لغة c++ - الدرس السادس انواع البيانات في c++

 

مقدمة حول الأنواع الأساسية في C++.

في C++، توجد أنواع بيانات أساسية تستخدم لتمثيل مختلف أنواع القيم والبيانات التي يمكن استخدامها في البرامج. وتشمل هذه الأنواع الأساسية: 

• الأنواع الصحيحة (int) : تستخدم لتمثيل الأرقام الصحيحة بما فيها الأعداد السالبة والموجبة.

•  الأنواع العشرية (float، double) : تستخدم لتمثيل الأعداد العشرية بما فيها الأعداد السالبة والموجبة. يتم استخدام double لتمثيل الأعداد العشرية بدقة أعلى من float.

•  الأنواع المنطقية (bool) : تستخدم لتمثيل القيم المنطقية الصحيحة والخاطئة. يتم تمثيل القيمة الصحيحة بـ 1 ، والقيمة الخاطئة بـ 0.

• الأنواع الحرفية (char) : تستخدم لتمثيل الحروف والرموز في الكتابة، ويمكن استخدامها لتمثيل الأرقام الصحيحة أيضًا بما فيها الأعداد السالبة والموجبة.

تستخدم هذه الأنواع الأساسية في بناء جمل البرمجة وعمليات الحساب والمنطق. وتوفر C++ أيضاً القدرة على تعريف أنواع بيانات مستخدمة، والتي يمكن أن تكون مركبة (compound data types)، مثل المصفوفات (arrays) والسلاسل (strings) والهياكل (structures).

أنواع البيانات العشرية (floating-point data types) وكيفية استخدامها في البرمجة.

تستخدم أنواع البيانات العشرية في C++ لتمثيل الأرقام العشرية، وتتضمن هذه الأنواع البيانات العائمة (floating-point data types)، والتي تتيح للمبرمجين تمثيل الأرقام التي تحتوي على أرقام عشرية. وتشمل أنواع البيانات العشرية في C++:

1. float: وهو يستخدم لتمثيل الأرقام العشرية الصغيرة، ويأخذ في الذاكرة 4 بايت.
2. double: ويستخدم لتمثيل الأرقام العشرية الأكبر حجمًا، ويأخذ في الذاكرة 8 بايت.
3. long double: وهو يستخدم لتمثيل الأرقام العشرية التي تحتاج إلى دقة أعلى، ويأخذ في الذاكرة بين 8 و 16 بايتًا.

لتعريف متغير من نوع البيانات العائمة في C++، يمكن استخدام الصيغة التالية:

نوع_البيانات اسم_المتغير = القيمة;

حيث يتم استخدام اسم المتغير للاشارة إلى المتغير وتخزين القيمة المناسبة فيه. ويمكن تغيير القيمة المخزنة في المتغير في أي وقت في البرنامج.

على سبيل المثال، إذا أردت تعريف متغير من نوع float وتخزين القيمة 3.14 فيه، يمكن استخدام الصيغة التالية:

float pi = 3.14;

ويمكن استخدام المتغيرات العائمة في العديد من الأغراض، مثل حسابات الرياضيات التي تحتوي على أرقام عشرية، مثل الخوارزميات العلمية والمالية والرسم البياني وغيرها من التطبيقات التي تتطلب دقة أعلى في التمثيل الرقمي.

أنواع البيانات الصحيحة (integer data types) واستخداماتها في البرمجة.

تعتبر أنواع البيانات الصحيحة (integer data types) من أهم الأنواع الأساسية في لغة البرمجة C++. وهي تستخدم لتخزين القيم الصحيحة الكبيرة والصغيرة التي يمكن استخدامها في العديد من الحسابات الرياضية والحسابية المختلفة في البرامج.

فيما يلي عرض لأنواع البيانات الصحيحة الأكثر استخدامًا في C++:

1.  int: هو النوع الأكثر استخدامًا في C++، ويستخدم لتخزين الأعداد الصحيحة العادية. يمكن تخزين القيم الموجبة والسالبة في هذا النوع.
2. short: يستخدم لتخزين الأعداد الصحيحة الصغيرة، ويتم تخزين القيم الموجبة والسالبة في هذا النوع.
3.  long: يستخدم لتخزين الأعداد الصحيحة الكبيرة، ويتم تخزين القيم الموجبة والسالبة في هذا النوع. يتطلب عادةً مساحة أكبر في الذاكرة من النوع int.
4.  long long: يستخدم لتخزين الأعداد الصحيحة الكبيرة جدًا، ويتم تخزين القيم الموجبة والسالبة في هذا النوع. يتطلب مساحة أكبر في الذاكرة من النوع long.

يمكن استخدام أنواع البيانات الصحيحة في البرامج لعدة أغراض، مثل تخزين العدادات والمؤشرات والقيم الثابتة. كما يمكن استخدامها في عمليات الحساب الرياضية والحسابية المختلفة، مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة والعمليات الهندسية وغيرها.

