تعلم البرمجة التسلسلات البسيطة في البرمجة

يتكون أبسط برنامج يمكن كتابته من سلسلة من بعض التعليمات statements المتتالية، وأصغرها هو الذي يحتوي تعليمةً برمجيةً واحدةً، حيث تُدخَل التعليمة عادةً في سطر واحد، كما يمكن أن تُقسم على عدة أسطر، وتعرَّف التعليمة بأنها مجموعة من الكلمات والرموز المكتوبة بلغة طبيعية، وسننظر الآن في بعضها، إذ تُظهر الأمثلة التالية ما يجب أن نكتبه في محث بايثون ‎>>>‎، كما تُظهر النتيجة، ثم نشرح ما حدث.

عرض الخرج

يجب أن نتعلم أولًا كيف نجعل بايثون تعرض المعلومات التي نريدها، فإذا لم تعرض لنا اللغة شيئًا، فكيف نعرف ما فعله الحاسوب؟ وما فائدة الجهد الذي نبذله في البرمجة حينها إذا كنا لا نعرف هل أصبنا أم أخطأنا؟

>>> print('Hello there!')
Hello there!

انتبه إلى الملاحظة الأولى في المثال أعلاه، وهي أن المسافة التي بين المحث وبين أمر print ليست ضرورية، إذ ستضعها بايثون تلقائيًا إذا نسيناها، وما سنكتبه هو السطر الأول فقط؛ أما السطر الثاني فهو نتيجة البرنامج الذي كتبناه في السطر الأول، وقد عرضه لنا المفسر.

أما الملاحظة الثانية فهي أن بايثون حساسة لحالة الأحرف، حيث سنحصل على خطأ إذا كتبنا Print بدلًا من print لأن بايثون تراهما كلمتين مختلفتين، وكذلك الحال بالنسبة لجافاسكربت؛ أما لغة VBScript فلا تهتم لهذا، لكن يجب تعويد النفس على الاهتمام بحالة الأحرف كعادة برمجية حسنة لئلا تقع في أخطاء بسببها إذا انتقلت من لغة برمجية لأخرى.

وقد عرض لنا المفسر النص المكتوب بين علامتي الاقتباس لأن الدالة print()‎ تخبر بايثون بعرض تسلسل المحارف H,e,l,l,o, ,t,h,e,r,e,!‎، وهو ما يُعرَف في الأوساط البرمجية باسم السلسلة النصية string، أو سلسلة المحارف النصية، حيث يجب أن تكون تلك المحارف داخل أقواس، وندل على السلسلة النصية بوضعها بين علامات الاقتباس، كما يمكن استخدام علامات الاقتباس المفردة أو المزدوجة في بايثون دون حرج، مما يسمح لنا بإدخال أحد نوعي الاقتباس في سلسلة نصية محاطة بالنوع الآخر، وهذا مفيد في حالة الفاصلة الإنجليزية العليا ':

>>> print("Monty Python's Flying Circus has a ' within it...")
Monty Python's Flying Circus has a ' within it...

أما جافاسكربت وVBScript فحساستان لنوع علامات التنصيص التي يجب استخدامها، لهذا يُنصح فيهما بالالتزام بالعلامات المزدوجة ما أمكن.

عرض النتائج الحسابية

>>> print(6 + 5)
11

يطبع لنا المثال أعلاه نتيجة العملية الحسابية التي في السطر الأول، والتي جمعنا فيها 5 إلى 6، وقد عرفت بايثون أن هذه المحارف أرقام وعاملتها على هذا الأساس، كما تعرفت على علامة الجمع التي بينهما، فجمعت العددين وأخرجت لنا الناتج، لذا يمكن القول أن بايثون مفيدة كحاسبة للجيب، وهو أحد استخداماتها الكثيرة جدًا، جرب الآن بعض الحسابات الأخرى واستخدم العوامل الحسابية التالية:

• الطرح (-).
• الضرب (*).
• القسمة (/).

