تعلم سي شارب العبارات الشرطية في لغة سي شارب #C

تعتبر العبارات الشرطية في البرنامج من الأمور الأساسيّة في البرمجة كما هو معلوم. تمتلك لغة سي شارب نوعين من العبارات الشرطية وهما: بنية if-else وبنية switch-case.

العبارة الشرطية if-else

وهي بنية مألوفة في معظم لغات البرمجة، تشبه هذه البنية في تشكيلها تلك الموجودة في لغات أخرى مثل ++C و Java. تمتلك هذه البنية ثلاثة أشكال سنتحدّث عنها تباعًا.

الشكل الأول لبنية if

الشكل الأبسط لبنية if  هي:

if ([condition])
{
    statement1;
    statement2;
    ...
}

إذا كان تقييم evaluate الشرط [condition] يعطينا true (أي تحقّق الشرط) عندها ستُفّذ العبارات البرمجيّة الموجودة ضمن الحاضنة {}، وإلّا (أي لم يتحقّق الشرط) فلن يُنفّذ أيّ منها. أنشئ مشروعًا جديدًا سمّه Lesson03_1 واستبدل محتويات الملف Program.cs بالبرنامج البسيط التالي الذي يعمل على مقارنة القيمة المدخلة من المستخدم مع العدد 5 ويُظهر الخرج المناسب:

1  using System;
2 
3  namespace Lesson03_1
4  {
5      class Program
6      {
7          static void Main(string[] args)
8          {
9              double x;
10             string str_x;
11
12             Console.Write("Input a number: ");
13             str_x = Console.ReadLine();
14
15             x = double.Parse(str_x);
16
17             if(x > 5)
18             {
19                 Console.WriteLine("The value {0} is greater than 5", x);
20             }
21
22             Console.WriteLine("Goodbye!");
23         }
24     }
25 }

جرّب تنفيذ هذا البرنامج باستخدام Ctrl+F5 (أو من القائمة Debug > Start Without Debugging). سيطلب منك البرنامج إدخال قيمة عدديّة، أدخل العدد 6، سيعرض البرنامج الخرج التالي:

The value 6 is greater than 5

Goodbye!

أعد تنفيذ البرنامج وأدخل هذه المرّة القيمة 3 لتحصل على الخرج التالي:

Goodbye!

لاحظ بأنّ خرج البرنامج قد اختلف باختلاف القيم المدخلة، أي أنّ هناك اختلاف في العبارات البرمجيّة التي تمّ تنفيذها في كلّ مرّة. يعود سبب ذلك إلى البنية if الموجودة بين السطرين 17 و 20. يختبر الشرط الموجود بعد كلمة if في السطر 17 فيما إذا كانت قيمة المتغيّر x أكبر تمامًا من 5. فإذا كانت نتيجة تقييم التعبير x > 5 تساوي true فهذا يعني أنّ الشرط قد تحقّق وبالتالي تنفّذ جميع العبارات البرمجيّة الموجودة في الحاضنة (بين السطرين 18 و 20). أمّا إذا كانت نتيجة تقييم التعبير x > 5 تساوي false فعندها سيتجاوز تنفيذ البرنامج البنية if إلى العبارات التي تأتي بعد السطر 20.

الشكل الثاني لبنية if

هذا الشكل للعبارة الشرطية if مفيد أيضًا، ويُستخدم عندما نريد الاختيار بين مجموعتين من العبارات البرمجيّة، والشكل العام له:

if ([condition])
{
    statement1;
    statement2;
    ...
}
else
{
    Statement3;
    Statement4;
    ...
}

لقد أضفنا القسم else مع حاضنته. المنطق هنا بسيط يمكننا قراءته بالشكل التالي:

"إذا تحقق الشرط [condition] عندها تنفّذ الحاضنة الموجودة بعد if مباشرةً، وإلّا يتم تنفيذ الحاضنة الموجودة بعد else مباشرةً"

لكي نتعرّف على كيفيّة التعامل مع هذا الشكل، أنشئ مشروعًا جديدًا سمّه Lesson03_2 وانسخ الشيفرة التالية إلى الملف Program.cs:

1  using System;
2
3  namespace Lesson03_2
4  {
5      class Program
6      {
7          static void Main(string[] args)
8          {
9              double x;
10             string str_x;
11
12             Console.Write("Input a number: ");
13             str_x = Console.ReadLine();
14
15             x = double.Parse(str_x);
16
17             if (x > 5)
18             {
19                 Console.WriteLine("The value {0} is greater than 5", x);
20             }
21             else
22             {
23                 Console.WriteLine("The value {0} is smaller than or equals 5", x);
24             }
25
26             Console.WriteLine("Goodbye!");
27         }
28     }
29 }

هذا البرنامج مطابق للبرنامج الذي رأيناه قبل قليل باستثناء القسم else مع حاضنته. يسلك هذا البرنامج نفس السلوك الذي يسلكه البرنامج السابق باستثناء أنّه لو أدخل المستخدم قيمة مثل 3 سيعمل البرنامج على طباعة الخرج التالي:

The value 3 is smaller than or equals 5

Goodbye!

