي عنصر، وإذا كان المُحدد غير صالح، فسيجري تجاهل كل القائمة مع كتلة التنسيقات طبعًا، لذلك أضف لاحقة الصنف الزائف ‎:-moz-‎ فقط في قائمة محددات متسامحة forgiving selector list مثل ‎:where(::-moz-thumb)‎ واحذر أن تضيفها أو تستعملها في قائمة محددات ليست ضمن ‎:is()‎ أو ‎:where()‎ التي تتسامح مع محددات غير صالحة أو صحيحة لأن كل المتصفحات سوى متصفح Firefox سيراها غير صالحة وبالتالي يتجاهل كل القائمة، ولاحظ أن كلا من ‎:is()‎ أو ‎:where()‎ يمكن تمريرهما ضمن قائمة محددات أخرى من ضمنها ‎:has()‎ و ‎:not()‎. وقد وجدنا أن فحص العنصر الذي تحاول تنسيقه باستخدام أدوات التطوير في المتصفح أمر مفيد، ثم يجب النظر إلى مسار تنقل شجرة DOM الذي تميل أدوات فحص DOM إلى توفيره لمعرفة ما إذا كان المحدِّد منطقيًا بالمقارنة به. يمكنك الحصول على هذا النوع من الخرج أسفلَ أداة فحص DOM مثلًا في أدوات تطوير فايرفوكس Firefox: إذا أردت استخدام المحدد التالي مثلًا، فستتمكن من رؤية أنه لن يحدد العنصر input كما تريد: form > #date لا يُعَدّ عنصر الإدخال date في النموذج ابنًا مباشرًا للعنصر <form>، لذا يُفضَّل استخدام محدد حفيد Descendant Selector عام بدلًا من محدد ابن Child Selector. التعامل مع بادئات CSS تأتي مجموعة أخرى من المشاكل من استخدام البادئات Prefixes الخاصة بلغة CSS، وهي آلية مستخدمة للسماح لبائعي المتصفحات بتطبيق إصدارهم من ميزة CSS أو جافاسكربت أثناء وجود التقنيات في حالة تجريبية ليتمكنوا من تعديلها لتكون صحيحة دون التعارض مع تطبيقات المتصفح الأخرى أو عمليات التطبيق النهائية التي تكون بدون بادئات مثل ما يلي: يستخدِم Mozilla البادئة -moz-. تستخدِم المتصفحات Chrome و Opera و Safari و Edge البادئة -webkit-. يستخدِم Microsoft البادئة -ms-. تستخدِم الإصدارات الأصلية من المتصفح Opera البادئة o-. لا يُفترَض أبدًا استخدام الميزات ذات البادئات في مواقع الإنتاج، فهي عرضة للتغيير أو الإزالة دون سابق إنذار، وتتسبب في حدوث مشاكل على المتصفحات المختلفة عندما يقرر المطورون استخدام الإصدار -webkit- فقط من خاصية ما، مما يعني أن الموقع لن يعمل في متصفحات أخرى، ويحدث ذلك كثيرًا لدرجة أنّ المتصفحات الأخرى بدأت في تنفيذ إصدارات مع البادئة -webkit- من خاصيات CSS المختلفة، لذلك ستعمل مع مثل هذه الشيفرة البرمجية، وقد انخفض استخدام البادئات لدى بائعي المتصفحات مؤخرًا بسبب هذه الأنواع من المشاكل، ولكن لا يزال هناك بعض البادئات التي يجب الاهتمام بها. إذا أصريت على استخدام الميزات ذات البادئات، فتأكد من استخدام الميزات الصحيحة (استعمل مثلًا موقع caniuse.com)، فإذا لم تكن متأكدًا من ذلك، فيمكنك التأكد من خلال إجراء بعض الاختبارات في المتصفحات مباشرةً. وحاول تضمين الإصدار الذي لا يحوي أي بادئات بعد الذي يحوي بادئات، حيث سيُتجاهل إن لم يكن مدعومًا ويُستخدَم إن كان مدعومًا مثل: .masked { -webkit-mask-image: url(MDN.svg); mask-image: url(MDN.svg); -webkit-mask-size: 50%; mask-size: 50%; } جرب المثال البسيط التالي: افتح موقع google.com أو أيّ موقع آخر يحتوي على عنوان بارز أو أيّ عنصر كتلي آخر Block-level Element. انقر بزر الفأرة الأيمن أو اضغط على مفتاح Cmd مع الضغط على العنصر، ثم اختر فحص Inspect أو فحص العنصر Inspect element أو أيًا كان الخيار الموجود في متصفحك، إذ يجب أن يؤدي ذلك إلى فتح أدوات التطوير في متصفحك مع تحديد العنصر في أداة فحص نموذج DOM. ابحث عن ميزة يمكنك استخدامها لتحديد هذا العنصر، فقد كان لشعار جوجل الرئيسي مثلًا المعرّف hplogo في وقت كتابة هذا المقال. خزّن مرجعًا لهذا العنصر في متغير كما يلي: const test = document.getElementById("hplogo"); حاول الآن ضبط قيمة جديدة لخاصية CSS التي تهتم بها في هذا العنصر، إذ يمكنك تطبيق ذلك باستخدام الخاصية style الخاصة بالعنصر، أي اكتب ما يلي في طرفية جافاسكربت مثلًا: test.style.transform = 'rotate(90deg)' يجب أن تكمِل طرفية جافاسكربت تلقائيًا أسماء الخاصيات الموجودة في المتصفح ومطابقة ما كتبته حتى الآن عندما تكتب تمثيل اسم الخاصية بعد النقطة الثانية (لاحظ كتابة أسماء خاصيات CSS في جافاسكربت بحالة أحرف سنام الجَمل وليس باستخدام الواصلة - )، ويُعَدّ ذلك مفيدًا لمعرفة إصدارات الخاصية المُطبَّقة في ذلك المتصفح. إن أردت تضمين ميزة حديثة، فاختبر دعمها باستعمال ‎@support التي تساعدك على معرفة دعم الميزة من المتصفح أساسًا من عدمه حتى تعرف إن كنت بحاجة إلى بادئات أو حلول أخرى. مشاكل التصميم المتجاوب مع الشاشات Responsive Design التصميم المتجاوب مع الشاشات هو إنشاء تخطيطات الويب التي تتغير لتناسب عوامل أشكال الأجهزة المختلفة مثل عروض الشاشات المختلفة أو الاتجاهات (عموديًا أو أفقيًا) أو درجات الدقة، إذ سيبدو تخطيط الحاسوب مثلًا سيئًا عند عرضه على هاتف محمول، لذا يجب توفير تخطيط مناسب للهاتف المحمول باستخدام استعلامات الوسائط Media Queries والتأكد من تطبيقه بطريقة صحيحة باستخدام إطار العرض Viewport. تُعَدّ الدقة Resolution مشكلةً كبيرةً أيضًا، فليس مرجحًا أن تحتاج الأجهزة المحمولة إلى صور ثقيلة وكبيرة مثل الحواسيب، ويمكن أن يكون لديها اتصالات إنترنت أبطأ وخطط بيانات باهظة الثمن تجعل عرض النطاق الترددي الضائع مشكلةً أكبر، كما يمكن أن تحتوي الأجهزة المختلفة على مجالات من درجات الدقة المختلفة، مما يعني أنّ الصور الأصغر يمكن أن تكون غير واضحة، وهناك عدد من الأساليب التي تسمح لك بالتغلب على مثل هذه المشاكل بدءًا من استعلامات الوسائط البسيطة للهاتف المحمول أولًا وحتى تقنيات الصور المتجاوبة مع الشاشات الأكثر تعقيدًا. البحث عن المساعدة هناك العديد من المشاكل الأخرى التي ستواجهها مع شيفرة HTML و CSS، مما يجعل معرفة كيفية العثور على إجابات عبر الإنترنت لا تقدر بثمن. يمكنك طرح مشكلتك في قسم الأسئلة والأجوبة من أكاديمية حسوب للحصول على حل لمشكلتك التي تواجهها، إذ يُحتمَل أنّ المطورين الآخرين قد واجهوا المشاكل نفسها التي تواجهها أنت الآن، أو يمكنك مساعدتهم، كما يمكنك الانتقال إلى مجتمع تطوير الويب في حسوب IO، وهو مجتمع خاص بمناقشة وطرح المواضيع والقضايا العامة المتعلقة بتطوير الويب ولغاتها المختلفة. يمكنك البحث أيضًا في موسوعة حسوب والتعرف على أي ميزة أو قسم تحتاج إلى استخدامه، كما يمكنك الرجوع إلى الموقع الشهري CanIUse لمعرفة دعم الميزات في المتصفحات. الخلاصة يجب أن تكون الآن على دراية بالأنواع الرئيسية لمشاكل توافق HTML و CSS على المتصفحات التي ستواجهها في تطوير الويب وكيفية إصلاحها. ترجمة -وبتصرُّف- للمقال Handling common HTML and CSS problems. اقرأ أيضًا المقال السابق: استراتيجيات اختبارات مشاريع الويب للتوافق مع المتصفحات مدخل إلى اختبار مشاريع الويب للتوافق مع المتصفحات الأدوات المستخدمة في بناء مواقع ويب

تُقدّم هذه المقالة مجموعةً من الأسئلة والأجوبة المتقدمة حول تخصص الذكاء الاصطناعي Artificial Intelligence. تشمل الأسئلة موضوعات عديدة مثل تأثير استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي وتعلّم الآلة Machine Learning، واستراتيجيات التعامل مع نماذج اللغة الكبيرة Large language models، ورؤى حول التطبيقات المستقبليّة للذكاء الاصطناعي. طُرحت هذه الأسئلة على مهندس ذكاء اصطناعي، ونظمت إجاباتها ضمن فقرات هذا المقال، ونرجو أن تقدم لكم المعرفة التي تفيدهم حول هذا التخصص الرائد. أسئلة حول التأثير الحالي والمستقبلي للذكاء الاصطناعي هناك العديد من الأسئلة التي تطرح نفسها حول التأثير الحالي والمستقبلي للذكاء الاصطناعي في العديد من المجالات والقطاعات. إليك أهم هذه الأسئلة وإجاباتها. ما هي التطبيقات والفوائد الجوهريّة للذكاء الاصطناعي في مجال الرعاية الصحية؟ يستخدم الذكاء الاصطناعي في العديد من التطبيقات ويعد الذكاء الاصطناعي جزءًا أساسيًّا في قطاع الرعاية الصحية في وقتنا الراهن، وهناك تمويل جيد لتعزيز تطبيق الذكاء الاصطناعي في هذا القطاع بهدف تطويره وتحسينه. ولعل أكثر الاتجاهات البحثية المثيرة للاهتمام المُتعلقة بهذا المجال هو استخدام تقنيات التعلّم العميق Deep Learning لاكتشاف الأدوية المناسبة (مثل اكتشاف المُركبات الدوائية ذات الخصائص المضادة لبكتيريا محددة) وسيعود بفوائد كبيرة لقطاع الرعاية الصحيّة، ويُعتقد أنها ستعطي دفعة كبيرة لمستقبل البشرية. لكن من ناحيةٍ أخرى، فإن أحد المخاوف المرتبطة باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي في مجال الطب والرعاية الصحية هو بطء وتيرة إجراءات الموافقة القانونيّة على استخدام هكذا تقنيات، والتأخر في صياغة ووضع اللوائح التنظيميّة والقواعد ذات الصلة، مقارنًة بوتيرة التقدّم السريع للذكاء الاصطناعي. ماهي حدود قدرات التحليلات التنبؤية التي تُقدّمها أنظمة الذكاء الاصطناعي وما أفضل خوارزميات التحليل التنبؤي؟ قد يعتقد البعض أن بإمكان تقنيات الذكاء الاصطناعي الحاليّة أن تتنبأ بأي شيء تريده لكن هذا غير صحيح إطلاقًا في الوقت الحالي. فقدرة الذكاء الاصطناعي على التنبؤ تعتمد على عدة عوامل، مثل توفر البيانات الضرورية والملائمة للمهمة التي يُراد التنبؤ بها، ودرجة تعقيد المهمة فبعض المهام أكثر تعقيدًا وصعوبة من غيرها وجودة وفعالية النموذج المستخدم للتنبؤ. فإذا لم يكن النموذج جيدًا أو لم يتم تدريبه بشكل كافٍ، سيكون التنبؤ غير دقيق. بالنسبة للشق الثاني من السؤال والمتعلّق بأفضل خوارزميات الذكاء الاصطناعي، فالعديد من الخبراء يميلون إلى استخدام خوارزميات الشبكات العصبيّة Neural Networks في وقتنا الحالي، وهي خوارزميات مفيدة لكنها ليست بالضرورة هي الخيار الأفضل لكل المهام مثل حالات تحليل الانحدار Regression analysis التي تركز على توقع القيم المستقبلية استنادًا إلى العلاقات الإحصائية بين المتغيرات، أو الحالات التي تكون فيها البيانات مُنظّمة في جداول، في هذه الحالة تكون خوارزميات أشجار القرار Decision Trees وخوارزميات الغابات العشوائية Random Forests أنسب منها. كيف يمكن أن تحسن تقنيات الذكاء الاصطناعي مثل معالجة اللغة الطبيعية والرؤية الحاسوبيّة محركات البحث؟ تُطرَحُ تساؤلات عديدة حول تأثير تقنيات معالجة اللغة الطبيعية ونماذج اللغة الكبيرة مثل ChatGPT على سيو SEO محركات البحث، فهو موضوع يثير اهتمام العديد من الأشخاص والشركات، إذ يمكن أن يؤثر استخدام التقنيات الذكية في إنتاج المحتوى على أداء مواقع الويب في نتائج محركات البحث. ويُتوقّع أن الأفراد والشركات بعيدي النظر والذين يفهمون كيف تُدار الأعمال، سيعتمدون على استخدام تقنيات معالجة اللغة الطبيعية ونماذج اللغة الكبيرة والتحليلات الإحصائية المُعتمدة على الذكاء الاصطناعي في العديد من المهام مثل تحليل السوق ومراقبة وتحليل المنافسين، ويُعتقد أن هذه الأدوات والممارسات ستصبح مُنتشرة في المستقبل وستكون متاحة للجميع. هل من المتوقّع أن تُحدث شريحة الذكاء الاصطناعي التي كشفت عنها شركة AMD ثورةً في مجال الحوسبة؟ توفر شريحة AMD على معالجة البيانات بسرعة فائقة ويتوقع أن تكون مثالية لتطبيقات الذكاء الاصطناعي، لكن لا نمتلك حاليًا بيانات كافية لتحديد ما إذا كانت هذه الشريحة ستُحدث ثورة حقيقية في الحوسبة أم لا. لكنها بالتأكيد ستخلق جوًا من المنافسة بين الشركات التي تطوّر شرائح خاصة لمهام الذكاء الاصطناعي. ما هي أهمية تعلم المواضيع الأساسيّة في الذكاء الاصطناعي للجيل القادم؟ لقد أحدثت التطورات الأخيرة في الذكاء الاصطناعي ضجة كبيرة، وكثر الحديث عن أنها ستُغيّر شكل الصناعات وحياتنا عمومًا، وكما يبدو فالذكاء الصناعي قادر على ذلك وهو موجود ليبقى. لذا فنحن بحاجة فعلًا إلى تدريس أساسيات الذكاء الاصطناعي لطلاب الثانويّة وحتى الطلاب الأصغر سنًا، وأحد أهم المواضيع التي يجب أن تُدرّس، هي أن الذكاء الاصطناعي ليس سحرًا ولا يملك وعيًا، إنّه ببساطة علم يعتمد على الرياضيات وتكمن أهمية تعليم أدوات الذكاء الاصطناعي للجيل القادم، بأنه سيُمهّد الطريق لهم، ويعزّز رغبتهم بالانخراط في هذا العلم، ويجعلهم أكثر وعيًا بحقيقته، وما يمكنه ولا يمكنه فعله، فالإنسان يخاف مما يجهله بل هو عدو ما يجهله كما يقول المثل. كيف يمكن الاستفادة من الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي ونماذج اللغة الكبيرة في تطوير التطبيقات من الضروري لك لمطوّر ليس لديه خبرة في نظريات الذكاء الاصطناعي وتعلّم الآلة، البدء باستخدام هذه التقنيات في عمليات تطوير المنتجات، هناك أدوات سهلة الاستخادم وعالية المستوى تُغلّف كل التفاصيل البرمجية المُعقدة لكن يفضل أن يعتمد المطور عليها في بداية رحلته (لاحقًا نعم، لكن في البداية لابد أن تعرف كواليس تلك الأدوات والتنفيذات). أما إذا لم يكن هناك الوقت الكافي أو أن المرء لايرى شغفًا في الذكاء الاصطناعي أو التعلّم الآلي، فإن الأدوات الجاهزة عالية المستوى فكرة رائعة. كما تجدر الإشارة إلى أنه في الآونة الأخيرة حدث تطوّر كبير في أدوات الذكاء الاصطناعي، وهذا يجعل عمليّة التعلّم أصعب بالتأكيد، وفي نفس الوقت يجعل فكرة استخدام الأدوات الجاهزة أسهل. باختصار، اختر معاركك بحكمة. هل من الممكن تحسين نموذج لغة كبير LLM ليجيب على الأسئلة في الزمن الحقيقي؟ نعم بالتأكيد هناك إمكانية للتحسين. فالنماذج اللغوية الكبيرة هي نماذج معقدة تجري ضمنها العديد من العمليات الحسابيّة قبل إعطاء الخرج أو التنبؤ، وهذا مايترتب عليه تأخيرًا في الاستجابة، ويزداد هذا التأخير كلما زاد حجم النموذج أو الموارد اللازمة لتشغيل هذا النموذج (مثل وحدات معالجة الرسومات GPUs). كيف يمكن نشر النماذج اللغوية في بيئة الإنتاج؟ بالنسبة لشخص يريد نشر نموذج لغة كبير LLM لأغراض الإنتاج. قد تتضمّن خطة النشر إنشاء واجهة برمجة تطبيقات باستخدام FastAPI ونشرها إما على Hugging Face أو منصة سحابية أخرى. العامل المركزي المؤثر على القرار هو الميزانية المخصصة للمشروع. إذا كانت الميزانيّة كبيرة نسبيًّا يمكنك شراء وحدات GPUs باهظة الثمن من Amazon Web Services، وبالتالي ضمان أداء عالي المستوى. أما إذا كانت الميزانيّة التي لديك محدودة فربما استخدام FastAPI (إطار ويب سريع لبناء واجهات برمجة التطبيقات) ونموذج لغة أقل تعقيدًا مثل بيرت BERT سيكون خيارًا أقل كلفة، ولاسيما مع إمكانية تشغيله على وحدة المعالجة المركزية CPU بدلاً من GPU. أسئلة حول تطوير المهارات وتعلّم تطوير الذكاء الاصطناعي يطرح المهتمون يتطوير تطبيقات ذكية الكثير من التساؤلات حول المهارات الأساسية التي يحتاجون إليها لمواكبة التطورات ودمج تقنيات الذكاء الاصطناعي في تطبيقاتهم، نسلط الضوء في فقراتنا التالية على أهم هذه الأسئلة. ما هي المهارات الأساسية التي يجب أن يكتسبها المطوّر لينافس في ظل تطور الذكاء الاصطناعي؟ في ظل ظهور نماذج اللغات الكبيرة LLMs القادرة على كتابة التعليمات البرمجية تظهر مخاوف عديدة حول إمكانية الاستغناء عن المطورين والمبرمجين لكننا في الواقع لم نصل بعد إلى هذه النقطة حاليًا ولا يُتوقع أن الذكاء الاصطناعي سوف يتفوق في أمور مثل التعامل مع المواقف أو الظروف غير العادية أو غير النمطيّة أو متطلبات وتفضيلات المُستخدم الخاصة (على الرغم من أن هذا قد يحدث خلال السنوات العشر إلى الخمس عشرة القادمة). لذا يُنصح بتعلم كيفية استخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي، فمن شأنه توفير الوقت والجهد في كتابة التعليمات البرمجية، وتوفير قدراتنا العقلية لإجراء مهام مثل التأكد من أن التعليمات البرمجية تعمل على النحو المنشود في السيناريوهات العملية المختلفة. بالتالي بدلاً من قضاء 40 ساعة في تطوير برنامج واحد، يمكن أن نعمل على تطوير 10 برامج في نفس المدة. ما هي الدورات والمهارات اللازم تعلّمها للانتقال إلى مجال تطوير نماذج اللغات الكبيرة؟ بالنسبة لشخص لديه معلومات حول أساسيات الذكاء الصناعي، يجب بدايةً التركيّز على أساسيات معالجة اللغة الطبيعيّة NLP، ثم الخوض واستكشاف النماذج اللغوية الكبيرة عبر منصات التعلّم عبر الإنترنت لفهم الأمور الأساسيّة المتعلّقة بها مثل التضمينات Embeddings والمحوّلات Transformers، ثم الانتقال إلى مكتبة HuggingFace والتعرّف عليها وعلى كيفيّة استخدام نماذج اللغة من خلالها، وهذا يفترض أن يكون أكثر سهولة بالنسبة لشخص لديه خلفية في الذكاء الصناعي ومكتباته. ماهي المصادر أو الأدوات أو أطر العمل أو المشاريع النموذجية لمهندسي الذكاء الاصطناعي؟ يقترح الخبراء أمرين رئيسيين غالبًا؛ الأمر الأول هو الدورات عبر الإنترنت التي توفّر لك مواردًا متنوعةً وقيّمة، أو في حال كنت جديدًا على مجال الذكاء الاصطناعي وعلوم البيانات.الأمر الثاني هو المشاركة في ورش العمل فهي تعمل على صقل ماتعلمته من خلال البدء في بناء وتجربة نماذج التعلّم الآلي والذكاء الاصطناعي. الخلاصة وصلنا لختام هذا المقال الذي أجبنا فيه على أبرز أسئلة الذكاء الاصطناعي، واستكشفنا فيه أهمية تعلم الذكاء الاصطناعي وأبرز المهارات الواجب تعلمها للتخصص في مجال الذكاء الاصطناعي ومصادر مفيدة لتعلم استخدام نماذج اللغات الكبيرة LLMs في التطبيقات المختلفة. هل لديك أي سؤال آخر وتود معرفته حول تخصص الذكاء الاصطناعي، لا تتردد في طرحه في قسم النقاش أسفل المقال. ترجمة -وبتصرُّف- للمقال Ask an AI Engineer: Trending Questions About Artificial Intelligence لصاحبه Joao Diogo de Oliveira. اقرأ أيضًا مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة. تعلم الآلة Machine Learning - الذكاء الاصطناعي. عشرة مشاريع عملية عن الذكاء الاصطناعي. أدوات برمجة نماذج تعلم الآلة.

لا يوجد شخص مهتم بالذكاء الاصطناعي لا يعرف بأن لغة البرمجة بايثون هي واحدة من أهم لغات برمجة الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة فهي توفر الكثير من المكتبات وأطر العمل التي تعزز هذا المجال. وسنعرفك في مقال اليوم أحد أشهر أطر عمل الذكاء الاصطناعي والتعلم العميق Deep Learning في لغة بايثون وهو على إطار عمل باي تورش PyTorch الذي اكتسب شهرة واسعة خلال السنوات الأخيرة، وأصبح اليوم واحدًا من الأدوات الأكثر استخدامًا في العالم في مجال تعلم الآلة، ونوضح لك أبرز مميزاته واستخداماته وطريقة التعامل معه. ما هو باي تورش PyTorch باي تورش PyTorch هو إطار عمل مفتوح المصدر للتعلم العميق، والتعلم العميق هو أحد فروع الذكاء الاصطناعي (AI) يستخدم الشبكات العصبية artificial neural network للتعلم من البيانات وتنفيذ مهام مثل الرؤية الحاسوبية ومعالجة اللغة الطبيعية والتعرف على الكلام. طُوّرَ إطار PyTorch من قبل فريق بحث الذكاء الاصطناعي في شركة ميتا (فيسبوك سابقًا) عام 2016 استنادًا إلى مكتبة تورش السابقة Torch المستندة بدورها إلى لغة البرمجة Lua، وهو مكتوب بلغة البرمجة الشهيرة بايثون Python ويعد اليوم إطار عمل ذائع الصيت ويملك مجتمعًا كبيرًا من المساهمين والمطورين وهو يستخدم في العديد من الشركات الكبرى مثل Tesla و Uber وغيرها. وما نعنيه هنا بإطار التعلم العميق منصة برمجية توفر لك طبقة تجريدية تمكنك من بناء وتدريب الشبكات العصبية العميقة ونشرها بسهولة كبيرة، فالهدف من إطار العمل باي تورش PyTorch هو تمكين المستخدمين من تنفيذ مهام التعلم العميق بطريقة بسيطة وفعالة. فإنشاء نماذج من الصفر في تطبيقات الذكاء الاصطناعي المختلفة مثل التعرف على الصور أو معالجة اللغة الطبيعية، أمر صعب ومعقد لذا يجب الاعتماد على النماذج المدربة مسبقًا في البحث والتطوير وهذا ما يوفره لك إطار باي تورش PyTorch للمختصين في الذكاء الاصطناعي. فمن خلال استخدام أطر العمل مثل باي تورش PyTorch لن يكون هناك حاجة لكتابة الكثير من الشيفرات البرمجية ويمكن استخدام نماذج معقدة بعدد قليل من السطور البرمجية فقط وهذا ما يجعله يعتبر خيارًا ممتازًا للباحثين والمطورين الذين يبحثون عن أداة تعلم عميق مرنة وسهلة الاستخدام ويمكن تخصيصها لتلبية احتياجاتهم الخاصة. ملاحظة: تمثل الشبكة العصبية الاصطناعية نوعًا من الخوارزميات المستخدمة لنمذجة البيانات ذات الأنماط المعقدة. وتحاكي الشبكة العصبية عمل الدماغ البشري من خلال الاعتماد على طبقات متعددة متصلة ببعضها البعض بواسطة عقد Nodes تعالج البيانات قوم بالمعالجة وتتصرف مثل الخلايا العصبية البشرية. إذ تُنشئ هذه الطبقات المتصلة بالعقد شبكة معقدة قادرة على معالجة وفهم كميات ضخمة من البيانات. استخدامات PyTorch يتميز باي تورش PyTorch بمرونته الكبيرة ويستخدم في تطبيقات ومجالات عديدة على سبيل المثال من أهم استخدامات PyTorch ما يلي: في مجال الرؤية الحاسوبية حيث يتم استخدامه لتصنيف الصور والكشف عن الكائنات وتقسيم الصور. في مجال معالجة اللغة الطبيعية (NLP). ويوفر منصة قوية لبناء وتدريب الشبكات العصبية لمهام مثل تصنيف النصوص وتحليل المشاعر والترجمة الآلية. في مجال التعلم المعزز، حيث تم استخدامه لتطوير وكلاء يمكنها لعب ألعاب مثل Atari و Go. وفي تحليل وتوقع السلاسل الزمنية، وكذلك للتعرف على الأصوات وتوليد النصوص. في تطوير النماذج التي يمكنها معالجة سلاسل الدخل الديناميكية ذات الطول المتغير بفضل أسلوب الرسم البياني الحسابي الديناميكي التي يعتمدها. ميزات PyTorch يتمتع إطار باي تورش بالعديد من الفوائد والمميزات التي تجعله الخيار المفضل لدى مهندسي الذكاء الاصطناعي ومن أبرز مميزات باي تورش نذكر: سهل الاستخدام يعتمد على لغة البرمجة الشهيرة بايثون يوفر نماذج منوعة يصلح لتطبيقات متنوعة يملك دعم مجتمعي واسع يوفر ميزة التطوير التفاعلي يوفر ميزة رسم الحسابات الديناميكي يناسب مختلف أنواع العتاد لنوضح المزيد حول كل ميزة من هذه الميزات. سهل الاستخدام حيث يوفر PyTorch واجهة برمجة تطبيقات عالية المستوى تغنيك عن الخوض في العديد من التفاصيل منخفضة المستوى المتعلقة بالتعلم العميق وتسهل عليك التركيز على تصميم النماذج الخاصة بك. يعتمد على لغة البرمجة الشهيرة بايثون وهي واحدة من أشهر لغات البرمجة وأسهلها وتناسب مجال الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة بشكل مثالي، وبما أن باي تورش يعتمد على بايثون فهذا يعني أن مطوري البايثون سيـلفون العمل مع باي تورش بسرعة أكثر من العمل مع أطر برمجة الآلة العميقة الأخرى. كما أنه يتكامل بسلاسة مع مكتبات البايثون الشهيرة مثل NumPy وSciPy وPandas مما يجعل التعامل مع البيانات وتحليلها أمرًا سهلًا. يوفر نماذج متنوعة يوفر إطار باي تورش PyTorch مجموعة متنوعة من النماذج ومعماريات الشبكات العصبية المدربة مسبقًا التي يمكن ضبطها بشكل دقيق واستخدامها لمهام مختلفة في تعلم الآلة، وما نقصده بنموذج PyTorch هنا صنف برمجي بلغة بايثون Python class يمكن إعداده واستدعاؤه بسهولة من أجل إجراء الحسابات والتوقعات كما يمكنك ضبطه على مجموعة معينة من البيانات حسب احتياجاتك. يصلح لتطبيقات متنوعة يصلح PyTorch للاستخدام في طيف واسع من التطبيقات مثل تطبيقات معالجة اللغة الطبيعية، والرؤية الحاسوبية، والتعلم المعزز، والنمذجة التكرارية وغيرها من تطبيقات التعلم العميق. يملك دعم مجتمعي واسع على الرغم من أن بايتورش هو إطار عمل حديث نسبيًا، إلا أنه تمكن من تشكيل مجتمع كبير وضخم من الخبراء والمطورين نظرًا لأن لغة بايثون التي يعتمد عليها تملك أكبر المجتمعات البرمجية على مستوى العالم، وبهذا يستفيد مستخدمو باي تورش من المعرفة المشتركة كما أن توثيق باي تورش منظم جيدًا للغاية ويناسب المبتدئين. يوفر ميزة التطوير التفاعلي يمكنك استخدام محررات أو دفاتر ملاحظات تفاعلية مثل محرر جوبيتر Jupiter التفاعلي بتناغم مع باي تورش. وهذا يسمح لك بالتفاعل مع البيانات وتمثيلها وتصحيح أخطائها خطوة بخطوة ويجعل عملية التطوير أكثر فهمًا. يوفر ميزة رسم الحسابات الديناميكي يتضمن PyTorch ميزات مدمجة لتصور هياكل النماذج، ويستخدم الرسوم البيانية الحسابية الديناميكية dynamic computation graphs ويعني هذا أن رسم الحسابات يتم إنشاؤه أثناء تشغيل البرنامج بشكل فوري وليس ثابت ومحدد مسبقًا static computational graphs كما هو الحال في إطارات التعلم العميق الأخرى مثل TensorFlow. لوصف هذه الميزة بأسلوب أبسط، تخيل وجود قماش يمكنك فيه رسم، تعديل، ومحو أجزاء من رسمك في أي ترتيب يقدم لك إطار باي تورش هذه المرونة في التعامل عند بناء وتعديل نماذج الشبكات العصبية.وهذا يسهل تصحيح الأخطاء وتكرار النماذج وبمجرد تغيير هيكل النموذج سيُحدَّث الرسم البياني الخاص به تلقائيًا. يوفر وحدة مجموعات بيانات مدمجة جاهزة للاستخدام يوفر لك إطار باي تورش PyTorch العديد من مجموعات البيانات التي تناسب العديد من تطبيقات الذكاء الاصطناعي والتعلم العميق، مثل الرؤية الحاسوبية، والتعرف على الكلام، ومعالجة اللغة الطبيعية وبالتالي ستتمكن من بناء شبكة عصبية خاصة بك ولن تضطر لجمع ومعالجة البيانات بنفسك. يسهل تصحيح الأخطاء يمكنك استخدام العديد من أدوات تصحيح الأخطاء Debugging للغة بايثون Python مع إطار باي تورش، على سبيل المثال ، يمكن استخدام الوحدة pdb و ipdb لتصحيح الأكواد البرمجية التي تكتبها في إطار PyTorch. كما يعمل مصحح الأخطاء المدمج مع محرر بايثون باي تشارم PyCharm أيضًا بسلاسة مع كود PyTorch. يناسب مختلف أنواع العتاد يوفر الإطار إدارة فعالة للذاكرة، مما يتيح للمستخدم تدريب شبكات عصبية كبيرة باستخدام موارد الأجهزة المحدودة التي تستخدم وحدة المعالجة CPU كما يدعم تدريب GPU عالي الجود للأجهزة المتطورة التي تتضمن وحدة معالجة الرسومات GPU وهي معالج قوي مكون من مئات النوى التي يمكن أن تتعامل مع البرمجة المتزامنة التي تستخدم آلاف الخيوط Threads في نفس الوقت مما يقلل من وقت التدريب بشكل كبير ويناسب تدريب الشبكات العصبية الكبيرة والمعقدة. عيوب PyTorch على الرغم من أن المميزات والجوانب الإيجابية التي يتمتع بها إطار باي تورش PyTorch إلا أنه يشتمل كذلك من بعض الجوانب السلبية مثل: يفتقر باي تورش PyTorch لبعض الوظائف المدمجة مثل أدوات توسيع البيانات أو تكوين النموذج. وبالتالي يتطلب إنجاز هذه الوظائف بعض الجهد والوقت وقد يكون تنفيذها صعبًا على شخص لا يملك خبرة كافية بهيكلية الإطار والوظائف الخاصة به. إطار بايتورش PyTorch أقل توفقًا -مقارنة بالإطارات الأخرى- مع استخدام النماذج في بيئات الإنتاج بسبب عدم توافر بعض أدوات النشر والتكامل التي تتوفر عادة في إطارات أخرى مثل TensorRT أو ONNX Runtime التابعة لتنسرفلو TensorFlow. على الرغم من توفر خيارات لتحسين الأداء في إطار بايتورش إلا أنه قد يتطلب مزيدًا من الجهد مقارنة بالإطارات الأخرى لتحسين أداء التطبيقات ويعد أداؤه بطيئًا نسبيًا كما أن ميزة الرسم البياني الحسابي الديناميكي تقلل أداءه قليلًا. وعلى الرغم من هذه العيوب إلا أنه يظل واحدًا من الإطارات الأكثر شهرة وقوة في مجال الذكاء الاصطناعي، ويستخدم في العديد من المراكز البحثية والشركات التقنية. مقارنة بين باي تورش PyTorch وتنسرفلو TensorFlow هناك العديد من أطر التعلم العميق المتاحة للاستخدام وتعتبر كل من TensorFlowو PyTorch إطارين قويين لتعلم الآلة في لغة بايثون Python، فبايتورش PyTorch مطور قبل شركة فيسبوك كما ذكرنا سابقًا أما TensorFlow فقد طورته شركة جوجل وهما يقدمان وظائف أساسية مشابهة، إلا أنها يختلفان في بعض النواحي ومن بين أبرز الفروقات بينهما نذكر ما يلي: التنفيذ المتزامن: يستخدم باي تورش PyTorch التنفيذ المتزامن لأكواد لغة البرمجة بايثون من أجل تنفيذ عدة عمليات في نفس الوقت، في حين تحتاج لتهيئة كل عملية بشكل يدوي لتحقيق المعالجة المتزامنة للبيانات في تنسرفلو. تمثيل النماذج: يستخدم باي تورش PyTorch كما ذكرنا من قبل الرسوم البيانية الديناميكية، بينما يستخدم تنسرفلو أسلوب الرسوم الثابتة static computational graphs وهذا يجعله أسرع أداء لكن أقل مرونة. نشر النماذج: ، لا يوفر باي توش PyTorch خدمة لنشر النماذج على الويب، بينما يوفر تنسرفلو TensorFlow هذه الخدمة ويدعم نشر النماذج بسهولة باستخدام إطار عمل يسمى TensorFlow Serving وهو إطار يستخدم واجهات REST API لاستخدام نموذج التنبؤ بمجرد نشره مما يسهل استخدامه أكثر من بايتورش. وإضافة إلى باي تورش PyTorch وتنسرفلو TensorFlow ستجد الكثير من مكتبات وأطر عمل الذكاء الاصطناعي المفيدة الأخرى مثل Keras وMXNet وCaffe وكل إطار له مزاياه وعيوبه ولك الحرية في اختيار الإطار الذي يناسب احتياجاتك وتفضيلاتك، وتعلم خطوات استخدامه بفعالية وكفاءة. خطوات تعلم باي تورش PyTorch إليك أهم الخطوات التي عليك اتباعها كي تتمكن من استخدام إطار عمل بايتورش بكفاءة: قبل أن تتمكن من التعامل مع إطار باي تورش عليك أن تتعلم المفاهيم الرياضية الأساسية مثل الجبر الخطي وحساب التفاضل والتكامل والإحصاء والاحتمالات وتعلم أساسيات الخوارزميات وهياكل البيانات بعدها ابدأ بتعلم لغة البرمجة بايثون Python التي يعتمد عليها إطار باي تورش وتدرب على كتابة التعليمات البرمجية وتصحيح أخطائها الخطوة التي تليها هي تعلم أساسيات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة والتعلم العميق وافهم تقنيات وخوارزميات التعلم العميق، ومفاهيم كثل التصنيف والانحدار، وتقييم النماذج وتحسينها فهذه المبادئ النظرية أساسية للتطبيق العمل على إطار العمل لاحقًا. تعلم طريقة تثبيت إطار باي تورش وإعداده محليًا وتعرف على واجهته ومكوناته وتآلف مع أسلوب التعامل معه كما يمكنك التعامل معه مباشرة على السحابة. تعرف على طريقة تحضير البيانات في باي تورش والمعالجة المسبقة لها واكتشف طريقة بناء الشبكات العصبية وتدريبها، بدءًا من تحديد النموذج وتدريب في مجالات مختلفة مثل في الرؤية الحاسوبية ومعالجة اللغة الطبيعية. تعلم آلية تقييم النماذج وعمل التنبؤات منها وكيفية تحسين دقة النموذج وسرعته وموثوقيته جرب تنفيذ نماذج التعلم العميق في تطبيقات فعلية في العالم الحقيقي مثل تطبيقات الويب لتعزز فهم المبادئ النظرية مثل تطبيقات التعرف على الصور وإنشاء النصوص وتحليل المشاعر واكتشاف الوجه لتبني معرض أعمال خاص بك. احرص على التعلم المستمر وتطوير مهاراتك كمتخصص في التعلم العميق فهذا المجال متجدد وسريع التطور وعليك دومًا مواكبة أحدث التطورات والاتجاهات. وفي الختام تذكر أن الذكاء الاصطناعي اليوم لم يعد مجالًا مقتصرًا على الباحثين والرياضيين والشركات التقنية المتطورة بل باي بإمكان أي شخص ملم بأساسيات الرياضيات والخوارزميات وبلغة البرمجة بلغة بايثون Python تحقيق نتائج مميزة في الذكاء الاصطناعي والتعلم العميق بسهولة كبيرة. فإذا كانت مهتمًا بتعلم هذا المجال الحديث والثوري وتبحث عن مصادر احترافية باللغة العربية فستجد الكثير من مصادر التعلم من خلال المقالات المنشورة في قسم الذكاء الاصطناعي في أكاديمية حسوب كما توفر الأكاديمية دورة تعلم الذكاء الاصطناعي وهي دورة مميزة وشاملة تساعدك على تعلم لغة بايثون وتطوير تطبيقات ذكية لمعالجة وتحليل البيانات وفهم كافة الخوارزميات والمفاهيم البرمجية التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة وتطبيق مشاريع حقيقية وستكسبك هذه الدورة الشاملة الكثير من المعرفة النظرية والتطبيقات العملية التي توصلك من المستوى المبتدئ للاحتراف وتؤهلك لدخول سوق العمل بسرعة والمنافسة بقوة في هذا المجال. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن الخلاصة نرجو أن نكون قد وفقنا في هذا المقال لتعريفك على كل ما تحتاجه إطار عمل باي تورش وهو PyTorch أحد أقوى الأدوات المستخدمة لتدريب الشبكات العصبية العميقة والتعلم العميق وبينا لك أبرز مميزاته التي تجعل منه بيئة ملائمة تفيد أي شخص مهتم بالعمل في مجال الذكاء الاصطاعي، وأبرز الفروقات بينه وبين إطار عمل الذكاء الاصطناعي تنسرفلو TensorFlow، إذا كان لديك أي تساؤل حول ما ورد في المقال يمكنك تركه في قسم النقاش أسفل المقال. اقرأ أيضًا إيجابيات وسلبيات الذكاء الاصطناعي تعلم الذكاء الاصطناعي أهمية الذكاء الاصطناعي برمجة الذكاء الاصطناعي تطبيقات لغة بايثون

