أتمتة المهام ببايثون أساسيات لغة بايثون Python

تمتلك لغة بايثون طيفًا واسعًا من البنى البرمجية، والدوال القياسية، وميزات رائعة لبيئات التطوير التفاعلية؛ لكن تجاهل أغلب ما ذكرته آنفًا وابدأ بتعلم ما تحتاج إليه لكتابة برامجك.

لكنك ستحتاج إلى تعلم المفاهيم الأساسية للبرمجة قبل أن تفعل أي شيء، وقد تظن أن هذه المفاهيم تافهة أو مملة لكنها أساسية لتتحكم بحاسوبك كما تشاء.

في هذا المقال أمثلة عديدة أنصحك أن تكتبها في الصدفة التفاعلية التي تسمى أيضًا REPL (اختصار للعبارة Read-Evaluate-Print Loop أي حلقة قراءة-تقدير القيمة-طباعة)، التي تسمح لك بتنفيذ تعليمات بايثون كل تعليمة على حدة مباشرةً وتظهر لك الناتج.

الصدفة التفاعلية رائعة لتتعلم التعليمات الأساسية في بايثون، لذا أؤكد عليك أن تجربها أثناء قراءتك لهذا المقال وبالتالي ستتذكر المفاهيم المشروحة فيه تذكرًا أفضل لأنك تراها عمليًا أمامك بدل قراءتها فحسب.

إدخال التعابير البرمجية في الصدفة التفاعلية

يمكنك تشغيل الصدفة التفاعلية بفتح محرر Mu، الذي يفترض أنك ثبتته وفق التعليمات في المقال السابق، افتح قائمة ابدأ في ويندوز أو مجلد التطبيقات في ماك وشغِّل محرر Mu، ثم اضغط على زر New ثم احفظ الملف الفارغ باسم مثل blank.py، وحينا تحاول تشغيل الملف باستخدام الزر Run أو الضغط على زر F5 في لوحة مفاتيحك فستفتح لك الصدفة التفاعلية في الجزء السفلي من نافذة المحرر، وسترى المحث <<< أمامك.

أدخل 2 + 2 في سطر الأوامر لكي تجري عملية جمع بسيطة، يجب أن تبدو الطرفية التفاعلية كما يلي:

>>> 2 + 2
4
>>>

نسمي 2 + 2 في بايثون بالتعبير البرمجي expression، وهي أبسط أنواع التعليمات البرمجية في اللغة، وتتألف التعابير البرمجية عادةً من قيم (مثل 2) وعوامل (operators مثل +)، وتقدر قيمتها evaluate إلى قيمة واحدة؛ وهذا يعني أنك تستطيع استخدام التعابير في أي مكان في شيفرات بايثون تستطيع فيه استخدام قيمة ما.

تقدر قيمة التعبير 2 + 2 في المثال السابق إلى قيمة واحدة هي 4، واعلم أن قيمةً واحدةً لا عامل فيها مثل 4 تُعَد تعبيرًا برمجيًا في بايثون أيضًا، كما هو واضح هنا:

>>> 2
2

لا ضير من الأخطاء

سيفشل تشغيل البرامج التي تحتوي على شيفرات لا يفهمها الحاسوب، مما يؤدي إلى إنهيار البرنامج وظهور رسالة خطأ، ورسائل الخطأ لا تسبب مشاكل في حاسوبك، لذا لا تخف من ارتكاب الأخطاء في الشيفرات البرمجية حين تجربتك، وانهيار البرنامج crash يعني أن البرنامج توقف عن التنفيذ بشكل غير متوقع.

إذا أردت أن تتعرف على المزيد من المعلومات حول الخطأ الذي ظهر لك، فعليك البحث في الإنترنت عنه، أو العودة إلى توثيق لغة بايثون.

يمكنك استخدام عوامل عديدة في تعابير بايثون، فالجدول الآتي يستعرض جميع العوامل الحسابية في بايثون.

جدول العوامل الرياضية من أعلاها إلى أدناها أولوية وأسبقية

ترتيب أولوية العمليات في بايثون (تسمى أيضًا «أسبقية») مشابهة لأولويتها في الرياضيات، فتقدر قيمة المعامل ** أولًا، ثم تأتي المعاملات * و / و // و % بالترتيب حسب التعبير من اليسار إلى اليمين، ثم يأتي المعاملان + و - بالترتيب أيضًا من اليسار إلى اليمين. يمكنك استخدام الأقواس () لتغيير الترتيب إن احتجت إلى ذلك.

