سيساعدك هذا الدرس على فهم نوعين مهمين من أنواع البيانات في برمجة الحاسوب: أنواع البيانات البدائية وغير البدائية. تشبه أنواع البيانات الصناديق المختلفة. بعضها صغير وبسيط، وبعضها أكبر حجمًا ويُصنع من تجميع صناديق صغيرة. مع أننا نتعلم مفاهيم الحاسوب، يمكنك اعتبارها أشياءً نستخدمها يوميًا. يشرح هذا الدرس ماهيتها، واختلافاتها، ويعرض أمثلة سهلة يمكنك تطبيقها.
في أجهزة الكمبيوتر، يُحدد نوع البيانات نوع المعلومات المُخزّنة. يُحدد نوع البيانات ما إذا كانت هذه المعلومات رقمًا أم حرفًا أم حتى أي شيء آخر. تخيّل أن لديك صناديق مختلفة في المنزل. يُمكن لأحد الصناديق أن يحمل أقلام رصاص، وآخر للألعاب، وآخر لأقلام التلوين. صُمم كل صندوق لحمل نوع واحد من الأشياء. وبالمثل، تُخزّن أنواع البيانات أنواعًا مُتشابهة من المعلومات معًا.
تساعد أنواع البيانات الحاسوب على فهم كيفية التعامل مع المعلومات. فهي تُحدد له المساحة اللازمة لتخزين البيانات. كما تُساعده على فهم ما يجب فعله عند الحاجة إلى جمع الأرقام أو ترتيب الحروف. وهذا مهم جدًا لإنشاء برامج تعمل بكفاءة وأمان.
أنواع البيانات البدائية هي أبسط أنواع البيانات. وهي مُدمجة في لغة الحاسوب، ولا يُمكن تقسيمها إلى أجزاء أصغر. يُمكن اعتبارها وحدات بناء البيانات. يحتوي كل نوع بيانات بدائي على قيمة واحدة.
عدد صحيح: العدد الصحيح هو عدد صحيح، لا يحتوي على فاصلة عشرية. على سبيل المثال، عندما تحسب عدد التفاحات في صندوق غدائك، يكون العدد صحيحًا. إذا كان لديك 4 تفاحات، يكون العدد 4 عددًا صحيحًا.
مثال: تخيل أنك تقول: "لدي 4 ألعاب". هنا، 4 عدد صحيح، لذا فهو عدد صحيح.
النقطة العائمة (Float): النقطة العائمة هي رقم يحتوي على فاصلة عشرية. يمكن أن تمثل أعدادًا صحيحة وأجزاء من أعداد. على سبيل المثال، إذا قست خيطًا وكان طوله 3.5 بوصة، فإن الرقم 3.5 هو عدد عائم.
مثال: إذا سمعت شخصًا يقول، "تحتوي الزجاجة على 1.25 لترًا من الماء"، فإن الرقم 1.25 هو رقم عشري لأنه يحتوي على عدد عشري.
الحرف: الحرف هو حرف أو رقم أو رمز واحد. يحمل نصًا صغيرًا. على سبيل المثال، الحرف A أو الرقم 7 ، إذا كان رقمًا واحدًا، يُعتبران حرفين.
مثال: تخيّل أن لديك ملصقًا عليه حرف B. هذا الملصق يُظهر شخصية.
القيمة المنطقية: تحمل القيمة المنطقية قيمة حقيقة بسيطة. يمكن أن تكون إما صحيحة أو خاطئة . هذا يشبه الإجابة على سؤال بنعم أو لا. على سبيل المثال، قد تكون الإجابة "هل تمطر في الخارج؟" صحيحة أو خاطئة.
مثال: عند تحديد ما إذا كنت تريد اللعب في الخارج، يمكنك قول "نعم" (صحيح) أو "لا" (خطأ). في الحاسوب، يتم التعامل مع هذا باستخدام القيم المنطقية.
تُعد أنواع البيانات البدائية بالغة الأهمية لأنها تُشكل المكونات الأساسية لبناء بيانات أكثر تعقيدًا. فهي جاهزة للاستخدام دائمًا وتعمل بسرعة كبيرة في الحاسوب.
