القوائم وصفوف البيانات - المهارات الرقمية - ثالث متوسط

96 الوحدة الثالثة: البرمجة المتقدمة في بايثون ستتعرف في هذه الوحدة على هياكل البيانات بصورة مفصلة، وتحديدًا كيفية إنشاء القوائم وصفوف البيانات من أجل تنظيم البيانات بشكل أفضل، كما ستتعرف على المكتبات البرمجية وخصائصها. أخيرًا سوف تتعلم كيفية رسم الأشكال باستخدام مكتبة تكينتر في بايثون (Python library inter). أهداف التعلم ستتعلم في هذه الوحدة: > ماهية هياكل البيانات وتصنيفها. > استخدام القوائم وصفوف البيانات تخزين البيانات. > ماهية المكتبات البرمجية وخصائصها. > استخدام مكتبة بايثون القياسية وبعض نماذجها البرمجية. > ماهية مدير حزم بايثون (Python PIP) ودوره في استخدام المكتبات الخارجية. > إنشاء الرسومات والأشكال باستخدام نموذج البرمجي تكينتر (Tkinter). الأدوات > إصدار بيئة التواصل باي تشارم (PyCharm Community Edition) وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

وزارة التعويو Ministry of Education 2024-1446 هل تذكر؟ لإنشاء ملف جديد في بيئة التواصل باي تشارم (Pharm) ، من قائمة File (ملف)، حدد New (جديد) ثم حدد Python File (ملف) بايثون). اكتب اسمًا لملفك واضغط على زر Enter. ثم ستجد ملفك جاهزا للاستخدام. تحفظ بيئة باي تشارم بشكل تلقائي التغييرات التي تجريها على ملفاتك. Structure Bookmarks Structure File Edit View Navigate Code Refactor Run Tools VCS Window Help New Project... py New... Alt+Insert Project main.py New Scratch File Ctrl+Alt+Shift+Insert Open... Save As... Open Recent Close Project Close All Projects Close Other Projects Rename Project... Settings... File Properties Local History Save All Ctrl+S Reload All from Disk Ctrl+Alt+Y Repair IDE... pythonProject-main.py main G # This is a sample Python script. New Lace it with your File New Scratch File Ctrl+Alt+Shift+Insert Directory ere for classes, fi e bew to debug yo +F8 to oggle the t Python Package Ctrl+Alt+S Python File HTML File Resource Bundle EditorConfig File if name == '___main__': pri New Python file Invalidate Caches... Restart IDE... Manage IDE Settings # See P hello New Projects Setup > Save File as Template... Python file Export > Print... Python Packages Python unit test Python stub Power Save Mode Eile Edit View Navigate Code Refactor Run Tools VCS Window Help pythonProject hello.py Project Project 母女 - main.pyx hello.py python Project C\Users\oloikonom 1 print("Hello world") venv library root 2 "يرجيا بالعالم ")print hello.py 3 main.py > Illi External Libraries Scratches and Consoles rapaces to run the script. pythonProject-hello.py X main ych

دالة النطاق ( ) ( ) range ) تُستخدم دالة النطاق )) ((( range مع الحلقة لتحديد عدد التكرارات، ويسمى المتغير الذي يحسب التكرار العداد (Counter). ( ) دالة النطاق ( ) يبدأ العداد بالعد من ، ثم يزيد بمقدار 1 وينتهي العد قبل الوصول إلى الرقم المحدد. مثال على ذلك: يطبع قيمة i # for i in range(5): print(i) 0 1 2 3 4 يمكن تحديد مقدار البداية بإضافة قيمة. على سبيل المثال، النطاق (2,5) ، يعني أن العداد يبدأ من 2 وينتهي عند 4 (القيمة 5 غير مدرجة). يطبع قيمة i # for i in range(2,5): print(i) 234 القيمة التلقائية للزيادة في دالة النطاق هي ،1 ولكن يمكن تحديد مقدار الزيادة بإضافة قيمة ثالثة. على سبيل المثال، النطاق (1,5,2) ، يعني أن العداد يبدأ في العد من ،1 وينتهي عند 4 ويزداد بمقدار 2. 1 13 يطبع قيمة i # for i in range(1,5,2): وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 print(i) يطبع قيمة i # out the val range(1,5,2) (i) القيمة الثالثة في دالة النطاق تسمى الخطوة (the step). يمكن أن تكون الخطوة عددًا سالبًا، ويصبح العد بشكل عكسي. for i in range(10,5,-2): print(i) 10 8 6 98