لربما قادك الفضول يومًا ما إلى فك مقبض لعبة بلاي ستيشن لغاية ما أو حاولت فك جهاز التحكم عن بعد لشاشة العرض في المنزل لتجد الخلل فيه بعد أن جرّبت طريقة "اﻹصلاح بالضرب المتكرر"ولم تفلح! في كلتا الحالتين ستجد لوحة خضراء اللون غالبًا تنتظم عليها قطع مختلفة اﻷحجام واﻷشكال وتنتظم وفق ترتيب محدد تصل بينها خطوط ناعمة محفورة ضمن جسم اللوحة. إنها الدائرة اﻹلكترونية التي تعطي للجهاز وظيفته. وتحتاج معظم التجهيزات الكهربائية واﻹلكترونية إلى هذه الدوائر اﻹلكترونية لتنظيم تغذيتها بالطاقة الكهربائية والربط بين أجزائها المختلفة ونقل اﻹشارات فيما بينها لأداء الوظيفة المطلوبة. إن الغاية اﻷساسية من الدوائر اﻹلكترونية هو التحكم بجريان التيار الكهربائي ﻹنجاز عمل مفيد أو إرسال نبضات كهربائية (تُدعى إشارات) أو استقبالها. ويُعد علم اﻹلكترونيات أساسًا للكثير من العلوم اﻷخرى مثل الاتصالات وعلوم الحاسب إضافة إلى دوره المحوري في تطوير مختلف أنظمة التحليل والقياس والمراقبة. سيكون علم اﻹلكترونيات محور مقالنا الذي نحاول فيه توضيح الكثير من المفاهيم اﻷساسية من خلال أمثلة تطبيقية بسيطة مبتعدين قدر اﻹمكان عن التفاصيل المربكة والحسابات الرياضية. ما تحتاجه لإكمال التمارين العملية في هذا المقال إليك قائمة بالعناصر الإلكترونية والتجهيزات اللازمة لإكمال التطبيقات العملية: بطارية جهدها 5 فولط. مقاومات قيمها 1.2، 2.2، 6.8، 10 كيلو أوم مؤشرات ضوئية (ليد) تعمل عند جهد 5 فولط أو أقل (ثلاثة ويفضل من ألوان مختلفة). لوحة اختبار مثقبة (إن أردت فاﻷمر اختياري) مقياس كهربائي متعدد الوظائف AV multi-meter. مكثفة سعتها 470 ميكرو فاراد. ديودات من طراز 1N4007 (يكفي اثنان). مفاهيم أساسية في اﻹلكترونيات نغطي في هذه الفقرة بعض أساسيات الكهرباء الضرورية لفهم عمل مختلف العناصر اﻹلكترونية واختيار المناسب منها لدوائرك. الشحنات الكهربائية: حركتها وطاقتها تحمل الطاقة الكهربائية جسيمات دقيقة دُعيت سابقًا بالشحنات charges قبل أن تُكتشف طبيعتها الفعلية وهي اﻹلكترونات (ومن هنا جاءت التسمية علم اﻹلكترونيات). تستمد الشحنات الكهربائية طاقتها من عنصر في الدائرة اﻹلكترونية يُدعى الموّلد أو المنبع الذي يدفع هذه الشحنات إلى الحركة وينقل الطاقة الكهربائية إلى بقية عناصر الدائرة لتؤدي عملًا مفيدًا يستهلك جزءًا من الطاقة ويعود الجزء الباقي إليه فتكتمل الدائرة. تخيّل الأمر كما لو أن الشحنة الكهربائية هي سيارة مخصصة لنقل وجبات غذائية من المطبخ إلى نقاط العمل المختلفة في معمل ما. حيث تستهلك كل نقطة عمل كمية من الوجبات اللازمة للعمال فيها وتعود السيارات إلى المطبخ مع ما تبقى من وجبات. ولربما سمعت أن هنالك شحنات سالبة وأخرى موجبة، ولأن الموضوع معقد إلى حد ما، دعونا نتفق على أن الشحنة التي تحمل كامل طاقتها موجبة لأنها تساهم في تنفيذ اﻷعمال والشحنة التي استهلكت طاقتها وعادت إلى منبع الطاقة سالبة لأنه تستهلك طاقة المنبع. وهكذا تكون وظيفة المنبع تزويد الشحنات بالطاقة ثم تحريكها لنقل هذا الطاقة إلى النقاط المختلفة من الدائرة. مصادر التغذية الكهربائية المستخدمة في الدوائر اﻹلكترونية يُستخدم في الدوائر اﻹلكترونية نوعان من التيار الكهربائي اﻷول يُدعى تيارًا مستمرًا Direct Current ويرمز له اختصارًا DC واﻵخر هو التيار المتناوب Alternating Current ويرمز له اختصارًا بالرمز AC. يختلف كل من النوعين عن اﻵخر بطريقة توليدهما وانتقالهما في الدوائر لكننا سنتعامل غالبًا مع التيار المستمر في الدوائر اﻹلكترونية، وإن كان ولابد من استخدام المتناوب، ستجد في الدائرة اﻹلكترونية دائرة فرعية لتحويله إلى تيار مستمر أو تزوّد التجهيزة بمحوّل كهربائي خارجي يحوّل التيار المتناوب إلى مستمر ولربما عرفته سابقًا باسم "شاحن charger" عندما تصل الهاتف المحمول به لتشحنه! فالشاحن في الواقع هو محوّل كهربائي لتحويل التيار المنزلي المتناوب إلى مستمر. نحصل على التيار المستمر لتغذية دوائرنا الكهربائية من مصدرين أساسيين: البطاريات: ولها أنواع وأشكال مختلفة وتتراوح جهودها بين 1.5 فولط و 24 فولط (سنتحدث عن الجهد لاحقًا). ومنها ما هو قابل لإعادة الشحن بعد استهلاك طاقتها مثل بطاريات الهواتف المحمولة ومنها ما يستخدم لمرة واحدة مثل بعض بطاريات الألعاب لكن البطاريات القابلة للشحن بدأت تحل محلها تدريجيًا. للبطارية قطبان اﻷول موجب وتجد بجواره الرمز (+) أو يكون أحمر اللون، واﻵخر سالب وتجد بجواره الرمز (-) أو يكون أسود اللون. المحولات: ويستخدمها المحترفون أو الهواة المتمرسون إذ تتصل بتيار المنزل المتناوب وتحوّله إلى تيار مستمر قابل للضبط على القيم المطلوبة وتتميز هذه المحولات باستقرار عملها. وللمحولات مدخلين لتوصيلها مع التيار المتناوب، وتجد بجوارهما رموزًا مثل (~) أو (L) أو (N)، أو قد يأتي مع كابل لوصله مباشرة بمأخذ التيار المتناوب. وله أيضًا مخرجين للتيار المستمر أو أكثر أحدهما موجب واﻵخر سالب. تنبيه: يُرجى الحذر عند استخدام مصادر الطاقة الكهربائية وخاصة عند استخدام المحولات والبطاريات ذات الجهود المرتفعة. ويمنع اﻷطفال من التعامل معها إلا بوجود اﻷهل أو مدرّب مختص. الجهد الكهربائي وشدة التيار الجهد الكهربائي ببساطة هو الفرق بين طاقة الشحنات قبل دخولها إلى العنصر اﻹلكتروني وبعد خروجها ويحدد مصدر التغذية أعلى قيمة لطاقة الشحنات ويُقاس بواحدة الفولط volt ويرمز لها اختصارًا v. وتحتاج العناصر إلى مقدار معين من الطاقة حتى تعمل وإذا زاد مقدار هذه الطاقة أكثر من الحدود المسموحة ستُخرّب العنصر. لهذا تجد في ورقة مواصفات أية عنصر مجال الجهد الكهربائي الذي يعمل عنده. فالمؤشرات الضوئية تعمل عادة عند جهد يتراوح بين 3.5 إلى 5 فولط، وقد تجد أنواعًا تعمل عند جهد أعلى أو أقل لهذا نستخدم ما يناسب الجهد الأعظمي في الدائرة وهو جهد مصدر التغذية. فلو استخدمت بطارية توّلد طاقة مقدارها 5 فولط سيكون هذا الجهد هو أعلى جهد يمكن قياسه في الدائرة وبالتالي عليك استخدام عناصر إلكترونية قيمة جهودها أقل أو تساوي 5 فولط. أما شدة التيار الكهربائي فتمثل كمية الشحنات التي تمر في العنصر الكهربائي وكلما احتاج العنصر إلى كمية أكثر من الشحنات المحمّلة بالطاقة زادت شدة التيار التي يستجرها من مصدر التغذية والعكس صحيح. تقدر شدة التيار الكهربائي الذي يستجره العنصر بواحد اﻷمبير Amper ويرمز له اختصارًا A. يختلف استجرار العناصر للتيار الكهربائي وفقًا لطبيعة عملها فالمؤشر الضوئي مثلًا قد يحتاج إلى 100 ميلي أمبير (أي عُشر الأمبير). ويحاول مصدر التغذية عمومًا تزويدك بشدة التيار التي تحتاجها لكن إلى حد معّين يتعلق بطريقة تصميمه وقد تُذكر شدة التيار العظمى التي يقدمها المنبع أحيانًا وقد لا تذكر، لكن بشكل عام إن كان جهد تشغيل العنصر أقل من جهد مصدر التغذية، سيتدبر مصدر التغذية شدة التيار التي يحتاجها العنصر. تطبيق عملي: استخدام مقياس اﻵفو متعدد الوظائف AV mutit-meter يستخدم المقياس الكهربائي متعدد الوظائف لقياس الجهد الكهربائي بين طرفي العناصر اﻹلكترونية لمعرفة استهلاكها من الطاقة، كما يستخدم لقياس شدة التيار الكهربائي في أحد فروع الدائرة إضافة إلى العديد من القياسات اﻷخرى التي نتكلم عنها تباعًا. من أكثر المقاييس شيوعًا في وقتنا الراهن نجد المقاييس اﻹلكترونية التي تقيس قيمة الجهد أو شدة التيار وتعرضه رقميًا على شاشة الجهاز. يتكون المقياس بأبسط أشكاله من كابلين في نهاية كل منهما مسبر على شكل إبرة ومفتاح قابل للدوران ننقله إلى مجال القياس ونوع القيمة التي نقيسها. فإن أردت أن تقيس جهد التيار المستمر الذي نتوقعه بين 0 إلى 10 فولط، نحرّك المفتاح ليصل إلى مجال قياس الجهد المستمر (قد يكون له لون معين وتجد إلى جواره الرمز ⎓) ثم نحدد مجال القياس من 0-10 ونشغل المقياس. ونضع بعد ذلك نهايتي المسبرين على طرفي العنصر ونقرأ القيمة الظاهرة. جرّب أن تشكل الدائرة البسيطة التالية: دائرة إلكترونية على لوحة اختبار مثقبة تضم مقاومة وبطارية ومؤشر ضوئي نحتاج إلى بطارية جهدها 5 فولط وعنصر مقاومة بقيمة 5 أوم ومؤشر ضوئي يعمل عند جهد 5 فولط ومقياس آفو، أسلاك نحاسية مغلّفة ﻹجراء التوصيلات قطرها 0.5 ميلي متر ولوحة اختبار مثقبة. صل القطب الموجب للبطارية بسلك ثم اغرس نهايته اﻷخر في إحد المجاري الأفقية للوحة المثقبة وافعل اﻷمر ذاته مع القطب السالب وانتبه إلى عدم توصيلهما إلى نفس المجرى. صل بعد ذلك أحد أرجل عنصر المقاومة إلى المجرى الموجب والرجل اﻷخرى إلى أحد المجاري العمودية ثم صل الرجل الأطول للمؤشر الضوئي إلى نفس مجرى المقاومة وجله اﻷقصر إلى مجرى عمودي جديد ثم صل المجرى الجديد بسلك إلى المجرى السالب. سترى عندها أن المؤشر أصدر ضوءًا. قياس الجهد بين طرفي المؤشر الضوئي صل الكبل اﻷسود إن لم يكن موصولًا إلى المقياس بالمأخذ اﻷسود وستجد إلى جواره عادة الكلمة "COM"، ثم صل الكابل الأحمر بالمأخذ اﻷحمر وقد تجد إلى جواره الرمز (V). حرّك مفتاح الوظائف حتى يصل إلى مجال قياس الجهد المستمر وهو المجال المعلّم بالرمز (⎓). اختر المجال 10 أو 20 فولط (أي أنك تريد القياس في المجال بين 0 و 10 فولط أو 0 إلى 20 فولط وفقًا لنوع المقياس الذي تستخدمه). اضغط زر تشغيل المقياس. تظهر عادة على الشاشة القيمة 0.00 ويكون المقياس جاهزًا للعمل. ولقياس الجهد بين طرفي المؤشر ضع مسبري المقياس على رجلي المؤشر مباشرة أو ضمن المجريين الخاصيين بهما في اللوحة المثقبة واقرأ نتيجة المقياس بواحدة الفولط. قياس شدة التيار الذي يمر في الدائرة بدل مأخذ الكابل اﻷحمر إلى مأخذ قياس شدة التيار وتجد إلى جواره الرمز (A) أو (mA) وقد تجد مأخذين أحدهما أحمر اللون واﻵخر أسود، اختر المأخذ إن وجد. حرك مفتاح الوظائف إلى حتى يصل مجال قياس شدة التيار المستمر وهو المجال المعلّم بالرمز ثم اختر المجال (10 mA). اضغط زر تشغيل المقياس لقياس شدة التيار نستخدم أسلوبًا مختلفًا عن قياس الجهد ندعوه الوصل على التسلسل، لهذا عليك فصل رجل اﻷقصر للمؤشر الضوئي عن المجرى السالب ثم وصله بالمسبر اﻷحمر الموجب للمقياس ثم وصل المسبر الأسود السالب للمقياس مع القطب السالب، أي نوصل المقياس وكأنه جزء من تسلسل الدائرة. اقرأ النتيجة اﻵن بواحدة الميلي أمبير مقياس متعدد الوظائف يقيس إلى اليمين الجهد وإلى اليسار شدة التيار نظرة أولى إلى العناصر اﻹلكترونية اﻷساسية: العناصر الساكنة العناصر الساكنة Passive components هي عناصر مهمتها الفعلية استغلال التيار الكهربائي بتحويله إلى ضوء أو حرارة أو تبديده بكل بساطة أو إيقاف جريانه. فيما يلي شرحًا مبسطًا لبعض العناصر اﻹلكترونية الساكنة شيوعًا ومبررات استخدامها المقاومات المقاومة resistor هو عنصر تعيق تدفق الشحنات الكهربائية مسببة انخفاضًا في شدة التيار الكهربائي الذي يصلها. وللمقاومات انواع كثيرة تتعلق بطريقة تصنيعها، وتقاس قيمتها بوحدة اﻷوم Ohm. للمقاومة رجلان تواصلانها مع الدائرة، ولا فرق أين ستل كل رجل وأكثرها شيوعًا في عالم الهواة هي المقاومات السيراميكية التي تظهر على شكل قطعة منفوخة الطرفين وعليها خطوط ملونة تدلك وفق ترتيبها على قيمة هذه المقاومة. لكن إن لم ترد تعلّم قراءة هذه الخطوط حاليًا فاستعن بمقياس آفو. مقاومة سيراميكية في الأعلى ورمزها في المخططات الإلكترونية في الأسفل استخدامات عنصر المقاومة إن الاستخدام اﻷساسي للمقاومة هو تحديد شدة التيار الذي تريده أن يمر في فرع من فروع الدائرة. فلو عدنا إلى تطبيقنا العملي السابق الذي وصلنا فيه الدائرة التي التي تنير المؤشر الضوئي نلاحظ أننا استخدمنا مقاومة قياسها 5 كيلو أوم وذلك لجعل التيار الذي يمر في الدائرة (باعتبارها فرع واحد أو حلقة واحدة) هي 100 ميلي أمبير كي يتناسب مع التيار الذي يحتاجه المؤشر الضوئي لأن أية الشدة الزائدة للتيار ستؤدي إلى تخريب هذا العنصر. تطبيق عملي: مقاومات مختلفة وإضاءة مختلفة استخدم نفس منيع التيار الكهربائي الذي استخدمناه في المثال السابق ونفس اللوحة المثقبة (إن قررت استخدام واحدة) ثم ركب الدائرة البسيطة التالية المكونة من ثلاث مقاومات مختلفة وثلاث مؤشرات ضوئية: مخطط دائرة إلكترونية لتشغيل مؤشرات ضوئية بمستويات إضاءة مختلفة صل أولًا أحد أرجل المقاومة 1 كيلو أوم بالمسرى الموجب للوحة المثقبة ثم الرجل اﻷخرى بالرجل الطويلة للمؤشر الضوئي اﻷول والرجل اﻷقصر له بالمسرى السالب. كرر نفس الخطوات مع المقاومة 6.8 والمؤشر الضوئي الثاني ثم المقاومة 10 كيلو أوم والمؤشر الثالث. صل بعد ذلك القطب الموجب للبطارية مع المسرى الموجب والقطب السالب مع المسرى السالب. راقب ما يحدث وسجل النتائج في مذكرتك. تمرين إضافي: جرّب أن تستخدم مقياس اﻵفو لقياس هبوط الجهد وشدة التيار عند كل مقاومة بنفس أسلوب القياس الذي تعلمناه سابقًا. هل يمكنك ربط قيمة الجهد وشدة التيار وقيمة المقاومة مع بعضها البعض؟ المكثفات المكثفات Capacitors هي عناصر إلكترونية مهتمها التخزين المؤقت للشحنات الكهربائية. للمكثفات أشكال وأنواع عديدة ولكل منها استخداماته الخاصة، لكن أكثر ما قد تصادفه كهاوٍ ستجد المكثفات الكهرليتية اﻷسطوانية الشكل والمكثف السيراميكي عدسي الشكل (على شكل حبة العدس). مكثفتان سيراميكية عدسية إلى اليمين وكهرليتية مستقطبة إلى اليسار في الأعلى ورمز المكثفة في المخططات الإلكترونية في الأسفل للمكثفة سعة معينة لتخزين الشحنات الكهربائية وتقاس هذه السعة بوحدة الفاراد Farad ولأنها واحد كبيرة سترى أن الوحدات اﻷكثر استخدامًا هي الميكروفاراد (وهو جزء من مليون من الفاراد) والنانو فاراد (وهو جزء من بليون من الفاراد). تكتب قيمة السعة على جسم المكثفة اﻷسطوانية مباشرة وتعطى على شكل رموز على على العدسية.إضافة إلى ذلك لا بد من الانتباه إلى جهد الشن للمكثف ويكتب على غلافها مباشرة ولا يجب أبدًا وصلها إلى جهد أعلى من الجهد الاسمي المحدد لها. تتميز المكثفات الكهرليتية بأنها مستقطبة أي يجب وصل الرجل ذات القطبية الموجبة مع المسرى الموجب والرجل ذات القطبية السالبة مع المسرى السالب. نميّز الرجل السالب للمكثفة بوجود خط أبيض عريض طولي على جانب جسم المكثفة وبداخله إشارة (-). عند وصل رجلي المكثفة إلى مصدر تغذية كهربائي تبدأ بتجميع الشحنات خلال فترة زمنية محدد تتعلق بسعة المكثفة وجهد مصدر التغذية، لهذا يرتفع الجهد بين طرفيها وصولًا إلى جهد الشحن (جهد مصدر التغذية). تحتفظ المكثفة بشحنتها طالما لا تتصل بعناصر إلكترونية تستنزف شحنتها، لكن عند ربطها مع مقاومة مثلًا أو مؤشر ضوئي ونظرًا لكونها تمثل منبع تغذية ضعيف جدًا تستهلك تلك العناصر طاقتها (الشحنة المختزنة فيها) تدريجيًا ونقول أن المكثفة عندها في مرحلة تفريغ الشحنة. أين تستخدم المكثفات؟ تمنع المكثفات مرور التيار الكهربائي في دوائر التيار المستمر أو في فرع منها وذلك عندما تصل إلى كامل شحنتها. لكنها في المقابل لا تمنع مرور التيار المتناوب لطبيعتها الخاصة. لذلك ستجد أن استخدامها بالنسبة لك كهاوٍ أو مبتدئ ينحصر في عدة أعمال فقط: تزويد المفاتيح اﻹلكترونية (مثل الترانزستورات التي نتكلم عنها لاحقًا) بتارات أو جهود صغيرة خلال فترة وجيزة ومحسوبة كي تعمل هذه المفاتيح خلال هذه الفترة الصغيرة. لهذا اﻷمر عدد كبير جدًا من التطبيقات العملية. تنعيم التيار المستمر الناتج عن محوّلات تحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر. ترشيح الضجيج الناتج عن مصادر التغذية وخاصة المحوّلات، فالضجيج يشبه في طبيعته التيار المتناوب لهذا نستخدم المكثفة في تمريرها خارج الدائرة. تطبيق عملي: مراقبة تفريغ المكثفة استخدم المكثفة والمقاومتين والمؤشر الضوئي لتشكل الدائرة البسيطة التالية، واستخدم أسلاك التوصيل إن أردت: لوحة اختبار مثقبة المسرى السالب في الخط الأفقي الأول والموجب في الثاني مع مكثفة ومقاومة ومؤشر ضوئي وبطارية صل الرجل الأولى للمقاومة 2 كيلو أوم مع المسرى الموجب للوحة المثقبة ثم صل الرجل الثانية مع الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي. صل الرجل الثانية للمؤشر الضوئي. صل الرجل الأولى للمقاومة 10 كيلو أوم إلى الرجل الموجبة للمكثفة والرجل الثانية للمقاومة إلى المسرى الموجب. صل الرجل السالبة للمكثفة مع المسرى السالب. صل بعد ذلك القطب الموجب للبطارية بسلك مع المسرى الموجب والقطب السالب للبطارية مع المسرى السالب وراقب كيف يضيء الموشر مباشرة. اسحب السلك القادم من البطارية من المسرى الموجب، ماذا تلاحظ؟ عند تزويد الدائرة بالتغذية الكهربائية يضيء المؤشر الضوئي وتبدأ المكثفة بالشحن حتى تمتلئ، وبمجرد فصل القطب الموجب للتغذية عن الدائرة تفرّغ المكثفة شحنتها في الدائرة، لهذا لا ينطفئ المؤشر مباشرة بل ببطئ حتى تنفذ شحنة المكثفة. ثنائي المساري (الديود) ثنائي المسار اﻹلكتروني أو الديود diode وهو الاسم اﻷكثر شيوعًا هو عنصر إلكتروني ذو طبيعة خاصة يمرر التيار الكهربائي باتجاه واحد فقط ومن النقطة ذات الجهد اﻷعلى إلى النقطة ذات الجهد اﻷقل ولا يمرر التيار بشكل معاكس. صورة واقعية لديود في الأعلى وتمثيله في المخططات الإلكترونية في الأسفل ومن الميزات المهمة التي ينبغي الانتباه إليها عند استخدام الديود هو الجهد اﻷعظمي الذي يمكن تطبيقه بين طرفية فلا يجب أن تتجاوز قيمة الجعد القيمة العظمى المسموحة فقد يتعرض للاحتراق أو الانفجار. تُدعى رجل الديود التي توصل إلى النقطة اﻷكثر إيجابية بالمصعد Anode والرجل التي توصل إلى النقطة اﻷقل سلبية مهبطًا cathode، وبإمكانك تمييز المهبط من الخط اﻷبيض المجاور له على جسم الديود. ويشبه الدود في شكله شكل المقاومة لكنه أسود اللون دون انتفاخات في طرفيه. أين يُستخدم الديود للديود وظيفة واحدة هو منع التيار الكهربائي من المرور في أحد فروع الدائرة، ولهذه الوظيفة تطبيقات عملية كثيرة مثل: الحماية من عكس القطبية أي وصل القطب الموجب لمنبع التغذية بالخطأ إلى المسرى السالب للدائرة. تخفيض الجهد في أحد فروع الدائرة فكل ديود يخفض الجهد بحدود 0.6 فولط تقريبًا. تطبيقات خاصة بالتيار المتناوب وهي خارج إطار هذا المقال. تطبيق عملي: منع مرور التيار الكهربائي استخدم المقاومتين والديودين والمؤشرين الضوئيين لتنفيذ الدائرة البسيطة التالية: لوحة اختبار مثقبة تضم ديود ومؤشر ضوئي ومقاومة وبطارية صل مصعد الديود مع المسرى الموجب والمهبط مع طرف المقاومة، ثم صل طرفها اﻵخر مع الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي والرجل اﻷقصر مع المسرى السالب. صل مهبط الديود مع المسرى الموجب والمصعد من طرف المقاومة، ثم صل طرفها اﻵخر مع الرجل اﻷطول للمؤشر الضوئي والرجل اﻷقصر مع المسرى السالب. صل البطارية إلى مساري الدائرة، ولاحظ كيف يضيء أحد المؤشرين ولا يضيء اﻵخر، هل يمكنك تفسير ذلك؟ الخلاصة تعرفنا في هذا المقال على بعض أساسيات علم الكهرباء وألقينا نظرة علمية وعملية على بعض العناصر اﻷساسية الهامة في تكوين الدوائر اﻹلكترونية. سنتابع في الجزء الثاني من هذا المقال التعرف على أمور هامة في تكوين الدوائر اﻹكترونية ونتعرف على مزيد من العناصر المهمة. اقرأ أيضًا المقال السابق: دليلك الشامل إلى تعلم أساسيات التحكم وقيادة اﻵلات برمجة الروبوت: الدليل الشامل تجميع راسبيري باي والتحضير لاستخدامه تصميم وتنفيذ لعبة حسية تفاعلية باستخدام لوحة راسبيري باي بيكو تصميم وتنفيذ آلة موسيقية باستخدام لوحة راسبيري باي بيكو

توفر نماذج البرمجة طرقًا مختلفة لحل المشكلات البرمجية التي يواجهها المطورون بسيطة فبعض النماذج يناسب حل المشكلات البرمجية البسيطة وبعضها الآخؤ يناسب لحل المشكلات المعقدة ومعرفة كل نموذج من هذه النماذج يساعد المبرمج على اعتماد النموذج الأنسب الذي يلبي متطلبات عمله. وكنا قد تحدثنا في المقال السابق على لغة البرمجة الإجرائية وهو واحد من أقدم نماذج البرمجة المتبعة في تطوير البرامج والتطبيقات، ونكمل الحديث في مقال اليوم عن أحد أشهر نماذج البرمجة التي يحتاج أي مطور لمعرفتها وهو نموذج لغة البرمجة بالكائنات أو البرمجة كائنية التوجه OOP ونتعرف على مبادئ عمله وطريقة تنظيم الشيفرات البرمجية من خلاله وأهم لغات البرمجة التي تستخدم هذا النموذج، كما سنشرح بالتفصيل مفهوم الأصناف Classes والكائنات المشتقة منها Objects والفرق بينهما وأهمية تطبيق هذه المفاهيم في تطوير البرامج الحاسوبية المعقدة وتسهيل صيانتها. أنواع لغات البرمجة تصنف لغات البرمجة إلى أنواع مختلفة بناء على عدة معايير ومن بين هذه المعايير تصنيفها وفق المنهجية المتبعة لهيكلة الشيفرات البرمجية، حيث تقسم لغات البرمجة بناء على هذا المعيار إلى عدة أصناف أو نماذج برمجية تحدد الأساليب المستخدمة لتمثيل عناصر البرنامج وخطوات معالجة البيانات وسير التنفيذ. تقسم لغات البرمجة بناء على هذا المعيار إلى عدة نماذج تشمل: نموذج البرمجة الأمرية Imperative Programming: الذي يصف بالتفصيل المدخلات وكيفية الحصول على المخرجات منها ويندرج تحته نموذج البرمجة الإجرائية procedural programming ونموذج البرمجة بالكائنات. نموذج البرمجة التصريحية Declarative Programming: الذي يعبر عن المهام التي يجب أن ينجزها البرنامج دون أن يصف بالتفصيل سير التنفيذ الخاص به ويندرج تحته البرمجة الوظيفية functional programming والبرمجة المنطقية logic programming. يمكنك معرفة المزيد من المعايير التي تصنف لغات البرمجة بناء عليها وأهم خصائص كل نوع منها من خلال مطالعة مقال أنواع لغات البرمجة وسنفرد مقال اليوم لشرح نموذج البرمجة بالكائنات وأشهر لغات البرمجة التي تعتمده ونكتشف أبرز مزاياها وعيوبها. ما هي لغة البرمجة بالكائنات؟ لغة البرمجة بالكائنات أو بتعبير أدق لغة البرمجة كائنية التوجه Object-Oriented Programming -واختصارًا oop- هي أحد أشهر نماذج البرمجة وقد تم ابتكارها منذ الستينيات وهي تعتمد على تنظيم شيفرات البرامج باستخدام مفهوم الأصناف classes والكائنات المشتقة منها objects بشكل مشابه لكائنات العالم الحقيقي. الصنف class هو بمثابة نموذج أو مخطط عام لتمثيل الكائنات حيث تتضمن الأصناف تعريف البيانات التي تصف الكائنات والوظائف الخاصة التي تصف سلوك الكائنات وتعالج بياناتها وهو يستخدم كقالب لاشتقاق العديد من الأمثلة أو الحالات المختلفة من هذه الكائنات objects، ولهذا السبب يسمى الكائن نسخة من الصنف instance. على سبيل المثال يمكن تعريف صنف يمثل السيارة حيث يكون لكل سيارة سمات أو خصائص تصفها تسمى المتغيرات الأعضاء أو حقول البيانات مثل طراز السيارة وسنة تصنيعها ولونها …إلخ ولها وظائف أو دوال تسمى دوال الصنف class functions تحاكي الأفعال أو السلوكيات التي تقوم بها السيارة مثل تشغيل السيارة وإيقافها وتغيير سرعتها وتحريكها لليمين واليسار …إلخ. كما يجب أن يتضمن الصنف دوال أخرى أهمها الدالة البانية constructor وهي الدالة التي تستدعى بشكل تلقائي عند إنشاء أو اشتقاق كائن من الصنف ويمكن من خلالها تمرير قيم تحدد متغيرات الكائن الجديد ودوال لضبط قيم متغيرات الكائن setter وجلبها getter وبعد اكتمال تعريف الصنف يمكننا اشتقاق كائن لكل سيارة جديدة نريد إنشاءها. توفر البرمجة بالكائنات للمطورين طريقة قوية لتنظيم البرامج وهيكلة التعليمات البرمجية بشكل وكائنات متفاعلة فيما بينها لتأدية المهام المطلوبة وتساعدهم على إنشاء تطبيقات قابلة للصيانة والتوسعة وإعادة الاستخدام وتعديل التعليمات البرمجية لتلبية المتطلبات. مثال برمجي على تعريف صنف وإنشاء كائنات منه قد يكون الشرح السابق لمفهوم البرمجة بالكائنات مربكًا وصعب الفهم لذا سنوضح لك المفاهيم بمثال عملي برمجي، لنفرض أنك تحتاج إلى تطوير برنامج لإدارة مكتبة باستخدام لغة البرمجة بايثون، إذا كنت تستخدم نموذج البرمجة كائنية التوجه لتطوير هذا البرنامج فأول ما ستفكر به هو الأصناف التي ستحتاجها. على سبيل المثال ستحتاج لتعريف صنف يمثل الكتاب وليكن اسمه Book ثم ستفكر في الخصائص أو السمات المميزة لكل كتاب مثل العنوان واسم المؤلف وعدد الصفحات …إلخ. ثم ستفكر في الوظائف التي ستطبق على هذا الكتاب وهي استعارة الكتاب وحجز الكتاب وإعادته للمكتبة إضافة لطريقة البناء init التي تستدعى عند إنشاء كائن أو كتاب جديد من الصنف وتهيئ خصائص هذا الكتاب ودوال الضبط والجلب لكل خاصية. سنحقق هذا الوصف برمجيًا من خلال كتابة الكود التالي بلغة بايثون: # تعريف صنف يمثل كتاب class Book(object): # تعريف الدالة البانية للصنف def __init__(self,title, author, pages): self.title = title self.author = author self.pages = pages # دالة ضبط عنوان الكتاب def setTitle(self, title): self.title = title # دالة جلب عنوان الكتاب def getTitle(self): return self.title # دالة ضبط اسم الكاتب def setAuthor(self, author): self.author = author # دالة جلب اسم الكاتب def getAuthor(self): return self.author # دالة ضبط عدد الصفحات def setNumPages(self, numPages): self.numPages = numPages # دالة جلب عدد الصفحات def getNumPages(self): return self.numPages # دالة لطباعة متغيرات الكتاب def printbook(self): print('تم إنشاء الكتاب التالي') print('------------') print('العنوان: ' , self.title) print('الكاتب: ' , self.author) print('عدد الصفحات: ' , self.pages) # دالة لإعارة الكتاب def borrow_book(self): print(f"{self.title} تمت استعارة كتاب") # دالة لإرجاع الكتاب def return_book(self): print(f"{self.title} تمت إعادة كتاب") # دالة لحجز الكتاب def reserve_book(self): print(f"{self.title} تم حجز كتاب") بعد تعريف الصنف يمكننا في أي مكان في البرنامج إنشاء كائنات والتعامل معها بالشكل التالي: # إنشاء كائن أول من صنف الكتاب book1=Book("البرمجة بلغة بايثون", "أكاديمية حسوب", 480) book1.printbook() book1.borrow_book() print('\n') سنحصل على المخرجات التالية بعد تنفيذ الشيفرة: يمكننا إنشاء كتاب آخر بتنفيذ تعليمة واحدة سهلة بسيطة وهكذا: # إنشاء كائن ثاني من صنف الكتاب book2=Book("البرمجة بلغة جافا سكريبت", "أكاديمية حسوب", 450) book2.printbook() book2.reserve_book() سنحصل أيضًا على المخرجات التالية: لاحظ كيف خلصتنا البرمجة بالكائنات الكثير من العمل ومن تكرار الشيفرة وهذه هي أبرز ميزة تتميز فيها البرمجة كائنية التوجه. يمكنك مطالعة المزيد من المعلومات حول إنشاء الأصناف والكائنات في لغة بايثون في مقال مختصر البرمجة كائنية التوجه OOP وتطبيقها في بايثون. مبادئ لغات البرمجة بالكائنات تعتمد لغات البرمجة بالكائنات على أربع مبادئ أساسية تمكن المبرمجين من تنظيم الشيفرات البرمجية وتقلل أخطاءها وتسهل إعادة استخدامها وصيانتها وتوسيعها في تطبيقات مختلفة. تشمل المبادئ الأربعة للبرمجة كائنية التوجه ما يلي: التغليف Encapsulation تجريد البيانات Abstraction الوراثة Inheritance تعدد الأشكال Polymorphism لنتعرف على كل مبدأ من هذه المبادئ بمزيد من التفصيل! 1. التغليف Encapsulation يشير مبدأ التغليف إلى عملية دمج البيانات والطرق ضمن وحدة مستقلة ومعزولة عن الشيفرات البرمجية الأخرى لها خصوصيتها، ففي البرمجة كائنية التوجه يمكن الوصول إلى بيانات الكائن وتعديلها فقط باستخدام وظائف أو دوال الكائن نفسها فقط وهذا يسمح بإخفاء الحالة الداخلية للكائن عن الكود الخارجي ويحد من صلاحية الوصول إلى بيانات ووظائف كل كائن أو تعديلها خارج نطاق الكائن ويمنع إساءة استخدامها ضمن الكود البرمجي ويضمن تنظيم الكود وموثوقيته. 2. تجريد البيانات Abstraction يمكن اعتبار مبدأ التجريد جزءًا من مبدأ التغليف فهو يساعد على تبسيط الأنظمة المعقدة عن طريق التركيز على المنطق العام للبرنامج وإخفاء تفاصيل التنفيذ عن المستخدمين، فالمقصود بتجريد البيانات في البرمجة بالكائنات إنشاء بنى مجردة عالية المستوى تسهل التعامل مع المهام المعقدة حيث يتم تمثيل خصائص الكائن وإخفاء تفاصيل التنفيذ أو العمليات الداخلية التي تجري على هذه الكائنات عن المستخدمين. ففي مثال الكتاب الوارد سابقًا ستهتم فقط كمستخدم بمعرفة مواصفات الكتاب وطرق التعامل معه من إعارة وحجز وإعادة دون أن تهتم للطريقة التي تنفذ فيها هذه الوظائف ما يهمك أن تستخدمها وتعمل بشكل صحيح دون أن تشغل بالك بتفاصيل عملها. 3. الوراثة Inheritance يسمح مبدأ الوراثة بإمكانية نقل السلوك والبيانات من كائن إلى آخر ويمكن المبرمج من إنشاء أصناف جديدة فرعية أو أبناء من أصناف أساسية موجودة تصبح آباء لها بدلًا من إنشاء أصناف جديدة كل مرة حيث يرث الصنف الابن كل المتغيرات (الصفات) والدوال (الوظائف) الخاصة بالصنف الأب ويمكنه إعادة تعريف وتخصيص الأمور الخاصة به وإضافة ميزات جديدة لها حسب الحاجة مما يسهل تعديل التعليمات البرمجية وتوسيعها. يمكن على سبيل المثال إنشاء صنف أب يمثل مركبة متحركة أو وسيلة نقل ويتضمن الأمور العامة المشتركة ثم استخدامه لإنشاء كائنات أخرى مثل الدراجات النارية أو الشاحنات أو الحافلات. كما يمكن اعتبار صنف الكتاب هو الصنف الأب وإنشاء صنف ابن منه يمثل مجلة وصنف آخر يمثل رواية يرث كل منهما خصائص ووظائف الصنف الأب ويضيف لها خصائص ووظائف إضافية خاصة به وهكذا. 4. تعدد الأشكال Polymorphism يشير مبدأ تعدد الأشكال إلى قدرة الكائنات المختلفة على الاستجابة بشكل مختلف عند استدعاء نفس اسم الدالة، بمعنى آخر استخدام نفس الوظيفة بمنطق مختلف حيث يمكن للكائنات المختلفة امتلاك وظائف أو دوال بنفس الاسم ولكنها تستخدم تعليمات مختلفة. يتضح استخدام هذا المبدأ بشكل جلي في الوراثة فعلى سبيل المثال بالعودة لمثال السيارة إذا كانت السيارة وهي الصنف الأب تحتوي على دالة لتشغيل السيارة تنفذ التعليمات بطريقة معينة فيمكن للمبرمج إعادة تعريفها وتنفيذها بشكل مختلف في الصنف الابن الذي يمثل الدراجات النارية ويمكن معرفة الدالة التي يجب تنفيذها وقت تشغيل الكود. باتباع مبادئ التغليف والتجريد والوراثة وتعدد الأشكال يمكن للمطورين إنشاء برامج قوية وإعادة استخدامها عند الحاجة ويسهل صيانتها وتطويرها. عمومًا، إن شعرت أنك لم تفهم هذه المبادئ فهمًا تامًا ولم تتضح لك اتضاحًا جليًا، فلا تقلق يكفي أن تتعرف عليها وعلى اسمها ثم ستفهما عندما تبدأ بالتطبيق والكتابة بلغة كائنية التوجه. ما معنى خاص ومحمي وعام في البرمجة بالكائنات؟ ستصادف في كافة لغات البرمجة بالكائنات مصطلحات عام وخاص ومحمي وإليك وصفًا موجز لكل مفهوم من هذه المفاهيم. خاص private: يمكن استخدام أي متغير (صفة) أو دالة (وظيفة) من النوع خاص ضمن الكود الموجود داخل الكائن فقط. محمي protected: لا يمكن استخدام أي متغير أو دالة محمية إلا من قبل الكائن نفسه ومن أبنائه. عام public: يمكن استخدام أي متغير أو دالة عامة أو تعديلها في أي مكان خارج الكائن. وتجدر الإشارة لضرورة الكشف عن الحد الأدنى من المعلومات المطلوبة خارج الكائن والحفاظ على خصوصيته قدر المستطاع إلا إذا دعت الضرورة البرمجية لغير ذلك. أشهر لغات البرمجة بالكائنات تستخدم البرمجة كائنات التوجه OOP على نطاق واسع وتعتمدها العديد من لغات البرمجة ومن أبرز لغات البرمجة بالكائنات نذكر: بايثون Python: من أشهر لغات البرمجة الكائنية وأكثرها تفضيلًا في الأوساط البرمجية فهي لغة مرنة وسهلة التعلم ومتعددة الأغراض تصلح لكثير من المجالات أبرزها تطوير الويب وعلوم البيانات والذكاء الصناعي وتعلم الآلة وهي توفر العديد من المكتبات المساعدة التي تسهل عمل المطورين. جافا Java: من أقوى لغات البرمجة كائنية التوجه وهي لغة قوية وآمنة وتتميز بكونها مستقلة وتعمل على كافة أنظمة التشغيل وهي من أبرز لغات تطوير تطبيقات أندرويد،لكن يعاب عليها أنها بطيئة وتستهلك الكثير من الذاكرة. روبي Ruby: لغة برمجة قوية تشبه لغة باثيون من ناحية امتلاكها قواعد صياغة بسيطة سهلة التعلم وهي تدعم البرمجة بالكائنات وتوفر الكثير من الأدوات والمكتبات وأطر العمل التي تسهل عمل المطورين وأبرزها روبي أون ريلز Ruby on Rails. C++‎: لغة برمجة قوية تدعم نموذج البرمجة كائنية التوجه وتوفر أداء عالي وإدارة جيدة للذاكرة وتملك مجتمع دعم ضخم وهي تصلح لبرمجة أنظمة التشغيل والتطبيقات المضمنة لكنها لغة صعبة التعلم وأقل مرونة من لغات البرمجة الأخرى. C#‎‎: لغة برمجة عامة الأغراض تدعم البرمجة الكائنية وتتكامل مع نظام التشغيل ويندوز وهي تستخدم بشكل أساسي لتطوير تطبيقات سطح المكتب وتطبيقات الويب وتصميم الألعاب. PHP: لغة برمجة مثالية لبناء تطبيقات الويب من جانب الخادم وهي لغة مفتوحة المصدر وسهلة الاستخدام أضافت ميزات البرمجة كائنية التوجه منذ الإصدار PHP5 وهي توفر الكثير من دعم المكتبات وأطر العمل وتعتمدها معظم نظم إدارة المحتوى الشهيرة مثل ووردبريس ودروبال. تايب سكريبت TypeScript: هي لغة برمجة مفتوحة المصدر تدعم البرمجة كائنية التوجه وقد طورتها شركة مايكروسوفت بالاعتماد على لغة جافا سكريبت JavaScript وهي تستخدم بشكل أساسي لتطوير تطبيقات الويب الكبيرة، أما لغة جافا سكريبت فبالرغم من كونها لغة تعتمد بشكل كبير على الكائنات لكنها لا تدعم كافة مبادئ البرمجة بالكائنات. إيجابيات وسلبيات لغات البرمجة بالكائنات لكل نموذج برمجي مميزاته وعيوبه وفيما يلي نوضح أهم إيجابيات وعيوب لغات البرمجة كائنية التوجه oop. إيجابيات لغات البرمجة بالكائنات يسمح أسلوب البرمجة بالكائنات بنمذجة مشكلات العالم الحقيقي بشكل أبسط بكثير من باقي النماذج البرمجية. تسهل البرمجة بالكائنات إعادة استخدام التعليمات البرمجية الحالية وتوسيعها باستخدام مبدأ الوراثة بدلاً من الاضطرار إلى إعادة كتابة نفس الكود مرارًا وتكرارًا تخفي البرمجة كائنية التوجه تفاصيل التنفيذ عن المستخدمين الخارجيين وتتيح لهم استخدام الأصناف بسهولة دون الكشف عن تفاصيل تنفيذ كل دالة من الدوال. تنظم البرمجة بالكائنات عملية تصميم البرامج من خلال تمثيلها بالاعتماد على كائنات منفصلة تتفاعل مع بعضها البعض ولكل منها خصائصها وسلوكياتها. تسرع البرمجة الكائنية تطوير البرمجيات وتزيد إنتاجيتها من خلال إمكانية إعادة استخدامها في مشاريع لاحقة. تحسن صيانة البرامج لأن الكائنات معزولة عن بعضها ويمكن حل مشكلاتها وتحسينها دون الحاجة إلى تعديل كامل الكود. تحافظ على أمان البيانات وتحميها من أي تعديلات غير مرغوب بها. سلبيات لغات البرمجة بالكائنات لغات البرمجة بالكائنات صعبة التعلم للمبتدئين ويستغرق فهمها والتعرف على طريقة عملها بشكل جيد وقتًا وجهدًا. تسبب البرمجة بالكائنات زيادة في حجم كود البرامج حيث تتضمن البرامج المطورة باستخدام نموذج البرمجة كائنية التوجه عددًا أكبر من التعليمات البرمجية مقارنة بالبرامج المطورة بنموذج البرمجة الإجرائية. تعد البرامج المطورة باستخدام نموذج البرمجة بالكائنات أبطأ من البرامج المطورة باستخدام نماذج البرمجة الأخرى. قد لا تناسب البرمجة بالكائنات جميع أنواع المشاكل البرمجية كالأنظمة البسيطة إلى حد ما التي يفضل حلها باستخدام نموذج البرمجة الإجرائية أو الأنظمة البالغة التعقيد التي تضطر فيها إلى إنشاء الكثير من مستويات الوراثة لتحقيقها ما يجعل الكود مربك وصعب الفهم والتي يناسبها نموذج البرمجة الوظيفية. الخلاصة تعرفنا في مقال اليوم على نموذج البرمجة بالكائنات OOP وشرحنا أهم المفاهيم والمصطلحات المرتبطة به مثل الصنف والكائن ومبادئ التجريد والتغليف والوراثة وتعدد الأشكال وعددنا أهم لغات البرمجة بالكائنات وأبرز سلبيات وإيجابيات هذا النموذج البرمجي، كل ما عليك الآن هو تطبيق هذه المفاهيم بشكل عملي من خلال إحدى لغات البرمجة التي تدعمها كي تتمكن من فهمها واستيعابها بشكل أفضل. اقرأ أيضًا البرمجة كائنية التوجه مختصر البرمجة كائنية التوجه OOP وتطبيقها في بايثون مفهوم الكائنات Objects والبرمجة كائنية التوجه OOP البرمجة كائنية التوجه (Object Oriented Programming) في PHP تعلم أساسيات البرمجة