لاحظ أنّ البرنامج Lesson03_1 كان يطبع العبارة !Goodbye فقط عند إدخال القيمة 3. السبب في ظهور الخرج الجديد هو وجود القسم else في بنية if السابقة، فعندما يُقيّم الشرط x > 5 في السطر 17 وتكون نتيجة تقييمه false سينتقل البرنامج فورًا إلى تنفيذ العبارات البرمجيّة الموجودة ضمن حاضنة else وهذا هو سبب ظهور هذا الخرج.

العيب الوحيد في هذا البرنامج أنّه لا يستطيع التمييز بين الحالة التي تكون فيها القيمة المدخلة تساوي 5 وبين الحالة التي تكون فيها أصغر تمامًا من 5، ففي كلّ من هاتين الحالتين يعرض البرنامج نفس الخرج عن طريق تنفيذ العبارة الموجودة في السطر 23.

ملاحظة: في حال كانت أيّة حاضنة تحوي عبارة برمجيّة واحد فقط، فعندها يمكن عدم استخدام قوسي الحاضنة {} مع أنّني أفضّل استخدامهما لجعل البرنامج أكثر وضوحًا.

الشكل الثالث لبنية if

وهو الشكل الأكثر شمولًا وفيه نستخدم القسم else if على الصورة التالية:

if ([condition])
{
    statement1;
    statement2;
    ...
}
else if ([condition1])
{
    Statement3;
    Statement4;
    ...
}
else if ([condition2])
{
    Statement3;
    Statement4;
    ...
}
...
else
{
    Statement3;
    Statement4;
    ...
}

يمكننا قراءة المنطق هنا على الشكل التالي:

"إذا تحقّق الشرط [condition] عندها تنفّذ الحاضنة الموجودة بعد if مباشرةً، وإلّا إذا (else if) تحقّق الشرط [condition1] يتم تنفيذ الحاضنة الموجودة بعد else if الأولى مباشرةً، وإلّا إذا تحقّق الشرط [condition2] يتم تنفيذ الحاضنة الموجودة بعد else if الثانية مباشرةً، وإلّا (else) يتم تنفيذ الحاضنة الموجودة بعد else مباشرةً"

نلاحظ أنّه يمكننا استخدام أقسام else if بقدر ما نريد، ولكن يمكن استخدام قسم else وحيد. ونلاحظ أيضًا أنّه بالنتيجة ستنفّذ مجموعة واحدة فقط ضمن حاضنة ما. وواضح أيضًا أنّ أقسام else if و else هي أقسام اختياريّة ووجودها غير مرتبط ببعضها، ولكن إذا حوت بنية if قسم else if فيجب أي يكون القسم else (في حال وجوده) هو القسم الأخير.

لكي نثبّت هذا المفهوم بشكل جيّد انظر البرنامج Lesson03_3 التالي:

1  using System;
2
3  namespace Lesson03_3
4  {
5      class Program
6      {
7          static void Main(string[] args)
8          {
9              double x;
10             string str_x;
11
12             Console.Write("Input a number: ");
13             str_x = Console.ReadLine();
14
15             x = double.Parse(str_x);
16
17             if (x > 5)
18             {
19                 Console.WriteLine("The value {0} is greater than 5", x);
20             }
21             else if (x == 5)
22             {
23                 Console.WriteLine("The value {0} is equals 5", x);
24             }
25             else
26             {
27                 Console.WriteLine("The value {0} is smaller than 5", x);
28             }
29
30             Console.WriteLine("Goodbye!");
31         }
32     }
33 }

يشبه هذا البرنامج سابقيه إلى حدٍّ بعيد، فهو يقارن القيمة المدخلة مع العدد 5 ويعرض رسالة مناسبة نتيجة عملية المقارنة. الشيء الجديد هنا هو التمييز بين الحالة التي تكون فيها القيمة المدخلة تساوي العدد 5 والحالة التي تكون فيها أصغر من العدد 5. قمنا بذلك من خلال إضافة القسم else if جديد يختبر حالة المساواة مع العدد 5. الآن أصبح منطق البرنامج كالتالي:

"إذا كانت القيمة المدخلة أكبر تمامًا من 5 (السطر 17) عندها تُنفّذ العبارة الموجودة في السطر 19، وإلّا إذا كانت القيمة المدخلة تساوي 5 (السطر 21) عندها تُنفّذ العبارة الموجودة في السطر 23، وإلّا ستكون القيمة المدخلة أصغر من 5 حتمًا، وتُنفَّذ العبارة الموجودة في السطر 27."

العبارة الشرطية switch-case

تفيد هذه البنية في الاختيار من بين عدّة حالات منفصلة. لهذه البنية الشكل العام التالي:

switch(expression)
{
    case [A]:
        [statements]
        break;

    case [B]:
        [statements]
        break;

    ...

