المتغيرات وأنواع البيانات

ما المتغير بالضبط وكيف نصنعه؟

المتغير اسم تعطيه لقيمة. هذا كل شيء. وصنعه في بايثون سطر واحد ولا يحتاج كلمة زائدة:

city = "Tehran"
visits = 1200

والآن أينما كتبت city وضع بايثون تلك السلسلة مكانها. وعلامة المساواة هنا بلا معنى رياضي؛ فهي لا تقول إن الاثنين متساويان، بل تقول ألصق هذا الاسم بتلك القيمة. ولهذا يكون هذا السطر معقولا تماما في الشفرة وبلا معنى في الرياضيات:

visits = visits + 1

وتشبيه «المتغير صندوق» يفيد إلى حد ثم يضللك. والأدق: المتغير لصاقة تُلصق على قيمة. ولصاقتان قد تقعان على قيمة واحدة، وهذا ما يصنع فخا حقيقيا في القسم الخامس من هذا الدرس.

وثلاث قواعد للتسمية تسهّل العمل من اليوم الأول. ابدأ الاسم بحرف ولا تضع فيه فراغا؛ واستعمل الشرطة السفلية بدله، مثل total_price. ولا تختصر الاسم لتكتب أقل، فبعد ثلاثة أسابيع يصير tp لغزا عليك أنت. واكتب الأسماء بالإنجليزية ولو كان البرنامج عربيا، لأن بقية الشفرة التي ستقرؤها مكتوبة هكذا.

الأنواع الخمسة التي يُنجز بها العمل اليومي

الشكل في أعلى الصفحة يرتب خمسة أنواع حول مركز واحد، وذلك المركز هو القيمة نفسها. وللغات الأخرى أنواع أكثر، لكن هذه الخمسة تؤدي في شهورك الأولى كل العمل تقريبا.

price = 120000
rate = 1.09
name = "Sara"
is_paid = True
items = ["pen", "book"]
user = {"name": "Sara", "city": "Tehran"}

والعدد الصحيح والعشري نوعان منفصلان، وهذا الفصل ينفعك لاحقا. والسلسلة نص ويكون دائما بين علامتي اقتباس. والبولياني له قيمتان فقط، True وFalse، وهو قلب كل شرط. والقائمة تحفظ عدة قيم بالترتيب وتصل إليها برقم. والقاموس يحفظ القيم بمفتاح لا برقم، فتقول «المدينة» بدل «الثالث».

print(items[0])
print(user["city"])

والعدّ يبدأ من الصفر، فـitems[0] هو العضو الأول. وهذا مما يزعجك مرات في الشهر الأول ثم يصير عاديا.

وإن لم تعرف ما في يدك فاسأل بايثون نفسه. دالة type تجيب، وهي أداتنا الرئيسة في هذا الدرس كله:

print(type(price))
print(type(name))

لماذا يرفع العمر زائد واحد خطأ؟

هذا أول لقاء حقيقي لأي أحد مع أنواع البيانات، ويبدأ غالبا بـinput. شغّل هذا:

age = "17"
print(type(age))
print(age + 1)

يطبع السطر الثاني <class 'str'> ويُسقط الثالث البرنامج. وهذه الرسالة بنصها، كما جاءتنا حين شغّلناه:

TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

وترجمتها: علامة الجمع بين سلسلتين تعني اللصق، وبين عددين تعني الجمع، أما بين سلسلة وعدد فلا تعني شيئا، وبايثون لا يخمن أيهما أردت. والحل كلمة واحدة:

age = "17"
print(int(age) + 1)

والمخرج 18. فـint يحوّل السلسلة إلى عدد صحيح، وfloat إلى عدد عشري، وstr يعمل بالعكس. ثلاث دوال، وبها يُنجَز تسعون بالمئة من عمل التحويل.

ونقطة تنفعك لاحقا في الشروط: في بايثون لا تتساوى السلسلة والعدد ولو تشابها. فقيمة "7" == 7 هي False. وإن مرّ بك يوما شرط كنت واثقا أنه يجب أن يصح ولم يصح، فافحص هذا أولا.

وتحذير عن التحويل: int("abc") يرفع خطأ، وهذا هو السلوك الصحيح. وإن رأيت من أسكت ذلك الخطأ بـtry فارغة، فالبرنامج لم يعد يسقط لكنه صار ينتج بيانات خاطئة بصمت، وهذا أسوأ.

لماذا لا يعطي جمع عددين عشريين ما تتوقعه؟

شغّل هذا وانظر إلى المخرج:

print(0.1 + 0.2)

يطبع 0.30000000000000004. وهذه ليست علة في بايثون؛ فجافاسكريبت وPHP وكل لغة أخرى تقريبا تفعل الشيء نفسه. والسبب أن الحاسوب يحفظ الأعشار في الأساس الثنائي، وبعض الكسور لا تنتهي في الأساس الثنائي، تماما كما لا ينتهي الثلث في الأساس العشري. ووثائق بايثون نفسها تفرد لهذا صفحة كاملة.