تضم لغة HTML مجموعة كبيرة من العناصر التي تساعدنا على إضافة المحتوى إلى صفحة الويب وتنسيقه. ومن الضروري فهم طريقة عمل هذه العناصر وما هي الميزات والسمات التي يمكن استخدامها مع كل عنصر. في المقال التالي سنوضح الفرق بين عناصر Inline-level وعناصر Block-level، وكيفية ترتيب هذه العناصر في ملف المشروع، وكيفية إضافة السمات والخصائص الأساسية. كيفية استخدام عناصر Inline-level وعناصر Block-level في HTML عند ترتيب العناصر في ملف HTML، من المهم أن تدرك كيف تتوضع هذه العناصر في صفحة الويب، وما هي المساحة التي تشغلها. يمكن أن تشغل عناصر معينة مساحة على صفحة الويب أكبر من حجم المحتوى الذي تتضمنه. سيساعدك فهم سلوك أنواع العناصر المختلفة على توقع كيفية تأثيرها على موضع العناصر الأخرى على الصفحة. عمومًا يوجد نوعين مختلفين من عناصر HTML وهي عناصر Inline-level وعناصر Block-level. وكل نوع يشغل مساحة محددة من صفحة الويب. فيما يلي سنوضح كيف تحديد الإعدادات الافتراضية لهذه العناصر موضعها على صفحة الويب. عناصر Inline-level عناصر Inline-level هي العناصر التي يُحدد عرضها الأفقي وفقًا لعرض المحتوى الذي تتضمنه. على سبيل المثال العناصر <strong> و<em> التي تحدثنا عنها في الفقرات السابقة. يمكننا استخدام أداة مطوري الويب في المتصفح Firefox لفحص حجم عناصر HTML على صفحة الويب. وإذا كنت تستخدم المتصفح Chrome، فيمكنك استخدام أداة مطوري البرامج لنفس الغرض. ولكن هذا المقال سيقدم إرشادات حول أدوات مطوري الويب في المتصفح Firefox. سنجرب عرض هذه العناصر في متصفح الويب لتوضيح الفكرة. ولذلك انتقل إلى ملف index.html وافتحه في متصفح الويب. ثم انقر على زر خيارات في شريط القائمة العلوي وحدد "أدوات أكثر" لتظهر قائمة جديدة، حدد "أدوات مطوري الويب". وبالتالي ستظهر نافذة الفاحص التي تسمح لك بفحص عناصر HTML وCSS لصفحة الويب. بعد ذلك حرك المؤشر فوق عبارة وستلاحظ أن النص سيبرز باللون الأزرق الفاتح. يظهر هذا الظل المدى الكامل للمساحة التي يشغلها العنصر الذي يقف فوقه المؤشر. ويمكنك أن تلاحظ أن المساحة المشغولة للعنصر كافية لاحتواء محتواه النصي. على عكس عناصر Block-level لا تشغل عناصر Inline-level خط المساحة الأفقية الخاص بها. وبالتالي ستترتب عناصر Inline-level جنبًا إلى جنب على صفحة الويب إذا لم تضف عنصر HTML إضافي مثل عنصر فاصل السطر <br>. غالبًا ما يكون الحجم الافتراضي مناسبًا إذا كنت ترغب في تمييز كلمات مفردة في الفقرة، مثلًا يمكنك استخدام العنصر <em> لتمييز إحدى الكلمات في الفقرة بدون دفع النص التالي إلى سطر جديد. سنعود الآن إلى ملف index.html وسنضيف العنصر <br> بين سطري التعليمات. <strong>My strong text</strong> <br> <em>My emphasized text</em> لاحظ أن الوسم <br> لا يحتاج إلى وسم إغلاق. احفظ المستند وأعد تحميله في متصفحك للتحقق من النتائج. يجب أن تظهر الصفحة على النحو التالي: ستلاحظ فصل العبارتين في سطرين متتاليين بسبب استخدام عنصر فاصل السطر <br>. للتحقق من حجم العناصر استخدم أداة مطوري الويب في المتصفح Firefox، ستلاحظ أن عرض كل عنصر من عناصر النص لا يزال يتحدد من خلال عرض محتوى النص. إذا كنت تستخدم Firefox Web Developer Inspector للتحقق من حجم العناصر، فيمكنك تأكيد أن عرض كل عنصر من عناصر النص لا يزال يتحدد من خلال عرض محتوى النص: عناصر Block-level تختلف هذه العناصر عن عناصر Inline-level في أنها تشغل سطرًا كاملًا من المساحة الأفقية على صفحة الويب. هذا يعني أن هذه العناصر تبدأ تلقائيًا في سطر جديد وأنها تدفع العناصر اللاحقة إلى سطر جديد أيضًا. على سبيل المثال عناصر العنوان من <h1> إلى <h6> هي عناصر HTML من نوع Block-level، وهذه العناصر تضع محتواها تلقائيًا في سطر جديد وتدفع أي محتوى يتبعها إلى سطر جديد. يمثل كل عنصر من عناصر العناوين الستة حجم عنوان مختلف. سنوضح هذه الفكرة من خلال مثال عملي. انسخ التعليمات التالية والصقها في ملف index.html. <strong>My strong text</strong> <br> <em>My emphasized text</em> <h1>Heading 1</h1> <h2>Heading 2</h2> <h3>Heading 3</h3> <h4>Heading 4</h4> <h5>Heading 5</h5> <h6>Heading 6</h6> ثم احفظ الملف وأعد تحميله في المتصفح، وستظهر الصفحة التالية: الآن سنستخدم أداة الفاحص لدراسة كيفية توضع عناصر Block-level على الشاشة وما هو الاختلاف بينها وبين عناصر Inline-level. استخدم أداة مطوري الويب ومرر المؤشر فوق كل عنصر لفحص المساحة المشغولة والتي ستظهر مظللة باللون الأزرق. ستلاحظ أن المساحة الأفقية التي تشغلها عناصر Inline-level تقتصر على حجم المحتوى النصي، بينما تمتد المساحة الأفقية المشغولة لكل عنصر من عنصر Block-level على كامل السطر. تدفع عناصر Block-level عناصر Inline-level إلى السطر التالي، حتى لو كتبت عناصر HTML على نفس السطر في الملف. وللتأكد من ذلك سنكتب عنصر Block-level وعنصر Inline-level على نفس السطر. وفقًا لما يلي: <strong>My strong text</strong><h1>My heading</h1><em>My emphasized text</a> وستظهر النتيجة في صفحة الويب كما توضح لقطة الشاشة التالية: لاحظ أن عنصر العنوان <h1> بدأ في سطر جديد ودفع عنصر النص التالي إلى سطر جديد، على الرغم من كتابة جميع العناصر على نفس السطر. الآن أصبح لديك فهم لكيفية وضع عناصر Block-level وعناصر Inline-level وكيفية تأثيرها على موضع العناصر القريبة. كيفية دمج عناصر HTML متعددة قد نحتاج أحيانًا إلى تطبيق أكثر من عنصر من عناصر HTML على جزء محدد من المحتوى. ولذلك تتيح لغة HTML تداخل عناصر متعددة لإظهار النص بتصميم معين. يقصد بتداخل عناصر HTML أنه من الممكن وضع عنصر معين داخل عنصر آخر. يسمح لك هذا التداخل بتطبيق وسوم HTML متعددة على جزء واحد من المحتوى. وسنوضح هذه الفكرة في المثال التالي: انسخ هذا المقتطف والصقه داخل ملف index.html: <strong>My bold text and <em>my bold and emphasized text</em></strong> احفظ الملف وأعد تحميله في المتصفح، وستظهر الصفحة التالية: يوصى دائمًا بإغلاق الوسوم المتداخلة بالترتيب العكسي لوسوم الفتح. في المثال التالي أغلق الوسم <em> أولًا لأنه كان آخر وسم يُفتح. وأغلق الوسم <strong> أخيرًا لأنه كان أول وسم يُفتح. This sentence contains HTML elements that are <strong><em>nested according to best practices</em></strong> والمثال التالي يوضح كيفية عمل عناصر HTML غير المتداخلة، حيث أغلق الوسم <strong> قبل الوسم <em>: This sentence contains HTML elements that are <strong><em>not nested according to best practices</strong></em> كيفية استخدام سمات HTML تستخدم سمات HTML لتغيير ميزات عناصر HTML مثل اللون والحجم. على سبيل المثال يمكنك استخدام إحدى السمات لتغيير لون عنصر النص أو لتعديل عرض وارتفاع عنصر الصورة. فيما يلي سنتعرف على كيفية استخدام سمات HTML لتعيين قيم للحجم وخصائص الألوان لعناصر HTML. توضع السمات في وسم الفتح بالطريقة التالية: <element attribute="property:value;"> إحدى السمات الشائعة هي Style، والتي تسمح لك بإضافة خصائص النمط إلى عنصر HTML. من الشائع استخدام ورقة أنماط stylesheet منفصلة لتحديد تصميم مستند HTML. ولكننا سنستخدم السمة Style في هذا البرنامج التعليمي لتعديل تصميم العناصر. كيفية استخدام السمة Style يمكنك تغيير خصائص متعددة لعنصر <h1> باستخدام السمة style. امسح محتويات الملف index.html واستبدلها بالسطر البرمجي التالي: <h1 style="font-size:40px;color:green;">This text is 40 pixels and green.</h1> قبل تحميل الملف في المتصفح، سنشرح كل جزء من أجزاء عناصر HTML: الوسم h1 هو وسم HTML يحول النص إلى عنوان كبير الحجم. style: وهي سمة يمكن أن تأخذ مجموعة متنوعة من الخصائص المختلفة. font-size: هي الخاصية الأولى التي نحددها للسمة style. 40px: هي قيمة حجم الخط للخاصية font-size وهي تحول حجم محتوى نص العنصر إلى 40 بكسل. color: هو الخاصية الثانية التي نحددها للسمة style. green: هو قيمة الخاصية color وهي تحدد لون محتوى النص إلى اللون الأخضر. لاحظ أن الخصائص والقيم مضمنة بعلامات اقتباس، وأن كل خاصية تنتهي بفاصلة منقوطة. احفظ الملف وأعد تحميله في المصفح وستحصل على النص بالشكل التالي: كيفية استخدام HTML لإضافة الصور على موقع الويب تضاف الصور إلى مستند HTML باستخدام عنصر <img>، ويتطلب هذا العنصر السمة src التي تمكّنك من تحديد موقع الملف حيث تُخزّن الصورة. يكتب عنصر الصورة <img> على النحو التالي: <img src="Image_Location"> لاحظ أن العنصر <img> لا يستخدم علامة إغلاق <img/>. لتجربة مثال عملي حول إضافة الصور إلى صفحة موقع الويب. حمّل صورة Sammy the Shark، واحفظها في مجلد المشروع الذي نعمل عليه في هذه السلسلة html-Practice. ملاحظة: لتحميل صورة Sammy the Shark انقر على هذا الرابط ثم انقر بزر الفأرة الأيمن على الصورة إذا كنت تستخدم نظام ويندوز أو اضغط على CTRL+Left إذا كنت تستخدم نظام Mac، ثم حدد "حفظ باسم"، واحفظها باسم small-profile.jpeg في مجلد مشروعك. افتح الملف index.html في محرر النصوص وامسح المحتوى الموجود واستبدله بـ: <img src="Image_Location"> ثم انسخ مسار ملف الصورة واستبدل Image_Location في التعليمة السابقة بمسار موقع الصورة المحفوظة. ملاحظة: تأكد من نسخ المسار النسبي أو مسار ملف المشروع للصورة بدلًا من مسار الملف الكامل للصورة. حيث يشير المسار النسبي إلى موقع الملف بالنسبة إلى دليل العمل الحالي، بينما يشير المسار الكامل إلى موقع الملف بالنسبة إلى الدليل الجذر. ورغم أن كلا المسارين سيعمل في هذه الحالة، ولكن لن يعمل سوى المسار النسبي إذا قررنا نشر موقعنا على الإنترنت. نظرًا لأن هدفنا النهائي هو إنشاء موقع ويب قابل للنشر فإننا سنستخدم المسارات النسبية لإضافة عناصر <img> إلى الأمثلة. الخطوة الأخيرة هي حفظ ملف index.html وإعادة تحميه في المتصفح. وستظهر الصفحة التالية: تقنيًا يمكنك استخدام روابط للصور المستضافة على الإنترنت كمسار للملفات. ولفهم كيفية عمل ذلك، استبدل موقع الصورة في المثال السابق برابط صورة Sammy the Shark كما يلي: <img src="https://html.sammy-codes.com/images/small-profile.jpeg"> احفظ الملف بعد إضافة التعديلات السابقة وأعد تحميله في المتصفح. وستلاحظ أنك حصلت على نفس النتيجة ولكن في هذه المرة حصلت على الصورة من موقعها على الإنترنت بدلًا من دليل المشروع الحالي. يمكنك تجربة إضافة صور أخرى من الإنترنت باستخدام روابط الموقع كقيمة للسمة scr في الوسم <img>. ولكن عند إنشاء موقع ويب من الأفضل عدم استخدام صور من الإنترنت لضمان استدامة الموقع. لأنه إذا أزيلت الصور من قبل مضيفها أو تغير عنوانها فلن تعرض مرة أخرى على موقعك. إضافة نص بديل لتسهيل الوصول إلى الصورة عند إضافة صورة إلى صفحة الويب يجب تضمين نص بديل يصف محتواها باستخدام السمة alt. لا يعض هذا النص عادةً على صفحة الويب ولكنه يستخدم بواسطة برامج قراءة الشاشة لتوصيل المحتوى إلى زوار الموقع من ذوي المشاكل البصرية. مثال: <img src="https://html.sammy-codes.com/images/small-profile.jpeg" alt="Digital Ocean’s mascot, a blue smiling shark." > عند إضافة نص بديل، ضع في حسبانك ما يلي: بالنسبة للصور التي تحتوي على معلومات يجب أن يصف النص البديل موضوع الصورة بطريقة واضحة ودقيقة، وبدون الرجوع إلى الصورة نفسها. مثلًا لا تكتب "صورة قرش في المحيط" وإنما "قرش في المحيط". بالنسبة لصور الزخرفة يجب استخدام السمة alt ولكن بدون إضافة أي قيمة. أي بالطريقة التالية: <img src="images/decorative_image.jpeg" alt=""> وهذا يؤدي إلى تحسين تجربة قارئ الشاشة. خاتمة وضحنا في هذا المقال الفرق بين عناصر HTML وكيفية عمل كل منها، ثم شرحنا كيفية استخدام السمة style لتعديل النص، وكيفية إضافة الصور إلى صفحات الويب. وتعد هذه الأفكار ضرورية لإنشاء أي صفحة ويب. في المقال التالي سنبدأ بإعداد ملف المشروع وإنشاء الصفحة الرئيسية لموقعنا التجريبي. ترجمة -وبتصرّف- للأجزاء من الثالث وحتى السادس من سلسلة المقالات How To Build a Website with HTML. اقرأ أيضًا أساسيات لغة HTML مكونات الويب: عناصر HTML المخصصة وقوالبها الدلالات المضمنة لعناصر صفحة الويب ودورها في تعزيز سهولة الوصول هيكلة النصوص باستخدام لغة HTML

تُعد SQLite قاعدة بيانات SQL قائمة بحد ذاتها self-contained، ومعتمدة على الملفات file-based، وهي مُضمّنة في بايثون افتراضيًا، إذ من الممكن استخدامها في أي من تطبيقات بايثون دون الحاجة لتثبيت أي برمجيات إضافية. سنتعرف في هذا المقال على الوحدة sqlite3 في بايثون 3، إذ سننشئ اتصالاً مع قاعدة بيانات SQLite، كما سنضيف جدولاً إليها، وسندخل بعض البيانات إلى هذا الجدول ونقرأها ونعدّلها. سنتعامل في هذا المقال مع مثال لتطبيق جرد مخزون أسماك في حوض مُفترض، وبالتالي لا بُدّ من التعديل في حال إضافة أو إزالة سمكة من الحوض. مستلزمات العمل لتحقيق أقصى فائدة ممكنة من هذا المقال، يُفضّل أن تكون مُطّلعًا على البرمجة بلغة بايثون وعلى أساسيات لغة SQL، وفي هذا الصدد ننصحك بقراءة المقالات التالية قبل إكمال هذا المقال: مدخل إلى لغة بايثون البرمجية. تعلم أساسيات MySQL. الخطوة الأولى – إنشاء اتصال مع قاعدة بيانات SQLite عند إنشاء اتصال مع قاعدة بيانات SQLite، فإنّنا نصل بالنتيجة إلى بيانات موجودة في ملف ما على جهاز الحاسوب، حيث تُعد محركات قواعد بيانات SQL كاملة الميزات ويمكن استخدامها لأغراض متعددة، وسنتعامل في مقالنا الحالي مع قاعدة بيانات تُعنى بتعقّب مخزون الأسماك في حوض أسماك مُفترض. يمكن الاتصال بقاعدة البيانات SQLite باستخدام الوحدة sqlite3 في بايثون على النحو التالي: import sqlite3 connection = sqlite3.connect("aquarium.db") حيث تستورد التعليمة import sqlite3 الوحدة sqlite3، مما يمنح برنامج بايثون وصولًا إلى هذه الوحدة، بينمّا تعيد الدالة ()sqlite3.connect كائن اتصال Connection والذي سنستخدمه في التخاطب مع قاعدة البيانات SQLite الموجودة في الملف aquarium.db الذي يُنشأ تلقائيًا من قبل الدالة ()sqlite3.connect في حال عدم وجود ملف بنفس الاسم أصلًا في الحاسوب. يمكن التأكد من أنّ الكائن connection قد أُنشئ بنجاح عبر تشغيل الأمر التالي: print(connection.total_changes) وبتشغيل شيفرة بايثون السابقة، سيظهر لنا الخرج التالي: 0 إذ تمثّل سمة الكائن connection.total_changes إجمالي عدد السجلات (الأسطر) التي جرى تغييرها من قبل الكائن connection، ولكننا لم ننفّذ أي تعليمات SQL حتى الآن، ما يعني أنّ العدد 0 صحيح لعدد التغييرات الإجمالي total_changes حاليًا. وفي حال رغبتك بإعادة خطوات هذا المقال من البداية في أي وقت، يمكنك حذف الملف "aquarium.db" من حاسوبك. ملاحظة: من الممكن أيضًا الاتصال بقاعدة بيانات SQLite مُتصلة بالذاكرة مُباشرةً (وليس بملف) عبر تمرير السلسة النصية الخاصّة ":memory:" إلى الدالة ()sqlite3.connect كما يلي: sqlite3.connect(":memory:") من الجدير بالملاحظة أنّ هذا النوع من قواعد البيانات سيختفي بمجرّد إنهاء برنامج بايثون، ما يجعلها مناسبة للحالات التي نحتاج فيها إلى استخدام وضع الحماية مؤقتًا (البيئة التي يمكن للمطور من خلالها العمل على مشروع قاعدة بيانات دون تعريض البيانات للخطر في حالة حدوث خطأ ما) بغية اختبار أمر ما في SQLite دون الحاجة إلى البيانات بعد إنهاء البرنامج. الخطوة الثانية – إضافة بيانات إلى قاعدة البيانات SQLite الآن وبعد أن أنشأنا الاتصال مع قاعدة بيانات SQLite المُتمثلّة بالملف "aquarium.db"، أصبح من الممكن البدء بإدخال البيانات إلى قاعدة البيانات وقراءتها منها؛ إذ تُخزّن البيانات في قواعد بيانات SQLite ضمن جداول، التي تعرّف مجموعةً من الأعمدة قد تكون خالية تمامًا، أو محتوية على سجل واحد أو أكثر، بحيث يتضمّن كل سجل بيانات موافقة للأعمدة المُعرفّة في الجدول. سننشئ جدولًا باسم "fish" يتتبع البيانات التالية: ------------------------------------------------------ | tank_number | species | name | ------------------------------------------------------ | 1 | shark | Sammy | ------------------------------------------------------ | 7 | cuttlefish | Jamie | ------------------------------------------------------ سيتتبع الجدول "fish" قيم الاسم name والنوع species ورقم الخزّان tank_number لكل سمكة في الحوض، وقد ضمّنا مثالين لسجلات الأسماك، الأول لسمكة من نوع قرش shark باسم Sammy، والآخر لسمكة من النوع حبّار cuttlefish باسم Jamie. ومن الممكن إنشاء الجدول fish في SQLite اعتمادًا على الكائن connection المُنشأ في الخطوة الأولى من هذا المقال، على النحو التالي: cursor = connection.cursor() cursor.execute("CREATE TABLE fish (name TEXT, species TEXT, tank_number INTEGER)") إذ تعيد الدالة ()connection.cursor في الشيفرة السابقة كائن مؤشّر Cursor، والذي يمكنّنا من تنفيذ تعليمات SQL على قاعدة البيانات SQLite باستخدام الدالة ()cursor.execute، أمّا السلسة النصية "... CREATE TABLE fish" فهي تعليمة SQL تُنشئ جدولًا باسم fish مُتضمنًا الأعمدة الثلاث التي أشرنا إليها سابقًا وهي الاسم name، الذي يحتوي بيانات من النوع النصي TEXT، والنوع species الذي يحتوي أيضًا بيانات من النوع النصي TEXT، ورقم الخزان tank_number، الذي يحتوي بيانات من نوع عدد صحيح INTEGER. الآن وبعدما أنشأنا الجدول، أصبح من الممكن إدخال سجلات البيانات إليه: cursor.execute("INSERT INTO fish VALUES ('Sammy', 'shark', 1)") cursor.execute("INSERT INTO fish VALUES ('Jamie', 'cuttlefish', 7)") استدعينا في الشيفرة السابقة الدالة ()cursor.execute مرتين، المرة الأولى بغية إدخال السجل الخاص بالسمكة القرش المسماة Sammy إلى الخزان رقم "1"، والثانية لإدخال سمكة الحبار المسمّاة Jamie إلى الخزان رقم "7"، أمّا السلسة النصية "... INSERT INTO fish VALUES" فهي تعليمة SQL مسؤولة عن إدخال السجلات إلى الجدول. أمّا في الخطوة التالية فسنستخدم تعليمة SELECT من تعليمات SQL بغية التحقّق من السجلات المُدخلة إلى جدول الأسماك "fish". الخطوة الثالثة – قراءة بيانات من قاعدة البيانات SQLite أضفنا في الخطوة السابقة سجلين إلى جدول الأسماك "fish" في قاعدة البيانات SQLite، ومن الممكن جلب هذه السجلات باستخدام التعليمة SELECT من تعليمات SQL على النحو التالي: rows = cursor.execute("SELECT name, species, tank_number FROM fish").fetchall() print(rows) وحال تشغيل هذه الشيفرة، سيظهر الخرج التالي: [('Sammy', 'shark', 1), ('Jamie', 'cuttlefish', 7)] شغّلت الدالة ()cursor.execute -في الشيفرة السابقة- تعليمة SELECT بغية جلب قيم كل من أعمدة الاسم والنوع ورقم الخزان من جدول الأسماك "fish"، لتجلب الدالة ()fetchall كافّة نتائج التعليمة SELECT، ولدى تنفيذ التعليمة (print(rows ستظهر قائمةٌ مكونةٌ من سجلين، ولكل سجل ثلاثة مُدخلات يمثّل كل منها عمود من الأعمدة التي اخترناها من جدول الأسماك، إذ يتضمّن هذان السجلان البيانات التي أدخلناها في الخطوة الثانية، بمعنى أنّنا سنحصل على سجل لسمكة القرش "Sammy"، وسجل لسمكة الحبّار "Jamie"، وفي حال كان المطلوب جلب السجلات من جدول الأسماك التي تحقّق مجموعة من المعايير المُحدّدة، فمن الممكن استخدام العبارة WHERE على النحو التالي: target_fish_name = "Jamie" rows = cursor.execute( "SELECT name, species, tank_number FROM fish WHERE name = ?", (target_fish_name,), ).fetchall() print(rows) وعند تشغيل الشيفرة، سنحصل على الخرج التالي: [('Jamie', 'cuttlefish', 7)] تعمل التعليمة ()cursor.execute(<SQL statement>).fetchall في المثال السابق على جلب كافّة النتائج من التعليمة SELECT، بينما تعمل العبارة WHERE في التعليمة SELECT على ترشيح السجلات لتكون فقط تلك التي تكون فيها قيمة العمود name هي target_fish_name، ومن الجدير بالملاحظة أنّه من الممكن استخدام الموضع المؤقت ? بديلًا عن المتغير target_fish_name ضمن التعليمة SELECT، ومن المتوقّع في حالتنا أن يوافق سجلًا واحدًا هذا المعيار، إذ ستكون القيمة المعادة بعد الترشيح هي سجل سمكة الحبّار "Jamie". تنبيه: لا تستخدم عمليات بايثون على السلاسل النصية أبدًا في إنشاء تعليمات SQL ديناميكيًا، إذ يعرّضك استخدام هذه العمليات في تجميع السلاسل النصية لتعليمات SQL إلى خطر هجمات حقن استعلامات SQL المُستخدمة بغية سرقة أو تحريف أو تعديل البيانات المُخزّنة في قاعدة البيانات، وعوضًا عن ذلك استخدم الموضع المؤقت ? في تعليمات SQL عند رغبتك بتعويض القيم تلقائيًا من قبل برنامج بايثون، إذ نمرر مجموعةً من القيم المُجمّعة مثل وسيط ثاني في الدالة ()Cursor.execute لربط هذه القيم بتعليمات SQL، وهذا النمط من التعويض مشروح في مقالنا. الخطوة 4 – تعديل البيانات في قاعدة بيانات SQLite من الممكن تعديل السجلات في قاعدة البيانات SQLite باستخدام تعليمتي UPDATE و DELETE من تعليمات SQL. لنفترض على سبيل المثال أنّه قد نُقل القرش "Sammy" إلى الخزان رقم 2، فعندها من الممكن تعديل سجل هذه السمكة في الجدول "fish" للتعبير عن هذا التغيير على النحو التالي: new_tank_number = 2 moved_fish_name = "Sammy" cursor.execute( "UPDATE fish SET tank_number = ? WHERE name = ?", (new_tank_number, moved_fish_name) ) استخدمنا في الشيفرة السابقة تعليمة UPDATE من تعليمات SQL لتغيير رقم الخزان tank_number للسمكة Sammy إلى القيمة الجديدة "2"، إذ تضمن الجملة WHERE في التعليمة UPDATE أنّه لن تتغير قيمة رقم الخزان إلا عند تحقق شرط وهو أن يكون اسم السمكة هو Sammy أي "name = "Sammy، ومن الممكن التأكّد من تنفيذ التعديل بالشكل الصحيح من خلال تشغيل تعليمة SELECT التالية: rows = cursor.execute("SELECT name, species, tank_number FROM fish").fetchall() print(rows) وبتشغيل الشيفرة السابقة سنحصل على الخرج التالي: [('Sammy', 'shark', 2), ('Jamie', 'cuttlefish', 7)] فنلاحظ أنّ السجل الخاص بالسمكة "Sammy" يملك القيمة "2" مثل رقم للخزان ضمن العمود tank_number. الآن لنفترض أنّنا حرّرنا القرش Sammy إلى الطبيعة، وبالتالي لم يعد موجودًا في الحوض، عندها يتوجّب حذف السجل الخاص به من الجدول "fish"، لذا سنستخدم التعليمة DELETE من تعليمات SQL لحذف السجل المطلوب كما يلي: released_fish_name = "Sammy" cursor.execute( "DELETE FROM fish WHERE name = ?", (released_fish_name,) ) استخدمنا في الشيفرة السابقة التعليمة DELETE من تعليمات SQL لحذف سجل السمكة Sammy من النوع shark، إذ ضمنت الجملة WHERE في التعليمة DELETE أنّه لن يُحذف السجل إلّا عند تحقق شرط كون اسم السمكة هو Sammy أي "name = "Sammy، ومن الممكن التأكّد من تنفيذ الحذف بالشكل الصحيح من خلال تشغيل تعليمة SELECT التالية: rows = cursor.execute("SELECT name, species, tank_number FROM fish").fetchall() print(rows) وبتشغيل الشيفرة السابقة سنحصل على الخرج التالي: [('Jamie', 'cuttlefish', 7)] فنلاحظ أنّه قد حُذف فعلًا السجل الخاص بالسمكة Sammy من النوع shark، ولم يتبقَ سوى سجل سمكة Jamie من نوع الحبّار cuttlefish. الخطوة 5 – استخدام تعليمة with للإغلاق الآلي استخدمنا في هذا المقال كائنين رئيسين للتعامل مع قاعدة البيانات "aquarium.db" من النوع SQLite وهما: كائن اتصال باسم connection وكائن مؤشّر باسم cursor. يتوجّب إغلاق ملفات بايثون بعد الانتهاء من العمل عليها، وكذلك الأمر بالنسبة للكائنات مثل Connection و Cursor، إذ يجب إغلاقها عند الانتهاء من استخدامها، ومن الممكن استخدام العبارة with لمساعدتنا على إغلاق الكائنات Connection و Cursor تلقائيًا على النحو التالي: from contextlib import closing with closing(sqlite3.connect("aquarium.db")) as connection: with closing(connection.cursor()) as cursor: rows = cursor.execute("SELECT 1").fetchall() print(rows) تُعد الدالة closing من الدوال سهلة الاستخدام التي توفّرها الوحدة contextlib، فعند إنهاء التعليمة with، تضمن closing استدعاء الدالة ()close بغض النظر عن الكائن المُمرّر إليها، وفي مثالنا استخدمنا الدالة closing مرتين، الأولى لضمان الإغلاق التلقائي للكائن Connection المُعاد من الدالة ()sqlite3.connect، والثانية لضمان الإغلاق التلقائي للكائن Cursor المُعاد من الدالة ()connection.cursor، وبتشغيل الشيفرة السابقة سنحصل على الخرج التالي: [(1,)] وبما أنّ التعليمة "SELECT 1" هي تعليمة SQL تعيد دومًا سجلًا وحيدًا بعمود وحيد قيمتة "1"، فمن المنطقي في هذه الحالة الحصول على سجل يحتوي فقط القيمة "1" بمثابة قيمة معادة من الشيفرة. الخاتمة تمثّل الوحدة sqlite3 جزءًا فعّالًا من مكتبة بايثون المعيارية، إذ تمكنّنا من العمل مع قاعدة بيانات SQL محلية كاملة الميزات دون الحاجة لتثبيت أي برمجيات إضافية. استعرضنا في هذا المقال كيفية استخدام الوحدة sqlite3 للاتصال مع قاعدة بيانات SQLite، وكيفية إضافة البيانات إليها وقراءتها منها وتعديلها، كما نوهّنا لأخطار هجمات حقن استعلامات SQL، وبيّنا كيفية استخدام contextlib.closing لاستدعاء الدالة ()close تلقائيًا وتطبيقها على كائنات بايثون الموجودة ضمن عبارات with. ترجمة -وبتصرف- للمقال How To Use the sqlite3 Module in Python 3 لصاحبه DavidMuller. اقرأ أيضًا إضافة PHP MySQLi ونظام إدارة قواعد البيانات SQLite3 التعامل مع قواعد البيانات SQLite في تطبيقات Flask النسخةالعربية الكاملة لكتاب البرمجة بلغة بايثون