يمكن دمج عدة تعبيرات حسابية كما يلي:

>>> print( ((6 * 5) + (7 - 5)) / (7 + 1) )
4.0

لاحظ الطريقة التي استخدمنا بها الأقواس لوضع الأعداد في مجموعات، لقد رأت بايثون تلك العملية السابقة كما يلي:

((6 * 5) + (7 - 5)) / (7 + 1)
=> (30 + 2) / 8
=> 32 / 8
=> 4

فماذا يحدث لو كتبنا نفس العمليات دون الأقواس؟

>>> print(6 * 5 + 7 - 5 / 7 + 1)
37.2857142857

حصلنا على هذه النتيجة لأن بايثون تنفذ عمليتي الضرب والقسمة قبل الجمع والطرح، لذا رأتها على النحو التالي:

(6*5) + 7 - (5/7)  + 1
=> 30 + 7 - 0.7143 + 1
=> 37 - 0.7143 + 1
=> 38 - 0.7143
=> 37.2857...

ومع أن ترتيب بايثون لمعالجة العمليات الحسابية هو نفسه الذي تقضيه قوانين الرياضيات، إلا أنه يختلف عما يجب عليك توقعه كونك مبرمجًا، لأن بعض لغات البرمجة لها قوانينها في ترتيب معالجة العمليات الحسابية، وهو ما يعرف بأسبقية العوامل operator precedence، لذا تأكد من النظر أولًا في توثيق لغة البرمجة التي تتعامل معها لترى أسلوبها الخاص؛ أما بايثون فقاعدتها العامة هي ما يقتضيه الحدس والمنطق، لكن هذا له استثناءاته، مما يجعل استخدام الأقواس خيارًا آمنًا لضمان حصولنا على النتيجة التي نريدها، خاصةً عند التعامل مع حسابات طويلة مثل التي رأيناها في المثال السابق، ومن الأمور التي يجب ملاحظتها أننا إذا استخدمنا عامل القسمة / فسنحصل على النتيجة الدقيقة للعملية، كما يلي:

>>> print(5/2)
2.5

فإذا أردنا الحفاظ على القسم الصحيح للناتج فقط فنستخدم عامليْ قسمة متتاليين // لنحصل على العدد الكامل في النتيجة، وستطبع بايثون ناتج القسمة كما يلي:

>>> print(5//2)
2

أما إذا أردنا الحصول على باقي عملية القسمة فنستخدم محرف النسبة المئوية %:

>>> print(5%2)
1
>>> print(7//4)
1
>>> print(7%4)
3

يُعرَف العامل % باسم عامل الباقي modulo، وقد يكون في بعض لغات البرمجة على الصورة MOD أو نحوها، أما في بايثون فنستطيع الحصول على ناتج القسمة والباقي معًا باستخدام الدالة divmod()‎:

>>> print( divmod(7,4) )
(1, 3)

هذه العمليات الحسابية للأعداد الصحيحة مهمة للغاية في البرمجة، فمنها نستطيع تحديد كون العدد زوجيًا أم فرديًا من خلال قسمته على 2 ورؤية الباقي (يكون زوجيًا إذا كان الباقي صفرًا)، كما يلي:

>>> print( 47 % 2 )
1

فنحن نعلم الآن أن العدد 47 هو عدد فردي، وقد يكون هذا أمرًا بدهيًا إذ يمكن معرفة هذا دون تكبد عناء لغة برمجية وانتظار خرج عملية فيها، لكن ماذا لو كنا نقرأ بيانات من ملف، أو كان المستخدم يدخل تلك البيانات، ثم يكون على برنامجنا معرفة هل العدد فردي أم زوجي من تلقاء نفسه، عندئذ لن نستطيع التدخل هنا لتقرير ذلك بالنظر في كل عدد، بل سنستخدم عامل الباقي كما فعلنا ليتحقق من المطلوب بدلًا منا، وتلك حالة واحدة فقط من الحالات التي تبرز فيها أهمية هذه العمليات، لذا تدرب عليها إلى أن تتقنها.

دمج السلاسل النصية والأعداد

>>> print( 'The total is: ', 23+45)
The total is:  68

لقد طبعنا سلاسل نصيةً أوأعدادًا فيما سبق، أما الآن فسندمج الاثنين في تعليمة واحدة، فاصلين بينهما بفاصلة إنجليزية ,، ويمكن توسيع تلك الميزة بجمعها مع إحدى خصائص بايثون في إخراج البيانات، وهي سلسلة التنسيق format string:

>>> print( "The sum of %d and %d is: %d" % (7,18,7+18))
The sum of 7 and 18 is: 25

تحتوي سلسلة التنسيق على علامات %، غير أنها تختلف عن عامل الباقي الذي تحدثنا عنه من قبل، بل يكون لها معنىً خاص حين تُستخدم في سلسلة كالتي بين أيدينا، وحالات الاستخدام المتعددة تلك تعني أن علينا قراءة المكتوب بانتباه لتحديد سياقه، ثم تحديد وظيفة % فيه، حيث يخبر الحرف d الذي بعد محرف % بايثون بوجوب وضع عدد عشري مكانه، والذي نحصل على قيمته -التي سنستخدمها لتحل محله- من القيم الموجودة داخل التعبير الذي بين الأقواس، والذي كتِب بعد علامة % المنفردة في نهاية العبارة، ومن المهم أن يكون عدد القيم التي في القوس النهائي مطابقًا لعدد علامات % الموجودة في السلسلة النصية.

