المزيد من أمثلة الأصناف

أهداف التعلّم

بعد إتمام هذا القسم

• ستكون قادرًا على إنشاء أصناف أكثر تنوّعًا
• ستعرف كيف تضيف تابع __str__ إلى تعريفات أصنافك

المثال 1: صنف Rectangle

لننظر إلى صنف يمثّل مستطيلًا في فضاء ثنائي الأبعاد:

class Rectangle:
    def __init__(self, left_upper: tuple, right_lower: tuple):
        self.left_upper = left_upper
        self.right_lower = right_lower
        self.width = right_lower[0]-left_upper[0]
        self.height = right_lower[1]-left_upper[1]

    def area(self):
        return self.width * self.height

    def perimeter(self):
        return self.width * 2 + self.height * 2

    def move(self, x_change: int, y_change: int):
        corner = self.left_upper
        self.left_upper = (corner[0]+x_change, corner[1]+y_change)
        corner = self.right_lower
        self.right_lower = (corner[0]+x_change, corner[1]+y_change)

يُنشأ كائن Rectangle جديد بوسيطين هما صفّان. ويحتوي هذان الصفّان على إحداثيَّي x وy للزاوية العلوية اليسرى والزاوية السفلية اليمنى. ويحسب الباني ارتفاع المستطيل وعرضه انطلاقًا من هاتين القيمتين.

يحسب التابعان area وperimeter مساحة المستطيل ومحيطه انطلاقًا من الارتفاع والعرض. ويحرّك التابع move المستطيل بمقدار قيمتَي x وy المُعطاتين كوسيطين.

ويُمثَّل المستطيل في نظام إحداثيات تتزايد فيه إحداثيات x من اليسار إلى اليمين، وتتزايد فيه إحداثيات y من الأعلى إلى الأسفل. وهذه طريقة شائعة للتعامل مع الإحداثيات في البرمجة، لأن اعتبار الزاوية العلوية اليسرى لشاشة الحاسوب النقطة التي يساوي فيها x وy صفرًا غالبًا أسهل وأكثر طبيعية.

ويعمل البرنامج التالي على اختبار صنف Rectangle:

rectangle = Rectangle((1, 1), (4, 3))
print(rectangle.left_upper)
print(rectangle.right_lower)
print(rectangle.width)
print(rectangle.height)
print(rectangle.perimeter())
print(rectangle.area())

rectangle.move(3, 3)
print(rectangle.left_upper)
print(rectangle.right_lower)

(1, 1)
(4, 3)
3
2
10
6
(4, 4)
(7, 6)

طباعة كائن

حين يكون لديك كائن أُنشئ من صنف عرّفته بنفسك، لا تكون الاستجابة الافتراضية لاستدعاء الأمر print بذلك الكائن كوسيط له مفيدة كثيرًا:

rectangle = Rectangle((1, 1), (4, 3))
print(rectangle)

وينبغي أن تبدو المخرجات المطبوعة على نحو يشبه هذا:

<__main__.Rectangle object at 0x000002D7BF148A90>

ومن الواضح أننا نريد تحكّمًا أكبر بما يُطبع. وأسهل طريقة لفعل ذلك هي إضافة تابع خاص هو __str__ إلى تعريف الصنف. والغرض منه إرجاع صورة عن حالة الكائن بصيغة سلسلة نصية. وإذا احتوى تعريف الصنف على تابع __str__، فإن القيمة التي يُعيدها هذا التابع هي التي تُطبع عند تنفيذ الأمر print.

إذًا، لنضف تعريف تابع __str__ إلى صنفنا Rectangle:

class Rectangle:

    # ...the rest of the class goes here the same as above...

    # This method returns the state of the object in string format
    def __str__(self):
        return f"rectangle {self.left_upper} ... {self.right_lower}"

والآن ينتج الأمر print شيئًا أكثر ملاءمة للمستخدم:

rectangle = Rectangle((1, 1), (4, 3))
print(rectangle)

rectangle (1, 1) ... (4, 3)

وربما يُستخدم التابع __str__ في كثير من الأحيان أكثر لصياغة تمثيل نصي للكائن بالدالة str، كما يظهر في البرنامج التالي:

rectangle = Rectangle((1, 1), (4, 3))
str_rep = str(rectangle)
print(str_rep)

rectangle (1, 1) ... (4, 3)

هناك مزيد من التوابع الخاصة ذات الشرطات السفلية التي يمكن تعريفها للأصناف. ومنها التابع __repr__، وهو شبيه إلى حدّ ما بالتابع __str__. والغرض منه توفير تمثيل تقني لحالة الكائن. وسنصادف هذا التابع لاحقًا.