النظام الثنائي هو نظام عددي يكون أساس العدد فيه 2، ويمثل المعلومات بحالتين متنافيتين لا ثالث لهما، ويتكون العدد الثنائي من عناصر تسمى بِتات bits بحيث يمكن أن يكون كل بت بإحدى الحالتين المحتمَلتَين، واللتين نمثلهما عمومًا بالرقمين 1 و 0. نظرية النظام الثنائي النظام الثنائي هو نظام يكون فيه الأساس هو العدد 2 ليمثل المعلومات بحالتين متنافيتين، ويتكون العدد الثنائي من عناصر تسمى بِتّات، إذ يمكن أن يكون كل بِتّ بإحدى الحالتين المحتمَلتين واللتين نمثِّلهما عمومًا بالرقمين 1 و 0، ويمكننا القول أنهما تمثِّلان القيمتَين الصحيحة والخاطئة؛ أما من الناحية الكهربائية، فقد تمثَّل الحالتين بجهد كهربائي مرتفع ومنخفض أو مثل زر التشغيل والإيقاف. نبني الأعداد الثنائية بالطريقة نفسها التي نبني بها الأعداد في نظامنا التقليدي العشري الذي يكون فيه الأساس هو العدد 10، لكن بدلاً من منزلة الآحاد ومنزلة العشرات ومنزلة المئات، …إلخ، لدينا منزلة الواحد ومنزلة الاثنين ومنزلة الأربعة ومنزلة الثمانية، …إلخ، أي كما هو موضح في الجدول التالي: table { width: 100%; } thead { vertical-align: middle; text-align: center; } td, th { border: 1px solid #dddddd; text-align: right; padding: 8px; text-align: inherit; } tr:nth-child(even) { background-color: #dddddd; } 20 21 22 23 24 25 26 ‎2...‎ 1 2 4 8 16 32 64 … لنمثِّل العدد 203 على سبيل المثال في الأساس العشري، إذ نعلم أننا نضع الرقم 3 في منزلة الآحاد، والرقم 0 في منزلة العشرات والرقم 2 في منزلة المئات، ويمثَّل هذا من خلال الأُسس exponents كما في الجدول التالي: 100 101 102 3 0 2 أو نمثلها بطريقة أخرى: 2x 102 + 3 x 100 = 200 + 3 = 203 لنمثِّل العدد نفسه بالنظام الثنائي، إذ سيكون لدينا الجدول التالي: 20 21 22 23 24 25 26 27 1 1 0 1 0 0 1 1 ويكافئ هذا: 27 + 26 + 23 + 21 + 20 = 128 + 64 + 8 + 2 + 1 = 203 دورة علوم الحاسوب دورة تدريبية متكاملة تضعك على بوابة الاحتراف في تعلم أساسيات البرمجة وعلوم الحاسوب اشترك الآن أسس الحوسبة قد تتساءل كيف لعدد بسيط أن يكون الأساس الذي بنيَت عليه كل الأمور المذهلة التي يستطيع الحاسوب تنفيذها، ورغم صعوبة تصديق ذلك إلا أنها الحقيقة، إذ يحتوي المعالج الموجود في حاسوبك على مجموعة معقدة -لكنها محدودة في النهاية- من التعليمات instructions التي يمكن تنفيذها على قيم مثل الجمع والضرب، …إلخ، إذ يُسنَد عدد إلى كل تعليمة من هذه التعليمات بصورة أساسية، حتى يمثَّل برنامج كامل بسلسلة من الأعداد فقط، أي أضف هذا إلى ذاك، اضرب بذاك، قسّم عليه، وهكذا، فإذا كان المعالج مثلًا يعلم أنّ العملية 2 هي الجمع، فإنّ العدد 252 قد يعني "اجمع 5 و 2 وخزِّن الناتج في مكان ما"، وتُعَدّ العمليات في الواقع أعقد بكثير طبعًا، إذ سنتناولها في فصل معمارية الحاسوب لاحقًا، لكن باختصار هذا هو الحاسوب. كان بمقدور المرء في عهد البطاقات المثقَّبة punch-cards أن يرى بعينه الواحدات والأصفار التي تكوِّن مسار البرنامج من خلال النظر إلى الثقوب الموجودة على البطاقة، طبعًا تحوّل ذلك اليوم إلى آلية التخزين السريع والدقيق بواسطة قطبية الجزيئات الممغنطة الصغيرة مثل الأشرطة tapes أو الأقراص disks، والذي أتاح لنا حمل كميات هائلة تفوق التصور من البيانات في جيوبنا. إنّ ترجمة هذه الأعداد إلى خدمات تنفع البشرية هي ما يجعل الحاسوب نافعًا لهذه الدرجة، وتتكوّن الشاشات مثلًا من ملايين البكسلات pixels المنفصلة، وكل منها صغير لدرجة لا تميّزه عين الإنسان، لكنها تكوِّن صورةً مكتملةً عندما تكون مجتمعةً، إذ يحتوي كل بكسل عمومًا على عناصر محدَّدة من الأحمر والأخضر والأزرق التي تكوِّن اللون الذي يعرضه، وبالتأكيد يمكن تمثيل هذه القيم بالأعداد التي بالطبع يمكن تمثيلها بالنظام الثنائي، وبالتالي يمكن تقسيم أيّ صورة إلى ملايين النقاط الفردية، وتُمثَّل كل نقطة بمجموعة من ثلاث قيم تمثِّل قيم الأحمر والأخضر والأزرق للبكسل، وبالتالي عندما يكون لدينا سلسلة طويلة من هذه الأعداد وتكون مُصاغةً بصورة صحيحة، فستتمكن أجهزة الفيديو في حاسوبك من تحويل هذه الأعداد إلى إشارات كهربائية لتشغيل وإيقاف البكسلات الفردية لعرض صورة. سنبني بيئة الحوسبة الحديثة بأكملها في الكتاب بدءًا من اللبنة الأساسية هذه، أي من القاعدة إلى القمة إذا صح التعبير. البتات bits والبايتات byts يمكننا بصورة أساسية تمثيل أيّ شيء بعدد كما تحدثنا في الفقرات السابقة، ويمكن تحويله إلى النظام الثنائي وإجراء عمليات عليه بواسطة الحاسوب، إذ سنحتاج على الأقل لتمثيل جميع أحرف الأبجدية مثلًا إلى توليفات مختلفة وكافية لتمثيل جميع المحارف الصغيرة lower case والمحارف الكبيرة upper case والأعداد وعلامات الترقيم إلى جانب بعض الأمور الإضافية، ويعني هذا أننا ربما سنحتاج إلى حوالي 80 توليفة مختلفة. إذا كان لدينا بِتّان، فيمكننا تمثيل 4 توليفات فريدة محتملة وهي 00 01 10 11؛ أما إذا كان لدينا ثلاث بِتّات، فيمكننا تمثيل 8 توليفات مختلفة، وبصورة عامة، إذا كان لدينا عدد n من البِتّات يمكننا تمثيل 2n توليفة فريدة. تمنحنا 8 بِتّات 28 = 256 تمثيلًا فريدًا، وهذا عدد أكثر من كاف للتوليفات الأبجدية التي نحتاجها، كما أننا ندعو كل 8 بِتّات ببايت، كما أنّ حجم المتغير من نوع char هو بايت واحد في لغة C. أسكي ASCII يستطيع أيّ شخص اختلاق رابط بين الأحرف والأعداد عشوائيًا بما أنّ البايت يمكنه تمثيل أيّ قيمة بين 0 و 255، فقد تقرِّر الشركة المصنعة لبطاقات الفيديو مثلًا أنّ رقم 1 يمثل المحرف 'A'، لذا عندما ترسَل القيمة 1 إلى بطاقة الفيديو، ستعرض المحرف 'A' بحالته الكبيرة على الشاشة، وقد تقرِّر الشركة المصنعة للطابعة لسبب ما أن الرقم 1 يمثل 'z' بالحالة الصغيرة، وبالتالي سيتطلب عرض وطباعة الشيء نفسه تحويلات معقدة، ولتجنب حدوث ذلك ابتُكِرت الشيفرة المعيارية الأميركية لتبادل المعلومات American Standard Code for Information Interchange -أو ASCII اختصارًا-، وهذه الشيفرة مبنية على 7 بتات 7-bit code، أي توجد 27 أو 128 شيفرةً متاحةً. ينقسم مجال الشيفرات إلى جزأين رئيسيين هما الشيفرات الغير قابلة للطباعة والشيفرات القابلة للطباعة، إذ تكون المحارف القابلة للطباعة مثل الأحرف الكبيرة والصغيرة والأعداد وعلامات الترقيم، في حين تكون المحارف الغير قابلة للطباعة مخصصةً للتحكم وتنفيذ عمليات مثل محارف الإرجاع carriage-return، أي العودة إلى بداية السطر الحالي دون النزول إلى السطر التالي، أو رن جرس الطرفية عند ورود المحرف Bell أو شيفرة القيمة الفارغة NULL الخاصة التي لا تمثل شيئًا على الإطلاق. تكفي المحارف 127 الفريدة للغة الإنجليزية الأميركية، لكنها تصبح محدودةً جدًا عندما يريد المرء تمثيل المحارف السائدة في اللغات الأخرى وخاصةً اللغات الآسيوية التي قد تحتوي على عدة آلاف من المحارف الفريدة، وللحد من ذلك، تنتقل الأنظمة الحديثة من شيفرة أسكي إلى يونيكود Unicode التي تستخدِم ما يصل إلى 4 بايتات لتمثل محرفًا، وهذا يفسح مجالًا أكبر بكثير. التكافؤ Parity يبقى بت واحد من البايت فائضًا بما أنّ شيفرة الأسكي مبنية على 7 بتات فقط، ويمكن الاستفادة منه في تحقيق التكافؤ parity، إذ يُعَدّ شكلًا بسيطًا من أشكال التحقق من الأخطاء، فتخيّل حاسوبًا يستخدِم بطاقات مثقبة في عملية الإدخال، بحيث يمثِّل وجود الثقب البِتّ 1 وغيابه يمثل البِتّ 0، وستؤدي أية تغطية غير مقصودة لثقب ما إلى قراءة قيمة غير صحيحة وستتسبب في سلوك غير معرَّف. يتيح التكافؤ إجراء فحص بسيط للبِتّات المؤلِّفة للبايت للتأكد من أنها قُرِئت بصورة صحيحة، ويمكننا تنفيذ التكافؤ الفردي أو الزوجي باستخدام البِتّ الفائض الذي نَعدّه بِتّ التكافؤ، فإذا كان عدد الواحدات في المعلومات المخزَّنة على البِتّات السبعة فرديًا، فسيضبط بت التكافؤ ويكون حينها التكافؤ فرديًا odd parity، وإذا كان عددها زوجيًا، فلا يضبط بِتّ التكافؤ؛ أما التكافؤ الزوجي Even parity، فهو عكس ذلك، فإذا كان عدد الواحدات زوجي، فسيُضبط بِتّ التكافؤ على الرقم 1، وبهذه الطريقة سينتج عن تغيّر بِتّ واحد خطأ تكافؤ يمكن اكتشافه. الحواسيب ذات أنظمة 16 و 32 و 64 بت لا تتسع جميع الأعداد في بايت أو مجموعة محددة من البايتات، فبفرض أن كان رصيدك المصرفي كبيرًا مثلًا فهو يحتاج إلى مجال أوسع مما يمكن أن يتسع في بايت واحد لتمثيله، وتتألف المعماريات الحديثة في الحواسيب حاليًا من أنظمة 32 بت على الأقل، وهذا يعني أنها تعمل مع 4 بايتات في وقت واحد عند المعالجة والقراءة أو الكتابة على الذاكرة، ونشير آنذاك إلى كل 4 بايتات بالكلمة word، وهذا مشابه للغة حيث تكوِّن الأحرف -أو البتات- الكلمات في جملة ما، والفارق في الحاسوب عن اللغة أنه تكون كل الكلمات بالحجم نفسه، وهو حجم المتغير من نوع int في اللغة C الذي يساوي 32 بِتّ، أما معماريات 64 بت الحديثة، يضاعف حجم عمل المعالج إلى 8 بايت بدلًا من 4 في معماريات 32 بت. دورة الذكاء الاصطناعي احترف برمجة الذكاء الاصطناعي AI وتحليل البيانات وتعلم كافة المعلومات التي تحتاجها لبناء نماذج ذكاء اصطناعي متخصصة. اشترك الآن كيلوبايت وميغابايت وغيغابايت تتعامل الحواسيب مع عدد كبير من البايتات وهذا ما يجعلها شديدة القوة، وبالتالي نحتاج إلى وسيلة للتحدث عن أعداد ضخمة من البايتات، والوسيلة البديهية لذلك هي استخدام بادئات نظام الوحدات الدولي International System of Units -أو SI اختصارًا- كما هو متّبع في معظم المجالات العلمية الأخرى، إذ يشير الكيلو مثلًا إلى 103 أو 1000 وحدة، بحيث يكون الكيلوغرام الواحد هو 1000 غرام. يُعَدّ 1000 عددًا تقريبيًا round جيدًا في الأساس العشري، لكنه يمثَّل في النظام الثنائي بـ 1111101000 وهو ليس عددًا تقريبيًا، لكن 1024 أو 210 هو عدد تقريبي والذي يمثَّل في النظام الثنائي بـ 10000000000، وهو قريب جدًا من الكيلو في النظام العشري، أي العدد 1000 قريب من العدد 1024، وبالتالي أصبح 1024 بايت بطبيعة الحال يُعرَف بالكيلوبايت؛ أما الوحدة التالية في نظام الوحدات الدولي، فهي ميغا mega المقابلة لقيمة 106، كما تستمر البادئات بالازدياد بمقدار 103 المقابلة للتجميع المعتاد المكون من ثلاثة أرقام عند كتابة أعداد كبيرة، كما يصادف مجددًا أن تكون 220 قريبةً من تحديد نظام الواحدات الدولي للميغا في النظام العشري، أي 1048576 بدلًا من 1000000، فعند زيادة واحدات النظام الثنائي بالقوى من مضاعفات 10 تبقى قريبةً وظيفيًا من قيمة النظام العشري في نظام الواحدات الدولي، مع أنه يحيد قليلًا كل عامل متزايد عن دلالة أساس نظام الواحدات الدولي، وبالتالي فإنّ وحدات النظام العشري في نظام الواحدات الدولي قريبة بما يكفي على قيم النظام الثنائي، وقد شاع استخدامها لتلك القيم. الاسم معامل النظام الثنائي بايت معامل النظام العشري القريب بايت في النظام العشري 1 كيلوبايت 210 1024 103 1000 1 ميغابايت 220 1.048.576 106 1.000.000 1 غيغابايت 230 1.073.741.824 109 1.000.000.000 1 تيرابايت 240 1.099.511.627.776 1012 1.000.000.000.000 1 بيتابايت 250 1.125.899.906.842.624 1015 1.000.000.000.000.000 1 إكسابايت 260 1.152.921.504.606.846.976 1018 1.000.000.000.000.000.000 قد يفيدك ترسيخ معامِلات النظام الثنائي في ذاكرتك كثيرًا في الربط السريع للعلاقة بين عدد البِتّات والأحجام التي يفهمها الإنسان، إذ يمكننا بسرعة مثلًا حساب إمكانية حاسوب بنظام 32 بِتّ أن يعالج ما يصل إلى 4 غيغابايت من الذاكرة من خلال ملاحظة إعادة التركيب (4) 22 + 230، وبالمثل يمكن أن تعالِج قيمة 64 بِتّ ما يصل إلى 16 إكسابايت، أي 260 + 24، كما يمكنك حساب ضخامة هذا العدد، ولتأخذ فكرةً عن مدى ضخامته، فيمكنك حساب المدة التي ستستغرقها في العد إلى 264 إذا عددت رقمًا واحدًا كل ثانية. كيلوبت وميغابت وغيغابت سيشار إلى السعات غالبًا بالبِتّات بدلًا من البايتات إلى جانب الارتباك الذي يحدث نتيجة العبء المفرط لتحويل واحدات نظام الواحدات الدولي SI بين النظامَين الثنائي والعشري، ويحدث هذا عمومًا عند التحدث في مجال الشبكات أو أجهزة التخزين، فربما لاحظت أنّ اتصال ADSL لديك يشار إليه بقيمة مثل 1500 كيلوبِت في الثانية، إن العملية الحسابية بسيطة، إذ نضرب بالعدد 1000 للكيلو ثم نقسِّم على 8 لنحوِّله إلى بايت ثم نقسِّمه على العدد 1024 لنحوله إلى كيلوبايت، وبالتالي تكون 1500 كيلوبِت في ثانية = 183 كيلوبايت في الثانية. أقرَّت هيئة نظام الواحدات الدولي هذه الاستخدامات المزدوجة وحددت بادئات فريدةً للاستخدام الثنائي، إذ تقابل 1024 بايت بموجب المعيار كيبي بايت kibibyte، وهو اختصار للكيلوبايت الثنائي kilo binary byte وتُختصر بـ KiB؛ أما البادئات الأخرى، فلها بادئة مماثلة مثل ميبي بايتس MiB، ويمنع العرف المتَّبع إلى حد كبير استخدام هذه المصطلحات، لكنك قد تراها في بعض المؤلَّفات. التحويل يُعّدّ استخدام الحاسوب الطريقة الأسهل للتحويل بين الأنظمة، فبعد كل شيء هذا ما يبرع فيه. ومع ذلك، فمن المفيد معرفة كيفية إجراء التحويلات يدويًا. تُعَدّ القسمة المتكررة الطريقة الأسهل للتحويل بين الأنظمة، بحيث نقسِّم ناتج القسمة بصورة متكررة على الأساس إلى أن يصبح ناتج القسمة صفرًا مع تدوين الباقي في كل خطوة، ثم ندوِّن الباقي بالعكس، أي نبدأ من الأسفل ونلحق العدد بالجهة اليمين في كل مرة، وسنذكر مثالًا للتوضيح، كما سيكون الأساس 2 نظرًا لأننا نحوِّل إلى النظام الثنائي. عملية القسمة النتيجة الباقي اتجاه قراءة الباقي 2 ÷ 20310 101 1 2 ÷ 10110 50 1 ↑ 2 ÷ 5010 25 0 ↑ 2 ÷ 2510 12 1 ↑ 2 ÷ 1210 6 0 ↑ 2 ÷ 610 3 0 ↑ 2 ÷ 310 1 1 ↑ 2 ÷ 110 0 1 ↑ ابدأ بقراءة الباقي من الأسفل وأضف كل عدد منه إلى اليمين لتحصل على النتيجة 11001011، وقد وجدنا فعلًا أنّ هذه القيمة في النظام الثنائي هي 203 في النظام العشري. العمليات البوليانية Boolean Operations اكتشف جورج بول عالم الرياضيات مجالًا كاملًا في الرياضيات يسمى جبر بُول Boolean Algebra، وعلى الرغم من أنّ اكتشافاته كانت في منتصف القرن التاسع عشر، إلا أنها أصبحت لاحقًا أساسيات علوم الحاسوب، ويُعَدّ جبر بول هو موضوع واسع النطاق، لذا سنتناول في هذا الكتاب بعض مبادئه الأساسية فقط حتى تستطيع بدء رحلة التعلم. تأخذ العمليات البوليانية ببساطة دخلًا معينًا وتنتج خرجًا معينًا حسب قاعدة معينة، وأبسط عملية بوليانية مثلًا هي not، وهي تعكس قيمة معامِل operand الدخل؛ أما المعامِلات الأخرى، فتأخذ عادةً دخلين وتنتج خرجًا واحدًا. يسهل تذكر العمليات البوليانية الأساسية المستخدَمة في علوم الحاسوب وقد أدرجناها في هذا الفصل، ومثلناها بجداول الحقيقة truth tables التي تبيِّن بمظهر بسيط جميع المدخلات والمخرجات المحتمَلة، ويقابل مصطلح حقيقي true القيمة 1 في النظام الثنائي. معامل Not تمثَّل عادةً بالرمز !، وهي تعكس قيمة الدخل فتحول 0 إلى 1 و 1 إلى 0. الدخل الخرج 1 0 0 1 معامل And تذكَّر العبارة التالية: "تكون النتيجة حقيقيةً إذا كان الدخل الأول حقيقيًا و الدخل الثاني حقيقيًا" لكي يسهل عليك تذكُّر آلية عمل معامل and. الدخل الأول الدخل الثاني الخرج 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 معامل Or تذكَّر العبارة التالية: "تكون النتيجة حقيقيةً إذا كان الدخل الأول حقيقيًا أو الدخل الثاني حقيقيًا" لكي يسهل عليك تذكُّر آلية عمل معامل or . الدخل الأول الدخل الثاني الخرج 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 معامل أو الحصرية Exclusive Or تختصَر عبارة معامل أو الحصرية Exclusive Or بـ xor وهي حالة خاصة من معامِل or، بحيث يكون الخرج حقيقيًا عندما يكون أحد المدخَلين فقط حقيقيًا، وستدهشك الحيل المميزة التي يستطيع هذا المعامِل تنفيذها، لكنها ليست مستخدَمةً كثيرًا في النواة. الدخل الأول الدخل الثاني الخرج 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 استخدام العمليات البوليانية في الحواسيب قد يصعب عليك تصديق أنّ أساس كل ما ينفِّذه حاسوبك هو تلك المعامِلات التي تحدثنا عنها، فالجامع النصفي half adder مثلًا هو أحد أنواع الدارات التي تتكون من العمليات البوليانية التي تجمع البِتّات، وقد سُمّي الجامع النصفي لأنه لا يعالج البتات الفائضة، وستبدأ في بناء كيان يجمع أعداد ثنائية طويلة من خلال وضع أكثر من جامع نصفي معًا، ثم أضف إليه بعض الذواكر الخارجية وستكون قد بنيت حاسوبًا. تنفَّذ العمليات البوليانية من الناحية الإلكترونية في بوابات gates مصنوعة من الترانزستورات transistors، لذا لا بد أنك سمعت عن عدد الترانزستورات transistor counts وقانون مور وغيرها، وكلما زاد عدد الترانزستورات زاد عدد البوابات وزاد عدد الأشياء التي يمكنك جمعها، كما ستحتاج لبناء الحاسوب الحديث إلى عدد هائل من البوابات وعدد هائل من الترانزستورات، إذ تحتوي بعض معالِجات إيتانيوم Itanium الحديثة على حوالي 460 مليون ترانزستور. العمل بالنظام الثنائي في اللغة C توجد واجهة مباشرة لجميع المعامِلات التي ذكرناها في اللغة C، ويشرح الجدول التالي هذه المعامِلات: المعامل اصطلاحه في اللغة C not ! and & or \ xor ^ نطبّق هذه المعامِلات على المتغيرات لتعديل البِتّات ضمن المتغير، ولكن يجب علينا أولًا أن نتناول شرحًا للترميز الست العشري قبل أن نستعرض أمثلةً عن ذلك. طور أعمالك مع حلول الذكاء الاصطناعي المبتكرة اسبق منافسيك نحو المستقبل وحقق أهدافك بالاستعانة بقوة الذكاء الاصطناعي اطلب خدمات الذكاء الاصطناعي الآن النظام الست عشري Hexadecimal يشير النظام الست عشري إلى نظام أساسه العدد 16، والسبب الوحيد لاستخدامنا هذا النظام في علوم الحاسوب هو أنه يسهِّل على الإنسان التفكير في الأرقام الثنائية، إذ يسهِّل عدم تعامل الحواسيب إلا مع النظامَين الثنائي والست عشري على الإنسان محاولته التعامل مع الحاسوب. لكن لماذا اختير الأساس 16؟ إن الخيار الطبيعي هو الأساس 10 لأننا معتادون على التفكير في الأساس 10 حسب نظامنا العددي اليومي، لكن الأساس 10 لا يتوافق كثيرًا مع النظام الثنائي؛ إذ نحتاج إلى أربع بتات لتمثيل 10 عناصر مختلفة في النظام الثنائي، لكن تلك الأربع بتات توفر لنا ست عشرة توليفة محتمَلة، لذا نحن أمام احتمالين؛ إما أن نختار الطريقة شديدة التعقيد المتمثلة في محاولة التحويل بين النظام العشري والثنائي، أو أن نختار الطريقة السهلة وننشئ نظامًا عدديًا أساسه العدد 16 وهو النظام الست عشري. يستخدِم النظام الست عشري الأعداد القياسية في النظام العشري مع إضافة الأحرف A B C D E F التي تشير إلى الأعداد 10 11 12 13 14 15، مع الانتباه إلى بدء العدّ من الصفر، فمتى ما رأيت عددًا مسبوقًا بـ 0x، فاعلم أنه يدل على عدد ست عشري، وكما ذكرنا أنه سنحتاج إلى أربع بتات بالضبط لتمثيل 16 نمط مختلف في النظام الثنائي، لذا يمثِّل كل عدد ست عشري أربع بتات بالضبط، ويجب أن تعدّه تمرينًا لتتعلم الجدول التالي عن ظهر قلب. النظام الست عشري النظام الثنائي النظام العشري 0 0000 0 1 0001 1 2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 7 0111 7 8 1000 8 9 1001 9 A 1010 10 B 1011 11 C 1100 12 D 1101 13 E 1110 14 F 1111 15 بالطبع لا يوجد سبب للتوقف عن متابعة النمط (مثل تحديد G للقيمة 16)، ولكن القيم الستة عشرة هي موازنة ممتازة بين تقلبات الذاكرة البشرية وعدد البتات التي يستخدمها الحاسوب، كما ستجد أيضًا الأساس 8 مستخدَمًا أحيانًا في سماحيات الملفات في أنظمة يونكس مثلًا، ونمثِّل ببساطة أعدادًا أكبر من البتات بأعداد أكثر، إذ يمكن مثلًا تمثيل متغير يتألف من ستة عشر بت بالقيمة 0xAB12، وما عليك سوى تحويل كل رقم على حدى وفقًا للجدول السابق ثم جمع القيم معًا لتجد مقابلها في النظام الثنائي، أي لتكون القيمة المقابلة للقيمة 0xAB12 هي العدد الذي يتألف من 16 بت في النظام الثنائي 1010101100010010، كما نستطيع التحويل من النظام الثنائي إلى النظام الست عشري بعكس تلك العملية، كما نستطيع الاستعانة بنهج القسمة المتكررة ذاته لتغيير أساس أي عدد، فلإيجاد قيمة العدد 203 بالنظام الست عشري مثلًا: عملية القسمة النتيجة الباقي اتجاه قراءة الباقي 16 ÷ 20310 12 11 (0xB) 16 ÷ 1210 0 12 (0xC) ↑ لذا تكون قيمة 203 في النظام الست عشري هي 0xCB الاستخدام العملي للأنظمة العددية سنطلع فيما يلي على الاستخدام العملي للأنظمة العددية وما النتائج العملية التي ممكن أن نحصل عليها. استخدام النظام الثنائي في الشيفرات البرمجية تُعَدّ برمجة حاسوب بلغات عالية المستوى high level دون معرفة أيّ شيء عنه هو أمر عملي بحت على الرغم من أنّ النظام الثنائي هو اللغة الأساسية لكل حاسوب، وعلى أية حال نهتم ببعض مبادئ النظام الثنائي الأساسية والمستخدَمة بصورة متكررة بالنسبة شيفرة البرمجية منخفضة المستوى low level code التي سنتناولها. التقنع والرايات سنشرح مفهوم عمليتي التقنع والرايات وكيفية تطبيقهما عمليًا على الأنظمة العددية. التقنع Masking من المهم غالبًا جعل البنى والمتغيرات تحجز مساحةً بأكثر طريقة فعالة ممكنة في الشيفرة البرمجية منخفضة المستوى، وقد يتضمن هذا في بعض الحالات تعبئة packing متغيرين -يكونان مرتبطين ببعضهما عمومًا- بمتغير واحد بطريقة فعالة. تذكَّر أنّ كل بِتّ يمثل حالتين، فإذا علمنا مثلًا أنّ للمتغير 16 حالة محتمَلة فقط، فيمكن تمثيله بـ 4 بِتّات، أي 24 = 16 قيمةً فريدةً، لكن أصغر نوع يمكننا التصريح عنه في اللغة C هو 8 بتات وهو نوع char أي محرف، فإما نهدر أربع بتات، أو نجد طريقةً نستخدِم فيها تلك البتات الفائضة، ويمكننا تحقيق ذلك بسهولة من خلال عملية التقنُّع التي تتبع قواعد العمليات المنطقية لاستخراج القيم وهي موضَّحة في الصورة التالية. نحتفظ بقيمتَين منفصلتين تتألفان من 4 بِتّات داخل محرف واحد يتألف من 8 بِتّات، إذ نُعِدّ البِتّات الأربعة الأولى (الزرقاء) قيمةً واحدةً والبِتَات الأربعة الأخيرة (الحمراء) قيمةً أخرى، وقد ضبطنا القناع على تعيين قيمة البتات الأربعة الأخيرة 1 (0x0F) لاستخراج البِتّات الأربعة السفلية، وبما أنّ المعامِل and المنطقي سيضبط البت إلى 1 فقط إذا كانت قيمة كلا البتّين 1، فستخفي البِتّات التي ضبطنا قيمتها على 0 في القناع وهي البتات التي لا تهمنا بصورة فعالة. (التقنُّع) نقلب القناع للحصول على البِتّات الأربعة الأولى (الزرقاء)، أي نضبط البِتّات الأربعة الأولى على القيمة 1 والبتات الأربعة الأخيرة على القيمة 0، وستلاحظ أنّ نتيجة هذا ستكون 0000 1010 أو 0xA0 في النظام الست عشري، على حين أننا نريد فعلًا أن نعتبر هذه القيمة الفريدة المؤلفة من 4 بتات 1010 أي 0x0A، ولوَضع هذه البتات في الموضع الصحيح نستخدِم المعامِل right shift أربع مرات، والذي سيمنحنا القيمة النهائية 1010 0000. 1 #include <stdio.h> #define LOWER_MASK 0x0F #define UPPER_MASK 0xF0 5 int main(int argc, char* argv[]) { /* قيمتان بحجم 4 بتات مخزنتان في متغير بحجم 8 بتات */ 10 char value = 0xA5; char lower = value & LOWER_MASK; char upper = (value & UPPER_MASK) >> 4; printf("Lower: %x\n", lower); 15 printf("Upper: %x\n", upper); } يتطلب ضبط البِتّات المعامِل or المنطقي، لكن سنستخدم الأصفار 0 بدلًا من استخدام الواحدات 1 على أساس قناع، كما ننصحك برسم مخطط مشابه للصورة السابقة والعمل على ضبط البِتّات بواسطة المعامِل or المنطقي. الرايات flags يتضمن البرنامج غالبًا عددًا كبيرًا من المتغيرات التي توجد فقط بصيغة رايات flags في شروط معينة، فآلة الحالات state machine مثلًا هي خوارزمية تتنقل عبر عدد من الحالات المختلفة، لكنها لا تتواجد إلا في حالة واحدة فقط في المرة الواحدة، ولنقل أنه لديها 8 حالات مختلفة، إذ نستطيع بسهولة التصريح عن 8 متغيرات مختلفة، بحيث يكون هناك متغير واحد لكل حالة، لكن في كثير من الحالات يفضَّل التصريح عن متغير واحد مؤلف من 8 بتات وتعيين راية لكل بِتّ للإشارة إلى حالة معينة. تُعَدّ الرايات حالةً خاصةً من التقنُّع، لكن يمثِّل كل بِتّ حالةً بوليانيةً معينةً، أي تشغيل أو إيقاف، كما يمكن لمتغير مؤلَّف من عدد n من البتات أن يحمل العدد n من الرايات المختلفة، ويُعَدّ نموذج الشيفرة البرمجية التالي هو مثال نموذجي على استخدام الرايات، وستلحظ اختلافات في هذه الشيفرة البرمجية الأساسية في معظم الأحيان. 1 #include <stdio.h> /* * تعريف كافة الرايات الثمانية المحتمَلة لمتغير بحجم 8 بتات 5 * الاسم النظام الست عشري النظام الثنائي */ #define FLAG1 0x01 /* 00000001 */ #define FLAG2 0x02 /* 00000010 */ #define FLAG3 0x04 /* 00000100 */ 10 #define FLAG4 0x08 /* 00001000 */ /* ... وهكذا */ #define FLAG8 0x80 /* 10000000 */ int main(int argc, char *argv[]) 15 { char flags = 0; /* متغير بحجم 8 بتات */ ‫ /* ضبط الرايات بمعامل ‎ orالمنطقي */ flags = flags | FLAG1; /* ضبط الراية الأولى */ 20 flags = flags | FLAG3; /* ضبط الراية الثالثة /* ‫تحقق من الرايات بالمعامل and المنطقي. إذا كانت الراية مضبوطة بالقيمة 1 * ‫سيرجع المعامل and قيمة 1 * if مما سيحقق الشرط الوارد في */ 25 if (flags & FLAG1) printf("FLAG1 set!\n"); /* سيكون هذا بالطبع غير صحيح */ if (flags & FLAG8) 30 printf("FLAG8 set!\n"); /* ‫تحقق من عدة رايات بواسطة or المنطقي * سيمرر هذا لأن الراية الأولى مضبوطة */ if (flags & (FLAG1|FLAG4)) 35 printf("FLAG1 or FLAG4 set!\n"); return 0; } ترجمة -وبتصرف- للقسم Binary — the basis of computing من الفصل Chapter 2. Binary and Number Representation من كتاب Computer Science from the Bottom Up. اقرأ أيضًا المقال التالي: تمثيل الأنواع والأعداد في الأنظمة الحاسوبية المقال السابق: مفهوم واصفات الملفات File Descriptors وارتباطها بعملية التجريد في أنظمة التشغيل أساسيات نظام العد الثنائي في الشبكات

إحدى أولى المفاهيم التي يتعلمها مبرمج أنظمة يونكس هي أنّ عمل كل برنامج يبدأ بثلاث ملفات تكون مفتوحةً مسبقًا: table { width: 100%; } thead { vertical-align: middle; text-align: center; } td, th { border: 1px solid #dddddd; text-align: right; padding: 8px; text-align: inherit; } tr:nth-child(even) { background-color: #dddddd; } الاسم الوصفي الاسم المختصر رقم الملف الشرح مجرى الدخل القياسي stdin 0 الدخل من لوحة المفاتيح مجرى الخرج القياسي stdout 1 الخرج الظاهر على الطرفية مجرى الخطأ القياسي stderr 2 خرج رسائل الخطأ على الطرفية (ملفات يونيكس الافتراضية) يستحضر هذا إلى أذهاننا السؤال عمّا يمثله الملف المفتوح وكيفية فتحه، إذ تسمى القيمة التي يعيدها استدعاء open لفتح الملف اصطلاحًا بواصف الملف file descriptor، وهي أساسًا فهرس لمصفوفة من الملفات المفتوحة المخزَّنة في النواة. (فائدة واصفات الملفات في عملية التجريد) تُعَدّ واصفات الملفات فهرسًا لجدول واصفات الملفات تخزنه النواة، بحيث تنشئ النواة واصف ملف استجابةً لاستدعاء open وتربطه ببعض التجريد لكائن يشبه الملف سواءً كان جهازًا فعليًا أو نظام ملفات أو شيء بعيد عن هذا كل البعد، وبالتالي توجه النواة استدعاءات عمليات القراءة read والكتابة write التي تشير إلى واصف الملف ذاك إلى الموضع الصحيح لتنفذ مهمة مفيدة في النهاية. تعرض الصورة نظرةً عامةً على تجريد العتاد، وباختصار يُعَدّ واصف الملف البوابة إلى تجريدات النواة للعتاد والأجهزة الأساسية. لنبدأ من المستوى الأدنى، إذ يتطلب نظام التشغيل وجود مبرمج ينشئ تعريفًا للجهاز device driver أو برنامج تعريف حتى يتمكن من التواصل مع أحد أجهزة العتاد، ويُكتَب تعريف الجهاز هذا إلى واجهة API التي توفرها النواة بالطريقة نفسها والتي وردت في مثال المقال السابق، إذ سيوفر تعريف الجهاز مجموعة دوال تستدعيها النواة استجابةً للمتطلبات المختلفة، ويمكننا في المثال المبسَّط في الصورة السابقة رؤية أن تعريف الجهاز يوفِّر دالة القراءة read والكتابة write اللتين ستُستدعيان استجابةً للعمليات المماثلة التي تنفذ على واصف الملف، كما يعلم تعريف الجهاز كيف يحوِّل هذه الطلبات العامة إلى طلبات أو أوامر محددة لجهاز محدد. تقدم النواة واجهة-ملف file-interface لتوفير التجريد لمساحة المستخدِم عبر ما يسمى بطبقة الجهاز device layer عمومًا، إذ تمثَّل الأجهزة المادية على المضيف بملف له نظام ملفات خاص مثل dev‎/، ففي أنظمة يونكس وما يشابهها تحتوي عقد الجهاز device-nodes على ما اصطلح تسميته بالعدد الرئيسي major number والعدد الثانوي minor number، مما يتيح للنواة ربط عقد محددة بما يقابلها ببرنامج التعريف الموفر، كما يمكنك الاطلاع عليها من خلال الأمر ls كما هو موضح في المثال التالي: $ ls -l /dev/null /dev/zero /dev/tty crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 Aug 26 13:12 /dev/null crw-rw-rw- 1 root root 5, 0 Sep 2 15:06 /dev/tty crw-rw-rw- 1 root root 1, 5 Aug 26 13:12 /dev/zero ينقلنا هذا إلى واصف الملف، وهو الأداة التي تستخدِمها مساحة المستخدِم للتواصل مع الجهاز الأساسي، وبصورة عامة ما يحدث عند فتح الملف هو أنّ النواة تستخدِم معلومات المسار لربط map واصف الملف بشيء يوفِّر واجهتّي API قراءة وكتابة وغيرهما مناسبة، فعندما تكون عملية فتح الملف open للجهاز مثل ‎/dev/sr0‎ في مثالنا السابق، فسيوفر العدد الرئيسي والثانوي لعقدة الجهاز المفتوح المعلومات التي تحتاجها النواة للعثور على تعريف الجهاز الصحيح وإتمام عملية الربط mapping، كما ستعلم النواة بعد ذلك كيف توجه الاستدعاءات اللاحقة مثل القراءة read إلى الدوال الأساسية التي يوفرها تعريف الجهاز. يعمل الملف غير المرتبط بجهاز non-device file بآلية مشابهة، على الرغم من وجود طبقات أكثر خلال العملية، فالتجريد هنا هو نقطة الوصل أو الربط mount point، وكما تملك عملية توصيل نظام الملفات file system mounting غايةً مزدوجةً تتمثل في إعداد عملية الربط mapping، بحيث يتعرف نظام الملفات على الجهاز الأساسي الذي يوفِّر التخزين وتعلم النواة أنّ الملفات المفتوحة في نقطة التوصيل تلك يجب أن توجَّه إلى تعريف نظام الملفات، كما تُكتَب أنظمة الملفات على واجهة API محددة لنظام الملفات العام التي توفرها النواة على غرار تعريفات الأجهزة. بالطبع الصورة الكاملة معقدة أكثر في الواقع، إذ تضم عدة طبقات أخرى، فتبذل النواة على سبيل المثال جهدًا كبيرًا لتخزين cache أكبر قدر ممكن من البيانات الواردة من الأقراص في الذاكرة الخالية، ويقدِّم هذا العديد من الميزات التي تحسِّن السرعة، كما تحاول النواة تنظيم الوصول إلى الجهاز بأكثر طريقة فعالة وممكنة مثل محاولة طلب الوصول إلى القرص للتأكد من أن البيانات المخزَّنة فيزيائيًا بالقرب من بعضها ستستعاد معًا حتى لو لم ترد الطلبات بترتيب تسلسلي، بالإضافة إلى انتماء العديد من الأجهزة إلى فئة أعم مثل أجهزة USB أو SCSI التي توفِّر طبقات التجريد الخاصة بها للكتابة عليها، وبالتالي ستمر أنظمة الملفات في هذه الطبقات المتعددة بدلًا من الكتابة مباشرةً على الأجهزة، أي يكون فهم النواة هو فهم كيفية ترابط واجهات API المتعددة تلك وتواجدها مع بعضها. الصدفة Shell تُعَدّ الصدفة بوابة التفاعل مع نظام التشغيل سواءً كانت باش bash أو zsh أو csh أو أيّ نوع من أنواع الأصداف الأخرى العديدة، إذ تشترك جميعها أساسًا في مهمة رئيسية واحدة فقط، وهي أنها تتيح لك تنفيذ البرامج، كما ستبدأ بفهم آلية تنفيذ الصدفة لهذه المهمة فعليًا عندما سنتحدث لاحقًا عن بعض العناصر الداخلية لنظام التشغيل. لكن الأصداف قادرة على تنفيذ مهام أكبر بكثير من مجرد إتاحة تنفيذ برنامج، إذ تتميز بقدرات قوية لإعادة توجيه الملفات، وتتيح لك تنفيذ عدة برامج في الوقت نفسه وكتابة نصوص برمجية تبني برامج متكاملة، وهذا كله يعيدنا إلى مقولة كل شيء هو عبارة عن ملف. إعادة التوجيه Redirection لا نريد في معظم الأحيان أن تشير واصفات الملفات القياسية التي تحدثنا عنها في بداية المقال إلى مواضع محددة افتراضيًا، فقد ترغب مثلًا في تسجيل كامل خرج البرنامج على ملف تحدده على القرص أو في جعله يتلقى أوامره من ملف أعددته مسبقًا، وقد ترغب في تمرير خرج برنامج ليكون دخل برنامج آخر، إذ تيسّر الصدفة ذلك وأكثر بالعمل مع نظام التشغيل. الاسم الأمر الوصف مثال إعادة التوجيه إلى ملف filename < أخذ كامل الخرج الناتج عن Standard Out وتسجيله في الملف filename (استبدل filename باسم الملف). ملاحظة: استخدم << لتُلحق الخرج بنهاية محتوى الملف بدلًا من استبدال محتواه ls > filename القراءة من ملف filename > نسخ كافة البيانات من الملف إلى دخل البرنامج القياسي standard input echo < filename التمرير Pipe program1 | program2 أخذ كامل خرج standard out البرنامج الأول program1 وتمريره إلى دخل standard input البرنامج الثاني program2 ls | more تنفيذ عملية التمرير pipe يُعَدّ تنفيذ الأمر ls | more مثالًا آخرَ على قدرة التجريد، فما يحدث هنا بصورة أساسية هو أنه بدلًا من ربط واصف الملف لمجرى الخرج القياسي بإحدى الأجهزة الأساسية مثل الطرفية لعرض الخرج عليها، يوجَّه الواصف إلى مخزن مؤقت buffer في الذاكرة توفِّره النواة ويطلق عليه عادةً الأنبوب pipe، والمميز هنا هو إمكانية عملية أخرى أن تربط دخلها القياسي standard input بالجانب الآخر من المخزن المؤقت ذاته buffer وتستحوذ على خرج العملية الأخرى بفعالية كما هو موضَّح في الصورة التالية: (الأنبوب) الأنبوب هو مخزن مؤقت في الذاكرة يربط عمليتين معًا، وتشير واصفات الملف إلى كائن الأنبوب الذي يخزن البيانات المرسلة إليه من خلال عملية الكتابة ليصرِّفها من خلال عملية القراءة. تخزِّن النواة عمليات الكتابة في الأنبوب حتى تصرّف عملية قراءة مقابلة من الجانب الآخر للمخزن المؤقت، وهذا مفهوم قوي جدًا وهو أحد الأشكال الأساسية للتواصل بين العمليات inter-process communication -أو IPC اختصارًا- في أنظمة يونكس وما يشابهها، كما لا تقتصر عملية التمرير على نقل البيانات، إذ يمكن أن تؤدي دور قناة إشارات signaling channel، فإذا قرأت إحدى العمليات أنبوبًا فارغًا، فستعطله أو تجمده block افتراضيًا أو تضعه في حالة سبات hibernation إلى حين توفر بعض البيانات، وسنتعمق في هذا أكثر في مقال لاحق من هذه السلسلة، وبالتالي قد تستخدِم عمليتان أنبوبًا للإبلاغ عن اتخاذ إجراء ما عن طريق كتابة بايت واحد من البيانات، فبدلًا من أن تكون البيانات الفعلية مهمةً، فإن مجرد وجود أية بيانات في الأنبوب يمكن أن تشير إلى رسالة، فلنفترض مثلًا أنّ إحدى العمليات تطلب طباعة عملية أخرى لملف وهو أمر سيستغرق بعض الوقت، لذا قد تُعِدّ العمليتان أنبوبًا بينهما بحيث تقرأ العملية التي أرسلت الطلب الأنبوب الفارغ، وبما أنه فارغ، فسيعطّل هذا الاستدعاء وتبطِل العملية، لكن بمجرد الانتهاء من الطباعة، ستكتب العملية الأخرى رسالةً في الأنبوب ويؤدي ذلك إلى إيقاظ العملية التي أرسلت الطلب بصورة فعالة وإرسال إشارة تدل على انتهاء العمل. ينبثق عن السماح للعمليات بتمرير البيانات بين بعضها بهذه الطريقة مصطلح شائع آخر في يونكس للأدوات الصغيرة التي تنفذ أمرًا معينًا، ويضفي تسلسل هذه الأدوات الصغيرة مرونةً لا تستطيع أداة موحَّدة إضفاءها في معظم الأحيان. ترجمة -وبتصرُّف- لقسم من الفصل Chapter 1. General Unix and Advanced C من كتاب Computer Science from the Bottom Up. اقرأ أيضًا المقال التالي: تعرف على نظام العد الثنائي Binary أساس الحوسبة المقال السابق: مفهوم التجريد abstraction في أنظمة التشغيل وأهميته للمبرمجين التجريد (Abstraction) والواجهات (Interfaces) والسمات (Traits) في PHP النسخة العربية الكاملة لكتاب: أنظمة التشغيل للمبرمجين