الدرس الأول: رابط الدرس الرقمي القوائم وصفوف البيانات www.ien.edu.sa تُستخدم القوائم وصفوف البيانات على نطاقٍ واسع في البرمجة، وذلك في سياق متشابه في كثير من الأحيان، وقد تحتوي القائمة أو الصف على أي نوع من الكائنات (objects). يختار المبرمج الصفوف أو القوائم خلال البرمجة حسب نوع المشكلة التي يجب حلها، وبالطبع بعد الاطلاع على مزايا وعيوب هذه الأنواع من هياكل البيانات. هياكل البيانات تُخزّن أجهزة الحاسب البيانات بكفاءة وسرعة عالية وتعالجها بدقة. وتُعدُّ هياكل البيانات (Data Structures) وسيلة لتخزين وتنظيم البيانات في الذاكرة، يمكن تصنيف هياكل البيانات على النحو الآتي: > هياكل البيانات البسيطة Primitive Data Structures). > هياكل البيانات غير البسيطة (Non-primitive Data Structures). كما يمكن تمثيل هياكل البيانات بصورة مفصلة كما في المخطط الآتي: هياكل البيانات هياكل بيانات بسيطة Primitive Data Structures منطقية نصية حقيقية صحيحة Data Structures هياكل بيانات غير بسيطة Non-primitive Data Structures هياكل بيانات خطية هياكل بيانات غير خطية Non-Linear Data Structures Linear Data Structures Integer Real Character Boolean القائمة الصف القاموس الملف المصفوفة المجموعة المخطط الشجرة الشجرة Tree Graph Set Array File Dictionary Tuple List وزارت العوو Ministry of Education 2024-1446

هذه هياكل البيانات البسيطة يطلق على هياكل البيانات البسيطة Primitive Data Structures في بايثون اسم "هياكل البيانات الأساسية"، وتحتوي الأنواع من هياكل البيانات على قيم بسيطة من البيانات. تُخبر أنواع البيانات البسيطة مترجم اللغة (Compiler) عن نوع البيانات التي يمكن تخزينها داخل المتغير. هياكل البيانات الأساسية في بايثون هي: > الأرقام Numbers) : تُستخدم الأرقام لتمثيل البيانات الرقمية، وتنقسم إلى: . الأرقام الصحيحة (Integers) مثل 2، 5، 18- وما إلى ذلك. . الأرقام العشرية Floating points مثل 3.14، 5.043 وما إلى ذلك. النصوص (Strings) وهي مجموعات نصية تتكون من أحرف وكلمات. البيانات المنطقية (Boolean): تأخذ نوع البيانات المنطقية قيمتي صواب أو خطأ. هياكل البيانات غير البسيطة هياكل البيانات غير البسيطة (Non-primitive Data Structures هي هياكل متخصصة تخزن مجموعة من القيم، ويتم إنشاء هذه الهياكل بواسطة المبرمج ولا يتم تعريفها بواسطة بايثون كما هو الحال مع هياكل البيانات البسيطة. يتم تصنيف هياكل البيانات غير البسيطة إلى فئتين هياكل البيانات الخطية، وهياكل البيانات غير الخطية. أوجه الاختلاف بين هياكل البيانات الخطية وهياكل البيانات غير الخطية > تخزن هياكل البيانات الخطية عناصر البيانات بصورة متسلسلة أو متتالية. > هياكل البيانات غير الخطية لا تحتوي على ارتباط تسلسلي بين عناصر البيانات فيمكن ربط أي زوج أو مجموعة من عناصر البيانات ببعضها والوصول إليها بدون تسلسل محدد. القائمة تعد القائمة (List) أحد أكثر هياكل البيانات الخطية استخدامًا في بايثون. تتكون القائمة من سلسلة مرتبة من كائنات مستخدمة لتخزين البيانات بأنواعها، حيث لا يُشترط أن تكون عناصر القائمة من نفس النوع. يتم فصل عناصر القائمة بإضافة الفواصل بينها، وذلك داخل أقواس مربعة، ويمكن للمستخدم إعداد عناصر القائمة أو إدخالها. List_Name=[item1,item2,...,itemN] عناصر القائمة. متغير يمثل اسم القائمة. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 الصيغة العامة لتعريف القائمة يتم تعريف القائمة بالصيغة الآتية: 100