على سبيل المثال، يمكن استخدام النوع int لتخزين عدد الطلاب في صف دراسي، ويمكن استخدام النوع long لتخزين عدد السكان في مدينة كبيرة. كما يمكن استخدام أنواع البيانات الصحيحة في العديد من عمليات الحساب المختلفة، مثل تحويل العملات أو تحديد مواعيد الأحداث.

أنواع البيانات المنطقية (boolean data types) وأهميتها في بناء الشروط البرمجية.

تعتبر أنواع البيانات المنطقية (Boolean data types) من أنواع البيانات الرئيسة في لغة البرمجة C++، وتستخدم في بناء الشروط البرمجية واختبار البيانات وتحليلها.

تتمثل قيمة Boolean في إما صحيح (True) أو خاطئ (False)، ويمكن استخدام هذه الأنواع في التعبير عن القرارات البرمجية وتحويلها إلى أكواد تنفيذية. وتستخدم الأنواع المنطقية في العديد من التطبيقات البرمجية مثل مراقبة الأخطاء والتحقق من صحة البيانات وإدارة أنظمة التحكم الآلي وغير ذلك الكثير.

ويمكن تعريف متغيرات من نوع البيانات المنطقية في C++ باستخدام الكلمة المفتاحية bool، مثل:

  bool is_raining = true;
  bool is_sunny = false;
  

يمكن أيضًا استخدام العمليات المنطقية (Logical Operators) مع الأنواع المنطقية لأداء العديد من العمليات على البيانات المنطقية، مثل:

1.  عملية الـ And (&&): تقوم بإرجاع True إذا كانت القيمتين True، وإلا فإنها ترجع False.
2.  عملية الـ Or (||): تقوم بإرجاع True إذا كانت أحد القيمتين True، وإلا فإنها ترجع False.
3. عملية الـ Not (!): تقوم بعكس قيمة البيان المنطقي.

في النهاية، يمكن القول بأن أنواع البيانات المنطقية تعد أحد الأساسيات في لغة البرمجة C++، وتستخدم في العديد من التطبيقات البرمجية وبناء الشروط البرمجية والتحكم في اتخاذ القرارات.

الأنواع المركبة (compound data types) في C++، مثل المصفوفات (arrays) والسلاسل (strings) والهياكل (structures).

تعتبر الأنواع المركبة من الأنواع الأساسية في C++، وهي عبارة عن أنواع بيانات تتكون من عدة عناصر (elements)، ويتم تعريفها على النحو التالي:

•  المصفوفات (Arrays): تتكون المصفوفة من عدة عناصر من نفس النوع، وتتميز بأنها تحمل مؤشرًا إلى المكان الأولي للعنصر الأول في المصفوفة. يمكن تعريف المصفوفات في C++ على النحو التالي:

Type arrayName[arraySize];

على سبيل المثال، يمكن تعريف مصفوفة من نوع int تحمل 5 عناصر على النحو التالي:

int numbers[5];

•  السلاسل (Strings): تستخدم السلاسل في C++ لتخزين مجموعة من الحروف في نفس المتغير، وتتميز بأنها تنتهي بعلامة نهاية (null terminator)، والتي تدل على نهاية السلسلة. يمكن تعريف السلاسل في C++ بالطريقة التالية:

string str = "Hello, world!";

• الهياكل (Structures): تعتبر الهياكل من الأنواع المركبة التي تسمح للمبرمج بتعريف نوع بيانات خاص به، ويمكن أن يتضمن الهيكل عدة أعضاء (members)، ويمكن تعريف الهياكل في C++ على النحو التالي:

struct structureName {
  dataType member1;
  dataType member2;
  // ...
};

على سبيل المثال، يمكن تعريف هيكل باسم "Person" يحتوي على اسم وعمر ووظيفة الشخص على النحو التالي:

struct Person {
  string name;
  int age;
  string jobTitle;
};

هذه هي أنواع البيانات المركبة الرئيسية في C++، والتي تستخدم في العديد من البرامج والتطبيقات المختلفة.

أنواع البيانات المعرفة من قبل المستخدم (user-defined data types)، مثل الفئات (classes) والأساليب (methods) والمتغيرات (variables).

تتيح لغة C++ للمبرمجين إنشاء أنواع البيانات المعرفة من قبل المستخدم، ويمكن للمستخدم تحديد السلوك الخاص بهذه الأنواع وتحديد العمليات التي يمكن تنفيذها على هذه الأنواع. ويمكن إنشاء أنواع البيانات المعرفة من قبل المستخدم بواسطة إنشاء الفئات (classes) والأساليب (methods) والمتغيرات (variables).