مفهوم الملف هو تجريد abstraction مناسب إما كحوض للبيانات أو مصدر لها، وبالتالي هو تجريد ممتاز لجميع الأجهزة التي قد يوصلها المرء بالحاسوب. هذا الإدراك هو سر القوة العظيمة لنظام التشغيل يونيكس ويتجلى في مجمَل تصميم كامل المنصة. ويُعَدّ توفير تجريد الأجهزة هذا للمبرمج من الأدوار الرئيسية لنظام التشغيل. كل شيء عبارة عن ملف تُعَدّ مقولة كل شيء عبارة عن ملف مبدأً يُستمَد غالبًا من أنظمة يونكس Unix وما يشابهها مثل لينكس linux وبي إس دي BSD. لنتخيل ملفًا في إطار مألوف مثل معالج النصوص، إذ تكون العمليتان الأساسيتان اللتان نستطيع تنفيذهما على ملف في معالج النصوص التخيلي هذا كما يلي: قراءته، أي قراءة معالج النصوص البيانات الحالية المحفوظة. الكتابة ضمنه، أي كتابة المستخدِم بيانات جديدةً. لنستعرض بعض الطرفيات الشائعة الموصولة بالحاسوب، وما هو ارتباطها بالعمليات الأساسية على الملفات: الشاشة. لوحة المفاتيح. الطابعة. القرص المدمَج CD-ROM. تشبه كل من الشاشة والطابعة ملفًا للكتابة فقط، إذ تُعرَض المعلومات نقاطًا على الشاشة أو خطوطًا على الصفحة بدلًا من تخزينه على هيئة بِتّات على القرص؛ أما لوحة المفاتيح، فتُعَدّ مثل ملف للقراءة فقط، إذ ترد البيانات من ضغطات المستخدِم على المفاتيح، وكذلك الأمر بالنسبة للقرص المضغوط CD-ROM مثلًا، لكن تخزَّن البيانات مباشرةً على القرص بدلًا من أن يدخلها المستخدِم عشوائيًا. وبالتالي فإن مفهوم الملف هو تجريد abstraction مناسب إما لحوض البيانات أو مصدرها، لذا فهو تجريد ممتاز لجميع الأجهزة التي قد يوصلها المرء بالحاسوب، ويُعَدّ هذا الإدراك هو سر القوة العظيمة لنظام التشغيل يونيكس ويتجلى في مجمَل تصميم كامل المنصة، كما يُعَدّ توفير تجريد الأجهزة هذا للمبرمج من الأدوار الرئيسية لنظام التشغيل. ربما لا نبالغ عندما نقول أنّ التجريد هو المفهوم الأساسي الذي يدعم جميع أشكال الحوسبة الحديثة، إذ لا يمكن لشخص واحد فهم كل الأمور من تصميم واجهة مستخدِم حديثةً إلى العمليات الداخلية لوحدة المعالجة المركزية CPU الحديثة، ناهيك عن بنائها بكاملها بأنفسهم؛ أما بالنسبة للمبرمجين، فالتجريد هو اللغة المشتركة التي تتيح لنا التعاون والابتكار. يمنحنا تعلّم التنقل بين التجريدات رؤيةً أعمق لطريقة استخدام التجريدات بأفضل الأساليب وأكثرها ابتكارًا، وسندرس في هذه السلسلة التجريدات في الطبقات الدنيا وبين التطبيقات ونظام التشغيل وبين نظام التشغيل والعتاد الصلب، كما توجد العديد من الطبقات الأعلى منها وكل منها تستحق التفرُّد بسلسلة خاصة بها، ونأمل منك اكتساب بعض الرؤى عن التجريدات التي يقدِّمها نظام التشغيل الحديث مع دراسة كل مقال من مقالات هذه السلسلة. (صورة توضح مفهوم التجريد) تطبيق التجريد يُطبَّق التجريد عمومًا بما يسمى واجهة برمجة التطبيق API، ويُعَدّ API مصطلحًا مبهمًا نوعًا ما، إذ يشير إلى أمور مختلفة حسب سياقات الأعمال البرمجية المتنوعة،يصمم المبرمج في الأساس مجموعة دوال functions، ويُوثِّق واجهتها ووظيفتها حسب مبدأ أن التنفيذ الفعلي الذي يزوده بواجهة API يكون مخفيًا. تقدِّم العديد من تطبيقات الويب على سبيل المثال واجهة API يمكن الوصول إليها عن طريق بروتوكول HTTP، ويطلق الوصول إلى البيانات بهذه الطريقة عدة سلاسل معقدة من استدعاءات الإجراءات البعيدة remote procedure calls واستعلامات قاعدة البيانات database queries وعمليات نقل البيانات data transfers، وتكون جميعها غير مرئية بالنسبة للمستخدِم النهائي الذي يتلقى البيانات المقتضبة ببساطة. سيألف الذين هم على دراية باللغات البرمجية كائنية التوجه object-oriented مثل جافا Java أو بايثون Python أو ++C مفهوم التجريد في الأصناف classes، إذ تزِّود التوابع methods الصنف بالواجهة لكنها تجرِّد التنفيذ. تطبيق التجريد بلغة البرمجة C تُعَدّ مؤشرات الدالة function pointers منهجيةً شائعةً تُستخدَم في نواة نظام تشغيل لينكس وغيرها من الشيفرات البرمجية الأساسية المكتوبة بلغة C والتي لا يكون مفهوم كائنية التوجه مدمجًا فيها، كما يُعَدّ فهم هذا المصطلح أمرًا رئيسيًا لقراءة معظم الشيفرات البرمجية الأساسية المكتوبة بلغة C، إذ يمكّنك فهم طريقة قراءة التجريدات الموجودة ضمن الشيفرة البرمجية من تكوين فكرة عن تصاميم واجهات API الداخلية. #include <stdio.h> /* الواجهة البرمجية التي سننفذها */ struct greet_api { int (*say_hello)(char *name); int (*say_goodbye)(void); }; ‫/* تطبيق دالة hello */ int say_hello_fn(char *name) { printf("Hello %s\n", name); return 0; } ‫/* تطبيق دالة goodbye */ int say_goodbye_fn(void) { printf("Goodbye\n"); return 0; } /* بنية لتنفيذ الواجهة البرمجية*/ struct greet_api greet_api = { .say_hello = say_hello_fn, .say_goodbye = say_goodbye_fn }; ‫/* لا تحتاج الدالة main()‎ معرفة أيّ شيء عن آلية عمل ‫* say_hello/goodbye، فهي لا تعلم إلا أنها تعمل*/ int main(int argc, char *argv[]) { greet_api.say_hello(argv[1]); greet_api.say_goodbye(); printf("%p, %p, %p\n", greet_api.say_hello, say_hello_fn, &say_hello_fn); exit(0); } تُعَدّ هذه الشيفرة البرمجية بأنها أبسط نموذج عن البنى التي يتكرر استخدامها في جميع أجزاء نواة لينكس والبرامج الأخرى المبنية على اللغة C، ولنلقِ نظرةً على بعض العناصر المحددة. نبدأ بالبنية التي تحدِّد الواجهة البرمجية struct greet_api، فالدوال التي أحيطت أسمائها بأقواس مع محدد المؤشر pointer marker تصف مؤشر الدالة، إذ يصف مؤشر الدالة النموذج الأولي للدالة التي يجب أن يشير إليها، كما سيؤدي توجيهه إلى دالة دون إضافة النوع المُعاد return type الصحيح أو المعاملات الصحيحة على الأقل إلى توليد تحذير من المصرِّف، وإذا تركته في الشيفرة البرمجية، فيحتمل أن يؤدي إلى تنفيذ عملية خاطئة أو أعطال، لذلك إذ ستجد غالبًا أنّ أسماء المعامِلات parameters قد حُذفت ولم يُحدَّد إلا نوع المعامِل، ويتيح هذا للمنفذ تحديد أسماء المعامِلات لتجنب ورود تحذيرات من المصرِّف. سنتناول الآن تنفيذ الواجهة البرمجية، إذ ستجد عادةً في الدوال الأعقد مصطلحًا يدل على أنّ دوال تنفيذ الواجهة البرمجية هي عبارة عن غلاف حول الدوال الأخرى التي تكون عادةً مسبوقةً بشرطة سفلية أو اثنتين، إذ ستستدعي الدالة ()say_hello_fn دالةً أخرى ()say_hello_function_ على سبيل المثال، ولهذه عدة استخدامات، إذ نستخدمها عمومًا لنحظى بأجزاء أبسط وأصغر من الواجهة API -في تنظيم الوسائط arguments أو التحقق منها مثلًا- منفصلةً عن عملية التنفيذ الأعقد، ويسهّل هذا غالبًا المسار إلى تحقيق تغييرات ملموسة في العمليات الداخلية مع ضمان بقاء الواجهة ثابتة، إلا أنّ عملية التنفيذ هنا بسيطة جدًا ولا تحتاج حتى إلى دوال داعمة خاصة بها، كما يختلف مدلول بادئات الدالة التي تكون شرطة سفلية واحدة _ أو مزدوجة __ أو حتى ثلاثية ___ باختلاف المشاريع، لكنها عمومًا تُعَدّ تحذيرًا مرئيًا بأنه لا يُفترَض استدعاء الدالة مباشرةً من خارج الواجهة. ملاحظة: قد يُشار إلى دالة الشرطة السفلية المزدوجة ‎__‎foo‎ في المحادثات بالتابع السحري dunder foo وتكون فو foo مثل س أو ص في الجبر. نملأ مؤشرات الدالة في المرحلة ما قبل الأخيرة في struct greet_api greet_api، إذ يُعَدّ اسم الدالة مؤشرًا، لذا لا حاجة لأخذ عنوان الدالة مثل say_hello_fn&، وأخيرًا يمكننا استدعاء دوال واجهة API ضمن بنية main. ستلاحظ هذا المصطلح باستمرار عند تصفحك الشيفرة المصدرية source code،ـ ويمكن أن نوضح ذلك في هذا المثال البسيط الذي اجتزأناه من الملف include/linux/virtio.h في الشيفرة المصدرية لنواة نظام لينكس: /** * virtio_driver - operations for a virtio I/O driver * @driver: underlying device driver (populate name and owner). * @id_table: the ids serviced by this driver. * @feature_table: an array of feature numbers supported by this driver. * @feature_table_size: number of entries in the feature table array. * @probe: the function to call when a device is found. Returns 0 or -errno. * @remove: the function to call when a device is removed. * @config_changed: optional function to call when the device configuration * changes; may be called in interrupt context. */ struct virtio_driver { struct device_driver driver; const struct virtio_device_id *id_table; const unsigned int *feature_table; unsigned int feature_table_size; int (*probe)(struct virtio_device *dev); void (*scan)(struct virtio_device *dev); void (*remove)(struct virtio_device *dev); void (*config_changed)(struct virtio_device *dev); #ifdef CONFIG_PM int (*freeze)(struct virtio_device *dev); int (*restore)(struct virtio_device *dev); #endif }; كل المطلوب هو أن نفهم فهمًا سطحيًا أنّ هذه البنية هي وصف لجهاز الإدخال والإخراج I/O الافتراضي، ونلاحظ أن المتوقَّع من مستخدِم واجهة API هذه -أي كاتب تعريف الجهاز device driver- هو تقديم عدد من الدوال التي ستُستدعَى في شروط مختلفة أثناء تشغيل النظام، أي عند تقصّي عتاد جديد hardware أو عند إزالة عتاد ما، …إلخ على سبيل المثال، كما يحتوي على مجموعة بيانات، وهي البُنى التي يجب تعبئتها بالبيانات المرتبطة بها، كما يُعَدّ البدء بعناصر توصيف مثل هذه أسهل طريقة لبدء فهم الطبقات المختلفة لشيفرة النواة البرمجية. المكتبات تؤدي المكتبات دورَين يوضحان التجريد، هما: تتيح للمبرمجين إعادة استخدام الشيفرة البرمجية المتاح الوصول إليها عمومًا. تؤدي دور الصندوق الأسود في تنفيذ الخصائص الوظيفية عن المبرمج. تختص المكتبة التي تنفذ الوصول إلى البيانات غير المعالَجة في الملفات على سبيل المثال بلاحقة JPEG بميزة تتيح للعديد من البرامج التي ترغب في الوصول إلى ملفات الصور استخدام المكتبة نفسها، كما لا يضطر المبرمجون الذين يبرمجون هذه البرامج إلى الانشغال بالتفاصيل الدقيقة لصيغة الملف JPEG، وإنما يركزون جهودهم على دور الصورة أو موضعها في البرنامج. يشار إلى المكتبة القياسية في منصة يونكس باسم libc عمومًا، ومهمتها توفير الواجهة الأساسية للنظام، والاستدعاءات الأساسية مثل ()read و ()write و ()printf، كما توصَف واجهة API هذه بمجملها بتوصيف يسمى بوزيكس POSIX، وهي متاحة مجانًا على الإنترنت وتصف العديد من الاستدعاءات التي تؤلف واجهة API القياسية في نظام يونكس. تتبع معظم منصات يونكس عمومًا معايير بوزيكس، مع وجود بعض الفروقات الطفيفة التي تكون مهمةً أحيانًا (وهذا ما يفسر تعقيد أنظمة بناء غنو Gnu autotools المختلفة، التي تحاول دومًا إخفاء هذه الفروقات عنك). يحتوي نظام لينوكس على العديد من الواجهات التي لا تتبع معايير بوزيكس، لذا فإن بناء تطبيقات تستخدم هذه الواجهات دون غيرها لن يجعل تطبيقك محمولًا portable بما يكفي. تُعّدّ المكتبات تجريدًا أساسيًا يضم الكثير من التفاصيل، وسنتناول في فصول لاحقة آلية عمل المكتبات بالتفصيل. ترجمة -وبتصرّف- للقسم Everything is a file!‎ والقسم Implementing abstraction من الفصل Chapter 1. General Unix and Advanced C من كتاب Computer Science from the Bottom Up. اقرأ أيضًا المقال التالي: مفهوم واصفات الملفات File Descriptors وارتباطها بعملية التجريد في أنظمة التشغيل التجريد (Abstraction) والواجهات (Interfaces) والسمات (Traits) في PHP نمط التصميم معمل التجريد Abstract Factory النسخة العربية الكاملة لكتاب: أنظمة التشغيل للمبرمجين

تستعرض هذه المقالة أربعةً من خوارزميات الأشجار والمخططات، وهي خوارزمية البحث بالعرض أولا BFS، وخوارزمية البحث بالعمق أولا DFS، والبائع المتجول، وخوارزمية كثيرة الحدود للعثور على أصغر غطاء رأسي في مخطط ما. البحث بالعرض أولا Breadth-First Search سنحاول استعمال هذه الخوارزمية في عدة تطبيقات عمليات بحث. البحث عن أقصر مسار من المصدر إلى العقد الأخرى خوارزمية البحث بالعرض أولا BFS هي خوارزمية لتسلق مخطط أو البحث فيها. تبدأ الخوارزمية من جذر الشجرة (أو أيّ عقدة من المخطط، ويُشار إليها أحيانًا باسم "مفتاح البحث" - search key)، ثمّ تستكشف العقد المجاورة أولاً قبل الانتقال إلى المستوى التالي من العقد. اكتُشفت خوارزمية BFS في أواخر الخمسينيات من قبل إدوارد فورست مور Edward Forrest Moore، الذي استخدمها للعثور على أقصر مسار للخروج من متاهة، وقد اكتُشفت أيضًا بشكل مستقل من قبل CY Lee الذي استخدمها في مجال التوجيه السلكي في عام 1961. تفترض خوارزمية BFS الأمور التالية: لن نجتاز أي عقدة أكثر من مرة. تقع العقدة المصدرية (أي العقدة التي نبدأ منها) في المستوى 0. العقد التي يمكننا الوصول إليها مباشرة من العقدة المصدرية ستكون في المستوى 1، والعقد التي يمكننا الوصول إليها مباشرة من عقد المستوى 1 ستكون في المستوى 2 وهكذا دواليك. يشير مستوى عقدة ما إلى أقصر مسار يصل إلى تلك العقدة انطلاقًا من المصدر. انظر المثال التالي: لنفترض أنّ هذا المخطط يمثل طرقا بين عدة مدن حيث تمثل كل عقدة مدينة واحدة، فيما يشير كل ضلع بين عقدتين إلى طريق يربط بينهما، ونحن نريد الانتقال من العقدة 1 إلى العقدة 10. ستكون العقدة 1 هي المصدر، وهذا يجعلها في المستوى 0. نحدد (نلوّن) العقدة 1 لنشير إلى أننا زرناها. يمكننا الذهاب إلى العقدة 2 أو العقدة 3 أو العقدة 4 من العقدة المصدر، أي العقدة 1، لذلك ستكون هناك 3 عقد من المستوى 1. نحدد هذه العقد لنبيّن أنّها مُزارة، ثمّ نعمل عليها. نلوّن العقد المُزارة، حيث نلوّن العقد التي نعمل عليها حاليًا باللون الوردي، تذكّر أنّنا لن نزور العقدة نفسها مرتين. يمكننا الذهاب إلى العقد 6 و 7 و 8 عبر كل من العقدة 2 والعقدة 3 والعقدة 4، وسنحددهذه العقد لنبيّن أنّها مُزارة. مستوى هذه العقد سيساوي (1 +1) = 2. يشير مستوى العقد إلى أقصر مسافة بينها وبين المصدر. على سبيل المثال: بما أن العقدة 8 موجودة في المستوى 2، فهذا يعني أنّ المسافة من المصدر إلى العقدة 8 هي 2. لم نصل بعدُ إلى العقدة المستهدفة وهي العقدة 10، لذا ننتقل إلى العقد التالية. نستطيع الانطلاق من أيّ من عقد المستوى 2، وهي العقدة 6 والعقدة 7 والعقدة 8. ها قد وجدنا العقدة 10 عند المستوى 3، هذا يعني أنّ أقصر مسار من المصدر إلى العقدة 10 هو 3، وقد بحثنا في كل مستوى من مستويات المخطط إلى أن وجدنا أقصر مسار، وإذ ذاك سنمسح الأضلاع التي لم نستخدمها: بعد إزالة تلك الأضلاع التي لم نستخدمها نحصل على شجرة تُسمى شجرة البحث بالعرض أولًا BFS. تُظهر هذه الشجرة أقصر مسار من المصدر إلى جميع العقد الأخرى. مهمتنا الآن هي الانتقال من العقدة المصدر إلى العقد الموجودة في المستوى 1، ثم من عقد المستوى 1 إلى عقد المستوى 2، وهكذا حتى نصل إلى وجهتنا. يمكننا استخدام الطوابير Queues لتخزين العقد التي سنعالجها. لكل عقدة نعمل عليها فإننا ندفع (نضيف) إلى الطابور جميع العُقد الأخرى التي من الممكن اجتيَازها مباشرة لكنّنا لم نفعل بعد. هذه محاكاة للمثال: أولاً، ندفع العقدة المصدر إلى الطابور، فيبدو هكذا: front +-----+ | 1 | +-----+ مستوى العقدة 1 يساوي 0، أي level[1] = 0، نبدأ الآن البحث بالعرض أولا BFS. في البداية، ننزع عقدة من الطابور فنحصل على العقدة 1، يمكننا -انطلاقًا من هذه العقدة- أن نذهب إلى العقدة 4 أو 3 أو 2، لهذا فهذه العقد الثلاث من المستوى الأول، أي level[4] = level[3] = level[2] = level[1] + 1 = 1. سنحددالآن هذه العقد لنبيّن أنّها مُزارَة، ثمّ ندفعها إلى الطابور. front +-----+ +-----+ +-----+ | 2 | | 3 | | 4 | +-----+ +-----+ +-----+ ننزع الآن العقدة 4 من الطابور ونعالجها، نستطيع الذهاب منها إلى العقدة 7، لهذا يكون لدينا: level[7] = level[4] + 1 = 2. والآن نحددالعقدة 7، ثمّ ندفعها إلى الطابور. front +-----+ +-----+ +-----+ | 7 | | 2 | | 3 | +-----+ +-----+ +-----+ من العقدة 3، يمكننا الذهاب إلى العقدة 7 أو العقدة 8، وبما أن العقدة 7 محددة من قبل (أي مُزارة سابقًا)، فإننا نحدد العقدة 8، ونضع level[8] = level[3] + 1 = 2. والآن ندفع العقدة 8 إلى الطابور. front +-----+ +-----+ +-----+ | 6 | | 7 | | 2 | +-----+ +-----+ +-----+ ستستمر هذه العملية حتى نصل إلى وجهتنا أو نُفرِغ الطابور، وتزوّدنا مصفوفة المستويات level بطول أقصر مسار من المصدر. نستطيع تهيئة عناصر مصفوفة المستويات بقيمة اللانهاية، كناية إلى أنّ العقد لم تُزر بعد. انظر المثال التوضيحي لهذا: Procedure BFS(Graph, source): Q = queue(); level[] = infinity level[source] := 0 Q.push(source) while Q is not empty u -> Q.pop() for all edges from u to v in Adjacency list if level[v] == infinity level[v] := level[u] + 1 Q.push(v) end if end for end while Return level يمكننا معرفة المسافة التي تفصل كل عقدة عن المصدر من خلال التكرار عبر مصفوفة المستويات، على سبيل المثال: المسافة إلى العقدة 10 من المصدر مخزّنة في level[10]‎‎. قد نريد أحيانًا أن نعرف المسارات الأخرى التي يمكن أن تُوصلنا إلى العقدة انطلاقًا من المصدر، وذلك إلى جانب المسار الأقصر. لفعل هذا نحتاج إلى مصفوفة جديدة نسميها parent، قيمة parent[source]‎‎ ‏(source هنا تعني العقدة المصدر‏) ستكون معدومة ‎‎NULL‎‎. نضيف التعليمة ‎parent[v] := u‎ إلى المثال الوهمي عند كل تحديث لمصفوفة المستويات level في حلقة for. لكي تعثر على المسار بعد انتهاء خوارزمية البحث العرضي أولًا، يكفي أن تجتاز المصفوفة parent خلفيًا إلى أن تصل إلى المصدر، والذي يحمل القيمة NULL في هذه المصفوفة. هذا مثال توضيحي يستخدم العودية recursion: Procedure PrintPath(u): if parent[u] is not equal to null PrintPath(parent[u]) end if print -> u وهذا مثال لا يستخدمها وإنما يستخدم التكرارية فقط iteration: Procedure PrintPath(u): S = Stack() while parent[u] is not equal to null S.push(u) u := parent[u] end while while S is not empty print -> S.pop end while تعقيد الخوارزمية: سوف نزور كل عقدة وكل ضلع مرّة واحدة بالضبط، لذا سيكون تعقيد الخوارزمية الزمني O (V + E)‎‎، حيث يمثل V عدد العقد، ويمثّل E عدد الأضلاع. البحث عن أقصر مسار ينطلق من المصدر في مخطط ثنائية الأبعاد قد نحتاج أحيانًا إلى العثور على أقصر مسار من مصدر معيّن إلى جميع العقد الأخرى، أو إلى عقدة محدّدة في مخطط ثنائية الأبعاد. على سبيل المثال: نريد أن نعرف عدد التحركات المطلوبة للفارس للوصول إلى مربع معين في رقعة الشطرنج، وهذه حالة خاصة من مشكلة أكبر، حيث تكون لدينا رقعة بعض مربعاتها محظورة (الفارس لا يمكنه الانتقال لبعض المربعات على الرقعة)، وعلينا العثور على أقصر مسار من مربع إلى آخر لا يمر عبر المربعات المحظورة. في مثل هذه الحالات، يمكننا تحويل المربعات أو الخلايا إلى عقد، ونحل هذه المشكلة بسهولة باستخدام خوارزمية البحث بالعرض أولًا BFS. ستكون المصفوفات visited و parent و level جميعها مصفوفات ثنائية الأبعاد. نأخذ جميع التحركات الممكنة لكل عقدة، ونحسب المسافة إلى العقد الأخرى عبر تحليل مسارات التحرك، ثم نضيف مصفوفة أخرى نسميها direction، والتي ستخزّن جميع التركيبات الممكنة للاتجاهات التي يمكننا الذهاب إليها. مثلا، هذه مصفوفة الاتجاهات الخاصة بالتحركات الأفقية والعمودية: +----+-----+-----+-----+-----+ | dx | 1 | -1 | 0 | 0 | +----+-----+-----+-----+-----+ | dy | 0 | 0 | 1 | -1 | +----+-----+-----+-----+-----+ تمثل dx الحركة على المحور الأفقي x بينما تمثل dy الحركة على المحور العمودي y، ولا شك أن هناك طرق أخرى لتمثيل اتجاهات الحركة لكن يُفضل استخدام مصفوفة الاتجاهات لأنها أسهل وأبسط. كذلك هناك الكثير من التركيبات الممكنة للحركة، إذ يمكن أن تكون التحركات قُطرية أو قد تكون أكثر تعقيدًا مثل تحركات الحصان على رقعة الشطرنج. وينبغي أن نضع في حسباننا الأمور التالية: إذا كانت أيّ من الخلايا محظورة فسيكون علينا أن نتحقق في كل حركة محتملة مما إذا كانت الخلية الحالية محظورة أم لا. علينا أن نتحقق أيضًا ممّا إذا كنا قد تجاوزنا الحدودَ، أي حدودَ المصفوفة. سنُعطى عدد الصفوف والأعمدة. انظر المثال التوضيحي التالي: Procedure BFS2D(Graph, blocksign, row, column): for i from 1 to row for j from 1 to column visited[i][j] := false end for end for visited[source.x][source.y] := true level[source.x][source.y] := 0 Q = queue() Q.push(source) m := dx.size while Q is not empty top := Q.pop for i from 1 to m temp.x := top.x + dx[i] temp.y := top.y + dy[i] if temp is inside the row and column and top doesn't equal to blocksign visited[temp.x][temp.y] := true level[temp.x][temp.y] := level[top.x][top.y] + 1 Q.push(temp) end if end for end while Return level ناقشنا سابقًا أن خوارزمية البحث بالعرض أولا BFS لا تصلح إلا للمخططات غير الموزونة unweighted graphs، أما بالنسبة للمخططات الموزونة فسنحتاج إلى خوارزمية ديكسترا. وبالنسبة لدورات الأضلاع السلبية negative edge cycles فسنحتاج إلى خوارزمية بِِلمان - فورد. هناك مسألة أخرى ينبغي الانتباه إليها، وهي أنّ هذه الخوارزمية مخصّصة لإيجاد أقصر مسار من مصدر واحد، فإذا أردت العثور على المسافة من كل عقدة إلى جميع العقد الأخرى ستحتاج إلى استخدام خوارزمية بِلمان - فورد كذلك. البحث عن المكونات المتصلة لمخطط غير موجهة باستخدام خوارزمية BFS يمكن استخدام خوارزمية BFS للعثور على المكونات المتصلة connected components في مخطط غير موجه، ويمكن استخدامها أيضًا للتحقق مما إذا كان المخطط متصلًا أم لا، وسنفترض فيما يلي أنّنا نتعامل مع مخططات غير موجهة. تعريف: يكون المخطط متصلًا connected إذا كان هناك مسار بين كل زوج من الحروف في المخطط. هذا مثال على مخطط متصل: المخطط التالي غير متصل، ولكن يحتوي على مكوّنتين متصلتين: المكونة المتصل الأولى: {a، b، c، d، e} . المكون المتصلة الثانية: {f} خوارزمية BFS هي خوارزمية لاجتياز المخططات، لذا إن بدأت الخوارزمية من عقدة مصدرية ما وانتقلت من عقدة إلى أخرى، ولم تترك عقدة إلا زارتها قبل انتهائها، فيكون المخطط في هذه الحالة متصلًا، أما إن بقيت بعض بعض العقد غير مُزارة، فسيكون المخطط غير متصل. انظر المثال التوضيحي التالي للخوارزمية: boolean isConnected(Graph g) { BFS(v) // هي عقدة مصدرية v if(allVisited(g)) { return true; } else return false; } وهذا تطبيق بلغة C للتحقق مما إذا كان مخططًا متصلًأ غير موجّه أم لا: #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #define MAXVERTICES 100 void enqueue(int); int deque(); int isConnected(char **graph,int noOfVertices); void BFS(char **graph,int vertex,int noOfVertices); int count = 0; struct node { int v; struct node *next; }; typedef struct node Node; typedef struct node *Nodeptr; Nodeptr Qfront = NULL; Nodeptr Qrear = NULL; char *visited;// مصفوفة لتتبع العقد المُزارة int main() { int n,e;// ‫ يمثل n عدد الحروف، ويمثل e عدد الأضلاع int i,j; char **graph;//adjacency matrix printf("Enter number of vertices:"); scanf("%d",&n); if(n < 0 || n > MAXVERTICES) { fprintf(stderr, "Please enter a valid positive integer from 1 to %d",MAXVERTICES); return -1; } graph = malloc(n * sizeof(char *)); visited = malloc(n*sizeof(char)); for(i = 0;i < n;++i) { graph[i] = malloc(n*sizeof(int)); visited[i] = 'N';// في البداية، تكون جميع العقد غير مزارة for(j = 0;j < n;++j) graph[i][j] = 0; } printf("enter number of edges and then enter them in pairs:"); scanf("%d",&e); for(i = 0;i < e;++i) { int u,v; scanf("%d%d",&u,&v); graph[u-1][v-1] = 1; graph[v-1][u-1] = 1; } if(isConnected(graph,n)) printf("The graph is connected"); else printf("The graph is NOT connected\n"); } void enqueue(int vertex) { if(Qfront == NULL) { Qfront = malloc(sizeof(Node)); Qfront->v = vertex; Qfront->next = NULL; Qrear = Qfront; } else { Nodeptr newNode = malloc(sizeof(Node)); newNode->v = vertex; newNode->next = NULL; Qrear->next = newNode; Qrear = newNode; } } int deque() { if(Qfront == NULL) { printf("Q is empty , returning -1\n"); return -1; } else { int v = Qfront->v; Nodeptr temp= Qfront; if(Qfront == Qrear) { Qfront = Qfront->next; Qrear = NULL; } else Qfront = Qfront->next; free(temp); return v; } } int isConnected(char **graph,int noOfVertices) { int i; // نختار العقدة 0 لتكون عقدة مصدرية BFS(graph,0,noOfVertices); for(i = 0;i < noOfVertices;++i) if(visited[i] == 'N') return 0;//0 implies false; return 1;//1 implies true; } void BFS(char **graph,int v,int noOfVertices) { int i,vertex; visited[v] = 'Y'; enqueue(v); while((vertex = deque()) != -1) { for(i = 0;i < noOfVertices;++i) if(graph[vertex][i] == 1 && visited[i] == 'N') { enqueue(i); visited[i] = 'Y'; } } } للعثور على جميع المكونات المتصلة لمخطط غير موجه، يكفي أن نضيف سطرين إلى شيفرة الدالة BFS. الفكرة هي أن نستدعي الدالة BFS إلى أن تُزار جميع الحروف. هذا هو السطر الأول، المتغير count هو متغير عام مهيء على القيمة 0، وهذا السطر يوضع في بداية دالة BFS: printf("\nConnected component %d\n",++count); وهذا هو السطر الثاني، اجعله في بداية حلقة while في دالة BFS: printf("%d ",vertex+1); نعرّف الآن الدالة التالية: void listConnectedComponents(char **graph,int noOfVertices) { int i; for(i = 0;i < noOfVertices;++i) { if(visited[i] == 'N') BFS(graph,i,noOfVertices); } } خوارزمية البحث بالعمق أولا Depth First Search خوارزمية البحث بالعمق أولًا DFS هي خوارزمية لتسلق مخطط أو البحث فيها، وتبدأ من الجذر وتستكشف العقد على طول كل فرع وتتعمق فيه إلى آخر حدّ قبل أن ترتد backtrack، وقد استُخدِمت نسخة أولية من هذه الخوارزمية من قبل عالم الرياضيات الفرنسي تشارلز بيير Tr‎é‎maux في القرن التاسع عشر لإيجاد حلول للمتاهات. البحث بالعمق أولًا هي طريقة تحاول العثور على جميع العقد التي يمكن الوصول إليها من العقدة المصدر، وتجتاز خوارزمية DFS عقد مُكوّنة متصلة connected component ما من مخطط خوارزمية البحث بالعرض أولًا، ثم تعرّف شجرة ممتدة spanning tree. كذلك تستكشف خوارزمية البحث بالعمق أولا كل الأضلاع بطريقة منهجية. إذ تبدأ من العقدة المصدرية، وبمجرد الوصول إلى عقدة من المخطط تبدأ خوارزمية DFS في الاستكشاف انطلاقًا منها (على عكس خوارزمية BFS، التي تضعها في طابور لأجل استكشافها لاحقًا). انظر المثال التالي: نجتاز المخطط باستخدام القواعد التالية: نبدأ من المصدر. لن نزور أيّ عقدة مرتين. نلوّن العقد التي لم نزرها بعد باللون الأبيض. نلوّن بالرمادي العقد التي زرناها ولكن لم نزر بعد جميع العقد المتفرّعة منها. نلوّن بالأسود العقد التي اجتزناها بالكامل هي والعقد المتفرعة منها. تبيّن الرسوم التالية هذه الخطوات: الكلمة المفتاحية التي تهمنا والتي نراها فيما سبق هي الضلع الخلفي backedge، فالضلع 5-1 هو ضلع خلفي backedge، لأننا لم ننته بعد من العقدة 1، فالعودة إلى العقدة المصدرية 1 يعني وجود دورة في المخطط. إذا كنا نستطيع الانتقال من عقدة رمادية إلى أخرى في خوارزمية البحث بالعمق أولا، فذلك دليل على أنّ المخطط يحتوي على دورة، وهذه إحدى طرق رصد الدورات في المخططات. يمكننا أن نجعل أيّ ضلع في الدورة كضلع خلفي اعتمادًا على العقدة المصدرية، وترتيب زيارة العقد. على سبيل المثال: لو انتقلنا إلى العقد 5 من العقدة 1 أولا، لوجدنا أنّ الضلع 2-1 أصبح ضلعًا خلفيًا. تسمى الأضلاع التي تنتقل من عقدة رمادية إلى عقدة بيضاء أضلاع الشجرة أو أضلاعًا شجرية tree edge، وإذا أبقينا على أضلاع الشجرة وحذفنا الأضلاع الأخرى، فسوف نحصل على شجرة البحث بالعمق أولا DFS. إذا استطعنا زيارة عقدة مزارة سابقًا في مخطط غير موجه فذلك يعني وجود ضلع خلفي، أمّا بالنسبة للمخططات الموجّهة فسيكون علينا أن نتحقق من الألوان، حيث يكون الضلع خلفيًا فقط إذا كان بمقدورنا الانتقال من عقدة رمادية إلى عقدة رمادية أخرى. أيضًا، في خوارزمية البحث بالعمق أولا، نستطيع تخزين علامات زمنية timestamps لكل عقدة، تخزن هذه العلامات الزمنية معلومات عما حدث للعقد أثناء المعالجة، ونخزّنها في مصفوفتين، مصفوفة f لتخزين أوقات الانتهاء، ومصفوفة d لتخزين أوقات استكشاف العقد: عندما يتغيّر لون العقدة v من الأبيض إلى الرمادي نسجّل الوقت في الموضع d[v]‎‎. عند يتغيّر لون عقدة v من الرمادي إلى الأسود، نسجّل الوقت في f [v]‎‎. سيبدو المثال التوضيحي لتخزين العلامات الزمنية كما يلي: Procedure DFS(G): for each node u in V[G] color[u] := white parent[u] := NULL end for time := 0 for each node u in V[G] if color[u] == white DFS-Visit(u) end if end for Procedure DFS-Visit(u): color[u] := gray time := time + 1 d[u] := time for each node v adjacent to u if color[v] == white parent[v] := u DFS-Visit(v) end if end for color[u] := black time := time + 1 f[u] := time التعقيد: تُزار كل عقدة وكل ضلع مرة واحدة، لذا فإن تعقيد خوارزمية DFS هو O (V + E)‎‎، حيث يمثّل V عدد العقد في المخطط، ويمثل E عدد الأضلاع. التطبيقات على خوارزمية البحث بالعمق أولًا كثيرة، منها على سبيل المثال لا الحصر: العثور على أقصر مسار بين كل زوج من العقد في مخطط غير موجه. رصد الدورات في المخططات. العثور على المسارات. الترتيب التخطيطي (الطوبولوجي). التحقق ممّا إذا كان المخطط ثنائي التجزئة. العثور على المكونات شديدة الاتصال Strongly Connected Component. حل الألغاز التي لها حل واحد. خوارزمية البائع المتجول إن إنشاء مسار يمر عبر كل رأس من رؤوس المخطط مرة واحدة يكافئ ترتيبًا يرتّب حروف ذلك المخطط، ويمكننا استغلال هذه الخاصية لحساب التكلفة الدنيا لعبور كل رأس مرة واحدة بالضبط عبر تجريب كل التبديلات لمجموعة الأعداد من ‎1‎ إلى ‎N‎، وعددها ‎N!‎. انظر الشيفرة العامة لهذا: minimum = INF for all permutations P // كل التبديلات current = 0 for i from 0 to N-2 // أضف تكلفة الانتقال من عقدة إلى إلى أخرى current = current + cost[P[i]][P[i+1]] // أضف تكلفة الانتقال من العقدة الأخيرة إلى إلى العقدة الأولى current = current + cost[P[N-1]][P[0]] if current < minimum // إن كان ذلك ضروريا minimum حدِّث minimum = current output minimum التعقيد الزمني: هناك ‎N!‎ تبديلة ينبغي معالجتها، وحساب تكلفة كل مسار تستغرق ‎O(N)‎، من ثم فإنّ هذه الخوارزمية تستغرق مدة O ‎(‎N ‎*‎ N!)‎. استخدام البرمجة الديناميكية انظر المسار: (1,2,3,4,6,0,5,7) والمسار (1,2,3,5,0,6,7,4) تبقى تكلفة الانتقال من العقدة ‎1‎ إلى العقدة ‎2‎ ثمّ إلى العقدة ‎3‎ كما هي، لذا ليس علينا إعادة حسابها، إذ يمكن أن نحفظ هذه النتيجة لاستخدامها لاحقًا. لنفترض أنّ ‎dp[bitmask][vertex]‎ تمثل الحد الأدنى لتكلفة المسارات التي تعبر جميع الحروف التي قيمة البتّات المقابلة لها فيها ‎bitmask‎ تساوي ‎1‎، والتي تنتهي عند الحرف ‎vertex‎. على سبيل المثال: dp[12][2] 12 = 1 1 0 0 ^ ^ vertices: 3 2 1 0 نظرًا لأنّ ‎1100‎ هي التمثيل الثنائي لـ 12، فإنّ ‎dp[12][2]‎ تمثل الانتقال عبر الحرفين ‎2‎ و ‎3‎ في المخطط عبر مسار ينتهي عند الحرف 2. هذا تطبيق على الخوارزمية بلغة C++‎: int cost[N][N]; // إن كان ذلك ضروريا N تعديل قيمة int memo[1 << N][N]; // -1 تهيئة كل العناصر بالقيمة int TSP(int bitmask, int pos){ int cost = INF; if (bitmask == ((1 << N) - 1)){ // استكشاف كل العقد return cost[pos][0]; // تكلفة الرجوع } if (memo[bitmask][pos] != -1){ // إن كنا قد حسبنا هذه القيمة سابقا return memo[bitmask][pos]; // فسنعيد القيمة السابقة، فلا داعي لإعادة حسابها } for (int i = 0; i < N; ++i){ if ((bitmask & (1 << i)) == 0){ //إن لم تُكن العقدة مُزارة بعد cost = min(cost,TSP(bitmask | (1 << i) , i) + cost[pos][i]); // زيارة العقدة } } memo[bitmask][pos] = cost; // حفظ النتيجة return cost; } //Call TSP(1,0) قد يكون هذا السطر مبهمًا، لذا سنفصِّله من أجل التوضيح: cost = min(cost,TSP(bitmask | (1 << i) , i) + cost[pos][i]); هنا، تعيّن العبارة ‎bitmask | (1 << i)‎ البتة رقم i في ‎bitmask‎ وتعطيها القيمة 1 دلالة على أنّ الحرف رقم i قد تمت زيارته. تمثّل i الموضوعة بعد الفاصلة قيمة الموضع pos الجديد في هذا الاستدعاء، والذي يمثل الحرف الأخير الجديد. وتضيف العبارة‎cost[pos][i‎]‎ تكلفة الانتقال من الحرف الموجود في الموضع pos إلى الحرف i. يُحدّث هذا السطر قيمة ‎cost‎، ويعطيها أدنى قيمة ممكنة للمرور عبر كل الحروف الأخرى التي لم تُزر بعد. التعقيد الزمني: هناك ‎2^N‎ قيمة ممكنة لـ ‎bitmask‎ و ‎N‎ قيمة ممكنة لـ ‎pos‎ في الدالة ‎TSP(bitmask,pos)‎. ويستغرق تنفيذ كل دالة ‎O(N)‎ (الحلقة for). وبالتالي يستغرق هذا التطبيق إجمالا مدة ‎O(N^2 * 2^N)‎ لإيجاد الحل النهائي. خوارزمية كثيرة الحدود ومقيدة زمنيًا للعثور على أصغر غطاء رأسي تعريف: ليكن G مخطط، و C مجموعة من حروفها، فنقول أنّ C غطاء رأسي للمخطط G إن كانت تحتوي طرفًا واحدًا على الأقل من كل ضلع من أضلاع المخطط. وفي هذه الفقرة نستعرض خوارزمية كثيرة الحدود للحصول على أصغر غطاء رأسي vertex cover لمخطط متصل غير موجّه. التعقيد الزمني لهذه الخوارزمية يساوي O (n2)‎‎. هذا مثال توضيحي لخوارزمية أصغر غطاء رأسي، إذ نُدخل إليها مخططًا متصلًا G لتعيد لنا مجموعة C تمثّل أصغر غطاء رأسي لهذا المخطط. Set C <- new Set<Vertex>() Set X <- new Set<Vertex>() X <- G.getAllVerticiesArrangedDescendinglyByDegree() for v in X do List<Vertex> adjacentVertices1 <- G.getAdjacent(v) if !C contains any of adjacentVertices1 then C.add(v) for vertex in C do List<vertex> adjacentVertices2 <- G.adjacentVertecies(vertex) if C contains any of adjacentVertices2 then C.remove(vertex) return C يمكنك استخدام ترتيب الدلو لترتيب الحروف بحسب درجاتها، وبما أن القيمة القصوى للدرجات تساوي (n-1)، حيث يمثّل n عدد الحروف، فستستغرق عمليات الترتيب O(n)‎‎. ترجمة -بتصرّف- للفصول 41 و 42 و 44 و 53 من كتاب Algorithms Notes for Professionals. اقرأ أيضًا المقال السابق: خوارزميات البحث في النصوص تطبيقات الخوارزميات الشرهة خوارزمية ديكسترا Dijkstra’s Algorithm