nums=[1,132,358,14.5,7.13] print("numbers list: ", nums) fruits=["apple","orange","banana"] print("fruits list:",fruits) numbers list: [1, 132, 358, 14.5, 7.13] fruits list: ['apple', 'orange', 'banana'] fruits=["apple","orange","banana"] for f in fruits: print(f) apple orange banana يمكنك هنا مشاهدة بعض الأمثلة: تكتب القوائم في بايثون بين أقواس مربعة. يمكنك استخدام التكرار for لطباعة عناصر القائمة فهرسة القوائم (list indexing) كما هو الحال مع السلاسل النصية، يتميز كل عنصر في القائمة برقم تسلسلي فريد يسمى الفهرس، ويُحدّد موقعه داخل القائمة. يمكن للمستخدم الوصول إلى عناصر كل قائمة بكتابة اسم القائمة والرقم التسلسلي للعنصر بين قوسين مربعين. 0 1 2 fruits=["apple", "orange", "banana"] تبدأ فهرسة القائمة من الصفر وليس من 1 وزارة التعام1 Ministry of Education 2024-1446

وللتعامل مع عنصر معين في القائمة يُستخدم اسم القائمة متبوعًا بقوسين مربعين وبينهما رقم موقعه في القائمة، فمثلًا لطباعة العنصر الثالث في القائمة fruits ) رقم موقعه 2 في (القائمة): ([2]print(fruits. الفهرس عنصر القائمة القيمة fruits=["apple","orange","banana"] print(fruits[2]) fruits[1]="grape" apple fruits[0] 0 print(fruits[1]) orange fruits[1] 1 banana grape banana fruits[2] 2 شغل المقطع البرمجي الآتي واكتب النتيجة التي تظهر على الشاشة. subjects = ["physics", "chemistry", "history"] subjects[0]) print ("subjects[0]: "I جرب بنفسك تسمح لغة بايثون بالفهرسة السالبة للقوائم، حيث يشير رقم الفهرس -1 إلى العنصر الأخير في القائمة، ويشير -2- إلى العنصر الثاني قبل الأخير في القائمة وهكذا. الفهرس عنصر القائمة القيمة fruits=["apple","orange","banana"] print(fruits[-1]) print(fruits[-2]) apple fruits[-3] -3 orange fruits[-2] -2 banana orange banana fruits[-1] -1 102 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

استخدام الدوال مع القوائم تقدم لغة بايثون بعض الدوال الجاهزة التي يمكن استخدامها مع القوائم. ستتعلم هنا كيفية استخدامها وكذلك بناء دوال تقوم بنفس الوظيفة لغرض التدريب على استخدام الدوال مع القوائم للقيام بحساباتك، يمكنك استخدام الدوال الجاهزة الآتية: الاستخدام تُرجع عدد عناصر القائمة، أو عدد الحروف في متغير نصي، أو عدد خانات متغير رقمي. ترجع مجموع عدة عناصر. تُرجع قيمة أكبر عنصر في القائمة. تُرجع قيمة أدنى عنصر في القائمة. grades=[89,88,98,95] الدوال len ( ) sum ( ) max ( ) min ( ) دالة ( )len تجمع دالة ( ) len عدد العناصر في القائمة، وتُرجع مجموعها. print(grades) gradesItems=len(grades) print("The number of elements in grades is: ",gradesItems) [89, 88, 98, 95] The number of elements in grades is: 4 دالة ( )sum تجمع دالة ( )sum قيم عناصر القائمة معًا وتُرجع مجموعها، وتتعامل فقط مع القيم العددية لجمع عناصر القائمة، تحتاج إلى استخدام متغير جديد لإضافة كل عنصر من عناصر القائمة. grades=[89,88,98,95] myGrades=sum(grades) print("The sum of the grades is:",myGrades) وزارة التعلم Ministry of Education 2024-1446 The sum of the grades is: 370

grades=[89,88,98,95] maxGrade=max(grades) print("The maximum grade is: ",maxGrade) The maximum grade is: 98 grades=[89,88,98,95] minGrade=min(grades) print("The minimum grade is: " ,minGrade) The minimum grade is: 88 جرب بنفسك لا تتعامل دوال min و max مع القوائم التي تحتوي على أرقام وحروف معًا. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 دالة ( )max تعرض دالة ) (max قيمة أكبر عنصر في القائمة. دالة ( )min دالة ( )min قيمة أدنى عنصر في القائمة. تعرض شغل المقطع البرمجي الآتي. ماذا تلاحظ ؟ letters=["b", "a", "x"] minLetter=min(letters) print("The smallest letter is: ",minLetter) 104