لا تلعب المسافات الفارغة أي معنى بين العوامل في بايثون (عدا المسافة البادئة في أول السطر) لكن من المتعارف عليه استخدام فراغ واحد بينها. أدخل التعابير الآتية في الصدفة التفاعلية:

>>> 2 + 3 * 6
20
>>> (2 + 3) * 6
30
>>> 48565878 * 578453
28093077826734
>>> 2 ** 8
256
>>> 23 / 7
3.2857142857142856
>>> 23 // 7
3
>>> 23 % 7
2
>>> 2      +           2
4
>>> (5 - 1) * ((7 + 1) / (3 - 1))
16.0

كل ما عليك فعله هو كتابة التعبير البرمجي، وستتولى بايثون العمليات الحسابية وتعيد لك قيمةً واحدةً هي الناتج، كما هو موضح في الرسم الآتي:

اعلم أن قواعد وضع العوامل والقيم مع بعضها بعضًا لتشكيل التعابير البرمجية من أساس لغة بايثون، ومثَلها كمثل القواعد النحوية التي تساعدنا في التواصل:

• هذه الجملة صحيحة قاعديًا في اللغة العربية.
• جملة صحيحة في اللغة العربية قاعديًا.

لاحظ أن الجملة الثانية صعبة الفهم لأنها لا تتبع القواعد الأساسية لبنية الجملة العربية، وبالمثل إذا أدخلت تعليمة بايثون غير صحيحة فلن تتمكن بايثون من فهمها وسيظهر خطأ SyntaxError كما هو ظاهر هنا:

>>> 5 +
  File "<stdin>", line 1
    5 +
      ^
SyntaxError: invalid syntax
>>> 42 + 5 + * 2
  File "<stdin>", line 1
    42 + 5 + * 2
             ^
SyntaxError: invalid syntax

يمكنك دومًا اختبار صحة تعليمة ما بإدخالها في الصدقة التفاعلية، وأؤكد لك أنها لن تسبب ضررًا بحاسوبك، فأسوأ ما يمكن هو ظهور رسالة خطأ. صدقني حينما أخبرك أن المطورين المحترفين يرون رسائل الخطأ في كل يوم.

أنواع البيانات العددية والعشرية والنصية

أذكرك أن التعابير هي قيم تجمعها المعاملات، وتكون نتيجتها هي قيمة واحدة دومًا.

نوع البيانات data type هو تصنيف للقيم، فكل قيمة يكون لها نوع بيانات واحد فقط، وسنذكر في الجدول الآتي أكثر أنواع البيانات شيوعًا. القيمة ‎-2 و 30 هي أعداد صحيحة integer أو اختصارًا int، والتي تشير إلى أنها أعداد كاملة دون فواصل ويمكن أن تكون موجبة أو سالبة؛ أما الأرقام مع فاصلة عشرية مثل 3.14 فهي تسمى «الأرقام ذات الفاصلة العائمة» floating-point numbers أو اختصارًا floats. انتبه إلى أن القيمة 42 هي عدد صحيح int، بينما 42.0 هي قيمة ذات فاصلة عائمة float.

جدول أنواع البيانات الشائعة

يمكن أن تحتوي برامج بايثون على نصوص أيضًا، وتسمى بالسلاسل النصية strings أو اختصارًا strs. احرص على إحاطة السلاسل النصية التي تضعها في برامج بعلامة اقتباس مفردة ' كما في 'مرحبًا' أو 'مع السلامة' لكي تعرف بايثون أين تبدأ السلسلة النصية وأين تنتهي. يمكنك أيضًا إنشاء سلاسل نصية فارغة بكتابة ''، سنتعلم السلاسل النصية تفصيليًا في مقال لاحق.

