الدوال والبرمجة المعيارية جزءان أساسيان من برمجة الحاسوب. فهما يساعداننا على إنشاء برامج واضحة وسهلة الفهم. سيشرح هذا الدرس معنى الدوال والبرمجة المعيارية، باستخدام لغة بسيطة وأمثلة عملية. سيتم شرح كل مفهوم خطوة بخطوة. ستتعلم ماهية الدوال، ولماذا نستخدمها، وكيف تجعل شيفرتنا منظمة وممتعة في التعامل معها. سنستكشف أيضًا كيف تُقسّم البرمجة المعيارية المشكلة الكبيرة إلى أجزاء أصغر يسهل التعامل معها.
الدالة أشبه بآلة صغيرة تؤدي وظيفة واحدة. في البرمجة، الدالة هي كتلة من الشيفرة البرمجية تُنفّذ مهمة محددة عند استدعائها. تخيّل آلة البيع. عندما تضع نقودًا فيها، تُعطيك الآلة وجبة خفيفة. الخطوات (وضع النقود، اختيار وجبة خفيفة، والحصول عليها) كلها أجزاء من هذه الدالة.
تأخذ الدالة مُدخلات، وتعالجها، ثم تُرجع مُخرجات. على سبيل المثال، إذا جمعت دالة رقمين، فإنها تأخذ الرقمين كمُدخلات وتُخرج المجموع كمُخرجات. تُشبه هذه الفكرة كيفية مزج لونين للحصول على لون جديد في الفن. المُدخلات هي الألوان، والمُخرجات هي اللون الجديد.
تحتوي كل وظيفة على بعض الأجزاء المهمة:
على سبيل المثال، قد تأخذ دالة بسيطة تُسمى " تحية" اسمًا كمدخل وتُعيد تحيةً ودية. خطوات هذه الدالة تشبه تحضير شطيرة: تختار المكونات، تخلطها، ثم تستمتع بالشطيرة.
لنلقِ نظرة على مثال. لنفترض أنك تريد دالة ترحب بشخص ما بالاسم. إليك كيف قد تبدو الدالة:
تعريف التحية(الاسم):
العودة "مرحبا، " + الاسم + "!"
في هذه الوظيفة:
البرمجة المعيارية هي تقسيم المشكلة الكبيرة إلى أجزاء أصغر يسهل حلها. يُصنع كل جزء من البرنامج كوحدة أو دالة منفصلة. بهذه الطريقة، يصبح البرنامج أشبه بلعبة أحجية، حيث تترابط كل قطعة معًا لتكوين الصورة الكاملة.
تخيل أنك تريد بناء قلعة ليغو. بدلًا من محاولة بناء القلعة بأكملها دفعةً واحدة، يمكنك بناء الأبراج والجدران والأبواب بشكل منفصل. لاحقًا، تجمع هذه القطع لتكوين القلعة كاملةً. في البرمجة، تُشبه البرمجة المعيارية البناء بقطع ليغو. كل قطعة (وظيفة أو وحدة) تؤدي وظيفتها الخاصة.
هناك العديد من الأسباب لاستخدام الوظائف والبرمجة المعيارية:
تساعد هذه الأفكار المبرمجين على إدارة المشكلات المعقدة وبناء مشاريع أكبر بطريقة بسيطة.
فيما يلي المزيد من الأمثلة التي توضح لك الوظائف المختلفة وكيفية عملها.
هذه الدالة تجمع رقمين. إنها أشبه بصندوق سحري يجمع رقمين ويعطيك مجموعهما.
على سبيل المثال، إدخال ٣ و ٢ يعطي النتيجة ٥. انظر الكود أدناه:
def add(a, b):
إرجاع أ + ب
تساعدك هذه الوظيفة في أي وقت تحتاج فيه إلى جمع رقمين. كما هو الحال في خلط لونين مختلفين للحصول على لون جديد، هنا يمكنك خلط رقمين للحصول على مجموعهما.
تخبرك هذه الدالة ما إذا كان الرقم زوجيًا أم فرديًا. يمكن قسمة الرقم الزوجي على ٢ بالتساوي، بينما لا يمكن قسمة الرقم الفردي.
تخيل أن لديك سلة تفاح. إذا حاولت وضع التفاحات في أزواج، وتبقى تفاحة واحدة فقط، فسيكون العدد فرديًا. تعمل الدالة كاختبار بسيط:
def check_number(num):
إذا كان العدد % 2 == 0:
العودة "حتى"
آخر:
العودة "الفردي"
عند إدخال رقم، تُجري الدالة فحصًا باستخدام مُعامل modulo (الذي يُحدد الباقي بعد القسمة). إذا كان الباقي بعد القسمة على 2 يساوي صفرًا، تُرجع الدالة "زوجي"، وإلا، تُرجع "فردي".