أنواع البيانات غير البدائية ليست مُضمنة في اللغة، بل تُصنع بدمج أنواع بيانات بدائية. تخيلها كمجموعة أو صندوق يحتوي على العديد من الصناديق الصغيرة. تساعدنا هذه الأنواع على تجميع العديد من القيم معًا.
أحد أنواع البيانات غير البدائية الشائعة هو المصفوفة . المصفوفة أشبه بصف من الخزائن، حيث تحتوي كل خزانة على قيمة. على سبيل المثال، إذا كانت لديك قائمة بألوانك الخمسة المفضلة، يمكنك تخزينها جميعًا في مصفوفة واحدة.
مثال: تخيّل أن لديك صندوقًا يحتوي على كرة حمراء، وكرة زرقاء، وكرة خضراء. يشبه الصندوق مصفوفة لأنه يحتوي على عدة كرات (قيم) معًا.
مثال آخر على نوع بيانات غير بدائي هو القائمة . القائمة تشبه المصفوفة، إذ تحتفظ بالعديد من القيم في مكان واحد، ويمكنك إضافة عناصر إليها أو إزالتها. تخيلها كحقيبة مدرسية تحتوي على مقلمة وكتاب وعلبة غداء، جميعها محفوظة معًا.
مثال: لنفترض أن قائمة فواكه تتضمن "تفاحة" و"موز" و"كرز". تجمع هذه القائمة أسماء الفواكه في مجموعة واحدة لتسهيل الوصول إليها.
تُعتبر السلسلة أيضًا نوعًا غير بدائي من أنواع البيانات في العديد من لغات البرمجة. السلسلة هي مجموعة من الأحرف مجتمعة. على الرغم من أن حرفًا واحدًا يُعدّ حرفًا (نوع بدائي)، فإن الكلمة أو الجملة بأكملها تُعتبر سلسلة لأنها مجموعة من الأحرف.
مثال: كلمة "مرحبًا" سلسلة نصية. تتكون من الأحرف H، e، l، l، وo.
يمكن أن تشمل أنواع البيانات غير البدائية الأخرى الكائنات والسجلات والمجموعات. يُنشئها المبرمجون لحل مشاكل أكبر، حيث تساعد في تنظيم البيانات بطريقة منطقية للبرنامج.
بعد أن تعرفنا على كل نوع، يمكننا أن نلقي نظرة على اختلافاته. إليك بعض الطرق البسيطة لفهم هذه الاختلافات:
تخيل الأنواع البدائية كأقلام تلوين مفردة في علبة. كل قلم له لون واحد. أما الأنواع غير البدائية، فهي أشبه بمجموعة رسم تحتوي على العديد من أقلام التلوين والورق وأقلام التحديد. كلاهما مفيد، لكنهما يخدمان غرضين مختلفين.
لنرَ كيف تعمل هذه الأفكار بأمثلة بسيطة. سنتناول ثلاثة أمثلة توضح كيفية استخدام أنواع البيانات البدائية وغير البدائية في أفكار البرمجة اليومية.
المثال 1: استخدام عدد صحيح (نوع بيانات بدائي)
تخيل أنك تريد تخزين عمرك في برنامج حاسوب. العمر عدد صحيح، لذا يمكنك استخدامه كعدد صحيح. في العديد من لغات البرمجة، يمكنك كتابة:
int العمر = 10؛
هذا يُخبر الحاسوب بتخزين الرقم 10 في المتغير age . عندها، يدرك الحاسوب أن العمر رقم بسيط. هذا مثال جيد على نوع بيانات بدائي.
شرح خطوة بخطوة:
الخطوة 1: نقوم بإنشاء متغير يسمى age .
الخطوة الثانية: نخصص لها الرقم 10.
الخطوة ٣: أصبح الكمبيوتر الآن يعرف أن العمر رقمٌ بدون أجزاء أو حروف. ويستخدم هذا العدد الصحيح لإجراء الحسابات عند الحاجة.