إذا رأيت رسالة الخطأ SyntaxError: EOL while scanning string literal فمن المرجح أنك نسيت علامة الاقتباس المفردة في نهاية السلسلة النصية، كما في المثال الآتي:

>>> 'Hello, world!
SyntaxError: EOL while scanning string literal

ضم السلاسل النصية وتكرارها

قد يتغير معنى العوامل اعتمادًا على أنواع بيانات القيم التي تحيط بها، فمثلًا العامل + هو عامل الجمع حينما يحاط بقيمتين عدديتين سواءً كانتا أعدادًا صحيحةً أو ذات فاصلة عائمة؛ لكن حين استخدام العامل + بين قيمتين نصيتين فهو يلمهما على بعضهما ويضمهما ويسمى عامل string concatenation. أدخل ما يلي إلى الصدفة التفاعلية:

>>> 'Hello' + 'World'
'HelloWorld'

ينتج من التعبير السابق قيمة واحدة وهي سلسلة نصية تجمع النص الموجود في السلسلتين النصيتين المدخلتين؛ لكنك إذا جربت استخدام العامل + على سلسلة نصية ورقم صحيح فلن تعرف بايثون ماذا عليها أن تفعل هنا، وستظهر لك رسالة خطأ:

>>> 'Hello' + 42
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#0>", line 1, in <module>
    'Hello' + 42
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

رسالة الخطأ can only concatenate str (not "int") to str تعني أن بايثون تظن أنك تحاول ضم عدد صحيح 42 إلى سلسلة نصية 'Hello'، فإذا كنت تريد فعل ذلك فعليك أن تحول نوع البيانات العددي إلى نصي يدويًا لأن بايثون لن تفعل ذلك تلقائيًا بالنيابة عنك. سنتعلم تحويل أنواع البيانات في قسم «فهم مكونات تطبيقك الأول» حينما نتحدث عن الدوال str()‎ و int()‎ و float()‎.

العامل * يضبط عددين صحيحين أو ذوي فاصلة عائلة مع بعضها بعضًا، لكن حين استخدامه مع سلسلة نصية وعدد صحيح فإنه يكرهها ويسمى عامل string replication. لترى كيف يعمل، أدخل سلسلةً نصية متبوعةً بعامل * ثم رقم في الصدفة الفاعلية:

>>> 'Hello' * 5
'HelloHelloHelloHelloHello'

نتيجة التعبير السابق هي قيمة نصية واحدة تُكرَّر فيها السلسلة النصية الأصلية عددًا محددًا من المرات قيمته هي قيمة العدد الصحيح. يفيدنا عامل تكرار السلاسل النصية في بعض الأحيان لكن فائدته لا تقارن بفائدة عامل الضم الذي نستعمله كثيرًا.

يمكن أن يستعمل عامل * مع قيمتين عدديتين لإجراء عملية ضرب، أو مع سلسلة نصية واحدة وعدد صحيح واحد لإجراء عملية تكرار؛ وإلا فستظهر لنا بايثون رسالة خطأ كما يلي:

>>> 'Hello' * 'World'
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#32>", line 1, in <module>
    'Hello' * 'World'
TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'str'
>>> 'Hello' * 5.0
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#33>", line 1, in <module>
    'Hello' * 5.0
TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'float'

من المنطقي ألا تسمح لنا بايثون بهذه التعابير، إذ لا يمكنك ضرب كلمتين ببعضهما، ومن الصعب أن تستعمل عددًا عشريًا لتكرار عبارة نصية.

تخزين القيم في متغيرات

المتغير variable هو ما يشبه الصندوق في ذاكرة الحاسوب الذي يسمح لك بتخزين قيمة واحدة فيه، فإذا أردت تخزين قيمة ناتج أحد التعبيرات البرمجية في برنامجك لاستعمالها لاحقًا فخزنها في متغير.

عبارات الإسناد

ستستخدم عبارة إسناد assignment statement لتخزين القيم في متغيرات، وتتألف عبارة الإسناد من اسم المتغير وعلامة المساواة (وتسمى أيضًا عامل الإسناد) والقيمة التي نرغب بتخزينها.

إذا كتبت مثلًا عبارة الإسناد spam = 42 فهذا يعني أن المتغير الذي اسمه spam سيخزِّن القيمة 42 داخله.

تخيل أن المتغير هو صندوق له لافتة أو اسم، يمكنك أن تضع القيم داخله كما في الشكل الآتي:

العبارة spam = 42 تخبر البرنامج أن «المتغير spam يحتوي الآن على القيم العددية 42 داخله».