اقتباس

تدريب: جرب التدرب على عدة صور من السطر السابق والبيانات التي تليه كي تفهم القاعدة فهمًا أفضل.

توجد حروف أخرى يمكن وضعها بعد علامة %، ويستعمَل كل منها لغرض مختلف، منها:

• ‎%S للسلاسل النصية.
• ‎%x للأعداد الست عشرية hexadecimal.
• %0.2f للأعداد الحقيقية التي لها منزلتان عشريتان كحد أقصى.
• %04d لإزاحة العدد بأصفار قبله ليكون من أربعة منازل عشرية.

انظر توثيق بايثون للمزيد من المعلومات.

ونستطيع طباعة أي كائن بايثون باستخدام دالة الطباعة، حتى لو كانت النتيجة على غير ما كنا نريد، فربما تكون وصفًا لنوع الكائن، لكننا نستطيع طباعة ذلك على أي حال.

اقتباس

أسلوب تنسيق السلسلة النصية

لقد غيرت بايثون أسلوب تنسيق السلاسل النصية في إصدارها الثالث عما ذكرناه في الفقرة السابقة إلى أسلوب قوي -على الرغم من تعقيده- باستخدام عملية format، مع استمرار استخدام الأسلوب القديم، وهو ما سنستخدمه في هذا الكتاب، يمكن النظر في التوثيق إذا أردت النظر في الأسلوب الجديد، ولكن عمومًا لا يختلف الأسلوبان عن بعضهما في الحالات البسيطة، فإذا نفذنا المثال السابق بالأسلوب الجديد فسيبدو بالشكل:

  >>> print( "The sum of {:d} and {:d} is: {:d}".format(7,18,7+18)
The sum of 7 and 18 is: 25 

اقتباس

كما ترى فقد استبدلنا القوسين المعقوصين {} بعلامات %، وقد نُسقت رموز أنواع البيانات تنسيقًا مختلفًا، كما يجب هنا استدعاء العملية format الخاصة بالسلسلة النصية التي تمرر القيم، تمامًا كما في المرة السابقة. يحتوي الأسلوب الجديد على بعض الخصائص الأخرى أيضًا لتحسين التخطيط العام وتمرير البيانات، لكننا لن نذكرها هنا وإنما يمكن الاطلاع عليها في توثيق بايثون، وننصحك بتأجيل النظر فيها إلى أن تتمرس في فصول هذا الكتاب كي تستوعب الشرح التقني لها.

زيادة إمكانيات اللغة

>>> import sys

إذا كتبنا السطر أعلاه في محث بايثون ثم ضغطنا على زر الإدخال، فلن نرى شيئًا على الشاشة، غير أن هذا لا يعني عدم حدوث شيء ما في الخلفية، ولشرح ما حدث بعد كتابة هذه الأمر سننظر أولًا إلى معمارية بايثون نفسها، وحتى لو لم تكن تستخدم بايثون فتابع الشرح، إذ ستكون ثمة آليات مشابهة في اللغة التي تستخدمها.

عند بدء لغة بايثون تتاح لنا عدة دوال وأوامر، وهذه الأوامر مدمجة في اللغة وتسمى بالمضمَّنات built-ins، لأنها مبنية داخل نسيج اللغة نفسها، غير أن بايثون تستطيع توسيع قائمة الدوال المتاحة بدمج وحدات توسيع extension modules فيها، وهو يشبه شراء المرء لأداة جديدة من متجر العُدد والآلات ليضيفها إلى مجموعته المنزلية، وفي مثالنا فإن الآلة هي sys، وقد وضعتها العملية import داخل صندوق الآلات الذي سنستخدمه؛ أما حقيقة ما يفعله هذا الأمر فهو إتاحة "أدوات" جديدة على شكل دوال للغة بايثون، تُعرَّف داخل وحدة اسمها sys، وتلك طريقة توسيع بايثون لتنفيذ أي شيء غير مدمج في النظام الأساسي، وستجد أكثر من مئة وحدة في المكتبة القياسية standard library التي تحصل عليها مع بايثون، كما يمكنك إنشاء وحداتك الخاصة واستيرادها واستخدامها مثل الوحدات التي وفرتها بايثون عند تثبيتها بالضبط، وسنعود إلى هذا الأمر لاحقًا. كذلك ستجد مزيدًا من الوحدات التي يمكن تحميلها من الإنترنت، فإذا بدأت مشروعًا لا تغطيه الوحدات التي في المكتبة القياسية، فانظر في الإنترنت أولًا فلعلك تجد شيئًا يساعدك.