وللعرض الحل بسيط:

print(round(0.1 + 0.2, 2))

فيطبع 0.3. لكن هذا يصلح العرض فقط، ولا يكفي للمال.

وتعلم قاعدة المال هنا، فأغلى العلل التي يكتبها مبرمج جديد من هذه العائلة: لا تحفظ المال في عدد عشري. أمامك طريقان صحيحان. الأول أن تحفظ كل شيء بأصغر وحدة كعدد صحيح. والثاني وحدة decimal، وهي موجودة لهذا بالذات.

ونحن سلكنا الطريق الأول ويمكن رؤيته. فأسعار هذا الموقع تُحوَّل من الدولار إلى التومان، وفي السطر نفسه تُقرَّب النتيجة إلى أقرب ألف تومان ثم تُحوَّل إلى عدد صحيح. ولهذا لا يحمل أي سعر في هذا الموقع كسرا؛ لا لأنه أجمل، بل لأن كسر التومان لا وجود له في الواقع، وأي رقم يحمله يفضح نفسه في عملية جمع عاجلا أو آجلا.

قائمة أم قاموس؛ أيهما أين؟

القاعدة في جملة: إن كانت الأشياء من جنس واحد وترتيبها مهم فقائمة؛ وإن كان لكل منها اسم وتناديه باسمه فقاموس. والشكل أدناه يضع ذلك في عمودين، وليس أحد العمودين أفضل من الآخر.

لكن في القوائم فخا يفاجئ الناس أكثر من أي شيء آخر في هذا الدرس. أتذكر أننا قلنا إن المتغير لصاقة لا صندوق؟ هذا ما يترتب عليه:

a = [1, 2]
b = a
b.append(3)
print(a)

المخرج [1, 2, 3] لا [1, 2]. أضفنا شيئا إلى b فتغير a أيضا، لأن الاسمين ملصقان على قائمة واحدة ولم تُصنع قائمة ثانية أصلا. وإن أردت نسخة منفصلة حقا فعليك أن تقولها:

c = a.copy()
c.append(4)
print(a, c)

فيطبع [1, 2, 3] [1, 2, 3, 4]. الآن صارا شيئين منفصلين.

ولماذا هذا مهم؟ لأنك في البرامج الأكبر تمرر قائمة إلى دالة، فتغيرها الدالة، وأنت تظن نسختك سليمة. ولا يرفع هذا خطأ ولا يسقط شيء؛ بل تتغير بياناتك بصمت. والسلاسل والأعداد لا تتصرف هكذا، ولهذا لا يأتي الفخ إلا مع القوائم والقواميس.

حين يكون النوع خطأ ولا يظهر أي خطأ

إلى هنا كان لكل خطأ في النوع صوت. والآن إلى العائلة التي لا صوت لها، والأغلى لهذا السبب بالذات. مثالان من هذا الموقع، وكلاهما قابل للفحص في شفرتنا.

الأول. كل نص في قسم التعلم هذا يجب أن يكون مصفوفة بأربع لغات، أي بنية بيانات بأربعة مفاتيح. ومرة، في قسم الذكاء الاصطناعي من هذا الموقع، كُتبت سلسلة بسيطة بدل المصفوفة. ولم يرفع شيء خطأ؛ فالسلسلة قيمة أيضا وتُطبع. وكانت النتيجة أن الصفحة الإنجليزية تطبع نصا فارسيا. لم يكن الخطأ في القيمة بل في النوع. والآن يفحص مدقق هذا القسم هذا بالضبط قبل النشر، وحين يرى سلسلة يقول إن المطلوب مصفوفة بأربع لغات ويذكر النوع الذي وصله.

والثاني أكثر إفادة. قالب هذا الموقع يحوّل الأعمدة الرقمية في الجداول إلى أشرطة، ولذلك عليه أن يقرأ رقما مكتوبا في النص. وكانت القاعدة الأولى أن الفاصلة تفصل الآلاف. وعلى الصفحة التركية صارت «2,6 ميغابايت» ستة وعشرين، و«80,6 بالمئة» ثمانمئة وستة، ورُسم شريط أطول ثماني مرات مما قالته الصفحة نفسها. والسبب افتراضنا: فالتركية تجعل النقطة للآلاف والفاصلة للأعشار، عكس الفارسية والإنجليزية تماما.

والحل الذي اختير أخيرا لا يسأل عن اللغة؛ بل ينظر إلى حجم المجموعات. فالمجموعة المكونة من ثلاثة أرقام بالضبط آلاف، وكل ما عداها أعشار، باستثناء واحد: الرقم الذي يبدأ بصفر عشري دائما. والمهم هنا أن أيا من هاتين العلتين لم يرفع خطأ. كان البرنامج يعمل بسعادة ويطبع رقما خاطئا.

والدرس الذي أخذناه من الاثنين ونمرره إليك: افحص النوع عند الحدود، أي حيث تدخل البيانات إلى البرنامج. مدخلات المستخدم، وملف تقرؤه، وجواب تأخذه من خدمة. فإن لم تضبط النوع هناك، سافرت البيانات الخاطئة إلى عمق البرنامج، وعندها لا أحد يعرف من أين جاءت.