على سبيل المثال، أدخِل ما يلي في الصدفة التفاعلية:

➊ >>> spam = 40
   >>> spam
   40
   >>> eggs = 2
➋ >>> spam + eggs
   42
   >>> spam + eggs + spam
   82
➌ >>> spam = spam + 2
   >>> spam
   42

سيُهيِّئ المتغير intialize أو يُنشَأ في أول مرة تخزن فيه قيمة ➊، وبعد ذلك يمكنك استخدامه في التعابير البرمجية مع غيره من المتغيرات والقيم ➋، وحين إسناد قيمة جديدة إلى المتغير ➌ فستنسى القيمة القديمة، ولذها السب كان ناتج قيمة المتغير spam في نهاية البرنامج هو 42 بدلًا من 40، وهذا ما يسمى بإعادة كتابة قيمة المتغير overwrite.

أدخل الشيفرة الآتية في الصدقة التفاعلية لتجربة إعادة الكتابة فوق سلسلة نصية:

>>> spam = 'Hello'
>>> spam
'Hello'
>>> spam = 'Goodbye'
>>> spam
'Goodbye'

وكما في الصندوق في الشكل الآتي، فإن الصندوق spam يخزن القيمة 'Hello' إلى أن تبدلها إلى 'Goodbye'.

تنسى القيمة القديمة حين إسناد قيمة جديدة إلى المتغير.

أسماء المتغيرات

يصف الاسم الجيد للمتغير البيانات التي يحتويها، فتخيل أنك انتقلت إلى منزل جديد ووضعت لافتات على صناديقك وكتبت عليها «أشياء»، وبهذا لن تعرف ما يحتويه الصندوق إلى أن تنظر داخله. وستجد أن أغلبية أمثلة هذه السلسلة (وتوثيق لغة بايثون) تستعمل أسماء عامة للمتغيرات مثل spam و eggs و olive، لكن احرص على استخدام أسماء واضحة ودالة على محتويات المتغير في برامج لتزيد من مقروئية شيفرتك.

وصحيحٌ أنك تستطيع تسمية متغيراتك بأي اسم، لكن هنالك بعض القيود التي تفرضها لغة بايثون، فالجدول الآتي يحتوي على أمثلة عن أسماء المتغيرات.

يمكنك أن تسمي متغيراتك بأي اسم طالما التزمت بالشروط الثلاثة الآتية:

• أن يكون كلمةً واحدةً دون فراغات.
• أن يستعمل الأرقام والأحرف والشرطة السفلية _ فقط.
• ألا يبدأ برقم.

جدول أسماء صالحة وغير صالحة للمتغيرات

أسماء المتغيرات حساسة لحالة الأحرف، وهذا يعني أن spam و SPAM و Spam و sPaM هي أربعة متغيرات مختلفة، وصحيحٌ أن الاسم Spam صالح لتسمية المتغيرات في بايثون، لكن من المتعارف عليه أن نبدأ متغيراتنا بأحرف صغيرة.

سنستخدم طريقة التسمية «سنام الجمل» camel case في أمثلة هذه السلسلة بدلًا من الشرطات السفلية، أي أن المتغيرات ستكون lookLikeThis بدلًا من looklikethis. قد يشير المبرمجون الخبراء إلى أن الدليل الرسمي لتنسيق شيفرات بايثون المسمى PEP 8 يقول أن علينا استخدام الشرطات السفلية، لكنني شخصيًا أفضل كتابة المتغيرات بطريقة سنام الجمل، وأقتبس من فقرة «A Foolish Consistency Is the Hobgoblin of Little Minds» في دليل PEP 8 نفسه:

اقتباس

«من المهم التوافق مع دليل تنسيق الشيفرات، لكن أهم شيء هو معرفة متى يمكنك أن تختلف معه. فبعض الأحيان ليس من المناسب التوافق مع نمط التنسيق، واحكم بنفسك على تلك الحالات.»

برنامجك الأول

صحيحٌ أن الصدفة التفاعلية جيدة لتكتب تعليمات بايثون كل واحدةً على حدة، لكن لكتابة برامج كاملة متكاملة فعليك أن تكتب التعليمات البرمجية في محرر شيفرات.

محررات الشيفرات تشبه كثيرًا محررات النصوص العادية مثل المفكرة أو TextMate لكنها تحتوي على ميزات مخصصة لتسهيل كتابة الشيفرات البرمجية.

ولفتح نافذة تحرير ملف جديد في محرر Mu، اضغط على زر New في الصف العلوي من النافذة.