الخروج السريع

لننظر الآن في كيفية استخدام تلك الأدوات التي أدخلناها، فإذا كتبنا الأمر التالي في محث بايثون؛ فسنجعل بايثون تنهي نفسها وتخرج، لأننا نكون قد نفّذنا الدالة exit المعرَّفة في وحدة sys.

>>> sys.exit()

لاحظ أننا نخرج من بايثون عادةً بكتابة محرف نهاية الملف End Of File واختصاره EOF في محث بايثون، وهو CTRL+Z على ويندوز أو CTRL+D على أنظمة يونكس Unix؛ أما إذا كنت تستخدم بيئة تطوير فتخرج من قائمة File ثم Exit، وإذا حاولنا تنفيذ هذا في أداة تطوير مثل IDLE؛ فإن الأداة تنتبه لمحاولة الخروج وتعرض رسالةً تقول شيئًا ما حول SystemExit، لكن لا تشغل بالك بها، فهذا يعني أن البرنامج يعمل وأن الأداة تحاول توفير الوقت عليك لئلا تبدأ من الصفر مرةً أخرى.

لاحظ أن exit لها أقواس حولها، وذلك لأنها دالة معرفة في وحدة sys، حيث سنحتاج إلى وضع هذه الأقواس عند استدعاء دالة بايثون حتى لو لم تحتوي الأقواس نفسها على أي شيء، فإذا كتبنا sys.exit دون الأقواس، فستستجيب بايثون لنا بإخبارنا أن exit دالةٌ، بدلًا من تنفيذ الدالة نفسها.

أخيرًا، لاحظ أن التعليمتين الأخيرتين مفيدتان عند استخدامهما معًا، أي أننا سنكتب ما يلي للخروج من بايثون بدلًا من EOF:

>>> import sys
>>> sys.exit()

هكذا نكون قد كتبنا تسلسلًا بسيطًا من تعليمتين، ونكون قد خطونا قليلًا نحو البرمجة الحقيقية.

استخدام جافاسكربت

لا توجد طريقة سهلة في جافاسكربت لنكتب الأوامر ونراها تنفَّذ مباشرةً كما في بايثون، لكن نستطيع كتابة جميع الأوامر البسيطة أعلاه في ملف HTML واحد ثم تحميلها إلى المتصفح، وسنرى كيف تبدو حينئذ في جافاسكربت:

<html><body>
<script type="text/javascript">
document.write('Hello there!<br />');
document.write("Monty Python\'s Flying Circus has a \' within it<br />");
document.write(6+5);
document.write("<br />");
document.write(  ((8 * 4) + (7 - 3)) / (2 + 4)  );
document.write("<br />");
document.write( 5/2 );
document.write("<br />");
document.write( 5 % 2 );
</script>
</body></html>

سيكون الخرج كما يلي:

Hello there!
Monty Python's Flying Circus has a ' within it
11
6
2.5
1

نستخدم document.write لإخراج النص إلى نافذة المتصفح، وهذا يكافئ تقريبًا دالة print في بايثون، وسنرى قريبًا طريقةً مختلفةً قليلًا في VBSCript لعرض المخرجات في المتصفح في المثال التالي.

لاحظ كيف اضطررنا إلى كتابة ‎<br />‎ كي نجبر البرنامج أن يعرض الخرج التالي في سطر جديد، وذلك لأن جافاسكربت تكتب مخرجاتها في صورة HTML، والتي تعرض السطر بأقصى عرض تسمح به نافذة المتصفح لديك، فإذا أردنا قسرها على إنهاء السطر وبدء سطر جديد، فسنستخدم رمز HTML الخاص بالسطر الجديد، وهو ‎<br />‎.

