مقالات برمجة متقدمة

يحوي هذا القسم مقالات متقدمة عن البرمجة تهم المبرمج مثل الخوارزميات وهياكل البيانات وهندسة البرمجية وأنماط التصميم وغيرها من المواضيع المتقدمة.
يُعَدّ بناء لغة برمجة خاصة بك أمرًا ليس بالصعب على عكس ما تتوقع الغالبية الساحقة من الناس، خاصةً إن لم ترفع سقف توقعاتك كثيرًا، بل قد يكون فيه كثير من التعلم النافع أيضًا، والذي نريد الإشارة إليه في هذا المقال هو أنّ بناء لغة ليس ضربًا من السحر والشعوذة بسبب شعورنا بالإحساس الذي ينتاب المرء …
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 مج…
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…
ترميز Big-O هو ترميز رياضي في الأساس يُستخدم لموازنة معدّلات تقارب الدوال، وسنستعرض في هذا المقال استخدامات هذا الترميز في تحليل الخوارزميات وتصنيفها كما يلي. إذا كانت ‎n -> f(n)‎ وn -> g(n)‎ دالتين مُعرّفتين على الأعداد الطبيعية، فسنقول أنّ ‎f = O(g)‎ فقط إذا كانت ‎f(n)/g(n)‎ محصورة bounded ع…
تستعرض هذه المقالة مفهوم التعقيد Complexity، وهو أحد المفاهيم الأساسية في علم الخوارزميات، مع ذكر بعض أهم أصناف التعقيد وبعض الترميزات المستخدمة في ذلك. ترميز Big-Omega تُستخدم ترميز Ω -notation لتمثيل المقارِب الأدنى asymptotic lower bound. التعريف الرسمي لتكن ‎fn)‎ و ‎g(n)‎ دالتي…
تُحدَّد مشكلةٌ خوارزميةٌ ما من خلال وصف المجموعة الكاملة للمدخلات -الحالات التطبيقية instances- التي يجب أن تعمل عليها المشكلة وكذلك مخرجاتها بعد العمل على إحدى تلك الحالات. واعلم أن التمييز بين المشكلة نفسها والحالة التطبيقية عليها instance مهم جدًا، فمثلًا، تُعرَّف المشكلة الخوارزمية المعروفة با…
لا يملك الكثير من المبرمجين الذين يصنعون أروع البرامج وأكثرها فائدةً اليوم -مثل العديد من الأشياء التي نراها على الإنترنت أو نستخدمها يوميًا- خلفيةً نظريةً في علوم الحاسوب، لكنهم لا يزالون مبرمجين رائعين ومبدعين ونقدِّر ما يبنونه، حيث تملك علوم الحاسوب النظرية استخداماتها وتطبيقاتها، ويمكن أن تكون…
يعدُّ التحضير لأسئلة المقابلة في مجال هندسة البرمجيات عملًا بدوام كامل تقريبًا، إذ هناك مصادر لا حصر لها على الإنترنت وغالبًا ما تكون هائلة عندما تبدأ العملية، ومن الطبيعي أن تكون متوترًا وخائفًا عند التقدم لمنصبٍ ما، لأنك تواجه خطر الحكم والرفض وهذا يكفي لإثارة قلق أي شخص. ومع ذلك فإن أفضل طر…
يهدف نمط التصميم معمل التجريد Abstract Factory إلى توفير واجهة Interface لإنشاء مجموعة من الكائنات المرتبطة أو المنفصلة دون الحاجة إلى التعامل مع أصنافها الفعليّة. كما يوفّر هرمية Hierarchy تغلّف الكثير من المنصات Platforms المحتملة، وتعمل على بناء مجموعة من “المنتجات”. ينطلق نمط التصميم…
يمكن لنمط التصميم البرمجي مجمع الكائنات Object pool أن يؤمّن دَفعة كبيرة للأداء ، ويكون أكثر فعالية في الحالات التي تكون فيها كلفة بدء عينة من الصنف Class instance مرتفعة، أو ترتفع فيها نسبة استهلال الأصناف مع انخفاض عدد العيّنات المستخدمة في آن واحد. المشكلة تستخدم مجمعات الكائنات (وا…
يهدف نمط التصميم تابع المعمل Factory Method إلى تعريف واجهة Interface لإنشاء الكائنات مع ترك مهمّة تحديد الصنف الذي سيُستهَل Instantiate إلى الأصناف المتفرّعة عن الواجهة. يعرّف نمط تابع المعمل تابِعا (دالة) مشيّدا افتراضيا Virtual، كما ينطلق من مبدأ أن استخدام العامل new مؤذ ويجب تغليفه En…
يهدف نمط الباني The Builder في التصميم البرمجي إلى فصل عمليّة بناء الكائنات المعقّدة عن طريقة عرضها، بحيث يُمكن إنشاء طرق عرض عدّة بنفس عمليّة البناء. كما يُستخدَم هذا النمط في التعامل مع طريقة عرض معقّدة لتحويلها إلى واحدة من بين طرق عرض أقلّ تعقيدا. عرض المشكل يتطلب تطبيق ما إنشاء عن…
يُعرَف نمط التصميم Design Pattern في هندسة البرمجيات بأنه حل عام قابل للتكرار لمشكلة متكررة الحدوث في تصميم البرمجيات. نمط التصميم ليس نموذجا نهائيا يمكن تحويله إلى تعليمات برمجية مباشرة؛ بل هو توصيف أو قالب لكيفية حل المشكلة، يمكن استخدامه في العديد من الحالات المختلفة. استخدام أنماط التص…
مبدأ عكس التابعيّة Dependency Inversion Principle أو اختصارًا DIP، هو آخر مبادئ التصميم الكائنيّ SOLID ويتمتّع بمزايا كبيرة عند تطبيقه بالشكل السليم. أوّل من قدّم هذا المبدأ هو روبرت مارتن في مقالته التي نشرها عام 1996. أشار روبرت إلى أنّ الأسلوب الشائع في تصميم التابعيّة dependency ضمن المشار…
مبدأ فصل الواجهات Interface Segregation Principle أو اختصارًا ISP هو أحد المبادئ الشهيرة من مبادئ SOLID في التصميم الكائنيّ. أوّل من قدّم هذا المبدأ روبرت مارتن في سلسلة مقالات في عام 1996، ويهدف هذا المبدأ إلى تجنُّب إنشاء واجهات "سمينة". الواجهة interface هي عبارة عن تجريد abstraction لناحية…
مبدأ آخر من مبادئ التصميم الكائنيّ التوجّه ضمن مبادئ SOLID يُطلق عليه اسم مبدأ ليسكوف للاستبدال Liskov Substitution Principle ويُرمز له اختصارًا بالرمز LSP. سنبدأ هذا المبدأ بشيء من المفاهيم النظريّة. صاحبة هذا المبدأ هي البروفسور باربارا ليسكوف، وقد طرحته أوّل الأمر عام 1987 وكان ينص على …
يُعتبر مبدأ الفتح والإغلاق Open/Closed Principle أو اختصارًا OCP، من المبادئ التي تساعد مطوّري البرمجيّات على تحقيق تصاميم برمجيّة عالية الجودة. على أيّة حال، قد يكون من الصعب أحيانًا أن نوضّح ما الذي نعنيه بالبرمجيّات عالية الجودة. بالعودة إلى المبدأ OCP، يعود الفضل إلى برتراند ماير في وضع مصطلح …
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. …