هنا بعض الدوال المدمجة التي يمكن استخدامها مع القوائم. الاستخدام تضيف العنصر x لنهاية القائمة. تزيل العنصر x من القائمة. ترتبط الدوال في بايثون بكائن محدد. يمكن للدالة تغيير البيانات الموجودة في الكائن. يجب استبدال listName باسم القائمة التي أنشأتها. grades=[89,88,98,95] grades.append(100) grades.append(73) print(grades) تحسب عدد مرات ظهور x داخل القائمة. ترتب عناصر القائمة. ترتب عناصر القائمة عكسيا تزيل كافة العناصر من القائمة. الدالة listName.append(x) listName.remove (x) listName.count (x) listName.sort( ) listName.reverse () listName.clear ( ) دالة (listName.append(x تضيف دالة ) )append عنصرًا جديدًا في نهاية القائمة. [89, 88, 98, 95, 100, 73] يمكنك استخدام دالة ) )append لإنشاء قائمة إدخال من المستخدم. للقيام بذلك يتعين عليك أولا إنشاء قائمة فارغة. إنشاء قائمة فارغة. subjects=[ ] for i in range(3): print("type the name of the subject",i) subjects.append((input())) print(subjects) وزارة التعو10 Ministry of Education 2024-1446 طباعة القائمة التي أنشأتها. type the name of the subject 0 maths type the name of the subject 1 physics type the name of the subject 2 history ['maths', 'physics', 'history']

grades [89,88,98,95] grades.append(100) grades.remove(88) print(grades) grades [89,88,98,95] grades.append(88) print(grades) y=grades.count(88) print(y) listName.remove(x) l تحذف دالة ) ) remove عنصرًا معينًا من القائمة. [89, 98, 95, 100] listName.count(x) äls تحسب دالة ( )count عدد مرات ظهور عنصر محدد في القائمة. [89, 88, 98, 95, 88] 2 listName.sort(x) äls ترتب دالة ) (sort عناصر القائمة تصاعديًا. grades [89,88,98,95] grades.append(100) grades.remove(88) print(grades) grades.sort() print(grades) [89, 98, 95, 100] [89, 95, 98, 100] listName.reverse(x) als ترتب دالة ( )reverse عناصر القائمة عكسيًا. grades [89,88,98,95] grades.append(100) grades.remove(88) print(grades) grades.reverse() print(grades) [89, 98, 95, 100] [100, 95, 98, 89] وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 106

grades=[89,88,98,95] grades.append(100) grades.remove(88) print(grades) grades.clear() print(grades) وزارة التعلم1 Ministry of Education 2024-1446 جرب بنفسك دالة ( )listName.clear تحذف دالة ( )clear جميع عناصر القائمة. [89, 98, 95, 100] [ ] أكمل المقطع البرمجي الآتي: groceryList=["salad","fruits","vegetables","dairy"] ما الدالة التي ستستخدمها لإزالة عنصر "dairy" من القائمة ؟ ما الدالة التي ستستخدمها لطباعة عدد العناصر داخل القائمة ؟

صفوف البيانات هيكل الصف البياني (Tuple) هو أحد هياكل البيانات الخطية الأخرى في بايثون ويضم عددًا مرتبًا من البيانات، ويمكن أن يُخزن داخلها أي نوع من القيم. يُكتب الصف على شكل قائمة من القيم بينها فواصل وداخل أقواس دائرية. لا يمكن تغيير القيم في الصف، ولذلك يوصف بأنه هيكل بيانات غير قابل للتعديل. يُستخدم الصف في الحالات التي تحتاج فيها إلى الوصول إلى البيانات كما رأيت سابقًا في القوائم ، ولكن دون الحاجة لتغييرها، مثل رقم المعرف أو البريد الإلكتروني لشخص ما، الأمر الذي يجعل بيانات الصف أكثر أمانًا. الصيغة العامة لتعريف الصف البياني يتم تعريف الصف البياني بالصيغة الآتية: tuple_name=(item1,item2,...,itemN) عناصر الصف. متغير يمثل اسم الصف. PersonalInfo =("Khaled","khaled@edu.sa", 1234) print("Pesonal information:",PersonalInfo) Pesonal information: ('Khaled', 'khaleddedu.sa', 1234) فهرسة الصفوف (Tuples indexing) تتم فهرسة عناصر الصف برقم فريد بالضبط كما رأيت سابقًا في القوائم . يمكنك الوصول إلى كل عنصر في الصف بكتابة اسم الصف والرقم التسلسلي للعنصر بين قوسين مربعين. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 0 1 2 fruitsTuple=("apple", "orange", "banana") 108