يفترض أن تظهر نافذة فيها مؤشر كتابة ينتظر منك المدخلات، لكن هذه النافذة تختلف عن الصدفة التفاعلية التي كانت تشغل تعليمات بايثون أولًا بأول حين الضغط على زر Enter. إذ يسمح لك محرر الشيفرات بإدخال تعليمات برمجية متعددة ثم حفظ الملف وتشغيل البرنامج. يمكنك معرفة الفرق بينهما بسهولة، إذ تحتوي نافذة الصدفة التفاعلية على المحث <<< فيها، بينما لا يحتويه محرر الشيفرات.

حان الوقت لكتابة أول برنامج لك! حينما تظهر لك نافذة المحرر أدخل فيها الأسطر الآتية:

➊ # يرحب البرنامج بالمستخدم ويسأله عن عمره

➋ print('Hello, world!')
   print('What is your name?')    # اسأل عن الاسم
➌ myName = input()
➍ print('It is good to meet you, ' + myName)
➎ print('The length of your name is:')
   print(len(myName))
➏ print('What is your age?')    # اسأل عن العمر
   myAge = input()
   print('You will be ' + str(int(myAge) + 1) + ' in a year.')

بعد أن تدخل الشيفرة المصدرية السابقة فعليك حفظها لكي لا تكتبها كل مرة تشغل فيها محرر Mu. اضغط على زر Save واكتب اسم الملف hello.py ثم اضغط على Save لحفظه.

أنصحك أن تحفظ برامجك التي تكتبها بين الحين والآخر أثناء كتابتها وتطويرها، فلو حدث خلل في حاسوبك أو أغلقت محرر الشيفرات خطأً فلن تخسر ما كتبته، ويمكنك استعمال اختصار الحفظ الذي هو Ctrl+S في ويندوز ولينكس و ‎⌘+S في نظام ماك.

بعد أن تحفظ الملف يمكنك تشغيل برنامجك. اضغط على زر F5 في لوحة المفاتيح ويجب أن يبدأ تشغيل البرنامج في الصدفة التفاعلية. تذكر أنك عليك الضغط على زر F5 من نافذة المحرر وليس من نافذة الصدفة التفاعلية.

أدخل اسمك حينما يسألك البرنامج عليه، وسيبدو ناتج تنفيذ البرنامج كما يلي:

Hello, world!
What is your name?
Abdullatif
It is good to meet you, Abdullatif
The length of your name is:
10
What is your age?
5
You will be 6 in a year.
>>> 

عندما لا يبقى أي شيفرات لتنفَّذ فسينتهي برنامج بايثون terminate، أي أنه يتوقف عن العمل، ويمكننا القول بتعبير تقني أنه يخرج exit. يمكنك إغلاق محرر النصوص بالضغط على زر X في أعلى النافذة، ولإعادة فتح برنامج سابق اضغط على File ثم Open من القائمة العلوية، وستظهر نافذة اختيار الملفات التي ستختار منها الملف hello.py وتضغط على زر Open؛ يفترض أن ترى أمامك الملف hello.py الذي كتبته وحفظته سابقًا.

فهم مكونات تطبيقك الأول

لنأخذ جولةً سريعة على تعليمات بايثون بعد فتحك لتطبيقك الأول في محرر الشيفرات، وذلك بالنظر إلى ما يفعله كل سطر من الشيفرة.

التعليقات

يسمى السطر الآتي تعليقًا comment:

➊ # يرحب البرنامج بالمستخدم ويسأله عن عمره

تتجاهل لغة بايثون التعليقات، ويمكنك استخدامها لكتابة ملاحظات أو لتذكير نفسك ما الذي تحاول شيفرتك فعله. تكون أي نصوص مذكورة بعد علامة المربع # جزءًا من التعليق.

يضع المطورون في بعض الأحيان رمز # في بداية أحد الأسطر البرمجية لتعطيله مؤقتًا أثناء تجربة البرنامج، وهذا يسمى بتعليق الشيفرة commenting out، ويمكن أن تستفيد من هذا حينما تحاول معرفة لم لا يعمل برنامجك، ثم تزيل رمز # عندما تريد إعادة تفعيل السطر البرمجي. تتجاهل بايثون أيضًا السطر الفارغ بعد التعليق، ويمكنك إضافة الأسطر الفارغة إلى برنامجك كيفما تشاء، وهذا يسهِّل قراءة برنامجك كما لو كنت تكتب فقرات في كتاب.