تمرين برمجي: ساعة الإيقاف

يحتوي قالب التمرين على الهيكل التالي لصنف Stopwatch:

class Stopwatch:
    def __init__(self):
        self.seconds = 0
        self.minutes = 0

يُرجى الإضافة إلى تعريف الصنف بحيث يعمل كما يلي:

watch = Stopwatch()
for i in range(3600):
    print(watch)
    watch.tick()

00:00
00:01
00:02
... many more lines printed out
00:59
01:00
01:01
... many, many more lines printed out
59:58
59:59
00:00
00:01

إذًا، يضيف التابع tick ثانية واحدة إلى ساعة الإيقاف. والقيمة العظمى للثواني والدقائق معًا هي 59. وينبغي أن يحتوي تعريف صنفك أيضًا على تابع __str__ يُعيد تمثيلًا نصيًا لحالة ساعة الإيقاف، كما هو موضّح في المثال أعلاه.

تلميح: قد يسهّل اختبار التابع tick أن تضبط مؤقتًا القيمتين الابتدائيتين للثواني والدقائق على قيمة أقرب إلى 59 في الباني. وإذا غيّرت القيمتين الابتدائيتين، فتذكّر إعادتهما قبل التسليم.

تمرين برمجي: الساعة

يُرجى تعريف صنف جديد اسمه Clock يوسّع قدرات صنفك Stopwatch. وينبغي أن يعمل كما يلي:

clock = Clock(23, 59, 55)
print(clock)
clock.tick()
print(clock)
clock.tick()
print(clock)
clock.tick()
print(clock)
clock.tick()
print(clock)
clock.tick()
print(clock)
clock.tick()
print(clock)

clock.set(12, 5)
print(clock)

23:59:55
23:59:56
23:59:57
23:59:58
23:59:59
00:00:00
00:00:01
12:05:00

وكما ترى أعلاه، ينبغي أن يأخذ الباني قيمًا ابتدائية للساعات والدقائق والثواني كوسائط، وأن يضبطها على النحو المناسب. ويضيف التابع tick ثانية واحدة إلى الساعة. ويضبط التابع set قيمتين جديدتين للساعات والدقائق، و_يضبط الثواني على صفر_.

تمرين برمجي: LunchCard

في Unicafe، مقصف الطلبة في جامعة هلسنكي، يمكن للطلبة أن يدفعوا ثمن غدائهم ببطاقة سحب خاصة.

في هذا التمرين ستكتب صنفًا اسمه LunchCard، غرضه محاكاة الوظائف التي توفّرها بطاقة السحب الخاصة بالمقصف.

بنية الصنف الجديد

يُرجى إنشاء صنف جديد اسمه LunchCard.

اكتب أولًا الباني للصنف. وينبغي أن يأخذ الرصيد الابتدائي المتاح على البطاقة كوسيط، وأن يحفظه كخاصية. وهذا موفَّر لك في الهيكل أدناه.

ثم اكتب تابع __str__ يُعيد سلسلة نصية تحتوي على الرصيد: «الرصيد هو X يورو». وينبغي أن يُطبع الرصيد المتاح بدقة منزلة عشرية واحدة. وراجع المثال أدناه لمعرفة طريقة الاستخدام.

وهذا تنفيذ هيكلي للصنف:

class LunchCard:
    def __init__(self, balance: float):
        self.balance = balance

    def __str__(self):
        pass

ومثال على الاستخدام:

card = LunchCard(50)
print(card)

وينبغي أن ينتج تنفيذ ما سبق المخرجات المطبوعة التالية:

The balance is 50.0 euros

الدفع مقابل الغداء

يُرجى تنفيذ التوابع التالية في صنفك LunchCard:

• يطرح eat_lunch مبلغ 2.60 يورو من الرصيد على البطاقة
• يطرح eat_special مبلغ 4.60 يورو من الرصيد على البطاقة