الرسم التخطيطي أو المخطط هو مجموعة من النقاط والخطوط التي ترتبط ببعضها (يمكن أن تكون فارغة)، وتسمى نقاط المخطط رؤوسًا vertices أو عقدًا nodes، بينما تسمى الخطوط التي تربط رؤوس المخطط أضلاعًا edges أو أقواسًا أو خطوطًا. يعرَّف مخطط G مثلًا كزوْج (V، E)، حيث تمثّل V مجموعة من الحروف، وتمثّل E مجموعة الأضلاع التي تربط تلك الحروف، انظر: E ⊆ {(u,v) | u, v ∈ V}‎‎ تخزين المخططات هناك طريقتان شائعتان لتخزين المخططات، وهما: مصفوفة التجاور Adjacency Matrix. قائمة التجاور. مصفوفة التجاور مصفوفة التجاور هي مصفوفة تُستخدم لتمثيل مخطط محدود finite graph، وتشير عناصر المصفوفة إلى ما إذا كانت أزواج الرؤوس متجاورة (مترابطة) في المخطط أم لا. وفي نظرية المخططات، نقول أنّ العقدة B مجاورة للعقدة A إذا كنا نستطيع الذهاب من العقدة A إلى العقدة B، وسنتعلم الآن كيفية تخزين العُقد المتجاورة عبر مصفوفة التجاور Adjacency Matrix ثنائية الأبعاد، هذا يعني أننا سنمثل العقد التي تتشارك الأضلاع فيما بينها. نرى في الشكل الموضح أعلاه جدولًا إلى جانب المخطط، ويمثّل هذا الجدول مصفوفة التجاور الخاصة بالمخطط المجاور له، وتمثل Matrix[‎i][j] = 1 هنا وجود ضلع بين i و j. بالمقابل، سنكتب Matrix[‎i][j] = 0 إذا لم يكن هناك أيّ ضلع يربطهما. نستطيع وزن تلك الأضلاع، أي إلحاق رقم بكل ضلع -قد يمثل هذا الرقم المسافة بين مدينتين مثلًا-، وهنا نضع الوزن في الموضع Matrix[‎i][j]‎‎ بدلًا من 1. والمخطط الموضح أعلاه ثنائي الاتجاه Bidirectional، أو غير موجّه Undirected، أي أنّه إذا كان بإمكاننا الانتقال من العقدة 2 إلى العقدة 1 فيمكننا أيضًا الانتقال من العقدة 1 إلى العقدة 2. إن لم تتحقّق هذه الخاصية نقول أنّ المخطط موجّه Directed. وتوضع أسهم بدل الخطوط إذا كان المخطط موجَّهًا، كما يمكن استخدام مصفوفات التجاور لتمثيل هذا النوع من المخططات. لكن على خلاف المخططات غير الموجّهة، فإن العقد التي لا تشترك في أيّ ضلع تُمثَّل باللانهاية inf في المخططات الموجّهة كما يبيّن الرسم أعلاه. هناك أمر آخر ينبغي الانتباه له، وهو أنّ مصفوفة التجاور الخاصة بمخطط غير موجّه تكون دائما غير متماثلة. انظر الشيفرة التوضيحية pseudo-code التالية لإنشاء مصفوفة التجاور، حيث يمثل N عدد العُقد: Procedure AdjacencyMatrix(N): Matrix[N][N] for i from 1 to N for j from 1 to N Take input -> Matrix[i][j] endfor endfor فيما يلي طريقة أخرى لتعبئة المصفوفة، يمثل N فيها عدد العُقَد بينما يمثل E عدد الأضلاع: Procedure AdjacencyMatrix(N, E): Matrix[N][E] for i from 1 to E input -> n1, n2, cost Matrix[n1][n2] = cost Matrix[n2][n1] = cost endfor يمكنك إزالة السطر Matrix[n2][n1] = cost من الشيفرة في المخططات الموجّهة. عيوب استخدام مصفوفة التجاور إحدى المشاكل التي تنجم عن استخدام مصفوفات التجاور هو أنّها تستهلك مقدارا كبيرًا من الذاكرة، فمهما كان عدد أضلاع المخطط، سنحتاج دائمًا إلى مصفوفة بحجم N*N، حيث يمثّل N عدد العُقد. أما إذا كانت هناك 10000 عقدة في المخطط فسنحتاج مصفوفة بحجم 4 * 10000 * 10000، أي حوالي 381 ميغابايت، وهذا مضيعة للذاكرة، علمًا أنّ الكثير من المخططات لا تحتوي إلا القليل من الأضلاع. وبفرض أنّنا نريد أن نعرف العقد التي يمكننا الوصول إليها انطلاقًا من العقدة u، فسنحتاج إلى التحقق من الصفّ الخاص بـ u في المصفوفة بالكامل، وهذا سيكلفنا الكثير من الوقت. والفائدة الوحيدة لمصفوفة التجاور هي أنها تمكّننا من العثور بسهولة على مسار بين عقدتين مثل u-v، وكذلك تكلفة cost ذلك المسار، أي مجموع أوزان الأضلاع التي تؤلف المسار. شيفرة جافا التالية تطبق الشيفرة العامّة أعلاه: import java.util.Scanner; public class Represent_Graph_Adjacency_Matrix { private final int vertices; private int[][] adjacency_matrix; public Represent_Graph_Adjacency_Matrix(int v) { vertices = v; adjacency_matrix = new int[vertices + 1][vertices + 1]; } public void makeEdge(int to, int from, int edge) { try { adjacency_matrix[to][from] = edge; } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException index) { System.out.println("The vertices does not exists"); } } public int getEdge(int to, int from) { try { return adjacency_matrix[to][from]; } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException index) { System.out.println("The vertices does not exists"); } return -1; } public static void main(String args[]) { int v, e, count = 1, to = 0, from = 0; Scanner sc = new Scanner(System.in); Represent_Graph_Adjacency_Matrix graph; try { System.out.println("Enter the number of vertices: "); v = sc.nextInt(); System.out.println("Enter the number of edges: "); e = sc.nextInt(); graph = new Represent_Graph_Adjacency_Matrix(v); System.out.println("Enter the edges: <to> <from>"); while (count <= e) { to = sc.nextInt(); from = sc.nextInt(); graph.makeEdge(to, from, 1); count++; } System.out.println("The adjacency matrix for the given graph is: "); System.out.print(" "); for (int i = 1; i <= v; i++) System.out.print(i + " "); System.out.println(); for (int i = 1; i <= v; i++) { System.out.print(i + " "); for (int j = 1; j <= v; j++) System.out.print(graph.getEdge(i, j) + " "); System.out.println(); } } catch (Exception E) { System.out.println("Something went wrong"); } sc.close(); } } لتشغيل الشيفرة أعلاه، احفظ الملف، ثم صرّف compile الشيفرة باستخدام التعليمة الآتية: ‎javac Represent_Graph_Adjacency_Matrix.java انظر المثال التالي الذي يوضح هذا: $ java Represent_Graph_Adjacency_Matrix Enter the number of vertices: 4 Enter the number of edges: 6 Enter the edges: 1 1 3 4 2 3 1 4 2 4 1 2 The adjacency matrix for the given graph is: 1 2 3 4 1 1 1 0 1 2 0 0 1 1 3 0 0 0 1 4 0 0 0 0 تخزين المخططات (قوائم التجاور) قائمة التجاور هي مجموعة من القوائم غير المرتبة تُستخدم لتمثيل المخططات المحدودة finite graphs، وتصف كل قائمة في المجموعة جيرانَ كلّ حرف من حروف المخطط. وميزة قوائم التجاور أنّها تحتاج مساحة ذاكرة أقل لتخزين المخططات. انظر المثال التالي عن مخططٍ ومصفوفة التجاور الخاصة به: وهذه قائمة التجاور الخاصة بالمخطط أعلاه: تسمى هذه القائمة قائمةَ التجاور adjacency list، وتوضّح الروابط بين العقد. نستطيع إن شئنا تخزين هذه المعلومات باستخدام مصفوفة ثنائية الأبعاد، لكن هذا سيكلفنا نفس مقدار الذاكرة الذي يتطلّبه تخزين مصفوفة التجاور. بدلاً من ذلك، سنستخدم الذاكرة المخصّصة ديناميكيًا لتخزين هذه القيم. تدعم العديد من لغات البرمجة نوعي البيانات المتجهات Vector والقوائم List ، والتي يمكننا استخدامها لتخزين قائمة التجاور، وهكذا لن يكون علينا تحديد حجم القائمة إذ يكفي أن نحدّد الحد الأقصى لعدد العقد. انظر الشيفرة العامة لذلك، حيث يمثل maxN الحد الأقصى للعُقد، بينما يمثل E عدد الأضلاع، ويشير التعبير x, y إلى وجود ضلع يربط بين x وy: Procedure Adjacency-List(maxN, E): edge[maxN] = Vector() for i from 1 to E input -> x, y edge[x].push(y) edge[y].push(x) end for Return edge وبما أنّ هذا المخطط غير موجّه فإنّ وجود ضلع من x إلى y يستلزم وجود ضلع معاكس، أي ضلعٍ من y إلى x، ولن تتحقق هذه الخاصية في المخططات غير الموجّهة. أما بالنسبة للمخططات الموزونة فسنحتاج إلى تخزين التكلفة (الوزن) أيضًا، من خلال إنشاء متجه أو قائمة أخرى باسم cost[]‎‎ لتخزينها، انظر الشيفرة العامة لذلك: Procedure Adjacency-List(maxN, E): edge[maxN] = Vector() cost[maxN] = Vector() for i from 1 to E input -> x, y, w edge[x].push(y) cost[x].push(w) end for Return edge, cost يمكننا الآن أن نعثر بسهولة على العقد المتصلة بعقدة ما وعددها أيضًا، وسنحتاج وقتًا أقل مقارنة بمصفوفة التجاور. بالمقابل، ستكون مصفوفة التجاور أكثر كفاءة إن احتجنا إلى معرفة ما إذا كان هناك ضلع بين u وv. مقدمة إلى نظرية الرسوم التخطيطية نظرية المخططات أو الرسوم التخطيطية Graph Theory هي فرع من فروع الرياضيات يهتم بدراسة الرسوم التخطيطية، وهي كائنات رياضية تُستخدم لنمذجة العلاقات الزوجية بين الكائنات. طُوِّرت نظرية المخططات من قبل اختراع الحاسوب، إذ كتب ليونهارت أويلر Leonhard Euler ورقة حول جسور كونيجسبرج السبعة Seven Bridges of Königsberg والتي تُعدّ أوّل ورقة علمية عن نظرية المخططات، وأدرك الناس منذ ذلك الحين أنه إذا أمكننا تحويل المشاكل إلى مسائل من نوع مدينة-طريق City-Road، فيمكننا حلها بسهولة باستخدام نظرية المخططات. وهناك تطبيقات عديدة لهذه النظرية، لعل أشهرها هو العثور على أقصر مسافة بين مدينتين. فمثلا، ينبغي أن تمرّ عبر العديد من المُوجّهات routers عندما تدخل موقعًا إلكترونيا، انطلاقًا من الخادم، لكي تصل محتويات الموقع إلى حاسوبك. تساهم نظرية المخططات هنا في العثور على الموجّهات التي ينبغي المرور عبرها للوصول إلى حاسوبك في أسرع وقت. كما تُستخدم خلال الحروب لتحديد الطريق الذي يجب قصفه لقطع العاصمة عن المدن الأخرى. وسنتعلم فيما يلي بعض الأساسيات لهذه النظرية. إليك تعاريف من المهم الاطلاع عليها ومعرفتها: المخططات: لنقل أنّ لدينا 6 مدن، نرقّم هذه المدن من 1 إلى 6. سننشئ الآن مخططًا يمثّل هذه المدن، حيث تمثل الرؤوسُ المدن، مع ربط المدن التي تربطها طرق فيما بينها بأضلاع. هذا مخطط بسيط لتمثيل المدن والطرق الرابطة بينها، ونسمي هذه المدن في نظرية المخططات عقدًا Nodes أو حروفًا Vertex فيما نسمّي الطرق أضلاعًا Edge. يمكن أن تمثل العقدة أشياءً كثيرة، إذ قد تمثّل مدنًا أو مطارات أو مربّعات على رقعة الشطرنج. بالمقابل، تمثل الأضلاع العلاقات بين تلك العقد. مثلًا، يمكن أن تمثّل هذه العلاقات الوقت اللازم للانتقال من مطار إلى آخر، أو نقلة الفارس من مربّع إلى المربعات الأخرى على رقعة الشطرنج، وغير ذلك. تمثيل لمسار الفارس على رقعة الشطرنج وببساطة، تمثّل العقدة أيّ نوع من الكائنات، وتمثّل الأضلاع العلاقات بين تلك الكائنات. العقدة المتجاورة Adjacent Node: تكون B مجاورة لـ A إذا اشتركت عقدة A مع عقدة أخرى B في ضلع واحد، أي نقول أنّ العقدتين متجاورتان إذا اتصلت عقدتان اتصالًا مباشرًا، ويمكن لكل عقدة أن يكون لها عدة عقد مجاورة. المخططات الموجّهة وغير الموجّهة Directed and Undirected Graph: توضع علامات توجيهية (مثل الأسهم) على الأضلاع في المخططات الموجّهة للدلالة على أنّ الضلع أحادي الاتجاه. من ناحية أخرى، تحتوي أضلاع المخططات غير الموجّهة على علامات اتجاه على كلا الجانبين، للدلالة على أنها ثنائية الاتجاه. لكن تُحذف علامات التوجيه تلك في الغالب من المخططات غير الموجّهة، وتمثّل حينها الأضلاع كخطوط وحسب. وإذا افترضنا وجود حفلٍ في مكان ما، فسنمثّل الأشخاص الحاضرين بالعُقد، وسنرسم خطًا بين شخصين إذا تصافحا. لا شك أن هذه المخططات غير موجّهة هنا، لأنّه إذا صافح عمرو زيدًا فهذا يعني أنّ زيدًا صافح عَمرًا كذلك، فهي عملية ثنائية. بالمقابل، إذا رسمنا ضلعًا من عمرو إلى زيد إن كان زيد يقدّر عَمرًا ويحترمه فإنّ هذه المخططات ستكون موجّهة، ذلك أن الإعجاب لا يشترط أن يكون متبادلًا. يُطلق على النوع الأول مخططات غير موجّهة undirected graphs، وتسمّى الأضلاع أضلاعًا غير موجّهة undirected edges، بالمقابل، يسمّى النوع الثاني مخططات موجّهة directed graph وتسمّى الأضلاع أضلاعًا موجّهة directed edges. المخططات الموزونة وغير الموزونة Weighted and Unweighted Graph: المخطط الموزون هو مخطط يكون لكلّ ضلع من أضلاعه رقم (وزن)، يمكن أن تمثّل هذه الأوزان التكاليف أو الأطوال أو السعات وغير ذلك، وذلك اعتمادًا على المشكلة المطروحة. بالمقابل، المخططات غير الموزونة هي مخططات نفترض أنّ أوزان جميع أضلاعها متساوية (تساوي1 افتراضيًا ). المسارات: يمثّل المسار طريقًا للانتقال من عقدة إلى أخرى ويتألّف من سلسلة من الأضلاع، ولا شيء يمنع وجود عدة مسارات بين عقدتين. في المثال أعلاه، هناك مساران من A إلى D، الأول هو A-> B ،B-> C ،C-> D ، وكلفته (مجموع أوزان الأضلاع التي تؤلّفه) هي 3 + 4 + 2 = 9، أما المسار الآخر فهو A-> D، وكلفته 10. يقال أن المسار الذي يكلّف أدنى قدر هو المسار الأقصر. الدرجة degree: درجة الحرف degree of a vertex هي عدد الأضلاع المرتبطة به، فإذا كان هناك ضلع يرتبط بالحرف في كلا الطرفين (حلقة loop)، فسيُحسب مرتين. يكون للعُقد في المخططات الموجّهة نوعان مختلفان من الدرجات: الدرجة الداخلية In-degree: عدد الأضلاع التي تشير إلى العقدة. الدرجة الخارجية Out-degree: عدد الأضلاع التي تنطلق من العقدة الحالية وتشير إلى العقد الأخرى. بالنسبة للمخططات غير الموجّهة، يكون هناك نوع واحد طبعا، ويُسمّى درجة الحرف. بعض الخوارزميات المتعلقة بنظرية المخططات: خوارزمية بلمان‎ فورد Bellman–Ford خوارزمية ديكسترا Dijkstra خوارزمية فورد فولكرسون Ford–Fulkerson خوارزمية كروسكال Kruskal. خوارزمية الجار الأقرب Nearest neighbour algorithm. خوارزمية بْرِم Prim. خوارزمية البحث العميق أولا Depth-first search. خوارزمية البحث العريض أولًا Breadth-first search. سوف نستعرضُ بعض هذه الخوارزميات لاحقًا. الترتيب الطوبولوجي Topological Sort يرتّب الترتيب الطوبولوجي حروف مخطط موجّه ترتيبًا خطيًا، إذ يضعها في قائمة مُرتّبة حسب الأضلاع الموجّهة التي تربط تلك الحروف. وليكون هذا الترتيب ممكنا، يجب ألّا يحتوي المخطط على دورة موجّهة directed cycle، فإن كان لدينا مخطط ‎G = (V, E)‎، فالترتيب الخطي رياضيًا هو ترتيب متوافق مع المخطط، أي يحقّق ما يلي: إن كانت ‎G‎ تحتوي الضلع ‎(u, v) ∈‎ E الذي ينتمي إلى E وينطلق من الحرف u إلى v، فستكون u أصغر من v وفق هذا الترتيب. وهنا من المهم ملاحظة أنّ كلّ مخطط موجّه غير دوري directed acyclic graph، أو DAG اختصارًا له ترتيب طوبولوجي واحد على الأقل، وهناك عدد من الخوارزميات التي تمكّننا من إنشاء ترتيب طوبولوجي لمخطط موجّه غير دوري في وقتٍ خطي، هذا مثال عام على إحداها: استدع دالة ‎depth_first_search(G)‎ لحساب أوقات الإنتهاء finishing times ‏بـ ‎v.f‎ لكل حرف ‎v‎ ‏ عقب الانتهاء من حرف ما، أدرِجه في مقدّمة قائمة مرتبطة linked list. يُحدَّد الترتيب الطوبولوجي بقائمة الحروف المرتبطة التي نتجت من الخطوتين السابقتين. يمكن إجراء ترتيب طوبولوجي في مدة ‎V + E، لأنّ "خوارزمية البحث العميق أولًا depth-first search" تستغرق مدّة ‎‎(V + E)‎‎ ـ كما ستستغرق ‎Ω(1)‎ (وقت ثابت) لإدراج كل الحروف ‎|V|‎ في مقدمة القائمة المرتبطة. تستخدم العديدُ من التطبيقات المخططاتَ الموجّهة الدورية directed acyclic graphs لتمثيل الأسبقية بين الأحداث، إذ يُستخدم الترتيب الطوبولوجي للحصول على الترتيب الصحيح لمعالجة كل حرف من حروف المخطط. وقد تمثّل حروف المخططُ المهامَ التي يتعيّن إنجازها، فيما تمثل الأضلاع أسبقية تنفيذ تلك المهام، وهكذا يمثّل الترتيب الطوبولوجي التسلسل المناسب لأداء مجموعة المهام الموضّحة في ‎V‎. مثال ليكن ‎v‎ حرفًا يمثّل مهمّة ‎Task(hours_to_complete: int)‎، بحيث يمثّل الوسيط hours_to_complete الوقت المُستغرَق لتنفيذ المهمة. فمثلًا، تمثّل ‎Task(4)‎ مهمّة تستغرق ‎4‎ ساعات لإكمالها. من جهة أخرى، يمثّل ضلع ‎e‎ قيمة ‎Cooldown(hours: int)‎، والتي تمثّل المدة الزمنية التي تنقضي قبل استئناف المهمة التالية (أي التي يشير إليها الضلع) بعد الانتهاء من المهمة الحالية (التي ينطلق منها الضلع). فإن كان هناك ضلع ‎Cooldown(3)‎ يربط بين مهمّتين أ و ب، فذلك يعني أنه بعد الانتهاء من المهمة أ، ستحتاج أن تنتظر 3 ساعات حتى تستطيع تنفيذ المهمة ب (مثلا ليبرد المحرّك). فيما يلي، المخطط غير الدوري والموجّه ‎dag‎ يحتوي 5 رؤوس: A <- dag.add_vertex(Task(4)); B <- dag.add_vertex(Task(5)); C <- dag.add_vertex(Task(3)); D <- dag.add_vertex(Task(2)); E <- dag.add_vertex(Task(7)); نربط الحروف عبر أضلاع موجّهة بحيث يكون المخططات غير دوري، انظر: // A ---> C -----+ // | | | // v v v // B ---> D ---> E dag.add_edge(A, B, Cooldown(2)); dag.add_edge(A, C, Cooldown(2)); dag.add_edge(B, D, Cooldown(1)); dag.add_edge(C, D, Cooldown(1)); dag.add_edge(C, E, Cooldown(1)); dag.add_edge(D, E, Cooldown(3)); ستكون هناك ثلاثة تراتيب طوبولوجية ممكنة بين ‎A‎ و‎E‎: A -> B -> D -> E A -> C -> D -> E A -> C -> E رصد الدورات في المخططات الموجهة باستخدام الاجتياز العميق أولا Depth First Traversal إذا نتج عن الاجتياز العميق أولًا ضلعٌ خلفي back edge، فذلك يعني أنّ المخطط الموجّه يحتوي دورة cycle. والضلع الخلفي هو ضلع ينطلق من عقدة ويعود إليها أو إلى إحدى أسلافها في شجرة بحث عميق أولًا Depth-first search اختصارًا DFS. بالنسبة لمخطط غير متصل disconnected graph، سنحصل على غابة بحث عميق أولا أو غابة DFS وهي اختصار لـ DFS forest، لذلك سيكون عليك التكرار على جميع الحروف في المخطط لإيجاد أشجار البحث العميق أولًا والمنفصلة disjoint DFS trees. فيما يلي تنفيذ بلغة C++‎‎: #include <iostream> #include <list> using namespace std; #define NUM_V 4 bool helper(list<int> *graph, int u, bool* visited, bool* recStack) { visited[u]=true; recStack[u]=true; list<int>::iterator i; for(i = graph[u].begin();i!=graph[u].end();++i) { if(recStack[*i]) شرح السطر السابق في الشيفرة: عند إيجاد حرف v في مكدس التكرارية الخاص باجتياز DFS، أعِد true، تابع المثال الآتي: return true; else if(*i==u) // في حال كان هناك ضلع من الحرف إلى نفسه return true; else if(!visited[*i]) { if(helper(graph, *i, visited, recStack)) return true; } } recStack[u]=false; return false; } هنا تستدعي دالة التغليف الدالةَ helper على كل حرف لم يُزَر بعد، وتعيد دالة helper القيمة true عند رصد ضلع خلفي في الشجيرة، وإلا فإنها تعيد false، تابع المثال الآتي: bool isCyclic(list<int> *graph, int V) { bool visited[V]; // مصفوفة لتتبع الأحرف المُزارة سلفا bool recStack[V]; // مصفوفة لتتبع الأحرف في المكدس التكراري للاجتياز for(int i = 0;i<V;i++) visited[i]=false, recStack[i]=false; // تهيئة جميع الأحرف على أنها غير مُزارة تكراريًا for(int u = 0; u < V; u++) // التحقق اليدوي مما إذا كانت كل الأحرف مُزارة { if(visited[u]==false) { if(helper(graph, u, visited, recStack)) // التحقق مما إذا كانت شجرةُ “بحثٍ عميقٍ أولًا” تحتوي دورة. return true; } } return false; } /* Driver function */ int main() { list<int>* graph = new list<int>[NUM_V]; graph[0].push_back(1); graph[0].push_back(2); graph[1].push_back(2); graph[2].push_back(0); graph[2].push_back(3); graph[3].push_back(3); bool res = isCyclic(graph, NUM_V); cout<<res<<endl; } تكون النتيجة كما هو موضّح أدناه، أن هناك ثلاثة أضلاع خلفية في المخططات، واحد بين الحرفين 0 و 2؛ وآخر بين الحروف 0 و1 و2؛ والحرف 3. والتعقيد الزمني للبحث يساوي O (V + E)‎‎، حيث يمثّل V عدد الحروف، وE يمثّل عدد الأضلاع. خوارزمية Thorup كيف يمكن العثور على أقصر مسار من حرف (مصدر) معيّن إلى أيّ حرف آخر في مخطط غير موجّهة؟ قدّم "ميكيل توغوب Mikkel Thorup" -نُطْقُ اسمه من الدانماركية- أول خوارزمية تحل هذه المشكلة. يساوي التعقيد الزمني لهذه الخوارزمية O (m)‎‎. وفيما يلي الأفكارُ الأساسية التي تعتمد عليها الخوارزمية: هناك عدّة طرق للعثور على الشجرة المتفرّعة spanning tree في مدة O (m)‎‎ (لن نذكر هذه الطرق هنا)، سيكون عليك إنشاء الشجرة المتفرّعة من الضلع الأقصر إلى الأطول، وسينتج عن ذلك غابة (مجموعة من الأشجار غير المتصلة بالضرورة) تحتوي العديد من المكوّنات المتصلة قبل أن تنمو كاملةً. اختر عددًا صحيحًا b ‏(b> = 2)، ولا تأخذ بالحسبان إلّا الغابات المتفرّعة ذات الطول الأقصى b ^ k، ثم ادمج المكونات المتشابهة في كل شيء ولكن تختلف في قيمة k. سنسمّى أصغر قيم k مستوى المكوّن level of the component. ثم ضع المكوّنات بعد هذا في الشجرة في المكان المناسب بحيث يكون الحرف u أبًا للحرف v إذ كان u هي أصغر مكوّن مختلف عن v ويحتوي v بشكل كامل. الجذر سيكون المخطط بأكمله، أمّا الأوراق فهي الحروف المفردة single vertices في المخطط الأصلي (مستواها يساوي سالب ما لا نهاية). ستحتوي الشجرة على O (n)‎‎ عقدة. حافظ على المسافة بين كل مكوّن وبين المصدر كما هو الحال في خوارزمية Dijkstra، تساوي مسافة مكوّن يحتوي أكثر من حرفٍ المسافةَ الأقل بين أبنائها غير الموسَّعين unexpanded children. اجعل مسافة الحرف الأصلي source vertex على 0، ثمّ حدّث الأسلاف وفقًا لذلك. احسب المسافات بنظام العدّ من الأساس b أو base b، وعند زيارة عقدة في المستوى k للمرة الأولى، ضع أبناءها في مجموعات أو سلَّات buckets مشتركة بين جميع العقد من المستوى k. وخذ بالحسبان أوّل b سلّة وحسب في كل مرة تزور فيها عقدة، وَزُر كلّ واحدة منها ثمّ أزلها، ثمّ حدّث مسافة العقدة الحالية، وَأعِد ربط العقدة الحالية بأصلها باستخدام المسافة الجديدة وانتظر الزيارة القادمة للسلات التالية. عند زيارة ورقة leaf، تكون المسافة الحالية هي المسافة النهائية للحرف. وسِّع جميع الأضلاع المنطلقة منه في المخطط الأصلي، ثمّ حدّث المسافات وفقًا لذلك. زر العقدة الجذرية (المخطط كاملًا) بشكل متكرر إلى أن تصل إلى الوجهة المقصودة. تعتمد هذه الخوارزمية على حقيقة أنّه لا يمكن أن يوجد ضلع ذا طول أقل من l بين مكوّنيْن متصليْن في غابة متفرّعة ذات حدّ طولي يساوي ‏‎‎length limitation، لذلك، يمكنك حصر تركيزك على مكوّن واحد متصل بدءًا من مسافة x إلى أن تصل إلى المسافة x + l. ستزور بعض الحروف في الطريق قبل زيارة جميع الحروف ذات المسافة الأقصر، لكن ذلك لا يهم بما أنّنا نعلم أنّه لن يكون هناك مسار أقصر إلى هنا من تلك الحروف. اجتياز المخططات Graph Traversals هناك العديد من الخوارزميات للبحث في المخططات، سنستعرض إحداها فيما يلي، وهي خوارزمية البحث العميق أولا. تنفذ الشيفرة التالية هذه الخوارزمية، إذ تنشئ دالة تأخذ فهرس العقدة الحالي كوسيط، وقائمة التجاور (مخزّنة في متجهة من المتجهات)، ومتجهة منطقية vector of boolean لتعقّب العقدة التي تمت زيارتها، انظر: void dfs(int node, vector<vector<int>>* graph, vector<bool>* visited) { // التحقّق مما إذا كانت العقدة مُزارة سلفا if((*visited)[node]) return; // set as visited to avoid visiting the same node twice (*visited)[node] = true; // نفّذ بعض الإجراءات هنا cout << node; // اجتياز العقد المتجاورة عبر البحث العميق أولا for(int i = 0; i < (*graph)[node].size(); ++i) dfs((*graph)[node][i], graph, visited); } ترجمة -بتصرّف- للفصلين 9 و10 من كتاب Algorithms Notes for Professionals اقرأ أيضًا المقالة السابقة: الأشجار Trees في الخوازرميات مدخل إلى الخوارزميات دليل شامل عن تحليل تعقيد الخوارزمية النسخة الكاملة من كتاب مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة

تمثل الأشجار نوعًا فرعيًا لهيكل أعم من هياكل البياناتٍ التخطيطية التفرعية Node-Edge Graph Data Structure كالآتي: والشجرة هي مخطط يحقق الشرطين التاليين: غير حلقي acyclic: أي لا يحتوي أيّ دورات cycles أو حلقات loops. متصل: أي يمكن الوصول إلى كل عقدة من عقد المخطط عبر مسار معيّن. وهيكل الشجرة شائع جدًا في علوم الحاسوب، إذ يُستخدم لنمذجة العديد من هياكل البيانات الخوارزمية المختلفة، مثل الأشجار الثنائية العادية والأشجار الحمراء-السوداء red-black trees، وأشجار B وأشجار AB وأشجار 23 وأشجار الكومة Heap وكذلك أشجار Trie. وتكون الشجرة جِذريةً ‎Rooted Tree‎ في حال: اختيار خلية واحدة لتكون جذرًا للشجرة. صباغة Painting الجذر في أعلى الشجرة. إنشاء طبقة سفلية lower layer لكل خلية في المخطط تبعًا للمسافة بينها وبين الجذر، فكلما كانت المسافة أكبر، كانت الخلية أسفل كما في الصورة التوضيحية أعلاه. ويرمز عادةً للأشجار بالرمز ‎T‎. الأشجار اللانهائية anary tree نُمثّل الأشجار اللانهائية -أي الأشجار التي يمكن أن يتفرّع عدد لانهائي من الفروع من عقدها- على هيئة أشجار ثنائية binary tree، وهي أشجار يتفرع عن كل عقدة منها فرعان فقط، ويُعَد الفرع الثاني منهما شقيقًا Sibling، لاحظ أنه إذا كانت الشجرة ثنائيةً، فسينشئ التمثيل عُقدًا إضافية. ثم نكرر بعد ذلك على الأشقاء، ومن ثم على الفروع، وبما أن أغلب الأشجار ضحلة (أي لها مستويات تفرع هرمي قليلة، رغم إمكانية كثرة الفروع للمستوى الواحد)، فإن هذا ينتج عنه شيفرة ذات كفاءة عالية، لاحظ أن هذا عكس هرمية البشر، إذ يكون لنا مستويات كثيرة جدًا في هرمية الآباء وأولاد قليلون لكل مستوى موازنةً بأولئك الآباء. من الممكن حفظ المؤشرات الخلفية للسماح للشجرة أن ترتقي، لكن تلك المؤشرات صعبة في معالجتها وصيانتها. لاحظ أنه عادةً ما يكون لدينا دالة واحدة للاستدعاء على الجذر، ودالة تكرارية recursive مع معامِلات إضافية، وفي هذا المثال فهي عمق الشجرة، انظر: struct node { struct node *next; struct node *child; std::string data; } void printtree_r(struct node *node, int depth) { int i; while(node) { if(node->child) { for(i=0;i<depth*3;i++) printf(" "); printf("{\n"): printtree_r(node->child, depth +1); for(i=0;i<depth*3;i++) printf(" "); printf("{\n"): for(i=0;i<depth*3;i++) printf(" "); printf("%s\n", node->data.c_str()); node = node->next; } } } void printtree(node *root) { printree_r(root, 0); } التحقق من تساوي شجرتين ثنائيتين انظر الشجرتين التاليتين: هاتان الشجرتين متساويتان، على خلاف الشجرتين التاليتين: وفيما يلي شيفرة عامة زائفة pseudo code للتحقق من تساوي شجرتين: boolean sameTree(node root1, node root2){ if(root1 == NULL && root2 == NULL) return true; if(root1 == NULL || root2 == NULL) return false; if(root1->data == root2->data && sameTree(root1->left,root2->left) && sameTree(root1->right, root2->right)) return true; } أشجار البحث الثنائية Binary Search Trees الأشجار الثنائية هي الأشجار التي يتفرّع عن كلّ عقدة منها ابنان على الأكثر، وشجرة البحث الثنائية Binary search tree أو BST اختصارًا هي شجرة ثنائية عناصرها مُرتّبة ترتيبًا خاصًا، إذ تكون جميع القيم الموجودة في الشجيرة أو الفرع sub tree الأيسر أصغر من القيم في الشجَيرة اليمنى. إدراج عنصر في شجرة بحث ثنائية Python رسم يوضح كيفية إدراج عنصر في الشجرة هذا تنفيذ بسيط لكيفية إدراج عنصر في شجرة بحث ثنائية مكتوب بلغة Python. class Node: def __init__(self, val): self.l_child = None self.r_child = None self.data = val def insert(root, node): if root is None: root = node else: if root.data > node.data: if root.l_child is None: root.l_child = node else: insert(root.l_child, node) else: if root.r_child is None: root.r_child = node else: insert(root.r_child, node) def in_order_print(root): if not root: return in_order_print(root.l_child) print root.data in_order_print(root.r_child) def pre_order_print(root): if not root: return print root.data pre_order_print(root.l_child) pre_order_print(root.r_child) حذف عنصر من شجرة بحث ثنائية C++‎ قبل أن نبدأ، نريد أن التذكير بمفهوم شجرة البحث الثنائية BST، وهي التي يتفرّع عن كل عقدة منها عقدتان كحد أقصى (ابن أيمن وأيسر)، حيث تحتوي الشجيرة اليسرى المتفرّعة عن عقدة ما على مفتاح قيمته أصغر من أو تساوي مفتاحَ العقدة الأصلية. وتحتوي الشجيرة اليمنى للعقدة على مفتاح أكبر من مفتاح العقدة الأصلية. سنناقش في هذه الفقرة كيفية حذف عقدة من شجرة بحث ثنائية مع الحفاظ على الخاصية أعلاه. هناك ثلاث حالات يجب مراعاتها عند حذف العقدة، هي الآتية: الحالة 1: العقدة المراد حذفها هي ورقة أو عقدة طرفية leaf node، مثل العقدة ذات القيمة 22. الحالة 2: العقدة المراد حذفها لها ابن واحد، مثل العقدة ذات القيمة 26. الحالة 3: العقدة المراد حذفها لها ابنان، مثل العقدة ذات القيمة 49. شرح الحالات عندما تكون العقدة المراد حذفها ورقةً، فما عليك سوى حذف العقدة وتعيين المؤشر الفارغ ‎nullptr‎ إلى العقدة الأصلية. عندما تحتوي العقدة المراد حذفها على ابن واحد فقط، انسخ قيمة الابن إلى قيمة العقدة ثمّ احذف الابن (ستُحوّل إلى الحالة 1). عندما يكون للعقدة المراد حذفها ابنان، فيمكن نسخ القيمة الأصغر من شجيرتها اليمنى إلى العقدة، بعدها يمكن حذف القيمة الدنيا من الشجيرة اليمنى للعقدة، حيث ستُحوَّل إلى الحالة 2. انظر المثال التالي على حذف عنصر من شجرة بحث ثنائية: struct node { int data; node *left, *right; }; node* delete_node(node *root, int data) { if(root == nullptr) return root; else if(data < root->data) root->left = delete_node(root->left, data); else if(data > root->data) root->right = delete_node(root->right, data); else { if(root->left == nullptr && root->right == nullptr) // الحالة 1 { free(root); root = nullptr; } else if(root->left == nullptr) // الحالة 2 { node* temp = root; root= root->right; free(temp); } else if(root->right == nullptr) // الحالة 2 { node* temp = root; root = root->left; free(temp); } else // الحالة 3 { node* temp = root->right; while(temp->left != nullptr) temp = temp->left; root->data = temp->data; root->right = delete_node(root->right, temp->data); } } return root; } التعقيد الزمني للشيفرة أعلاه هو O(h)‎‎، حيث تمثّل h ارتفاع الشجرة. أدنى سلف مشترك في شجرة بحث ثنائية انظر شجرة البحث الثنائية التالية: أدنى سلف مشترك Lowest common ancestor لـ 22 و26 هو 24. أدنى سلف مشترك لـ 26 و49 هو 46. أدنى سلف مشترك لـ 22 و24 هو 24. تُستغل الخاصية المميّزة لأشجار البحث الثنائية للعثور على السلف الأدنى للعقد، فيما يلي شيفرة عامة للعثور على السلف المشترك الأدنى: lowestCommonAncestor(root,node1, node2){ if(root == NULL) return NULL; else if(node1->data == root->data || node2->data== root->data) return root; else if((node1->data <= root->data && node2->data > root->data) || (node2->data <= root->data && node1->data > root->data)){ return root; } else if(root->data > max(node1->data,node2->data)){ return lowestCommonAncestor(root->left, node1, node2); } else { return lowestCommonAncestor(root->right, node1, node2); } } شجرة البحث الثنائية Python انظر إلى شيفرة البايثون التالية: class Node(object): def __init__(self, val): self.l_child = None self.r_child = None self.val = val class BinarySearchTree(object): def insert(self, root, node): if root is None: return node if root.val < node.val: root.r_child = self.insert(root.r_child, node) else: root.l_child = self.insert(root.l_child, node) return root def in_order_place(self, root): if not root: return None else: self.in_order_place(root.l_child) print root.val self.in_order_place(root.r_child) def pre_order_place(self, root): if not root: return None else: print root.val self.pre_order_place(root.l_child) self.pre_order_place(root.r_child) def post_order_place(self, root): if not root: return None else: self.post_order_place(root.l_child) self.post_order_place(root.r_child) print root.val هذه شيفرة لإنشاء عقدة جديدة وإدراج البيانات فيها: r = Node(3) node = BinarySearchTree() nodeList = [1, 8, 5, 12, 14, 6, 15, 7, 16, 8] for nd in nodeList: node.insert(r, Node(nd)) print "------In order ---------" print (node.in_order_place(r)) print "------Pre order ---------" print (node.pre_order_place(r)) print "------Post order ---------" print (node.post_order_place(r)) التحقق مما إذا كانت الشجرة شجرة بحث ثنائية أم لا تكون شجرةٌ ثنائيةٌ ما "شجرةَ بحث ثنائية" إذا كانت تستوفي أيًّا من الشروط التالية: إن كانت فارغة. لا تتفرع منها أيّ شجيرات. لكلّ عقدة x في الشجرة، يجب أن تكون جميع المفاتيح (إن وجدت) في الشجيرة اليسرى أصغر من مفتاح x، أي ‏key(x)‎‎، ويتعيّن أن تكون جميع المفاتيح (إذا وجدت) في الشجيرة اليمنى أكبر من key(x)‎‎. الخوارزمية التكرارية التالية تتحقق من الشروط أعلاه: is_BST(root): if root == NULL: return true تحقق من القيم في الشجيرة اليسرى: if root->left != NULL: max_key_in_left = find_max_key(root->left) if max_key_in_left > root->key: return false تحقق من القيم في الشجيرة اليمنى: if root->right != NULL: min_key_in_right = find_min_key(root->right) if min_key_in_right < root->key: return false return is_BST(root->left) && is_BST(root->right) رغم صحة الخوارزمية أعلاه إلا أنها تفتقر إلى الكفاءة، لأنّها تمر على كلّ عقدة عدّة مرات، ولتقليل عدد مرّات زيارة كل عقدة يجب أن نتذكر القيم الدنيا والقصوى الممكنة للمفاتيح في الشجيرة التي نزورها. سنستخدم هذه الفكرة لتطوير خوازمية أكثر فعالية. ولفعل هذا، نرمز للقيمة الدنيا الممكنة لأيّ مفتاح ‎K_MIN‎، والقيمة القصوى بالرمز K_MAX. فإن بدأتَ من جذر الشجرة يكون نطاق قيم الشجرة هو ‎[ K_MIN ،K_MAX‎]‎. وإذا كان x‎ هو مفتاح عقدة الجذر فسيكون نطاق القيم في الشجيرة اليسرى هو ‎[K_MIN,x)‎، ونطاق القيم في الشجيرة اليمنى هو (x,K_MAX]. s_BST(root, min, max): if root == NULL: return true // هل مفتاح العقدة الحالية خارج النطاق؟ if root->key < min || root->key > max: return false // التحقق مما إذا كانت الشجيرتان اليسرى واليمنى أشجارَ بحث ثنائية return is_BST(root->left,min,root->key-1) && is_BST(root->right,root->key+1,max) وستُستَدعى في البداية على النحو التالي: is_BST(my_tree_root,KEY_MIN,KEY_MAX) هناك منظور آخر لحل الأمر، وهو الاجتياز المُرتّب inorder traversal للشجرة الثنائية -انظر أدناه-، فإذا نتج عن ذلك الاجتياز المُرتب تسلسلٌ مرتّب من المفاتيح، فستكون الشجرة شجرة بحث ثنائية. وللتحقق ممّا إذا كان التسلسل الناتج مُرتّبًا أم لا، فعليك تخزين قيمة العقدة المُزارة سابقًا، ثمّ موازنتها بالعقدة الحالية. النظر في ما إن كانت شجرة ما تحقق شرط أشجار البحث الثنائية انظر المثال التالي: إن كانت المدخلات كما يلي: فإن الخرج سيكون خاطئًا false، وعليه لا تكون هذه شجرة بحث ثنائية، ذلك أنّ 4 في الشجيرة اليسرى أكبر من قيمة الجذر 3. انظر الآن مثالًا على شجرة أخرى: النتيجة ستكون صحيحة وتكون شجرة بحث ثنائية. اجتيازات الأشجار الثنائية Binary Tree traversals زيارة عقدة لشجرة ثنائية بترتيب معيّن يُسمّى اجتيازَا أو عبورًا traversal، وهناك عدة أنواع من الاجتياز سنستعرض في هذه الفقرة بعضها. الاجتياز بالمستويات: التطبيق انظر الشجرة التالية: يكون الاجتياز بالمستويات على الترتيب التالي: ‪‎1‎‎‎‎‪ 2 3 4 5 6 7‪ ‎ مع طبع بيانات العُقَد مستوىً بمستوى، انظر: include<iostream> #include<queue> #include<malloc.h> using namespace std; struct node{ int data; node *left; node *right; }; void levelOrder(struct node *root){ if(root == NULL) return; queue<node *> Q; Q.push(root); while(!Q.empty()){ struct node* curr = Q.front(); cout<< curr->data <<" "; if(curr->left != NULL) Q.push(curr-> left); if(curr->right != NULL) Q.push(curr-> right); Q.pop(); } } struct node* newNode(int data) { struct node* node = (struct node*) malloc(sizeof(struct node)); node->data = data; node->left = NULL; node->right = NULL; return(node); } int main(){ struct node *root = newNode(1); root->left = newNode(2); root->right = newNode(3); root->left->left = newNode(4); root->left->right = newNode(5); root->right->left = newNode(6); root->right->right = newNode(7); printf("Level Order traversal of binary tree is \n"); levelOrder(root); return 0; } تُستخدم الصفوف Queues -وهو نوع من البيانات- لتحقيق الهدف أعلاه. الاجتياز التنازلي والتصاعدي والمرتب انظر الشجرة الثنائية التالية: الاجتياز التنازلي Pre-order traversal: يبدأ هذا النوع باجتياز العقدة، ثم الشجيرة اليسرى للعقدة، ثمّ الشجيرة اليمنى لها. ويكون الاجتياز التنازلي بالترتيب التالي: 1 2 4 5 3 6 7 الاجتياز المُرتّب In-order traversal: هو اجتياز الشجيرة اليسرى للعقدة، ثمّ العقدة نفسها، ثم الشجيرة اليمنى للعقدة. يكون الاجتياز المُرتّب بالترتيب التالي: 4 2 5 1 6 3 7 الاجتياز التصاعدي Post-order traversal: هو اجتياز الشجيرة اليسرى للعقدة، ثم الشجيرة اليمنى، ثمّ العقدة، ويكون الاجتياز التصاعدي بالترتيب التالي: 4 5 2 6 7 3 1 العثور على أدنَى سلف مشترك لشجرة ثنائية السلف المشترك الأدنى للعقدتين n1 وn2 هو أدنى عقدة في الشجرة يكون كلّ من n1 وn2 أحفادًا لها. انظر الشجرة التالية: أدنى سلف مشترك للعقدتين ذواتي القيمتين 1 و4 هو 2. أدنى سلف مشترك للعقدتين ذواتي القيمتين 1 و5 هو 3. أدنى سلف مشترك للعقدتين ذواتي القيمتين 2 و4 هو 4. أدنى سلف مشترك للعقدتين ذواتي القيمتين 1 و2 هو 2. ترجمة -بتصرّف- للفصول من 4 إلى 8 من كتاب Algorithms Notes for Professionals اقرأ أيضًا المقالة السابقة: ترميز Big-O المرجع الشامل إلى: تعلم الخوارزميات للمبتدئين تعقيد الخوارزميات Algorithms Complexity مدخل إلى الخوارزميات دليل شامل عن تحليل تعقيد الخوارزمية النسخة الكاملة من كتاب مدخل إلى الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة

التجريد (Abstraction) والوهمية (Virtualization) ينبغي معرفة مصطلحين مهمين قبل الخوض في الحديث عن العمليات (processes) هما: التجريد (abstraction): هو تمثيلٌ مُبسّط لشيء معقد. عند قيادة سيارة ما على سبيل المثال يُفَهم أن توجيه عجلة القيادة يسارًا يوجه السيارة يسارًا والعكس صحيح. ترتبط عجلة القيادة بسلسلة من الأنظمة الميكانيكية والهيدروليكية، حيث توجّه هذه الأنظمة العجلات لتتحرك على الطريق. يمكن أن تكون هذه الأنظمة معقدة، ولكنّ السائق غير ملزَمٍ بالاكتراث بأي من تلك التفاصيل التي تجري داخل أنظمة السيارة، فالسائق يقود السيارة بالفعل وذلك بسبب امتلاكه نموذجًا ذهنيًا (mental model) بسيطًا عن عملية قيادة السيارة، وهذا النموذج البسيط هو التجريد (abstraction) بعينه. استخدام متصفح الويب (web browser) هو مثال آخر عن التجريد، فعند النقر على ارتباط (link) يعرض المتصفح الصفحة المرتبطة بهذا الارتباط. لا شكّ أن البرمجيات (software) وشبكات الاتصال (network communication) التي تجعل ذلك ممكنًا معقدة، ولكن لا يتوجب على المستخدم معرفة تفاصيل تلك الأمور المعقدة. جزء كبير من هندسة البرمجيات هو تصميم التجريدات التي تسمح للمستخدمين والمبرمجين استخدام أنظمة معقدة بطريقة سهلة دون الحاجة إلى معرفة تفاصيل تنفيذ هذه الأنظمة. الوهمية (Virtualization): وهي نوع من التجريد (abstraction) الذي يخلق وهمًا (illusion) بوجود شيء فعليًا في حين أنه موجود وهميًا فقط. فمثلًا تشارك العديد من المكتبات العامة في تعاون بينها يسمح باستعارة الكتب من بعضها البعض. عندما تطلب كتابًا يكون الكتاب على رف من رفوف مكتبتك أحيانًا، ولكن يجب نقله من مكان آخر عند عدم توافره لديك، ثم سيصلك إشعار عندما يُتاح الكتاب للاستلام في كلتا الحالتين. ليس هناك حاجة أن تعرف مصدر الكتاب ولا أن تعرف الكتب الموجودة في مكتبتك. إذًا يخلق النظام وهمًا بأن مكتبتك تحتوي على كتب العالم جميعها. قد تكون مجموعة الكتب الموجودة في مكتبتك فعليًا صغيرة، لكن مجموعة الكتب المتاحة لك وهميًا هي كل كتاب موجود في تلك المكتبات المتشاركة. الإنترنت (Internet) هو مثال آخر عن الوهمية وهو مجموعة من الشبكات والبروتوكولات التي تعيد توجيه (forward) الحزم (packets) من شبكةٍ لأخرى. يتصرف نظام كل حاسوب كأنه متصل بكل حاسوب آخر على الإنترنت من وجهة نظر المستخدم أو المبرمج، حيث يكون الاتصال الفعلي أو الفيزيائي بين كل حاسوب وآخر قليلًا، أما الاتصال الوهمي كبير جدًا. يُستخدم المصطلح وهمي (virtual) ضمن عبارة آلة وهمية (virtual machine) أكثر الأحيان. والآلة الوهمية تعني البرمجية التي تمنح المستخدم القدرة على إنشاء نظام تشغيل على حاسوب يشغّل نظام تشغيل مختلف، وبذلك تخلق هذه الآلة وهمًا بأن هذا النظام المنشَأ يعمل على حاسوب مستقل بذاته، ولكن في الحقيقة يمكن تشغيل عدة أنظمة تشغيل وهمية على حاسوب واحد بنفس الوقت وكأنّ كل نظام تشغيل يعمل على حاسوب مختلف. وبالتالي يُدعى ما يحدث فعليًا physical وما يحدث وهميًا logical أو abstract. العزل (Isolation) العزل هو أحد أهم مبادئ الهندسة، فعزل المكونات عن بعضها البعض هو أمر جيد عند تصميم نظام متعدد المكونات من أجل ألّا يؤثر مكون على المكونات الأخرى تأثيرًا غير مرغوب به. عزل كل برنامج قيد التشغيل عن البرامج الأخرى من أهم أهداف نظام التشغيل، فبذلك لا يضطر المبرمجون إلى الاهتمام باحتمالية حدوث تفاعلات بين البرامج المشغّلة، وبالتالي يحتاج نظام التشغيل إلى كائن برمجي يحقق هذا العزل ألا وهو العملية (process). ولكن ما هي العملية؟ العملية (process) هي كائنٌ برمجي يمثل برنامجًا مشغلًا، وبالتالي يُمثَّل كل برنامج بعملية معينة. حيث يُقصَد بعبارة «كائن برمجي» بكائنٍ له روح البرمجة كائنية التوجه (object-oriented programming)، حيث يتضمن كل كائن بيانات (data) وتوابع (methods) تعمل على هذه البيانات. فالعملية هي كائن ولكن يتضمن البيانات التالية: نص البرنامج (text of the program): وهو سلسلة من تعليمات لغة الآلة عادةً. بيانات مرتبطة بالبرنامج (Data associated with the program): والتي تنقسم إلى نوعين: بيانات ساكنة (static data) (تُخصَّص مواقعها في الذاكرة في وقت التصريف) و بيانات ديناميكية (dynamic data) (تُخصَّص مواقعها في الذاكرة في وقت التشغيل). حالة عمليات الإدخال/الإخراج المعلَّقة (The state of any pending input/output operations): مثل انتظار العملية قراءة بيانات من القرص، أو انتظار وصول حزمة عن طريق الشبكة، فحالات عمليات الانتظار هذه هي جزء من العملية نفسها (process). حالة عتاد البرنامج (The hardware state of the program): التي تتضمن البيانات المخزنة في المسجلات (registers)، ومعلومات الحالة (status information)، وعداد البرنامج الذي يحدد أية تعليمة ستنفّذ حاليًا. تشغّل كل عملية برنامجًا واحدًا في أغلب الأحيان، ولكن يمكن لعملية ما أن تحمّل وتشغّل برنامجًا آخر أيضًا. ويمكن أن تشغّل عدة عمليات نفس البرنامج، ففي هذه الحالة تتشارك العمليات بنص البرنامج ولكن ببيانات وحالات عتاد مختلفة. توفر معظم أنظمة التشغيل مجموعة أساسية من القدرات لعزل العمليات عن بعضها البعض هي: تعدد المهام (Multitasking): تتمتع معظم أنظمة التشغيل بالقدرة على مقاطعة تنفيذ أية عملية في أي وقت تقريبًا مع حفظ حالة عتاد العملية المُقاطعة، ثم استئناف تشغيل العملية لاحقًا. على كل حال لا يضطر المبرمجون إلى التفكير كثيرًا في هذه المقاطعات (interruptions)، حيث يتصرف البرنامج كما لو أنه يعمل باستمرار على معالج مخصص له فقط دون غيره، ولكن ينبغي التفكير بالوقت الفاصل بين كل تعليمة وأخرى من البرنامج فهو وقت لا يمكن التنبؤ به. الذاكرة الوهمية (Virtual memory): تخلق معظم أنظمة التشغيل وهمًا بأن كل عملية لها قطعتها (chunk) من الذاكرة وهذه القطعة معزولة عن قطع العمليات الأخرى. يمكن القول مرة أخرى بأن المبرمجين غير مضطرين لمعرفة كيفية عمل الذاكرة الوهمية، فيمكنهم المتابعة في كتابة برامجهم معتبرين كل برنامجٍ له جزءٌ مخصص من الذاكرة. تجريد الجهاز (Device abstraction): تتشارك العمليات العاملة على نفس الحاسوب بمحرك الأقراص أو قرص التخزين (disk drive) وبطاقة الشبكة (network interface) وبطاقة الرسوميات (graphics card) ومكونات عتادية أخرى أيضًا. إذا تعاملت العمليات مع تلك المكونات العتادية للحاسوب مباشرةً ودون تنسيق من نظام التشغيل، سيؤدي ذلك إلى فوضى عارمة. فيمكن لعملية ما أن تقرأ بيانات شبكة عمليةٍ أخرى على سبيل المثال، أو يمكن أن تحاول عمليات متعددة تخزين بيانات في الموقع نفسه على محرك القرص الصلب (hard drive). الأمر متروك لنظام التشغيل في النهاية ليحافظ على النظام من خلال توفير تجريدات مناسبة. لا يحتاج المبرمج لمعرفة الكثير عن كيفية عمل قدرات نظام التشغيل لعزل العمليات عن بعضها البعض، ولكن إذا دفعك الفضول لمعرفة المزيد عن ذلك فهو أمر جيد، فالإبحار في معرفة مزيد من التفاصيل يصنع منك مبرمجًا أفضل. عمليات UNIX تخيل السيناريو التالي: العملية التي تعيها عند استخدامك الحاسوب للكتابة هي محرر النصوص، وإذا حرّكت الفأرة على الطرفية (terminal) يتنبه مدير النوافذ (window manager) وينبّه terminal التي بدورها تنبّه الصدفة (shell)، فإذا كتبت الأمر make فإن shell تنشئ عملية جديدة لتنفيذ الأمر Make التي بدورها تنشئ عملية أخرى لتنفيذ LaTeX وهكذا يستمر إنشاء العمليات حتى عرض نتائج تنفيذ الأمر make. يمكن أن تبدل إلى سطح المكتب (desktop) إذا أردت البحث عن شيء ما، فيؤدي ذلك إلى تنبيه مدير النوافذ أيضًا. ويتسبب نقرك على أيقونة متصفح الويب في إنشاء عملية تشغّل المتصفح. تنشئ بعض المتصفحات، Chrome مثلًا، عمليات لكل نافذة وتبويب جديدين. ولكن توجد عمليات أخرى تعمل في الخلفية (background) في ذات الوقت، تتعلق تلك العمليات في معظمها بنظام التشغيل. يمكن استخدام الأمر ps في UNIX لمعرفة معلومات عن العمليات التي تعمل حاليًا، فيظهر الخرج التالي عند تنفيذ الأمر: PID TTY TIME CMD 2687 pts/1 00:00:00 bash 2801 pts/1 00:01:24 emacs 24762 pts/1 00:00:00 ps يمثل العمود الأول معرِّف العملية الفريد ID، بينما يمثل العمود الثاني الطرفية (terminal) التي أنشأت العملية حيث يشير (TTY) إلى عبارة teletypewriter (وهي جهاز قديم اُستخدِم لإرسال و استقبال الرسائل المكتوبة من خلال قنوات اتصال مختلفة)، ويمثل العمود الثالث الزمن الإجمالي المستغرَق خلال استخدام العملية للمعالج ويكون بالشكل التالي: ساعات، دقائق، ثواني، ويمثّل العمود الرابع والأخير اسم البرنامج المشغَّل، حيث bash هو اسم الصدفة (Shell) التي قاطعت الأوامر المكتوبة في الطرفية (terminal)، و emacs هو محرر النصوص المستخدَم، و ps هو البرنامج الذي ولّد الخرج السابق. فخرج الأمر ps هو قائمة تحوي العمليات المتعلقة بالطرفية (terminal) الحالية فقط، ولكن باستخدام الراية -e مع ps (أو باستخدام الراية aux التي هي خيارٌ آخر وشائع) فستظهر كل العمليات بما في ذلك عمليات المستخدمين الآخرين والذي برأيي، يقول الكاتب، هو ثغرة أمنية . يوجد على نظامي التشغيلي مثلًا، يقول الكاتب، 233 عملية حاليًا فيما يلي بعض منها: PID TTY TIME CMD 1 ? 00:00:17 init 2 ? 00:00:00 kthreadd 3 ? 00:00:02 ksoftirqd/0 4 ? 00:00:00 kworker/0:0 8 ? 00:00:00 migration/0 9 ? 00:00:00 rcu_bh 10 ? 00:00:16 rcu_sched 47 ? 00:00:00 cpuset 48 ? 00:00:00 khelper 49 ? 00:00:00 kdevtmpfs 50 ? 00:00:00 netns 51 ? 00:00:00 bdi-default 52 ? 00:00:00 kintegrityd 53 ? 00:00:00 kblockd 54 ? 00:00:00 ata_sff 55 ? 00:00:00 khubd 56 ? 00:00:00 md 57 ? 00:00:00 devfreq_wq أول عملية تنشأ عند بدء نظام التشغيل هي init التي تنشئ العديد من العمليات ثم تبقى خاملة بلا عمل حتى تنتهي تلك العمليات التي أنشأتها. أما kthreadd فهي العملية التي يستخدمها نظام التشغيل لإنشاء خيوط (threads) جديدة (سنتكلم عن الخيوط لاحقًا ولكن يمكن القول أن الخيط هو نوع معين من العمليات)، ويشير k في بداية kthreadd إلى نواة (kernel)، وهي جزء نظام التشغيل المسؤول عن قدرات نظام التشغيل الأساسية مثل إنشاء الخيوط threads، ويشير حرف d الإضافي إلى عفريت (daemon)، وهو اسم آخر للعملية التي تعمل في الخلفية وتوفر خدمات نظام التشغيل. وبالنسبة للعملية ksoftirqd فهي عفريت للنواة (kernel daemon) أيضًا وعملها معالجة طلبات المقاطعة البرمجية software interrupt requests أو soft IRQ. أما kworker فهي عملية تنشئها النواة للعمل على عمليات معالجة خاصة بها. توجد عمليات متعددة تشغّل خدمات النواة، ففي حالتي، يقول الكاتب، توجد 8 عمليات ksoftirqd و35 عملية kworker. لن نخوض في تفاصيل العمليات المتبقية، ولكن إذا كنت مهتمًا يمكنك البحث عن معلومات عنها وتطبيق الأمر ps لترى العمليات المشغلة على نظامك. ترجمة -وبتصرّف- للفصل Processes من كتاب Think OS A Brief Introduction to Operating Systems

يشهد عالم البرمجة في عصرنا تطورًا هائلاً لا حدود له، إذ يُركز المطورين والمبرمجين على تحسين أداء الأعمال البرمجية من أنظمة، وبرامج، ومواقع وغيرها، وراحة المستخدم في التعامل معها، ومن أهم وأبرز عناصر وأركان هذا التطور سرعة استجابتها وأدائها. لاحظ الفرق في الصورة السابقة بين الحالتين، إذ تجد إحداها أسرع في العرض عند طلبها من الأخرى، والسبب في ذلك تطبيق تقنية prefetching فيها. تكمن تقنية prefetching (الجلب أو الاحضار المسبق) في تجهيز وتحميل الملف أو مجموعة الملفات قبل البدء بفتحها واستخدامها، وهي معروفة في كثير من مجالات البرمجة، حيث تستخدم في المعالجات لتسريع جلب البيانات والتعليمات قبل الحاجة لها، وفي ذاكرة DDR SDRAM، وفي أنظمة تشغيل الحاسوب، وفي المواقع الإلكترونية وهي من أبرز تطبيقاتها. سيكون الحديث هنا مقيدًا في مجال المواقع. المقصود من prefetching في مجال المواقع: تنقل أسرع بين صفحات الموقع من خلال تحميل الصفحات أو جزء منها قبل الشروع باستخدامها، أي بكل بساطة نخبر المتصفح بجلب الموارد قبل فتحها، وعند طلب المستخدم فتح الصفحة فإنها تُعرض مباشرةً كونها جاهزة للعرض كما ظهر في الصورة السابقة. كيفية إضافة هذه تقنية والاستفادة منها يستفاد من هذه تقنية في تسريع عرض صفحات الموقع أو جزءٍ منها كملفات JavaScript أو ملفات CSS (من أبرزها الخطوط حيث يتم عرض الخطوط من دون انتظار تحميل DOM و CSSOM)، أو الوسائط (صور ومقاطع مرئية وصوتية)، أو المستندات. يمكن إضافتها بعدة طرق، الأكثر شيوعًا باستخدام الوسم link في لغة HTML، وذلك بإدراجه في الصفحة السابقة للمراد تطبيق تقنية فيها، وفيه rel من نوع prefetching كما يلي: <link rel="prefetch" href="URL"> يوضع مكان URL رابط الملف المراد تحميله سابقًا وتجهيزه للعرض مباشرةً عند طلب المستخدم فتحه. نظرة أعمق لآلية عمل prefetching عند اكتمال تحميل الصفحة التي تحوي الوسم link من النوع prefetching (للمراد تطبيق تقنية الجلب المسبق فيها)، يرسل طلب تحميل الملف (المطبق عليه تقنية) بواسطة ترويسة HTTP التالية: Link: </js/chat-widget.js>; rel=prefetch بعدئذٍ يتم تحميل الملف وتخزينه في ذاكرة المتصفح المؤقتة، ومن المهم معرفته أنها تأخذ أقل أولوية بالتحميل (priority:lowest)، ويتم حفظها مدة لا تتجاوز الخمسة دقائق، خلال هذه المدة تكون جاهزة للعرض وما إن يقوم المستخدم بطلب فتح الصفحة تظهر مباشرةً، وتنتقل إلى إعدادات وقواعد cache-control الافتراضية لأي صفحة عادية، وإن لم يفعل وانتهت المدة يتم حذفها وتفقد هذه تقنية. تحديد الصفحة الأنسب والأولى بالتحميل المسبق تضاف هذه التقنية إلى الصفحات التي تملك الاحتمال الأكبر من انتقال المستخدم إليها، على سبيل المثال عند فتح موقع في صفحته الرئيسية يمكن للمستخدم أن ينتقل إلى 20 صفحة ثانوية، ولكن إحدى هذه الصفحات هي الأهم وأغلب المستخدمين ينتقلون إليها مباشرة عند فتح الموقع. ويتم إضافة تقنية إلى الصفحة التي من المؤكد انتقال المستخدم إليها كخطوة تالية، على سبيل المثال عند دخول إلى موقع تظهر في البداية صفحة إدخال بيانات شخصية وعند إتمام ذلك يتم الانتقال إلى الصفحة الرئيسية. وهذا يتطلب معرفة جيدة لوظيفة الموقع وطريقة استخدامه من قبل الزائرين، ومعرفة الصفحات الأكثر زيارة، ومما يساعد على ذلك الأداة Next Page Predictor فهي أداة تقترح الصفحة التالية التي تناسب تطبيق التقنية عليها. ولكن عند التعمق والتشعب أكثر في الموقع تصبح عملية اختيار الصفحة المناسبة لذلك أكثر صعوبة، ولكن من الممكن باستخدام بيانات إضافية التنبؤ بالصفحة الأنسب لإضافة التقنية، فعند فتح أي رابط URL من الموقع تحديد الصفحة التالية الأنسب لذلك وإضافة لها الوسم <link rel="prefetch" href="URL"‎>، مما يضفي لمسة تقنية أفضل أداءً للموقع كامل، ويمكن التعديل على الاختيارات يدويًا، وهذا ما تقدمه مكتبة Guess المعدة من قبل فريق تابع لجوجل، والتي تستند في نتائجها على استخدام الموقع (عدد الدخولات على الصفحات، وتحليلات جوجل) وعلى التعلم الآلي (Machine Learning) والتنبؤ بالصفحات التالية ذات الصلة بالحالية، وتقوم أيضًا بتجميع مصادر JavaScript المتوفرة بالصفحة الحالية والتي تلزم ببناء الصفحة التالية. توخي الحذر عند استخدام prefetching قد لا يتم الاستفادة من البيانات المحملة مسبقًا، بسبب عدم استخدامها وفتحها أو لانتهاء مدة تخزينها المؤقت أو غيرها من الأسباب، مما يتسبب بسحب وتبديد لبيانات الإنترنت من دون فائدة، وهذا قد يؤثر تأثير كبير على بعض المستخدمين الذين يملكون بيانات محدودة وشحيحة متاحة للسحب من الانترنت. يمكن التخفيف من هذه المشكلة بمعرفة نوع الشبكة بواسطة لغة JavaScript مع navigator.connection.effectiveType، حيث يقوم بإعطاء نوع الشبكة، فمثلا إن كانت الشبكة 4G على الأقل يتم تطبيق التقنية. ومن المشاكل التي قد ترتبط بهذه التقنية، طلب المستخدم فتح الصفحة قبل اكتمال الجلب المسبق لها، فذلك يؤدي إلى حذفها وإعادة تحميلها من جديد، لذا يفضل أن يحرص المبرمج على عرض جزء منها للمستخدم قبل حذفها. وعلى المبرمج أن يتنبه إلى أن التخزين المؤقت للملفات المالكة لهذه التقنية محدود، لذا يفضل عدم إدراج التقنية إلى ملفات كبيرة الحجم، بل إنه قد يعطي الخطأ: Failed to load resource: net::ERR_CACHE_WRITE_FAILURE وذلك لأن حجم الملف المطلوب جلبه مسبقًا كبير بشكل لا يمكن تخزينه في ذاكرة المتصفح المؤقتة. أمثلة عملية الموقع الياباني Nikkei: عندما وثقوا بانتقال المستخدمين إلى صفحات معينة، لم يتركوا المستخدم ينتظر تحميل الصفحة عند طلبها، بل قاموا بإدراج تقنية prefetching إلى تلك الصفحات مما أدى إلى تخفيض الوقت الكلي لعملية الانتقال إلى الصفحات من 880 ملي ثانية إلى 37، أي تخفيضها بنسبة 96% وهو فرق شاسع. شركة Netflix إذ قامت باستثمار هذه التقنية بتسهيل التنقلات إلى الصفحات. موقع Craigslist استفاد من هذه التقنية في تسهيل الوصول إلى صفحات نتائج البحث. موقع IndieGogo استفاد من هذه التقنية في تسهيل التعامل مع صفحات بطاقات الائتمان قبل الدخول إليها. المتصفحات التي تدعم هذه التقنية في ما يلي شكلٌ توضيحي من CanIUse للإصدارات التي تتيح تطبيق تقنية prefetching (الإصدار المظلل باللون الأخضر يدعم تقنية prefetching، والإصدار المظلل باللون الأحمر لا يدعمها): مراجع Speed up next-page navigations with prefetching Prefetching wikipedia Speeding up your website using Prefetching techniques Faster Page-Loads by Prefetching Links During Idle Time Prefetching, preloading, prebrowsing Prefetch W3C ‎<link rel="prefetch/preload"> in webpack Can I use prefetch‎?‎ Nikkei achieves a new level of quality and performance with their multi-page PWA Guess.js announcement