الدالة print()‎

تظهر الدالة print()‎ قيمة السلسلة النصية الموجودة بين قوسين على الشاشة:

➋ print('Hello, world!')
   print('What is your name?') # اسأل عن الاسم

السطر print('Hello, world!')‎ يعني «اطبع النص الموجود في السلسلة النصية ‎'Hello, world!'‎، فحين تنفيذ بايثون لهذا السطر فأنت تطلب منها أن تستدعي الدالة print()‎ وأن تمرِّر pass قيمة السلسلة النصية إلى تلك الدالة. القيمة التي تمرر إلى استدعاء دالة function call تسمى بالوسيط argument. لاحظ أن علامات الاقتباس لا تظهر على الشاشة، فهي إشارة متى تبدأ وتنتهي السلسلة النصية، وليست جزءًا من النص.

اقتباس

ملاحظة: يمكنك أن تستخدم هذه الدالة لتطبع سطرًا فارغًا على الشاشة؛ فكل ما عليك فعله هو استدعاء print()‎ دون أي شيء بين قوسين. حينما تكتب اسم الدالة ويليه قوسَي الفتح والإغلاق فأنت تستدعي دالةً اسمها هو الاسم الذي يسبق القوسين. سنشرح الدوال تفصيليًا مقال لاحق.

الدالة input()‎

تنتظر الدالة input()‎ أن يدخل المستخدم نصًا عبر لوحة المفاتيح ثم يضغط على زر Enter:

➌ myName = input()

نتيجة استدعاء هذه الدالة هي سلسلة نصية تطابق ما أدخله المستخدم، ثم ستُسند السلسلة النصية الناتجة عن هذا الاستدعاء إلى المتغير myName. يمكنك أن تعدّ عملية استدعاء الدالة input()‎ على أنها تعبير برمجي نتيجته هي قيمة السلسلة النصية التي أدخلها المستخدم، فإذا أدخل المستخدم 'Ahmed' فيمكنك أن تقول أن التعبير البرمجي أصبح أشبه بالتعبير myName = 'Ahmed'‎.

إذا استدعيت الدالة input()‎ وظهرت لك رسالة خطأ مثل NameError: name 'Ahmed' is not defined، فهذا يعني أنك تشغل الشيفرة عبر الإصدار الثاني من بايثون وليس الثالث.

طباعة اسم المستخدم

يحتوي الاستدعاء التالي للدالة print()‎ على التعبير ‎'It is good to meet you, ' + myName بين القوسين:

➍ print('It is good to meet you, ' + myName)

تذكر أن بايثون تقدر قيمة التعابير البرمجية وتنتهي بقيمة واحدة. فإذا احتوى المتغير myName على القيمة 'Ahmed' في السطر ➌، فستقدر قيمة التعبير السابق إلى 'It is good to meet you, Ahmed'، ثم ستمرر هذه السلسلة النصية إلى الدالة print()‎ التي تطبعها على الشاشة.

الدالة len()‎

يمكنك أن تمرر سلسلةً نصيةً إلى الدالة len()‎ أو متغيرًا يحتوي على سلسلةٍ نصية، وستنتج الدالة عددًا صحيحًا يمثل عدد المحارف في السلسلة النصية:

➎ print('The length of your name is:')
   print(len(myName))

أجرب إدخال ما يلي إلى الصدفة التفاعلية:

>>> len('hello')
5
>>> len('I like to drink good coffee')
27
>>> len('')
0

وكما في الأمثلة السابقة، ستكون نتيجة len(myName)‎ هي رقم صحيح، ثم ستمرر إلى الدالة print()‎ لطباعتها. تذكر أن الدالة print()‎ تسمح لك بطباعة أعداد أو سلاسل نصية، لكن لاحظ رسالة الخطأ التي تظهر حينما تحاول كتابة ما يلي في الصدفة التفاعلية:

 >>> print('I am ' + 29 + ' years old.')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#6>", line 1, in <module>
    print('I am ' + 29 + ' years old.')
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

لا يأتي الخطأ من دالة print()‎ بل من التعبير الذي حاولت تمريره إلى الدالة، وستحصل على رسالة الخطأ نفسها إذا كتبت التعبير البرمجي بمفرده في الصدفة التفاعلية:

>>> 'I am ' + 29 + ' years old.'
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#7>", line 1, in <module>
    'I am ' + 29 + ' years old.'
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

تعطي بايثون خطأً لأن العامل + يمكن أن يستعمل لجمع رقمين مع بعضهما أو ضم سلسلتين نصيتين، لكنه لا يستطيع إضافة عدد إلى سلسلة نصية لأن ذلك ليس مسموحًا به قاعديًا في بايثون. ويمكنك حل هذه المشكلة بتحويل الرقم إلى سلسلة نصية، وهذا ما سنتعلمه في القسم التالي.