fruits=("apple","orange","banana" ) print(fruits[1]) orange fruits=("apple","orange","banana" ) print (fruits[-1]) print(fruits[-2]) وزارة التعوم1 Ministry of Education 2024-1446 banana orange جرب بنفسك أدناه. الفهرس عنصر القائمة القيمة apple fruits[0] 0 orange fruits[1] 1 banana fruits[2] 2 الفهرس عنصر القائمة القيمة apple fruits[-3] -3 orange fruits[-2] -2 banana fruits[-1] -1 اكتب المقطع البرمجي الآتي ثم دوّن النتيجة الظاهرة على الشاشة داخل المربع fruits Tuple =("apple", "orange", "banana") for f in fruitsTuple: print(f)

110 كما ذكر سابقا، تعتبر الصفوف تركيب بيانات غير قابل للتغيير ، ولا يمكن إضافة أو إزالة العناصر بعد إنشاء صف بياني. يحتوي الصف الآتي على بعض المعلومات الشخصية للطالب، ستختبر الآن ماذا سيحدث إذا حاولت تغيير قيمة عنصر في هذا الصف. PersonalInfo =("Khaled", "khaled@edu.sa", 1234) PersonalInfo[0]="Saad" print(PersonalInfo[0]) Traceback (most recent call last): File "C:/Users/Pycharm Projects/python Project3/ main.py", line 2, in <module> PersonalInfo[0]="Saad" TypeError: 'tuple' object does not support item assignment تلقيت رسالة خطأ تفيد بأن الصف لا يدعم تعيين العنصر. أوجه الاختلاف بين الصفوف والقوائم الصف توجد القيم داخل أقواس دائرية ( ). القيم داخل الصفوف غير قابلة للتعديل. القائمة توجد القيم داخل أقواس مربعة [ ]. القيم داخل الصفوف قابلة للتعديل. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

وزارة التعلم Ministry of Education 2024-1446 لنطبق معًا تدريب 1 اختر الإجابة الصحيحة 0 1 -1 sum() max( ) min( ) sum() max( ) min( ) sum() count() append() 1. ترقيم القائمة يبدأ من: 2. الدالة التي تُرجع أدنى عنصر في القائمة .3. الدالة التي تُرجع أكبر عنصر في القائمة 4 لإضافة عنصر إلى القائمة تستخدم الدالة:

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 تدريب 2 أكمل الجدول الآتي بكتابة نتيجة الأوامر البرمجية الموجودة في العمود الأول، وذلك عند تطبيقها على القائمة C والموضحة أدناه: C=["red", "orange", "green", "blue", "white"] النتيجة print(C) الأوامر البرمجية print(C[1]) print(C[-1]) print(C[3]) print(C[0], C[4]) print(C[0], [5]) C[3]= "red" C[-3]= "blue "" C[0]= "green" print(C) C[0]= C[4] C[1] = C[-2] print(C) 112

تدريب 3 • اكتب مقطعًا برمجيًا بلغة البايثون، يعمل على تنفيذ الآتي: > إنشاء قائمة Subject التي تحتوي على العناصر الآتية: Arabic, Math, Social, Biology > طباعة العنصر الثالث بالقائمة (رقم موقعه (2) > تعيين English كقيمة للعنصر الثالث بالقائمة. > استخدام أمر الادخال لإضافة وتعيين قيمة للعنصر الرابع بالقائمة. > طباعة عناصر القائمة بعد إجراء التعديلات السابقة. تدريب 4 • اكتب مقطعًا برمجيًا بلغة البايثون يعمل على تنفيذ الآتي: > إنشاء الصف Info الذي يحتوي العناصر الآتية: اسمك، صفك، عمرك درجتك في مادة التقنية الرقمية. > طباعة عناصر الصف Info باستخدام الأمر print). > طباعة عناصر الصف Info عنصرًا بعد الآخر (باستخدام جملة التكرار (For وزارة التعديم Ministry of Education 2024-1446