    [default:]
        [statements]
        break;
}

القسم الأخير default هو قسم اختياري، كما يجب أن يكون هناك قسم case واحد على الأقل. إليك الآن البرنامج Lesson03_4 لفهم كيفيّة استخدام هذه البنية:

1  using System;
2
3  namespace Lesson03_4
4  {
5      class Program
6      {
7          static void Main(string[] args)
8          {
9              double x, y;
10             string str_x, str_y, operation;
11
12             Console.Write("Input first number: ");
13             str_x = Console.ReadLine();
14
15             Console.Write("Input second number: ");
16             str_y = Console.ReadLine();
17 
18             Console.Write("Choose operation (+, -, *, /): ");
19             operation = Console.ReadLine();
20
21             x = double.Parse(str_x);
22             y = double.Parse(str_y);
23            
24             switch (operation)
25             {
26                 case "+":
27                     Console.WriteLine("{0} + {1} = {2}", x, y, x + y);
28                     break;
29                 case "-":
30                     Console.WriteLine("{0} - {1} = {2}", x, y, x - y);
31                     break;
32                 case "*":
33                     Console.WriteLine("{0} * {1} = {2}", x, y, x * y);
34                     break;
35                 case "/":
36                     Console.WriteLine("{0} / {1} = {2}", x, y, x / y);
37                     break;
38                 default:
39                     Console.WriteLine("Unsupported operation.");
40                     break;
41             }
42         }
43     }
44 }

البرنامج السابق عبارة عن برنامج آلة حاسبة بسيطة تدعم العمليات الحسابية الأربع: الجمع والطرح والضرب والقسمة. يطلب البرنامج من المستخدم إدخال قيمتين عدديّتين، بعد ذلك يطلب اختيار العمليّة الحسابيّة المراد إجراؤها على هاتين القيمتين (+ ، - ، * ، /) وتخزين العمليّة المختارة ضمن المتغيّر النصّي operation وذلك في السطر 19. تعمل البنية switch في السطر 24 على مقارنة قيمة المتغيّر النصيّ operation مع القيم الموجودة في أقسام case (الأسطر 26 و 29 و 32 و 35) فإذا طابقت القيمة الموجودة في operation إحدى تلك القيم، فإنّ العبارات البرمجيّة الموجودة ضمن هذا القسم سيتمّ تنفيذها. أمّا إذا لم يحدث مثل هذا التطابق، فستنفّذ العبارات البرمجيّة الموجودة في القسم الاختياري default والتي ستخبر المستخدم (في هذا المثال) بأنّ العمليّة الحسابيّة التي يرغبها لا يدعمها البرنامج.

نستفيد من القسم default في تنفيذ عبارات برمجيّة في حال لم يحدث التطابق مع أيّ قسم case سابق. كما نلاحظ أنّ العبارة break الموجودة في كلّ قسم من أقسام case بالإضافة إلى قسم default هي عبارة ضرورية وتؤدّي إلى انتقال تنفيذ البرنامج إلى خارج بنية switch أي إلى السطر 42.

جرّب تنفيذ البرنامج وإدخال قيم متنوّعة بالإضافة إلى تجريب العمليات الحسابيّة الأربع. جرّب إدخال عامل باقي القسمة مثلًا (%) وانظر كيف سيجيب البرنامج بالرسالة Unsupported operation.

تمارين داعمة

تمرين 1

في البرنامج Lesson03_4 السابق إذا أدخل المستخدم القيمة 0 للعدد الثاني، ثم اختار عمليّة القسمة ( / ) سيؤدّي ذلك إلى القسمة على صفر، وهذا يسبّب خطًأ أثناء التنفيذ runtime error يؤدّي إلى رمي استثناء وتوقّف البرنامج عن العمل. أجرِ تعديلًا على البرنامج ليأخذ هذا الأمر بالحسبان.

(تلميح: أضف شرط if ضمن قسم case الموافق للعمليّة ( / ) لاختبار قيمة المتغيّر y فيما إذا كانت تساوي الصفر أم لا).

تمرين 2

اكتب برنامجًا يطلب من المستخدم إدخال درجة الحرارة الحاليّة. فإذا كانت درجة الحرارة أقل من 4 مئوية يعرض البرنامج الرسالة "Very Cold". أمّا إذا كانت درجة الحرارة بين 4 وأقل من 10 مئويّة يعرض الرسالة "Cold". وفي حال كانت درجة الحرارة بين 10 وأقل من 30 مئويّة يعرض الرسالة "Normal". أمّا إذا كانت درجة الحرارة 30 فما فوق فيعرض البرنامج الرسالة "Hot".

الخلاصة

تعلّمنا في هذا الدرس مبادئ التعامل مع العبارات الشرطية والحاجة الماسّة إليها في اتخاذ القرارات المناسبة في البرنامج. تعرّفنا على العبارة الشرطية if-else وأشكالها المفيدة، كما تعرّفنا أيضًا على بنية الاختيار swicth-case. في مجال البرمجة من غير الممكن في الواقع أن يخلو أيّ برنامج فعليّ من وجود عبارة شرطية if واحدة على الأقل.