ويمكنك استخدام الدالة الرئيسية التالية لاختبار صنفك:

card = LunchCard(50)
print(card)

card.eat_lunch()
print(card)

card.eat_special()
card.eat_lunch()
print(card)

وينبغي أن ينتج هذا المخرجات المطبوعة التالية:

The balance is 50.0 euros
The balance is 47.4 euros
The balance is 40.2 euros

وتأكّد من أن الرصيد غير مسموح له أبدًا بأن يصل إلى أعداد أقل من الصفر:

card = LunchCard(4)
print(card)

card.eat_lunch()
print(card)

card.eat_lunch()
print(card)

The balance is 4.0 euros
The balance is 1.4 euros
The balance is 1.4 euros

وإذا لم يكن على البطاقة مال كافٍ للدفع مقابل الغداء، فينبغي ألّا يُطرح ثمن الغداء من الرصيد.

إيداع المال على البطاقة

نفّذ التابع deposit_money في صنفك LunchCard.

ويزيد التابع الرصيد على البطاقة بالمقدار المُعطى كوسيط.

card = LunchCard(10)
print(card)
card.deposit_money(15)
print(card)
card.deposit_money(10)
print(card)
card.deposit_money(200)
print(card)

The balance is 10.0 euros
The balance is 25.0 euros
The balance is 35.0 euros
The balance is 235.0 euros

وينبغي أن يعالج التابع الوسائط الأقل من الصفر عبر رفع استثناء من النوع ValueError:

card = LunchCard(10)
card.deposit_money(-10)

File "testi.py", line 3, in lunchcard
ValueError: You cannot deposit an amount of money less than zero

ملاحظة: ينبغي أن يرفع هذا التابع استثناءً. وراجع تعليمات رفع الاستثناءات في الجزء 6. ولا ينبغي تحت أي ظرف أن يطبع التابع نفسه أي شيء — فالمثال أعلاه مخرجات مطبوعة من مفسّر Python حين صادف الاستثناء.

عدّة بطاقات

يُرجى كتابة دالة رئيسية تحتوي على تسلسل الأحداث التالي:

• أنشئ بطاقة غداء لـ Peter. الرصيد الابتدائي على البطاقة هو 20 يورو.
• أنشئ بطاقة غداء لـ Grace. الرصيد الابتدائي على البطاقة هو 30 يورو.
• يتناول Peter وجبة خاصة
• تتناول Grace غداءً عاديًا
• اطبع الرصيد على كل بطاقة (في سطور منفصلة، مع اسم المالك في بداية السطر)
• يودع Peter مبلغ 20 يورو
• تتناول Grace الوجبة الخاصة
• اطبع الرصيد على كل بطاقة (في سطور منفصلة، مع اسم المالك في بداية السطر)
• يتناول Peter غداءً عاديًا
• يتناول Peter غداءً عاديًا
• تودع Grace مبلغ 50 يورو
• اطبع الرصيد على كل بطاقة (في سطور منفصلة، مع اسم المالك في بداية السطر)

جسم البرنامج الرئيسي

peters_card = LunchCard(20)
graces_card = LunchCard(30)
# the rest of your main function

وينبغي أن تطبع دالتك الرئيسية ما يلي بالضبط:

Peter: The balance is 15.4 euros
Grace: The balance is 27.4 euros
Peter: The balance is 35.4 euros
Grace: The balance is 22.8 euros
Peter: The balance is 30.2 euros
Grace: The balance is 72.8 euros

المثال 2: قائمة المهام

يمثّل الصنف TaskList التالي قائمة بالمهام:

class TaskList:
    def __init__(self):
        self.tasks = []

    def add_task(self, name: str, priority: int):
        self.tasks.append((priority, name))

    def get_next(self):
        self.tasks.sort()
        # The list method pop removes and returns the last item in a list
        task = self.tasks.pop()
        # Return the name of the task (the second item in the tuple)
        return task[1]

    def number_of_tasks(self):
        return len(self.tasks)

    def clear_tasks(self):
        self.tasks = []

يضيف التابع add_task مهمة جديدة إلى القائمة. ولكل مهمة أيضًا أولوية مرتبطة بها تُستخدم في ترتيب المهام. ويزيل التابع get_next المهمة ذات الأولوية الأعلى في القائمة ويُعيدها. وهناك أيضًا التابع number_of_tasks الذي يُعيد عدد المهام في القائمة، وأخيرًا التابع clear_tasks الذي يفرّغ قائمة المهام.