الدوال str()‎ و int()‎ و float()‎

إذا أردت ضم عدد صحيح مثل 29 إلى سلسلة نصية لتمريره إلى الدالة print()‎ مثلًا، فما ستحتاج إليه هو السلسلة النصية '29' التي هي النسخة النصية من العدد 29.

الدالة str()‎ تقبل أن يُمرَّر إليها عدد صحيح ثم تنتج لنا سلسلةً نصيةً تمثل هذا العدد كما يلي:

>>> str(29)
'29'
>>> print('I am ' + str(29) + ' years old.')
I am 29 years old.

ولأن ناتج التعبير str(29)‎ هو '29' فسيكون ناتج التعبير ‎'I am ' + str(29) + ' years old.'‎ هو ‎'I am ' + '29' + ' years old.'‎ الذي بدوره سينتج ‎'I am 29 years old.'‎، وهذه هي القيمة التي ستمرر إلى الدالة print()‎.

الدوال str()‎ و int()‎ و float()‎ ستحول القيم التي تمررها إليها إلى سلسلة نصية وعدد صحيح وعدد ذي فاصلة عائلة على التوالي وبالترتيب. جرب تحول بعض القيم في الصدفة التفاعلية وانظر ماذا سيحدث:

>>> str(0)
'0'
>>> str(-3.14)
'-3.14'
>>> int('42')
42
>>> int('-99')
-99
>>> int(1.25)
1
>>> int(1.99)
1
>>> float('3.14')
3.14
>>> float(10)
10.0

نستدعي في المثال السابق الدوال str()‎ و int()‎ و float()‎ ونمرر إليهم مجموعةً من القيم لها أنواع بيانات مختلفة، وسنحصل على نسخة نصية أو عددية من تلك القيم.

تفيد الدالة str()‎ حينما يكون لدينا عدد صحيح أو ذو فاصلة عائمة ونريد ضمه إلى سلسلة نصية، بينما تفيد الدالة int()‎ حينما يكون لدينا رقم مخزن على شكل سلسلة نصية ونريد إجراء بعض العمليات الحسابية عليه، فمثلًا تعيد الدالة input()‎ سلسلةً نصيةً دومًا حتى لو أدخل المستخدم رقمًا، فجرب إدخال spam = input()‎ في الصدفة التفاعلية وكتابة رقم ما ثم طباعة قيمة المتغير spam:

>>> spam = input()
101
>>> spam
'101'

لاحظ أن القيمة المخزنة في المتغير spam ليست العدد 101 بل السلسلة النصية '101'، فلو أردت إجراء أي عملية رياضية على القيمة المخزنة في spam فعليك استخدام الدالة int()‎ للحصول على عدد صحيح. سنعيد تخزين القيمة العددية للمتغير spam في المتغير spam نفسه:

>>> spam = int(spam)
>>> spam
101

يمكنك الآن التعامل مع المتغير spam كأي عدد صحيح:

>>> spam * 10 / 5
202.0

لاحظ أنك إذا مررت قيمةً إلى الدالة int()‎ لا يمكن أن تحول إلى عدد صحيح، فستظهر لك بايثون رسالة خطأ:

>>> int('99.99')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#18>", line 1, in <module>
    int('99.99')
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '99.99'
>>> int('twelve')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#19>", line 1, in <module>
    int('twelve')
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'twelve'

تفيد أيضًا الدالة int()‎ بتحويل عدد عشري إلى عدد صحيح (مع تقريبه إلى أصغر عدد صحيح يمثله):

>>> int(7.7)
7
>>> int(7.7) + 1
8

لقد استخدمنا الدالتين int()‎ و str()‎ في آخر ثلاثة أسطر من برنامجك للحصول على قيمة نوع البيانات المطلوب:

➏ print('What is your age?') # ask for their age
   myAge = input()
   print('You will be ' + str(int(myAge) + 1) + ' in a year.')