تأخذ هذه الدالة اسمًا كمدخل وتُرجع تحية شخصية. على سبيل المثال، إذا أدخلت الاسم "أليس"، فسيكون الناتج "مرحبًا، أليس!"
def create_greeting(الاسم):
العودة "مرحبا، " + الاسم + "!"
يوضح هذا المثال البسيط كيفية استخدام الدوال لإنشاء رسائل ودية. كل استدعاء للدالة يشبه رنين جرس الباب والحصول على ترحيب حار.
في البرمجة المعيارية، غالبًا ما تُستخدم دوال داخل دوال أخرى. يُسمى هذا "تركيب الدوال". يشبه الأمر بناء شطيرة باستخدام مكونات مختلفة.
لنفترض أن برنامجًا يُعِدّ وجبة كاملة. قد يكون لديك دالتان منفصلتان لإعداد سلطة وساندويتش. ثم تستدعي دالة أخرى هاتين الدالتين لتقديم وجبة كاملة.
تعريف make_salad():
عودة "سلطة طازجة"
تعريف make_sandwich():
عودة "ساندويتش لذيذ"
تعريف make_meal():
سلطة = make_salad()
شطيرة = make_sandwich()
سلطة عودة + "مع" + شطيرة
بدمج الدالتين الصغيرتين make_salad و make_sandwich ، تُنتج دالة make_meal رسالة كاملة. إذا كنت بحاجة إلى تغيير وصفة الساندويتش، فما عليك سوى تغيير دالة make_sandwich فقط، وليس كود الوجبة بالكامل.
عندما تواجه مشكلة كبيرة، يكون حلها أسهل بتقسيمها إلى أجزاء. يمكن حل كل جزء صغير باستخدام دالة. هذه هي الفكرة الأساسية للبرمجة المعيارية.
تخيل أن لديك غرفةً فوضويةً للغاية. بدلًا من تنظيفها دفعةً واحدة، يمكنك وضع خطة:
كل خطوة بسيطة وسهلة. عند إتمام جميع الخطوات، ستكون غرفتك نظيفة. في البرمجة، تُدار كل خطوة بواسطة دالة، مما يُسهّل حل المشكلة بشكل كبير.
الوحدة النمطية هي ملف يحتوي على عدة دوال. عند إنشاء وحدة نمطية، فإنك تجعل شيفرتك قابلة لإعادة الاستخدام ومرتبة. على سبيل المثال، يمكنك إنشاء وحدة نمطية باسم math_tools تحتوي على دوال للحسابات الأساسية.
في أدوات الرياضيات ، قد تجد دوالًا مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة . بعد ذلك، يمكنك استخدام أدوات الرياضيات في برامج مختلفة دون الحاجة إلى إعادة كتابة الكود.
# هذا مثال لوحدة تسمى math_tools.py
def add(a, b):
إرجاع أ + ب
def subtract(a, b):
العودة أ - ب
def multiply(a, b):
العودة أ * ب
def split(a, b):
إذا لم يكن b = 0:
العودة أ / ب
آخر:
العودة "لا يمكن القسمة على الصفر!"
باستيراد هذه الوحدة إلى برنامجك، يمكنك استدعاء الدوال وقتما تشاء. هذا يوفر الوقت ويحافظ على تنظيم عملك.
عند استخدام عدة وظائف معًا، يُساعدك ذلك على بناء برامج أكبر. تعمل كل وظيفة بشكل مستقل، كالعاملين في فريق. إذا لم يكن أداء أحد العاملين جيدًا، يُمكنك استبداله دون التأثير على الفريق بأكمله.
على سبيل المثال، قد تحتوي لعبة بسيطة على وظائف مثل move_player و check_collision و update_score . كل وظيفة مسؤولة عن مهمة واحدة. معًا، تعمل هذه الوظائف بسلاسة.
اختيار أسماء واضحة وبسيطة للدوال أمرٌ بالغ الأهمية. الاسم الجيد يُخبرك بوظيفة الدالة. عندما ترى دالة باسم calculate_total ، ستعرف فورًا أنها تجمع القيم. الأسماء البسيطة والواضحة تُسهّل قراءة الكود وفهمه واستخدامه.
تجنب استخدام أسماء طويلة أو مُربكة. استخدم كلمات مرتبطة مباشرةً بالمهمة التي تؤديها الدالة. هذه العادة تُساعد حتى المبرمجين الجدد على فهم وظيفة كل دالة.
قد تواجه الدوال أحيانًا مشاكل، مثل القسمة على صفر. من المهم التعامل مع هذه الأخطاء بسلاسة. تتحقق العديد من الدوال من هذه الأخطاء وتُرسل رسالة مفيدة في حال حدوث أي خطأ.
على سبيل المثال، في دالة القسمة لدينا نرى:
def split(a, b):
إذا لم يكن b = 0:
العودة أ / ب
آخر:
العودة "لا يمكن القسمة على الصفر!"
يتحقق هذا الكود مما إذا كان b يساوي صفرًا. إذا كان كذلك، تُعلمك الدالة أنه لا يمكنك القسمة على صفر. هذا يمنع البرنامج من التعطل ويساعدك على فهم سبب الخطأ.