كانت البرمجيات المكتبية تتفوق على تطبيقات الويب بإمكانية تخزين المعلومات محليًا تخزينًا دائمًا؛ حيث يوفِّر نظام التشغيل عادةً طبقةً وسيطةً لتخزين وقراءة بيانات خاصة بالتطبيق مثل الإعدادات وحالة التشغيل، وقد تُخزَّن هذه القيم في سجل النظام (registry) أو ملفات ini أو ملفات XML أو في مكانٍ آخر وفقًا للتقاليد المُتبَعة في نظام التشغيل؛ أما لو احتاج التطبيق المكتبي إلى تخزينٍ محليٍ أكثر تعقيدًا من مجرد تخزين البيانات على شكل "المفتاح/القيمة"، فيمكنك أن تُضمِّن قاعدة البيانات الخاصة بتطبيقك، أو أن تبتكر صيغة ملفات للتخزين، أو غيره ذلك من الحلول. لكن على مرِّ التاريخ، لم تملك تطبيقات الويب هذا الامتياز، وعلى الرغم من ابتكار الكعكات (Cookies) في بدايات الويب لكن كان الغرض منها هو التخزين المحلي لكميةٍ قليلةٍ من البيانات، إلا أنَّ هنالك ثلاثة أسباب تمنعنا من استخدامها لهذا الغرض: ستُضمَّن الكعكات في كل طلبية HTTP، مما يؤدي إلى حدوث بطء في تطبيق الويب بسبب نقل نفس البيانات مرارًا وتكرارًا دون داعٍ ستُضمَّن الكعكات في كل طلبية HTTP، وهذا يعني إرسال البيانات دون تشفير عبر الإنترنت (إلا إذا كان يُخدَّم تطبيق الويب عندك عبر طبقة SSL) المساحة التخزينية للكعكات محدودة إلى حوالي 4 كيلوبايت من البيانات، وهي كافية لإبطاء تطبيقك (انظر أعلاه)، لكنها ليست كافية لتخزين شيءٍ مفيدٍ ما نحتاج له حقًا هو: مساحة تخزينية كبيرة موجودة على جهاز العميل يمكن أن تبقى حتى بعد تحديث الصفحة لن تُنقَل طوال الوقت إلى الخادوم جميع المحاولات -قبل HTML5- لتحقيق ما سبق كانت غير مرضية لمختلف الأسباب. لمحة تاريخية عن محاولات تخزين البيانات محليا قبل HTML5 لم يكن هنالك سوى متصفح Internet Explorer في بدايات الويب، أو على الأقل هذا ما حاولت مايكروسوفت إيهام العالم به، ولتحقيق هذه الغاية، وكجزءٍ من الحرب الكبرى الأولى للمتصفحات، ابتكرت مايكروسوفت ميزاتٍ كثيرة ووضعتها في متصفحها -Internet Explorer- الذي أنهى تلك الحرب. واحدة من تلك الميزات تُسمى "DHTML Behaviors" وكان أحد خصائصها يُدعى userData. تسمح ميزة userData لصفحات الويب أن تُخزِّن 64 كيلوبايت كحد أقصى لكل نطاق (domain)، وذلك عبر هيكلية تعتمد على XML (أما النطاقات الموثوقة، مثل مواقع إنترانت [intranet]، فتستطيع تخزين 10 أضعاف الكمية؛ وكانت 640 كيلوبايت في ذاك الوقت أكثر من كافية). لم يوفِّر IE أي مربع حوار لأخذ إذن المستخدم، ولم تكن هنالك إمكانية لزيادة كمية البيانات التي يمكن تخزينها محليًا. في عام 2002، أضافت شركة Adobe ميزةً في Flash 6 التي اكتسبت الاسم "Flash cookies"، لكن هذه الميزة كانت معروفةً ضمن بيئة Flash بالاسم Local Shared Objects؛ باختصار، تسمح هذه الميزة لكائنات Flash أن تُخزِّن 100 كيلوبايت من البيانات كحد أقصى لكل نطاق. طوَّر Brad Neuberg نموذجًا أوليًا لجسرٍ يربط تقنية Flash بلغة JavaScript أسماه AMASS (اختصار للعبارة AJAX Massive Storage System)، لكنه كان محدودًا بسبب بعض المشكلات في تصميم صيغة Flash. لكن في 2006، ومع مجيء ExternalInterface في Flash 8، أصبح من الممكن بسهولة وسرعة الوصول إلى الكائنات المشتركة المخزنة محليًا (Local Shred Objects أو اختصارًا LSOs) من JavaScript؛ ولهذا السبب أعاد Brad كتابة AMASS ودمجها مع Dojo Toolkit تحت الاسم dojox.storage. وبهذا مَنَحَ Flash كل نطاق 100 كيلوبايت من التخزين المحلي "مجانًا"، وستُطلَب موافقة المستخدم عند كل زيادة في تخزين البيانات (1 ميغابايت، 10 ميغابايت، وهكذا). في عام 2007، أصدرت Google إضافة Gears، التي هي إضافة مفتوحة المصدر للمتصفحات غرضها هو توفير إمكانيات إضافية إليها (تحدثنا سابقًا عن Gears في سياق /توفير واجهة برمجية لتحديد الموقع الجغرافي لمتصفح IE/). توفِّر Gears واجهة برمجية (API) للوصول إلى قاعدة بيانات SQL مدمجة فيها مبنيةٌ على محرك قواعد البيانات SQLite. يمكن لإضافة Gears تخزين كمية غير محدودة من البيانات لكل نطاق في جداول قاعدة بيانات SQL بعد أخذ إذن المستخدم. في تلك الأثناء، أكمل Brad Neuberg وآخرون مشوارهم في تطوير dojox.storage لتوفير واجهة موحَّدة لمختلف الإضافات، وبحلول 2009 أصبح بمقدور dojox.storage أن تكتشف دعم (وتوفر واجهة موحدة) لبرمجية Adobe Flash و Gears و Adobe AIR والنموذج الأولي من التخزين المحلي في HTML5 الذي كان مُطبَّقًا في الإصدارات القديمة من Firefox فقط. عندما تنظر إلى تلك الحلول، فستكتشف أنَّ جميعها كان خاصًا بمتصفح معيّن أو كان يتبع لإضافة خارجية. وعلى الرغم من الجهود البطولية لتوحيد تلك الاختلافات (dojox.storage) إلا أنَّ تلك الحلول تملك واجهات برمجية مختلفة جذريًا عن بعضها، ولكلٍ منها حدود قصوى لمقدار المساحة التخزينية المتوفرة، ولكلٍ منها تجربة مستخدم مختلفة. هذه هي المشكلة التي أتت HTML5 لحلها: توفير واجهة برمجية معيارية، ومطبَّقة في جميع المتصفحات، دون الحاجة إلى استخدام إضافات خارجية. مدخل إلى التخزين المحلي في HTML5 ما أشير إليه على أنَّه "التخزين المحلي في HTML5"‏ (HTML5 Storage) هو مواصفة باسم "Web Storage" التي كانت جزءًا من معيار HTML5، لكنها انقسمت وأصبحت معيارًا مستقلًا لأسباب ليست مهمة. بعض الشركات المسؤولة عن المتصفحات تطلِق عليها الاسم "التخزين المحلي" (Local Storage) أو "تخزين DOM" ‏(DOM Storage). ازداد تعقيد موضوع التسميات خصوصًا بعد ظهور عدد من المعايير الجديدة التي سأناقشها في نهاية هذا الدرس. إذًا، ما هو التخزين المحلي في HTML؟ بشكل مبسّط: هو طريقة تتمكن صفحات الويب من خلالها أن تُخزِّن البيانات على شكل "المفتاح/القيمة" محليًا داخل متصفح الويب في حاسوب العميل. ومثل الكعكات، ستبقى البيانات موجودةً حتى بعد إغلاقك للسان الصفحة في المتصفح، أو إغلاق المتصفح. لكن على عكس الكعكات، لن تُرسَل البيانات تلقائيًا إلى خادوم الويب البعيد؛ وعلى النقيض من كل المحاولات السابقة لتوفير ميزة التخزين المحلي، هذه الميزة موجودة داخليًا في متصفحات الويب، لذلك ستكون متاحة للاستخدام حتى لو لم تتوفر إضافاتٌ خارجيةٌ للمتصفح. ما هي المتصفحات التي تدعمها؟ حسنًا، التخزين المحلي في HTML5 مدعومٌ من أغلبية المتصفحات، وحتى القديمة منها. IE Firefox Safari Chrome Opera iPhone Android 8.0+ 3.5+ 4.0+ 4.0+ 10.5+ 2.0+ 2.0+ تستطيع الوصول إلى التخزين المحلي في HTML5 في شيفرات JavaScript عبر الكائن localStorage الموجود في الكائن العام window؛ لكن قبل أن تستخدمها، عليك أن تكتشف دعم المتصفح لها. function supports_html5_storage() { try { return 'localStorage' in window && window['localStorage'] !== null; } catch (e) { return false; } } لكن بدلًا من كتابة الدالة السابقة يدويًا، يمكنك استخدام Modernizr لاكتشاف دعم التخزين المحلي في HTML5. if (Modernizr.localstorage) { // window.localStorage متوفرة! } else { // لا يوجد دعم للتخزين المحلي :( // ربما تجرب dojox.storage أو مكتبة أخرى } استخدام التخزين المحلي في HTML5 يعتمد التخزين المحلي في أساسه على تخزين البيانات على شكل "مفتاح/قيمة". أي أنَّك تُخزِّن البيانات في مفتاح له اسم مُميِّز، ثم تستطيع الحصول على تلك البيانات مرةً أخرى باستخدام نفس المفتاح. ذاك المفتاح هو سلسلة نصية، ويمكن أن تكون البيانات المُخزَّنة من أي نوع تدعمه لغة JavaScript بما في ذلك السلاسل النصية والقيم المنطقية (true و false) أو الأعداد الصحيحة أو الأعداد العشرية؛ لكن في الواقع، ستُخزَّن البيانات كسلسلة نصية، وهذا يعني أنَّه لو لم تكن القيمة المُخزَّنة نصيةً فستحتاج إلى استعمال دوال مثل parseInt()‎ أو parseFloat()‎ لكي تحوِّل البيانات التي حصلت عليها إلى نوع البيانات الذي تريده. interface Storage { getter any getItem(in DOMString key); setter creator void setItem(in DOMString key, in any data); }; سيؤدي استدعاء الدالة setItem()‎ مع تمرير مفتاح موجود مسبقًا إلى إعادة الكتابة فوق القيمة السابقة دون إشعار. وسيؤدي استدعاء الدالة getItem()‎ مع تمرير مفتاح غير موجود إلى إعادة null بدلًا من رمي استثناء (throw an exception). وكما هو الحال مع بقية الكائنات في JavaScript، يمكنك أن تُعامِل الكائن localStorage على أنَّه مصفوفة ترابطية (associative array). فبدلًا من استخدام الدالتين getItem()‎ و setItem()‎، تستطيع بكل بساطة أن تستعمل الأقواس المربعة (التي تستعملها للوصول إلى عناصر المصفوفات). يمكن على سبيل المثال أن نُعيد كتابة هذه الشيفرة: var foo = localStorage.getItem("bar"); localStorage.setItem("bar", foo); var foo = localStorage["bar"]; localStorage["bar"] = foo; هنالك دوالٌ أخرى لحذف قيمة مرتبطة بمفتاح معيّن، ولحذف كل ما هو مُخزَّنٌ محليًا (وهذا يعني حذف كل المفاتيح والقيم معًا). interface Storage { deleter void removeItem(in DOMString key); void clear(); }; لن يؤدي استدعاء الدالة removeItem()‎ مع تمرير مفتاح غير موجود إلى فعل أي شيء. وأخيرًا، هنالك خاصية للحصول على العدد الكلي للقيم المُخزَّنة محليًا، ودالة للحصول على اسم كل مفتاح عبر تمرير فهرسه المكاني*. interface Storage { readonly attribute unsigned long length; getter DOMString key(in unsigned long index); }; لو استدعيتَ الدالة key()‎ مع فهرس لا يقع بين 0 - 1 فستُعيد الدالة null. تتبّع التغييرات في مساحة التخزين المحلي إذا أردت أن تتبَّع التغييرات في مساحة التخزين (storage area) برمجيًا، فعليك أن تستعمل الحَدَث storage، الذي يُفعَّل (fired) في الكائن العام window في كل مرة تُستدعى فيها الدالة setItem()‎ أو removeItem()‎ أو clear()‎ وتجري تلك الدالة تغييرًا ما. فعلى سبيل المثال، لو أعدتَ ضبط قيمة موجودة مسبقًا وكانت القيمة الجديدة مساوية للقيمة القديمة، أو استدعيت الدالة clear()‎‎ لكن لم تكن هنالك أيّة قيم في مساحة التخزين، فلن يُفعَّل الحدث storage، لعدم تغيّر شيء في مساحة التخزين. الحدث storage مدعوم في كل متصفح يدعم الكائن localStorage، وهذا يتضمن Internet Explorer 8، لكن IE 8 لا يدعم الدالة المعيارية من W3C لمراقبة الأحداث addEventListener (لكنها أُضيفت في نهاية المطاف في IE 9)؛ ولهذا، إذا أردت مراقبة تفعيل الحدث storage فعليك أن تكتشف ما هي آلية الأحداث التي يدعمها المتصفح أولًا (إذا فعلتَ هذا من قبل مع الأحداث الأخرى، فيمكنك تخطي هذه الفقرة والانتقال إلى آخر القسم. مراقبة الحدث storage مماثلة تمامًا لعملية مراقبة الأحداث الأخرى التي سبقَ وأن راقبتَها؛ وإذا كنتَ تُفضِّل استخدام jQuery أو مكتبة JavaScript أخرى لتسجيل دوال مراقبة الأحداث، فتستطيع فعل ذلك مع الحدث storage أيضًا). if (window.addEventListener) { window.addEventListener("storage", handle_storage, false); } else { window.attachEvent("onstorage", handle_storage); }; ستُستدعى الدالة handle_storage مع تمرير كائن من نوع StorageEvent، عدا في متصفح Internet Explorer حيث يُخزَّن الكائن في window.event. function handle_storage(e) { if (!e) { e = window.event; } } سيكون المتغير e -عند هذه النقطة- كائنًا من نوع StorageEvent، الذي لديه الخاصيات المبيّنة في الجدول الآتي: الخاصية النوع الشرح key سلسلة نصية مفتاح القيمة التي أُضيفَت أو حُذِفَت أو عدِّلَت oldValue أي نوع القيمة (التي كُتِبَ فوقها)، أو null إذا أُضيف عنصرٌ جديد newValue أي نوع القيمة الجديدة، أو null إن حُذِفَ عنصرٌ ما url* سلسلة نصية الصفحة التي تحتوي على الدالة التي أجرت هذا التغيير ملاحظة: كان اسم الخاصية url الأصلي هو uri، وذلك لأنَّ بعض المتصفحات امتلكت هذه الخاصية قبل تغيير مواصفة التخزين المحلي. لأكبر قدر من التوافقية، عليك أن تتحقق من وجود الخاصية url، فإن لم تكن موجودًا فتحقق من قيمة الخاصية uri. لا يمكن إلغاء الأحداث في الحدث storage. فلا توجد طريقة من داخل الدالة handle_storage تستطيع إيقاف تغيير ما من الحدوث. بكل بساطة، هذه طريقة لكي يخبرك المتصفح: "هذا ما حصل لتوِّه، لا يمكنك فعل أي شيء تجاهه؛ كل ما أستطيع فعله هو إخبارك ما الذي حدث". المحدوديات في المتصفحات الحالية في حديثي عن اللمحة التاريخية عن محاولات تخزين البيانات محليًا باستخدام إضافات خارجية، حرصتُ على ذكر محدوديات كل تقنية من تلك التقنيات، مثل محدودية المساحة التخزينية. لكنني لم أذكر شيئًا عن محدوديات التخزين المحلي في HTML5 المعياري. سأعطيك الأجوبة أولًا ثم سأشرحها. الأجوبة هي -بترتيبها حسب الأهمية-: "5 ميغابايت"، و"QUOTA_EXCEEDED_ERR" و "لا". "5 ميغابايت" هي المساحة التي يُسمَح لكل موقع بالحصول عليها افتراضيًا، وهذه القيمة متساوية -على غير العادة- بين المتصفحات، على الرغم من أنَّها مذكورة في مواصفة التخزين المحلي في HTML5 على أنَّها "اقتراح". ابقِ في ذهنك أنَّك تُخزِّن سلاسل نصية، ولا تخزِّن البيانات بصيغتها الأصلية، فلو كنت تُخزِّن الكثير من الأعداد الصحيحة (integers) أو العشرية (floats)، فسيكون الفرق في طريقة تمثيل البيانات مؤثرًا، إذ يُخزَّن كل رقم من عدد عشري كمحرف (character)، وليس بالتمثيل التقليدي لعدد عشري. "QUOTA_EXCEEDED_ERR" هو الاستثناء (exception) الذي سيُرمى (thrown) عندما تتجاوز حد 5 ميغابايت. أما "لا" فهو الجواب على السؤال البدهي الذي سيخطر ببالك: "هل يمكنني طلب المزيد من المساحة التخزينية من المستخدم؟" إلى حد الساعة، لا تدعم أيّة متصفحات أي آلية يتمكن خلالها مطورو الويب من طلب المزيد من المساحة التخزينية. لكن بعض المتصفحات (مثل Opera أو Firefox) تسمح للمستخدم أن يتحكم بالحدّ الأقصى للتخزين المحلي، لكن هذا منوطٌ بالمستخدم تمامًا، ولا يمكنك -كمطوِّر ويب- الاعتماد على ذلك لبناء تطبيقك. مثال عملي عن استخدام التخزين المحلي لنأخذ مثالًا عمليًا عن التخزين المحلي في HTML. هل تتذكر لعبة الضامة التي بنيناها في الدرس الذي يتحدث عن canvas؟ هنالك مشكلة صغيرة مع هذه اللعبة: ستخسر تقدّمك في اللعبة عندما تُغلِق نافذة المتصفح. لكن باستخدام التخزين في HTML5، سنستطيع حفظ التقدّم محليًا داخل المتصفح. هذا مثالٌ حيّ للعبة بعد التعديل. حرِّك بعض القطع، ثم أغلق لسان الصفحة (أو المتصفح)، ثم أعد فتح الصفحة. فإذا كان يدعم متصفحك التخزين المحلي، فيجب أن تتذكر الصفحة السابقة خطواتك التي أجريتها في اللعبة، بما في ذلك عدد الخطوات التي تحركت بها، ومكان كل قطعة على رقعة اللعب، وحتى آخر قطعة قمتَ بتحديدها. ما هي الآلية التي اتبعناها لفعل ذلك؟ سنستدعي الدالة الآتية في كل مرّة يطرأ فيها تغيير داخل اللعبة: function saveGameState() { if (!supportsLocalStorage()) { return false; } localStorage["halma.game.in.progress"] = gGameInProgress; for (var i = 0; i < kNumPieces; i++) { localStorage["halma.piece." + i + ".row"] = gPieces[i].row; localStorage["halma.piece." + i + ".column"] = gPieces[i].column; } localStorage["halma.selectedpiece"] = gSelectedPieceIndex; localStorage["halma.selectedpiecehasmoved"] = gSelectedPieceHasMoved; localStorage["halma.movecount"] = gMoveCount; return true; } كما لاحظت، تستعمل الدالة السابقة الكائن localStorage لتخزين أنَّ المستخدم قد بدأ اللعب (المفتاح gGameInProgress، الذي هو قيمة منطقية [Boolean]). ثم ستدور حلقة for على جميع القطع (المتغير gPieces، الذي هو مصفوفة في لغة JavaScript) ثم يحفظ رقم السطر والعمود لكل قطعة؛ ثم تحفظ الدالة بعض المعلومات الإضافية عن اللعبة، بما في ذلك القطعة التي تم تحديدها (القيمة gSelectedPieceIndex، التي هي رقمٌ صحيح [integer])، وفيما إذا كانت القطعة في منتصف سلسلة من القفزات (القيمة gSelectedPieceHasMoved، التي هي قيمة منطقية)، والعدد الكلي للحركات التي قام بها اللاعب (القيمة gMoveCount، التي هي عدد صحيح). وعند تحميل الصفحة، وبدلًا من الاستدعاء التلقائي للدالة newGame()‎ التي ستُعيد ضبط جميع المتغيرات إلى قيم مُحدَّدة مسبقًا، فسنستدعي الدالة resumeGame()‎. التي تتحقق -باستخدام التخزين المحلي في HTML5- فيما إذا كانت هنالك نسخة محفوظة من اللعبة مُخزَّنةٌ محليًا؛ فإن وُجِدَت، فستُستعاد تلك القيم باستخدام الكائن localStorage. function resumeGame() { if (!supportsLocalStorage()) { return false; } gGameInProgress = (localStorage["halma.game.in.progress"] == "true"); if (!gGameInProgress) { return false; } gPieces = new Array(kNumPieces); for (var i = 0; i < kNumPieces; i++) { var row = parseInt(localStorage["halma.piece." + i + ".row"]); var column = parseInt(localStorage["halma.piece." + i + ".column"]); gPieces[i] = new Cell(row, column); } gNumPieces = kNumPieces; gSelectedPieceIndex = parseInt(localStorage["halma.selectedpiece"]); gSelectedPieceHasMoved = localStorage["halma.selectedpiecehasmoved"] == "true"; gMoveCount = parseInt(localStorage["halma.movecount"]); drawBoard(); return true; } أهم فكرة في هذه الدالة هي تطبيق التحذير الذي ذكرته لك سابقًا في هذا الدرس، وسأكرره هنا: "ستُخزَّن البيانات كسلسلة نصية، وهذا يعني أنَّه لو لم تكن القيمة المُخزَّنة نصيةً فستحتاج إلى تحويل البيانات التي حصلت عليها إلى نوع البيانات الذي تريده". فعلى سبيل المثال، القيمة التي تُحدِّد فيما إذا كانت هنالك لعبة قيد اللعب (gGameInProgress) هي قيمة منطقية، وفي الدالة saveGameState()‎ خزَّنا القيمة دون أن نلقي بالًا لنوعها: localStorage["halma.game.in.progress"] = gGameInProgress; لكن في دالة resumeGame()‎ علينا أن نُعامِل القيمة التي أخذناها من التخزين المحلي كسلسلةٍ نصيةٍ كالآتي: gGameInProgress = (localStorage["halma.game.in.progress"] == "true"); وبشكلٍ مشابه، يُخزَّن عدد الخطوات في gMoveCount كعددٍ صحيحٍ؛ فلقد خزَّناها ببساطة في الدالة saveGameState()‎: localStorage["halma.movecount"] = gMoveCount; لكن في دالة resumeGame()‎ علينا أن نحوِّل القيمة إلى عدد صحيح باستخدام الدالة parseInt()‎ الموجودة في JavaScript: gMoveCount = parseInt(localStorage["halma.movecount"]); مستقبل التخزين المحلي في تطبيقات الويب على الرغم من أنَّ الماضي كان مليئًا بالطرق الالتفافية، لكن الوضع الراهن للتخزين المحلي في HTML5 مشرقٌ، فهنالك واجهة برمجية (API) جديدة قد وُضِعَ لها معيارٌ وطبِّق هذا المعيار في جميع المتصفحات الرئيسية على مختلف المنصات والأجهزة. فهذا أمرٌ لا تراه كل يوم كمطوِّر ويب، أليس كذلك؟ لكن ألا تتطلع إلى أكثر من "5 ميغابايت من الثنائيات على شكل "مفتاح/قيمة"؟ حسنًا، هنالك عدد من الرؤى التنافسية لمستقبل التخزين المحلي. إحدى تلك الرؤى هي اختصارٌ تعرفه بالتأكيد: SQL. أطلقَت Google في عام 2007 إضافة Gears المفتوحة المصدر التي تعمل على مختلف المتصفحات والتي احتوت على قاعدة بيانات مُضمَّنة فيها مبنية على SQLite. أثَّر هذا النموذج الأولي لاحقًا على إنشاء مواصفة Web SQL Database، والتي كانت تعرف رسميًا باسم "WebDB" التي توفر طبقةً للوصول إلى قاعدة بيانات SQL، سامحةً لك بالقيام بأشياء شبيهة بما يلي عبر JavaScript (لاحظ أنَّ الشيفرة الآتية حقيقية وتعمل على أربعة متصفحات): openDatabase('documents', '1.0', 'Local document storage', 5*1024*1024, function (db) { db.changeVersion('', '1.0', function (t) { t.executeSql('CREATE TABLE docids (id, name)'); }, error); }); كما لاحظت، ما يهم في الشيفرة السابقة هو السلسلة النصية التي مررتها إلى الدالة executeSql، ويمكن أن تحتوي تلك السلسلة النصية على أيّة تعليمات SQL مدعومة، بما في ذلك SELECT و UPDATE و INSERT و DELETE. الأمر هنا شبيهٌ ببرمجة قواعد البيانات بلغةٍ مثل PHP، إلا أنَّك تقوم بذلك عبر JavaScript! طُبِّقت مواصفات Web SQL Database من أربعة متصفحات ومنصات. IE Firefox Safari Chrome Opera iPhone Android . . 4.0+ 4.0+ 10.5+ 3.0+ 2.0+ وبكل تأكيد، لو سبق وأن استخدمت أكثر من مُحرِّك لقواعد البيانات في حياتك، فأنت تعلم أنَّ "SQL" هي مصطلح تسويقي أكثر من كونها معيارًا متكاملًا (قد يقول البعض أنَّ HTML5 كذلك، لكن لا تأبه بقولهم). حسنًا، هنالك معيار للغة SQL (يسمى SQL-92) لكن لا يوجد خادوم قواعد بيانات في العالم يتوافق تمامًا مع ذاك المعيار. فهنالك نسخة SQL لقواعد بيانات Oracle، ونسخة أخرى لقواعد MSSQL، ونسخة أخرى لقواعد بيانات MySQL، وأخرى لقواعد بيانات PostgreSQL، ولا ننسَ نسخة SQL لقواعد بيانات SQLite. وحتى كل منتج من تلك المنتجات يُضيف ميزات SQL جديدة على مرّ الزمن، وبهذا يكون قولنا "نسخة SQL لقواعد بيانات SQLite" ليس كافيًا لتحديد ما نتحدث عنه بدقّة. فعليك أن تقول "نسخة SQL التي تأتي مع قواعد بيانات SQLite ذات الإصدار X.Y.Z". كل ما سبق أدى إلى الإعلان الآتي، التي يقبع الآن في أعلى صفحة مواصفة Web SQL Database: وعلى ضوء هذا، سأعرِّفك على رؤية تنافسية أخرى لتخزينٍ محليٍ متقدم وثابت لتطبيقات الويب: Indexed Database API المعروفة رسميًا باسم "WebSimpleDB" التي اشتهرت باسم "IndexedDB". تحتوي IndexedDB على ما يُسمى "مخزن الكائنات" (object store)، الذي يتشارك مع قاعدة بيانات SQL في الكثير من المفاهيم؛ فهنالك "قواعد بيانات" (databases) فيها "سجلات" (records)، ويملك كل سجل عددًا من "الحقول" (fields)، وكل حقل له نوع بيانات معيّن، الذي يُعرَّف عند إنشاء قاعدة البيانات. تستطيع أيضًا تحديد مجموعة فرعية من السجلات، ثم تعرضها عبر "مؤشر" (cursor)، ويتم التعامل مع التغييرات على مخزن الكائنات عبر "التحويلات" (transactions). إذا سبق وأن برمجتَ قليلًا بأي نوع من أنواع قواعد بيانات SQL ، فمن المرجح أن تبدو المصطلحات السابقة مألوفةً لديك. الفرق الرئيسي هو أنَّ "مخزن الكائنات" ليس لديه "لغة استعلام بنيوية"، لا تستطيع كتابة عبارات مثل "SELECT * from USERS where ACTIVE = 'Y'‎" لكنك تستطيع استخدام الدوال التي يوفرها مخزن الكائنات لفتح "مؤشر" (cursor) في قاعدة البيانات "USERS"، ثم تمر عبر السجلات، وتستبعد سجلات المستخدمين غير النشيطين، ثم تستخدم دوالًا للوصول إلى قيم كل حقل في السجلات المتبقية. دعم IndexedDB موجودٌ في Firefox منذ الإصدار 4.0 (صرَّحَت Mozilla أنَّها لن تدعم Web SQL Database في متصفحها)، وChrome منذ الإصدار 11، وحتى Internet Explorer أصبح يدعم IndexedDB منذ الإصدار 10. ترجمة -وبتصرّف- لفصل "Local Storage" من كتاب Dive Into HTML5 لمؤلفه Mark Pilgrim. اقرأ أيضًا المقال التالي: تطبيقات الويب التي تعمل دون اتصال – الجزء الأول المقال السابق: تحديد الموقع الجغرافي (GeoLocation) في HTML5 النسخة العربية الكاملة من كتاب نحو فهم أعمق لتقنيات HTML5

عادة ما يرتكب القادم الجديد إلى عالم HTML5 أخطاء عديدة ترجع إما لعدم فهمه للعناصر الجديدة أو الإفراط في استخدامها مكان العناصر القديمة. سنحاول في هذا المقال تسليط الضوء على أكثر الأخطاء شيوعا وكيفية تجنب الوقوع فيها. لا تستخدم <section> كأداة للتغليف بدل <div>أحد أكثر الأخطاء شيوعا هو الاستبدال المفرط لكل عناصر <div> بعناصر <section> في شفرات HTML5 وخاصة لما يتعلق الأمر بعناصر <div> المستخدمة لأغراض تنسيقية styling. سابقا لدى استخدامنا لـ XHTML و HTML4 كنا نكتب الشفرات على النحو التالي: <!-- HTML 4-style code --> <div id="wrapper"> <div id="header"> <h1>My super duper page</h1> <!-- Header content --> </div> <div id="main"> <!-- Page content --> </div> <div id="secondary"> <!-- Secondary content --> </div> <div id="footer"> <!-- Footer content --> </div> </div>بعض ظهور HTML5 أصبح العديد يكتبونها على النحو التالي: <!-- Don’t copy this code! It’s wrong! --> <section id="wrapper"> <header> <h1>My super duper page</h1> <!-- Header content --> </header> <section id="main"> <!-- Page content --> </section> <section id="secondary"> <!-- Secondary content --> </section> <footer> <!-- Footer content --> </footer> </section>وهو أمر خاطئ لأنه وبكل بساطة لا يعتبر عنصر <section> أداة تغليف wrapper، حيث أنه يتم استخدام هذا العنصر مع الأجزاء الدلالية للصفحة لبناء مخطط واضح المعالم لها، كما أنه من الواجب أن يحتوي على ترويسة heading. إن كان كل ما ترغب في القيام به هو إضافة نمط style لصفحتك فحاول أن تنفذه مباشرة على عنصر <body> ، أما لو احتجت عناصر إضافية للنمط الذي تود تنفيذه فعليك استخدام <div> في هذه الحالة وهو العنصر الأنسب لما يكون كل ما تحتاجه هو أداة لتنفيذ الأنماط. بناء على ما سبق ذكره فإن الطريقة الصحيحة لكتابة الشفرة السابقة باستخدام HTML5 وبعض وظائف ARIA (ملاحظة: قد تحتاج إلى عنصر <div> واحد فقط بناء على التصميم الذي ترغب فيه) هو على النحو التالي: <body> <header> <h1>My super duper page</h1> <!-- Header content --> </header> <div role="main"> <!-- Page content --> </div> <aside role="complementary"> <!-- Secondary content --> </aside> <footer> <!-- Footer content --> </footer> </body>إذا لم تكت تعلم ما هي العناصر التي يجب عليك استخدامها فيُمكنك الاستعانة بالصورة التالية التي ستسهل عليك الاختيار لا تستخدم عنصر header ما لم يكن هناك حاجة إليهملاحظة: في المقال الأصلي تم الحديث عن عنصري header و hgroup، وبما أنه تم التخلص من هذا الأخير من مواصفات HTML5 فلم أقم بتضمينه في الترجمة. لا توجد أية معنى لإضافة عناصر إضافية إلى صفحتك ما لم يكن هناك حاجة لها، لكن رغم ذلك عادة ما نلحظ استخدام عنصر <header> لما لا تكون هناك أية حاجة إلى استخدامه. يُمكنك معرفة كيفية استخدام هذا العنصر بقراءتك لهذا المقال والذي يُمكن تلخيصه في أن العنصر <header> يلعب دور عنصر مساعد أو مقدم لمحتوى الجزء الذي يحتويه. وبما أنه يُمكن استخدام عنصر <header> أكثر من مرة واحدة في نفس الصفحة فإنه عادة ما تتم إساءة استخدامه على النحو التالي: <!-- Don’t copy this code! No need for header here --> <article> <header> <h1>My best blog post</h1> </header> <!-- Article content --> </article>إن كان عنصر header الذي تستخدمه لا يحتوي سوى على عنصر رأسي heading element واحد فمن الأفضل تجنب استخدامه، حيث أن عنصر article سيضمن تضمين هذا العنصر الرأسي في مُخطط الصفحة document outline. وبما أنه سيحتوي عنصرا واحدا فقط (عكس ما تشير إليه مواصفات العنصر) فإنه من الأفضل كتابة الشفرة بشكل مبسط على النحو التالي: <article> <h1>My best blog post</h1> <!-- Article content --> </article>لا تُغلف كل قوائم الروابط باستخدام navلم يعد من السهل -مع كل العناصر الجديدة التي تمت إضافتها إلى HTML5- اختيار العنصر الأنسب لكثرة الاختيارات المتاحة، لكنه في المقابل لا يجب علينا أن نُفرط في استخدام العناصر الدلالية الجديدة وهو أمر عادة ما نلاحظه مع العنصر nav والذي تنص مواصفاته على التالي: يُمثل عنصر nav قسما من الصفحة تقوم بالربط إلى صفحات أخرى أو إلى أجزاء أخرى من نفس الصفحة. ملاحظة: لا يجب أن تكون كل مجموعات الروابط داخل عناصر <div>، يجب اقتصار استعمال هذا العنصر على كتل التصفح Navigation blocks الرئيسية فقط. فعلى سبيل المثال عادة ما يحتوي أسفل الصفحات footers على قوائم قصيرة لروابط لمختلف صفحات الموقع مثل قواعد استخدام المواقع، صفحة البداية وصفحة حقوق الملكية الفكرية. في مثل هذه الحالات يكفي استخدام عنصر footer لكنه يبقى استخدام عنصر nav ممكنا رغم أنه غير ضروري. WHATWG HTML spec الكلمة المفتاحية في هذه المواصفات هي "الرئيسية"، قد نختلف فيما تعنيه هذه الكلمة على وجه التحديد، لكنه عادة ما يُقصد بها: روابط تصفح الموقع الرئيسيةمحرك بحث الموقعروابط تصفح الموقع الثانويةروابط التنقل داخل الصفحة الواحدة (خاصة في الصفحات والمقالات الطويلة).بالرغم من أنه يصعب تمييز الصحيح من الخطأ في الكثير من الحالات إلا أنه يبدو بأنه من الأفضل تجنب استخدام nav في الحالات التالية: ترقيم الصفحاتالروابط الاجتماعية (قد يكون لهذا الأمر استثناءات خاصة إذا ما كانت هذه الروابط جزءا أساسيا في الصفحة مثلما هو الحال مع موقعي about me و flavours)الوسوم أو التصنيفات في التدويناتالروابط الثانويةأسفل الصفحات (footers)إن لم تعرف ما إذا كان بإمكانك استخدام عنصر nav اسأل نفسك، هل الروابط التي تنوي تغليفها داخل عنصر nav هي وسيلة أساسية للانتقال داخل الصفحة أو داخل الموقع؟ يمكنك الاستعانة بالنقطتين التاليتين للإجابة على هذا السؤال: لا تستخدم nav ما لم تعتقد بأنه يُمكن استبدال الأمر بعنصر <section> باستخدام عنصر hxهل كنت ستضيف عنصر "اذهب مباشرة إلى" للوصول إليها لتحسين قابلية وصول الموقع؟إن كانت إجابتك بالنفي فإنه من الأجدر بك عدم استخدام عنصر nav. أخطاء شائعة مع عنصر figureليس من السهل إتقان استخدام عنصر figure (وعنصر figcaption الذي يلازمه). إليكم بعض الأخطاء الشائعة التي يقع الكثيرون لدى استعمالهما. لا تستعمل figure مع جميع الصوركما سبق وأن أشرنا إليه ، لا توجد أية فائدة من كتابة شفرات إضافية ما لم يكن هناك داع لها، وهو نفس الأمر الذي يتكرر مع هذا العنصر أيضا. هناك من يقوم بتحويل جميع الصور إلى figure رغم أننا في غنى عن تغليف كل صورة في هذا العنصر، كلما تقوم به لدي قيامك بهذا الأمر هو إضافة شفرات إضافية لا تقدم أية إضافة للصفحة. تحدد مواصفات HTML5 عنصر figure على النحو التالي: بعبارة أخرى figure عبارة عن محتوى قائم بذاته يحتوي وصفا يتم إضافته إلى محتوى الصفحة رغم أنه ليس جزءا أساسيا فيها. وهنا يبرز جمال عنصر figure حيث أنه بالإمكان تغيير مكانه في الصفحة إلى القائمة الجانبية sidebar مثلا دون الإخلال بمحتوى الصفحة. إن كان ما تحاول وضعه داخل figure عبارة عن محتوى جمالي فقط لا يقدم أية إضافة للمحتوى، وإن لم يكن بالإمكان الإشارة إليه في محتوى صفحتك فإنه من المحتمل جدا أن لا يكون العنصر الواجب استخدامه هو figure. يُمكنك أيضا أن تسأل نفسك "هل هذه الصورة (أو غيرها) أساسية لفهم محتوى الصفحة" إن لم يكن جوابك بالإيجاب فقد لا يكون figure هو العنصر الأنسب لك (فكر في استخدام aside حينها). أما لو أجبت بالإيجاب فاسأل نفسك "هل يمكنني تغيير مكان هذه الصورة إلى ملف ملحق appendix ؟" إن كانت إجابتك بالنفي هنا أيضا فقد لا يكون عنصر figure هو الأنسب لك أيضا. لا تستخدم figure مع شعار موقعكلا يصح أيضا استخدام figure مع شعارات المواقع أيضا. عادة ما نشاهد مثل هذه الشفرات الخاطئة في بعض المواقع: <!—Don't copy this code! It's wrong! --> <header> <h1> <figure> <img src="/img/mylogo.png" alt="My company" /> </figure> My company name </h1> </header> <!—Don't copy this code! It's wrong! --> <header> <figure> <img src="/img/mylogo.png" alt="My company" /> </figure> </header>ليس لدينا ما نقوله هنا سوى أن استخدام figure للشعارات هو استخدام خاطئ. يجب عليك تجنب استخدام figure ما لم تتم الإشارة إلى المحتوى المراد تغليفه في هذا العنصر داخل الصفحة. وبما أنه من السهل أن نجزم بأنه لن تتم الإشارة إلى شعار موقعك في أي جزء من أجزاء صفحتك، فإن كل ما تحتاجه هو: <header> <h1>My company name</h1> <!-- More stuff in here --> </header>لا يقتصر استخدام figure على الصور فقطالاعتقاد السائد هو أن استخدام عنصر figure يقتصر على الصور فقط وهو اعتقاد خاطئ حيث أنه من المُمكن استخدام figure مع الفيديوهات، الملفات الصوتية، الرسوم البيانية (على هيأة SVG مثلا)، الاقتباسات، الجداول، الشفرات المصدرية وغيرها. يعني أي محتوى يساعد على فهم المحتوى الرئيسي للصفحة وإعطاء تفاصيل إضافية حوله يصلح أن يكون داخل عنصر figure. يُمكن معرفة المزيد حول عنصر figure بقراءتك لهذا المقال. استخدام خاصية type غير الضروريةاستخدام خاصية type شائعة جدا ما بين المبرمجين، رغم أنه ليس خطأ في حد ذاته، إلا أنه من الأفضل تجنبه. ليس من الضروري لدى استخدام HTML5 التصريح بنوع عنصري script و style. قد لا يكون من السهل التخلص من الأمر خاصة إن كان إضافة هذه الخاصية يتم بشكل آلي خاصة لدى استخدام أنظمة إدارة المحتوى إلا أنه لا توجد أية حاجة ماسة لاستخدامها لما تقوم بكتابة كامل شفرة تطبيقك بشكل يدوي لأنه وبكل بساطة تتوقع جميع المتصفحات أن تكون السكربتات التي تستخدمها من نوع javascript وكل الأنماط من نوع css، وعليه فإنك لن تحتاج إلى كتابة التالي: <!-- Don’t copy this code! It’s attribute overload! --> <link type="text/css" rel="stylesheet" href="css/styles.css" /> <script type="text/javascript" src="js/scripts.js"></script>بل كل ما تحتاجه هو <link rel="stylesheet" href="css/styles.css" /> <script src="js/scripts.js"></script>كما أننا لم نعد في حاجة إلى كتابة الكثير للإشارة إلى نوعية الترميز المستخدم في الصفحة character set إضافة إلى أمور أخرى لم يعد هناك حاجة إليها ستجدها مشروحة بشكل مفصل في هذا المقال. استخدامات خاطئة لبعض خصائص النماذجكما سبق وأن أشرنا إليه، يوفر HTML5 خصائص عديدة للنماذج، ويرافق استخدام هذه الخصائص أخطاء يجب تجنبها: الخصائص المنطقيةالعديد من الخصائص الجديدة في نماذج HTML5 هي خصائص منطقية، ونعني بذلك بأنه تتم إضافة سلوك معين للنموذج أو لعنصر ما بمجرد إضافة هذا العنصر إليه، ومن بين هذه الخصائص المنطقية نجد كلا من autofocus، autocomplete و required. قد لا يكون هذه المشكل كثير الشيوع، إلا أن هناك من يستخدم هذه الخصائص المنطقية (عنصر required مثلا) على النحو التالي: <!-- Don’t copy this code! It’s wrong! --> <input type="email" name="email" required="true" /> <!-- Another bad example --> <input type="email" name="email" required="1" />لكن ماذا لو أردت "العبث" بالشفرة السابقة قليلا وأعطيت قيمة false لخاصية required، ما الذي تتوقع أن يقوم به المتصفح في هذه الحالة؟ <!-- Don’t copy this code! It’s wrong! --> <input type="email" name="email" required="false" />على غير ما تتوقع فإن المتصفح وبمجرد أن يلاحظ وجود خاصية required فإنه يقوم بجعل العنصر الذي تمت إضافته إليه ضروريا رغم أنك أعطيت الخاصية قيمة false. هناك 3 صيغ لاستخدام الخصائص المنطقية مع HTML5 (يتم استخدام الصيغتين الثانية والثالثة مع XHTML): required required="" required="required"وأفضل طريقة لكتابة الشفرة السابقة هي على النحو التالي: <input type="email" name="email" required />خلاصةاستعرضنا في هذا المقال بعضا من الأخطاء الأكثر شيوعا مع HTML5. بطبيعة الحال فإنه يستحيل حصر كل هذه الأخطاء، وبالتالي إن كانت هناك أخطاء أخرى سبق وأن شاهدتها أكثر من مرة فلا تتردد في مشاركتها معنا في التعليقات. ترجمة -وبتصرف- للمقال Avoiding common HTML5 mistakes لصاحبه Richard Clark