مساواة النصوص والأرقام

صحيحٌ أن القيمة النصية لعددٍ ما تختلف اختلافًا تامًا عن العدد الصحيح أو العدد ذي الفاصلة العائمة، لكن يمكن أن يساوي العددُ الصحيح العددَ ذا الفاصلة العائمة:

>>> 42 == '42'
False
>>> 42 == 42.0
True
>>> 42.0 == 0042.000
True

تفعل بايثون ذلك لأن السلاسل النصية هي نصوص بينما الأعداد الصحيحة والأعداد ذات الفاصلة هي أعداد في نهاية المطاف.

المتغير myAge يحتوي على القيمة المعادة من input()‎، ولمّا كانت القيمة المعادة من الدالة input()‎ هي سلسلة نصية دومًا حتى لو أدخل المستخدم رقمًا، فعلينا استخدام int(myAge)‎ لإعادة قيمة عددية صحيحة من السلسلة النصية الموجودة في myAge، ثم سنزيد مقدار هذا العدد بواحد في التعبير int(myAge) +1.

سنمرر بعد ذلك نتيجة التعبير السابق إلى الدالة str()‎ على الشكل str(int(myAge) +1)‎، ثم سنضم القيمة النصية للتعبير السابق مع السلسلتين النصيتين ‎'You will be '‎ و ‎' in a year.'‎ وذلك للحصول على قيمة نصية واحدة، ثم ستمرر هذه القيمة النصية إلى الدالة print()‎ لطباعتها على الشاشة.

لنقل مثلًا أن المستخدم أدخل السلسلة النصية '4' قيمةً للمتغير myAge عبر الدالة input()‎. ستحول السلسلة النصية '4' إلى عدد صحيح 4، ثم سيضاف 1 إليها فتصبح 5، ثم تحولها الدالة str()‎ إلى سلسلة نصية مجددًا لإضافتها إلى السلاسل النصية الأخرى، وبالتالي ستنتج لدينا النسخة النهائية التي ستطبع على الشاشة، كما هو ظاهر في الشكل الآتي:

الخلاصة

يمكنك أن تحسب العمليات الحسابية بالآلة الحاسبة أو تضم السلاسل النصية عبر معالج النصوص في حاسوبك، ويمكنك تكرار السلاسل النصية بسهولة بنسخها ولصقها مرارًا وتكرارًا. لكن التعابير البرمجية -وما تحتويه من مكونات مثل العوامل والقيم واستدعاءات الدوال- هي اللبنة الأساسية لبناء البرامج، وبعد أن تتعلم هذه العناصر الأساسية فستتمكن من إعطاء أوامر لبايثون لتنفذ لك أمورًا معقدة على مجموعة كبير من البيانات.

من المهم أن تتذكر من هذا المقال أنواع العوامل المختلفة (+ و - و * و / و // و % و ** للعوامل الحسابية، و + و * للسلاسل النصية) وأنواع البيانات المختلفة (الأعداد الصحيحة integers والأعداد ذات الفاصلة العائمة floating-point والسلاسل النصية string).

شرحنا أيضًا بعض الدوال، مثل print()‎ و input()‎ التي تتعامل مع النصوص البسيطة لطباعتها على الشاشة أو لإدخالها من لوحة المفاتيح، واستعملنا الدالة len()‎ للحصول على القيمة العددية لسلسلة نصية، وساعدتنا الدوال str()‎ و int()‎ و float()‎ في تحويل القيم المُمرَّرة إليها إلى سلاسل نصية أو أعداد صحيحة أو أعداد ذات فاصلة على التوالي.

سنتعلم في المقال القادم كيف نخبر بايثون متى تنفذ الشيفرة ومتى تتجاوزها بذكاء، وكيفية تكرار جزء من الشيفرة اعتمادًا على شرط محدد، وهذا ما نسميه «بنى التحكم» مما يسمح لنا بكتابة برامج تتصرف تصرفات ذكية.

الآن وبعد أن أخذت المعارف اللازمة من المقال، برأيك لماذا سيسبب التعبير الآتي خطأً؟ وكيف نحله؟ شاركنا ذلك في التعليقات.

'I have eaten ' + 99 + ' burritos.'

ترجمة -وبتصرف- للفصل Python Basics من كتاب Automate the boring stuff with Python لصاحبه Al Sweigart.

اقرأ أيضًا

• المقال السابق: تهيئة بيئة العمل في بايثون Python
• أساسيات البرمجة بلغة بايثون
• تعلم لغة بايثون
• مشاريع بايثون عملية تناسب المبتدئين
• النسخة العربية الكاملة لكتاب: البرمجة بلغة بايثون