المثال 2: استخدام القيمة المنطقية (نوع البيانات البدائي)
تخيل أنك تُقرر ما إذا كنت ترغب في تناول وجبة خفيفة اليوم. الإجابة لا يمكن أن تكون إلا نعم أو لا. في لغة الحاسوب، نستخدم قيمة منطقية لتخزين هذا الاختيار. قد ترى شيئًا كهذا:
bool snackTime = صحيح؛
يُخبر هذا الحاسوب أن إجابة سؤال "هل لديّ وقت للوجبات الخفيفة؟" هي صحيح (أو نعم). وهو نوع بيانات بسيط جدًا يحمل إحدى قيمتين: صحيح أو خطأ.
شرح خطوة بخطوة:
الخطوة 1: نقوم بإنشاء متغير يسمى snackTime .
الخطوة 2: نقوم بتعيين القيمة true لها.
الخطوة 3: يعرف الكمبيوتر الآن أن خيار وقت الوجبة الخفيفة قيد التشغيل أو صحيح.
المثال 3: استخدام مصفوفة (نوع بيانات غير بدائي)
لنفترض أنك تريد تذكر ألوانك الثلاثة المفضلة. بدلاً من إنشاء ثلاثة متغيرات منفصلة، يمكنك تخزينها في مصفوفة. تتيح لك المصفوفة الاحتفاظ بعدة عناصر معًا. في بعض لغات البرمجة، يمكنك كتابة:
سلسلة الألوان[] = {"أحمر"، "أزرق"، "أخضر"}؛
هنا، تحتوي مصفوفة الألوان على ثلاث قيم. كل قيمة منها عبارة عن سلسلة نصية (مجموعة أحرف). هذه المصفوفة نوع بيانات غير بدائي لأنها تجمع عدة قيم بدائية (الأحرف التي تُكوّن اسم كل لون).
شرح خطوة بخطوة:
الخطوة 1: نعلن عن مصفوفة تسمى colors والتي ستحمل السلاسل.
الخطوة 2: نضع أسماء الألوان الثلاثة داخل المصفوفة: "الأحمر"، "الأزرق"، و"الأخضر".
الخطوة 3: الآن يستطيع الكمبيوتر استخدام مجموعة الألوان لتذكر كل الألوان المفضلة كقطعة واحدة من المعلومات على الرغم من أنها تتكون من العديد من الأحرف.
تستخدم أجهزة الكمبيوتر أنواع البيانات لمعالجة المعلومات بطريقة منظمة للغاية. عندما تُعطي جهاز كمبيوتر رقمًا، فإنه يعرف بالضبط كيفية جمعه أو ضربه. وعندما تُعطيه سلسلة، فإنه يعرف أنها جزء من نص، مثل اسمك.
يحتاج الحاسوب إلى معرفة الفرق بين رقم واحد ومجموعة أرقام. على سبيل المثال، إذا طلبت من الحاسوب جمع ٢ و ٣ ، فسيحسب:
\(\textrm{2 + 3 = 5}\)
تستخدم هذه العملية البسيطة أنواع بيانات بدائية. يعمل الحاسوب بسرعة كبيرة مع هذه الكتل البسيطة من البيانات. من ناحية أخرى، عندما يستخدم الحاسوب نوع بيانات غير بدائي، مثل المصفوفة، فقد يحتاج إلى النظر إلى العديد من الأرقام أو الحروف لأداء مهمته. على سبيل المثال، إذا كانت لديك مصفوفة تحتوي على أعمار جميع زملائك في الفصل، فيمكن للحاسوب استعراض القائمة للعثور على أصغر أو أكبر عمر.
فهم نوع البيانات المناسب للاستخدام أمر بالغ الأهمية في البرمجة. إذا خلطتَ بين الأنواع، فقد يُصاب الحاسوب بالارتباك. هذا يُشبه محاولة إدخال مكعب مربع في حفرة مستديرة. عند استخدام نوع البيانات الصحيح، يعمل كل شيء بشكل أفضل وأسرع.
دعونا نستخدم بعض الأمثلة البسيطة من الحياة الواقعية لمقارنة أنواع البيانات البدائية وغير البدائية.