المعاملات هي عناصر نائبة داخل الدالة. عند استدعاء الدالة، تُمرر قيم تُسمى وسيطات. على سبيل المثال، في الدالة add(a, b) ، تُعتبر a و b معاملين. عند استدعاء الدالة باستخدام add(10, 5) ، تُصبح القيمتان 10 و5 وسيطتين.
هذه الطريقة تجعل الدالة مرنة. يمكنك استخدام وسيطات مختلفة في كل مرة تستدعي فيها الدالة. إنها أشبه بوصفة طبية. حتى لو استخدمت أنواعًا مختلفة من الفاكهة في السلطة، تبقى الخطوات كما هي، وستحصل على سلطة لذيذة.
تعتمد العديد من التقنيات اليومية على الوظائف والبرمجة المعيارية. إليك بعض الأمثلة من الحياة الواقعية:
تساعد البرمجة المعيارية على إنشاء أنظمة مرنة وسهلة التحديث. عند الحاجة إلى تغيير أو إصلاح جزء ما، يتم تعديل الوحدة ذات الصلة فقط. بهذه الطريقة، يستمر النظام بأكمله في العمل بسلاسة.
هناك بعض الأخطاء الشائعة التي قد يرتكبها المبرمجون الجدد عند كتابة الدوال. بمعرفتها، يمكنك تجنبها:
بتجنب هذه الأخطاء، يمكنك كتابة أكواد أكثر دقة وكفاءة. هذا يُسهّل صيانة برامجك وفهمها.
الدوال هي أساس الوحدات النمطية. الوحدة النمطية أشبه بصندوق أدوات يحتوي على العديد من الدوال. وكما هو الحال مع الأدوات المتشابهة، يمكنك تجميع الدوال ذات الصلة في وحدة نمطية. بهذه الطريقة، عندما تحتاج إلى إنجاز مهمة محددة، ستعرف بالضبط أين تبحث.
على سبيل المثال، قد يكون لديك وحدة للعمليات الرياضية، ووحدة للتعامل مع السلاسل النصية، وأخرى للتعامل مع التواريخ. تُنظّم كل وحدة الدوال المتعلقة بمجالها. يُعدّ هذا الهيكل مفيدًا جدًا عند ازدياد حجم المشاريع.
عندما تواجه مشكلة كبيرة في البرمجة، فإن أفضل طريقة هي تقسيمها إلى مسائل أصغر. يمكن حل كل مسألة صغيرة بكتابة دالة. بعد حل جميع الأجزاء الصغيرة، تُجمع لتشكل الحل الكامل.
هذا النهج يشبه حل أحجية الصور المقطوعة. تبدأ بالقطع ثم تربطها واحدة تلو الأخرى لتكتمل الصورة. معرفة أن كل جزء صغير يعمل بشكل صحيح يجعل النتيجة النهائية قوية وموثوقة.
فيما يلي بعض النصائح البسيطة عند كتابة وظائفك:
باستخدام هذه النصائح، يمكنك إنشاء وظائف قوية وسهلة الفهم ويمكن إعادة استخدامها في العديد من المشاريع.
دعونا نمر عبر عملية بسيطة خطوة بخطوة لكتابة واستخدام الوظائف في البرنامج:
تساعدك هذه العملية على بناء برامجك بطريقة معيارية. كل جزء صغير يُنجز بواسطة دالة، ثم تجتمع جميع الأجزاء معًا لتكوين البرنامج النهائي.
دعونا نراجع الأفكار الرئيسية من هذا الدرس:
أوضح هذا الدرس كيف يُمكن لاستخدام الدوال والبرمجة المعيارية أن يُسهّل عليك عملية البرمجة ويجعلها أكثر متعة. كل دالة تُشبه أداةً مُساعدةً تُكمل جزءًا من مشروع كبير. عند استخدام هذه الأدوات، تُنشئ برامج مُرتبة ومنظمة وسهلة الفهم.
تذكر أن سر البرمجة الجيدة يكمن في تقسيم المشكلات إلى أجزاء صغيرة يسهل التعامل معها. سواء كنت تضيف أرقامًا، أو تُحيي شخصًا، أو تُنشئ لعبة، فإن الدوال تُساعدك على القيام بذلك خطوة بخطوة. البرمجة المعيارية هي الاستراتيجية التي تُمكّنك من بناء أنظمة مُعقدة باستخدام أجزاء بسيطة وواضحة.
مع ممارستك لكتابة الدوال ووضع شفرتك البرمجية في وحدات، ستتحسن مهاراتك في حل المسائل. كل دالة صغيرة تكتبها هي خطوة نحو إنشاء برامج أكبر وأكثر إثارة. استمر في التجربة والاختبار وتحسين شفرتك البرمجية، تمامًا كما تفعل مع أي لغز أو مجموعة بناء ممتعة!