وداخل الكائن تُخزَّن المهام في قائمة. وكل مهمة صف يحتوي على أولوية المهمة واسمها. وتُخزَّن قيمة الأولوية أولًا، بحيث تكون المهمة ذات الأولوية الأعلى آخر عنصر في القائمة عند ترتيبها. ولهذا يمكننا حينها أن نستخدم ببساطة التابع pop لاسترجاع العنصر ذي الأولوية الأعلى وإزالته.

يُرجى الاطلاع على البرنامج التالي مع قائمة المهام وهي قيد الاستخدام:

tasks = TaskList()
tasks.add_task("studying", 50)
tasks.add_task("exercise", 60)
tasks.add_task("cleaning", 10)
print(tasks.number_of_tasks())
print(tasks.get_next())
print(tasks.number_of_tasks())
tasks.add_task("date", 100)
print(tasks.number_of_tasks())
print(tasks.get_next())
print(tasks.get_next())
print(tasks.number_of_tasks())
tasks.clear_tasks()
print(tasks.number_of_tasks())

3
exercise
2
3
date
studying
1
0

تمرين برمجي: المسلسل

صنف اسمه Series

يُرجى كتابة صنف اسمه Series بالوظائف التالية:

dexter = Series("Dexter", 8, ["Crime", "Drama", "Mystery", "Thriller"])
print(dexter)

Dexter (8 seasons)
genres: Crime, Drama, Mystery, Thriller
no ratings

وينبغي أن يأخذ الباني عنوان المسلسل وعدد المواسم وقائمة بأنواعه كوسائط له.

تلميح: كلما احتجت إلى إنتاج سلسلة نصية من قائمة تحتوي على سلاسل نصية، مع محرف فاصل تختاره بين العناصر، يمكنك استخدام التابع join كما يلي:

genre_list = ["Crime", "Drama", "Mystery", "Thriller"]
genre_string = ", ".join(genre_list)
print(genre_string)

Crime, Drama, Mystery, Thriller

إضافة تقييمات

يُرجى تنفيذ التابع rate(rating: int) الذي يتيح لك إضافة تقييم بين 0 و5 إلى أي كائن مسلسل. وستحتاج أيضًا إلى تعديل التابع __str__ بحيث يطبع عدد التقييمات المُضافة ومتوسطها مقرّبًا إلى منزلة عشرية واحدة، في حال وجود تقييمات.

dexter = Series("Dexter", 8, ["Crime", "Drama", "Mystery", "Thriller"])
dexter.rate(4)
dexter.rate(5)
dexter.rate(5)
dexter.rate(3)
dexter.rate(0)
print(dexter)

Dexter (8 seasons)
genres: Crime, Drama, Mystery, Thriller
5 ratings, average 3.4 points

البحث عن مسلسلات

يُرجى تنفيذ هاتين الدالتين اللتين تتيحان لك البحث في قائمة مسلسلات: minimum_grade(rating: float, series_list: list) وincludes_genre(genre: str, series_list: list).

وهذا مثال على كيفية استخدام التوابع الجديدة:

s1 = Series("Dexter", 8, ["Crime", "Drama", "Mystery", "Thriller"])
s1.rate(5)

s2 = Series("South Park", 24, ["Animation", "Comedy"])
s2.rate(3)

s3 = Series("Friends", 10, ["Romance", "Comedy"])
s3.rate(2)

series_list = [s1, s2, s3]

print("a minimum grade of 4.5:")
for series in minimum_grade(4.5, series_list):
    print(series.title)

print("genre Comedy:")
for series in includes_genre("Comedy", series_list):
    print(series.title)

a minimum rating of 4.5:
Dexter
genre Comedy:
South Park
Friends

تفترض الشيفرة أعلاه والاختبارات الآلية لهذا التمرين أن صنفك يحتوي على خاصية title. وإذا استخدمت اسم خاصية آخر للإشارة إلى اسم المسلسل، فيُرجى تغييره قبل التسليم.

يُرجى الإجابة عن استبيان سريع حول مواد هذا الأسبوع.

اختبار: (مكون تفاعلي غير متاح في النسخة الثابتة - ID: e56e0522-daf3-5ab3-922a-0b23870a6e97)