لاحظ كيف هرّبنا محارف الاقتباس المفردة بوضع شرطة مائلة خلفية \ قبل الاقتباس، سنشرح ذلك بالتفصيل حين نتحدث عن السلاسل النصية في فصل البيانات وأنواعها.

VBScript

كما ذكرنا بخصوص جافاسكربت؛ فيجب أن ننشئ ملفًا لوضع أوامر VBScript فيها ثم نفتحه في المتصفح، وإذا كتبنا الأوامر السابقة باستخدام VBScript فستبدو كما يلي:

<html><body>
<script type="text/vbscript">
MsgBox "Hello There!"
MsgBox "Monty Python's Flying Circus has a ' in it"
MsgBox 6 + 5
MsgBox ((8 * 4) + (7 - 3)) / (2 + 4)
MsgBox 5/2
MsgBox 5 MOD 2
</script>
</body></html>

سنرى في الخرج كثيرًا من الصناديق الحوارية، يعرض كل منها خرجًا من أحد الأسطر التي في البرنامج، فإذا أردنا أن نجعل جافاسكربت تخرج لنا مثل تلك الصناديق الحوارية فسنستخدم alert("Hello There!")‎ بدلًا من document.write("Hello there!<br>")‎، فقد استخدمنا alert هنا بدلًا من MsgBox التي في VBScript.

لاحظ أننا لا نستطيع بدء سلسلة نصية باستخدام علامة اقتباس مفردة في VBScript، لكن يمكننا إدراج اقتباسات مفردة داخل سلاسل نصية ذات علامات اقتباس مزدوجة، باستخدام الدالة Chr التي إذا أعطيناها رمزًا لمحرف أعادت لنا ذلك المحرف، وبما أن هذا المثال يبدو فوضويًا للغاية، لنلق نظرةً على المثال التالي الذي يوضح كيفية عملها:

<script type="text/vbscript">
Dim qt
qt = Chr(34)
MsgBox qt & "Go Away!" & qt & " he cried"
</script>

لمعرفة رمز أي محرف تريده؛ تستطيع الاسترشاد بهذا الموقع، وأخذ الرمز العشري decimal منه، أو بالنظر في خريطة المحارف التي يوفرها نظام التشغيل الخاص بك، إذ توفر أغلب نظم التشغيل المشهورة بريمجًا لذلك؛ أما إذا لم ترد استخدام هذا ولا ذاك لسبب ما؛ فاستخدم الجزء التالي من لغة جافاسكربت واستبدل المحرف الذي تريده بمحرف الاقتباس المزدوج الذي في المثال:

<script type="text/javascript">
var code, chr = '"'; // put the character of interest here
code = chr.charCodeAt(0);
document.write("<br />The character code of  " + chr + "  is " + code);
</script>

لا تشغل بالك الآن بمعنى الأرقام التي في المثال، إذ سنعود إليها في الفصل التالي، وإنما سقناها الآن من أجل استخدامها إذا اضطررنا إلى إيجاد قيمة محرف ما.

خاتمة

تلك كانت نظرتنا الأولى على البرمجة، ولعلها كانت سهلة الفهم والإدراك، لكن سنحتاج إلى أن ننظر في أنواع البيانات التي سنقابلها في البرمجة وسنحتاج إليها قبل الشروع في البرمجة الحقيقية، كما سنرى الأمور والعمليات التي سنجريها على تلك البيانات.

وقد عرفنا في هذا الفصل أن البرنامج قد يكون صغيرًا للغاية، لذا فلا مانع من أن يكون مجرد أمر واحد، وأن أسلوب بايثون في إجراء العمليات الحسابية هو نفسه الأسلوب المتبع في الرياضيات، وإذا أردنا الحصول على نتيجة كسرية فيجب أن نستخدم أعدادًا كسريةً كذلك، وأننا نستطيع دمج النصوص والأرقام باستخدام عامل التنسيق %، وأخيرًا عرفنا أننا نخرج من بايثون بكتابة import sys; sys.exit()‎.

ترجمة -بتصرف- للفصل الرابع من كتاب Learning To Program لصاحبه Alan Gauld.

اقرأ أيضًا

• المقال التالي: مدخل إلى البيانات وأنواعها: أنواع البيانات الأساسية
• المقال السابق: بداية رحلة تعلم البرمجة
• ما هي البرمجة؟
• تعلم البرمجة