بدائية (العناصر البسيطة):
تخيل أن لديك سيارة لعبة واحدة. هذه السيارة بسيطة. إنها كائن واحد، وأنت تعرف ماهيته تمامًا. في عالم أنواع البيانات، تشبه هذه السيارة عددًا صحيحًا أو عددًا منطقيًا. إنها قطعة واحدة وتؤدي وظيفة واحدة فقط.
غير بدائية (مجموعات من العناصر):
الآن، تخيّل أن لديك صندوق ألعاب مليء بالعديد من السيارات المختلفة. بعضها أحمر، وبعضها أزرق، وبعضها أخضر. يشبه هذا الصندوق مصفوفة أو قائمة. يحتوي الصندوق على العديد من سيارات الألعاب الصغيرة. مع أن كل سيارة بسيطة، إلا أن تجميعها يمنحك خيارات أكثر. يمكنك بسهولة العثور على السيارة التي تريدها أو لعب لعبة بها.
تُظهر هذه الأمثلة أنك تحتاج أحيانًا إلى قطعة بيانات بسيطة واحدة، وفي أحيان أخرى إلى مجموعة من القطع المتشابهة. كلا النوعين مفيدان جدًا. أنواع البيانات البدائية هي الأجزاء السريعة والسهلة. أما أنواع البيانات غير البدائية فهي المجموعات التي تساعد في تنظيم وإدارة المزيد من المعلومات.
يُساعد استخدام أنواع بيانات مختلفة على جعل البرامج أكثر وضوحًا وسهولة في البناء. عند اختيار نوع بيانات مُحدد، تُحدد بدقة كيفية معالجة البيانات. هذا يمنع الأخطاء ويضمن استخدام الكمبيوتر للقدر المناسب من الذاكرة.
على سبيل المثال، إذا كنت تريد إجراء عمليات حسابية باستخدام الأرقام، فاستخدم أنواعًا بدائية مثل الأعداد الصحيحة أو الأعداد العشرية. ولكن إذا كنت تريد عرض جملة على الشاشة، فاستخدم سلسلة نصية. وإذا كنت تريد تذكر قائمة أسماء، فاستخدم مصفوفة أو قائمة. هذا يساعد الحاسوب على معرفة ما يتوقعه.
اختيار نوع البيانات المناسب أشبه باختيار الأداة المناسبة عند بناء شيء ما. إذا كنت تبني بيتًا صغيرًا، فستفي مطرقة بسيطة بالغرض. أما إذا كنت تبني بيتًا كبيرًا، فقد تحتاج إلى العديد من الأدوات المختلفة. في البرمجة، تُشبه أنواع البيانات البدائية الأدوات البسيطة، بينما تُشبه أنواع البيانات غير البدائية صندوق أدوات يحتوي على العديد من الأدوات المختلفة.
مع أن هذه الأفكار مستمدة من برامج الحاسوب، إلا أن هذه المفاهيم مرتبطة بالحياة اليومية. فعندما تُنظّم ألعابك، قد تضع ألعابًا متشابهة في صندوق واحد. وعندما تكتب قصة، تستخدم حروفًا وكلمات تترابط لتكوين جمل. يمكن اعتبار كل حرف عنصرًا بدائيًا، بينما الجملة عبارة عن تجميع غير بدائي لعدة أحرف.
في الفصل الدراسي، قد يطلب منك معلمك ترتيب الطلاب حسب طولهم. طول كل طالب يشبه عددًا بدائيًا. ولكن عندما يرتب المعلم الطلاب، فإنه يُنشئ قائمة، وهي نوع بيانات غير بدائي. تساعده القائمة على معرفة من الأطول ومن الأقصر.
في العديد من ألعاب الحاسوب، تُسجّل اللعبة نتيجة اللاعب (عدد صحيح)، واسم اللاعب (سلسلة نصية)، وحالة اللعبة (قيمة منطقية تُشير إلى انتهاء اللعبة). هذه كلها أمثلة على استخدام أنواع البيانات الصحيحة للغرض الصحيح. تُساعد الأنواع البدائية على تشغيل اللعبة بسرعة، بينما تُساعد الأنواع غير البدائية على تنظيم مجموعات المعلومات.