•  الفئات (Classes):

تعد الفئات هي الأداة الرئيسية التي تستخدمها في C++ لإنشاء أنواع البيانات المعرفة من قبل المستخدم. فالفئة هي عبارة عن كيان يجمع بين المتغيرات والدوال في وحدة برمجية واحدة، ويمكن إنشاء عدة نسخ من الفئة. وعند تعريف فئة، يمكن للمبرمج تحديد البيانات الخاصة بالفئة (عن طريق تعريف المتغيرات) وأي الدوال يمكن تنفيذها على الفئة (عن طريق تعريف الأساليب).

•  الأساليب (Methods):

تعد الأساليب هي الدوال التي يمكن تنفيذها على الفئات. وعند تعريف الفئة، يمكن للمبرمج تعريف الأساليب الخاصة بالفئة. وتعد الأساليب من أهم مميزات الفئات، حيث يمكن تحديد السلوك الخاص بالفئة وتحديد العمليات التي يمكن تنفيذها على الفئة.

•  المتغيرات (Variables):

تعد المتغيرات هي البيانات الخاصة بالفئة الخاصة بالمستخدم. وعند تعريف الفئة، يمكن للمبرمج تحديد البيانات الخاصة بالفئة (عن طريق تعريف المتغيرات).

في النهاية، فإن إنشاء أنواع البيانات المعرفة من قبل المستخدم (user-defined data types) في C++ يسمح للمبرمجين بإنشاء أنواع بيانات مخصصة للعمليات الخاصة بهم والتي يمكنهم الوصول إليها بسهولة في أي مكان في برنامجهم.

التحويل بين أنواع البيانات في C++ وأهميته في البرمجة.

يعتبر التحويل بين أنواع البيانات (Data Type Conversion) من الأمور المهمة في لغة البرمجة C++، حيث تسمح هذه العملية بتحويل قيمة متغير من نوع بيانات إلى نوع بيانات آخر. يتم تحويل أنواع البيانات بشكل عام للاستفادة من البيانات التي تم تخزينها في متغيرات من نوع بيانات مختلفة، أو لإجراء عمليات حسابية تتطلب نوع بيانات محدد.

وهناك نوعان من التحويل بين البيانات في لغة C++:

•  التحويل الضمني (Implicit Conversion): يتم التحويل الضمني بشكل آلي من قبل المترجم، حيث يتم تحويل القيمة من نوع بيانات إلى نوع آخر دون الحاجة إلى كتابة أي تعليمات خاصة بذلك. ومن الأمثلة على ذلك، تحويل الأرقام الصحيحة إلى الأرقام العشرية، عند قيامنا بالقيام بعملية حسابية تتطلب الحصول على نتيجة عشرية.

•  التحويل الصريح (Explicit Conversion): يتم التحويل الصريح بواسطة المبرمج، حيث يتم كتابة تعليمات خاصة بهدف تحويل القيمة من نوع بيانات إلى نوع آخر، ويتم استخدام هذا النوع من التحويل عند الحاجة إلى تحويل المتغيرات إلى نوع بيانات معين. ومن الأمثلة على ذلك، تحويل الأرقام العشرية إلى الأرقام الصحيحة عند الحاجة إلى تخزين النتيجة بشكل صحيح.

أهمية التحويل بين أنواع البيانات في C++ تكمن في تمكين المبرمج من استخدام البيانات المختلفة بشكل فعال ومرون، حيث يمكن للمبرمج تحويل البيانات من نوع إلى آخر حسب الحاجة وبشكل آمن، مما يزيد من كفاءة البرنامج ويسهل عملية كتابة الشفرات البرمجية.

أمثلة عملية على استخدام أنواع البيانات المختلفة في بناء البرامج.

 هناك العديد من الأمثلة العملية حول استخدام أنواع البيانات المختلفة في بناء البرامج في لغة C++. وفيما يلي بعض الأمثلة البسيطة:

•  استخدام أنواع البيانات الصحيحة (integer data types) لتخزين القيم الصحيحة، مثل عمر شخص ما:

int age = 30;

•  استخدام أنواع البيانات العشرية (floating-point data types) لتخزين الأرقام العشرية، مثل وزن شخص ما:

float weight = 65.2;

• استخدام أنواع البيانات المنطقية (boolean data types) لتخزين القيم المنطقية الحقيقية أو الخاطئة، مثل حالة تسجيل الدخول:

bool is_logged_in = true;

•  استخدام الأنواع المركبة (compound data types) في C++، مثل المصفوفات (arrays) لتخزين مجموعة من القيم، مثل مجموعة الأعداد:

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

•  استخدام أنواع البيانات المعرفة من قبل المستخدم (user-defined data types)، مثل الفئات (classes) والأساليب (methods) والمتغيرات (variables)، والتي يمكن استخدامها في إنشاء برامج معقدة:

  class Person {
  	public:    string name;
        int age;
	    float weight;
	    bool is_student;
};

هذه بعض الأمثلة العملية على استخدام أنواع البيانات المختلفة في بناء البرامج في لغة C++، ويمكن توسيعها وتعديلها بناءً على حاجة المستخدم ومتطلبات البرنامج المراد بناؤه.