دعونا نراجع ما تعلمناه في هذا الدرس:
من خلال فهم أنواع البيانات البدائية وغير البدائية، ستتعلم كيف تفكر أجهزة الكمبيوتر في المعلومات وتخزنها. لكل نوع وظيفته الخاصة. أنواع البيانات البدائية سريعة وبسيطة، بينما تُفيد الأنواع غير البدائية عند الحاجة إلى تنظيم مجموعات بيانات أكبر.
فيما يلي ملخص للنقاط الرئيسية التي يجب عليك تذكرها من هذا الدرس:
يستخدم الحاسوب هذه الأفكار لتخزين المعلومات وإدارتها. لكل نوع دور، تمامًا كما تُساعدك كل أداة في صندوق الأدوات على بناء شيء ما. بتعلم الفرق بين أنواع البيانات البدائية وغير البدائية، تخطو الخطوة الأولى نحو فهم آلية عمل الحاسوب وكيفية إعطائه تعليمات واضحة.
عندما تستكشف المزيد عن الحواسيب والبرمجة، ستجد أن هذه الأنواع من البيانات تُستخدم في العديد من البرامج. فهي تساعد في إنشاء مقاطع فيديو وألعاب، وحتى تطبيقات على هاتفك. في كل مرة تستخدم فيها حاسوبًا، تعمل هذه الأفكار في الخلفية لضمان سير كل شيء بسلاسة.
لقد أوضح لك هذا الدرس أن حتى الأفكار البسيطة لها تأثير كبير على كيفية عمل الأنظمة المعقدة. أنواع البيانات البدائية هي اللبنات الأساسية البسيطة. أما أنواع البيانات غير البدائية فتربط هذه اللبنات معًا لإنشاء هياكل مذهلة. وكلاهما ضروري لإنشاء برامج حاسوبية قادرة على حل المشكلات وعرض نتائج رائعة على شاشتك.
تذكر، كما تختار اللعبة المناسبة، يختار المبرمجون نوع البيانات المناسب لكل مهمة. عندما ترى عددًا صحيحًا أو قيمة منطقية، تذكّر أنها عناصر يومية سهلة الفهم. عندما ترى مصفوفة أو قائمة، تذكّر أنها أشبه بصندوق يضم العديد من العناصر معًا.
بمعرفة هذه المفاهيم الأساسية، ستتعلم لغة الحاسوب. ستساعدك هذه المعرفة على فهم مواضيع أكثر تقدمًا لاحقًا. في كل مرة تبرمج فيها لعبة بسيطة أو مشروعًا صغيرًا، فكّر في كيفية استخدامك لهذه الأنواع من البيانات لجعل تعليماتك واضحة وتسهيل عمل الحاسوب.
استمر في الاستكشاف، وطرح الأسئلة، وتذكر أن كل فكرة عظيمة تبدأ بخطوات بسيطة. أنواع البيانات البدائية وغير البدائية هي اللبنات الأولى في رحلتك مع برمجة الحاسوب.
الآن بعد أن تعرفت على أنواع البيانات البدائية وغير البدائية، يمكنك أن ترى أهمية كل نوع. سواء كنت تحسب الأرقام، أو تكتب الكلمات، أو تجمع العناصر معًا، فأنت تعرف نوع البيانات المناسب للاستخدام. هذه مهارة فعّالة لأي شخص يرغب في معرفة المزيد عن أجهزة الكمبيوتر وكيفية عملها.
واصل استكشاف هذه المفاهيم واستمتع بها. ستساعدك على فهم أفكار أكثر تعقيدًا مع نموك. استخدم أمثلة بسيطة من حياتك اليومية للرجوع إلى هذه الدروس. تمامًا كما هو الحال مع تنظيم ألعابك أو كتبك، ستتعلم تنظيم المعلومات على جهاز الكمبيوتر.
شكرًا لك على قراءة هذا الدرس حول أنواع البيانات البدائية وغير البدائية. تذكر هذه النقاط بينما تتعلم المزيد عن برمجة الحاسوب وتستمتع بإنشاء مشاريعك الخاصة.
