أنواع البيانات وطريقة تنفيذها

إعداد- م· عبير السيد ab_elsayed1002@yahoo.com تعرفنا في الأجزاء السابقة على بعض المفاهيم والمصطلحات التي تُستخدم في عالم البرمجة، والتي شملت مفهوم البرنامج، وأنواع لغات البرمجة وأنواع المترجمات المختلفة، وخطوات إنشاء برنامج وطريقة كتابةAlgorithm وكذلك تعرفنا على الأنظمة الرقمية المختلفة و سوف نتعرف في هذا الجزء على أنواع البيانات المختلفة التي يمكن استخدامها في البرنامج· أنواع البيانات Data Types أي برنامج لا بد وأن يتعامل مع بيانات، فالبرنامج يقوم باستقبال بيانات من المستخدم كمدخلات ويقوم بالتعامل مع هذه البيانات، وتنفيذ العمليات الحسابية عليها، وإخراج معلومات مفيدة للمستخدم· وقد تكون البيانات التي يتعامل معها البرنامج ثابتة Constantأو متغيرة Variables، فإذا أخذنا البرنامج الذي يقوم بحساب المتوسط الحسابي لثلاثة أرقام كمثال نجد أن قيم هذه الأرقام الثلاثة تمثل متغيرات، وذلك لأن هذه القيم لم يكن من الممكن معرفة قيمتها أثناء كتابة البرنامج، وإنما يتم معرفة قيمتها عند تنفيذ البرنامج، حيث إن المستخدم هو الذي يقوم بإدخال قيم هذه الأرقام أثناء تنفيذ البرنامج، وذلك حتى يمكن استخدام البرنامج لحساب المتوسط الحسابي لأي ثلاثة أرقام، يقوم المستخدم بإدخال قيمها وبذلك نكون قد استفدنا من البرنامج في حساب المتوسط الحسابي لأي ثلاثة أرقام، بدلا من جعل قيم تلك الأرقام ثابتة وبالتالي لن نستطيع وقتها حساب المتوسط الحسابي لأي أرقام أخرى غير تلك الثلاثة أرقام التي استخدمناها كثوابت في البرنامج، من هنا تظهر لنا أهمية فكرة استخدام المتغيرات في البرنامج ، أما عدد الأرقام التي نقوم بحساب المتوسط الحسابي لها في البرنامج فهو يمثل ثابتا وقيمته هي 3 وذلك لأنه مهما اختلفت قيم الأرقام التي يقوم المستخدم بإدخالها لحساب المتوسط الحسابي لها فإن عددها يظل دائما ثابتا (3)· وقد نحتاج في بعض الأحيان إلى تخزين قيمة ثابت في متغير كأن نقول مثلا x = 5 وهذا يعني أننا قمنا بوضع قيمة الثابت 5 في المتغير x ويتم تخزين جميع البيانات التي يتعامل معها البرنامج في ذاكرة الكمبيوتر· ويجب أن يتم تعريف جميع البيانات التي يستخدمها البرنامج قبل البدء في استخدامها داخل البرنامج وتعريفها يشمل تحديد اسم لها، وهذا الاسم يمثل مكان وجود هذه البيانات في ذاكرة الكمبيوتر ويشمل كذلك تحديد نوعها، فإذا كتبنا مثلا الجملة int y = 3 في برنامج فإن هذا يعني أننا قمنا بتعريف متغير اسمه y ومن نوع Integer (رقم صحيح) وقمنا بوضع القيمة 3 فيه، وبالتالي فإنه أصبح هناك مكان في الذاكرة اسمه y و قيمته 3 فإذا استخدمنا y بعد ذلك في أي مكان آخر في البرنامج كأن نقول مثلا z = y + 5 فإن الكمبيوتر يبحث عن المكان المسمي y في ذاكرته ويأخذ القيمة الموجودة فيه وهي 3 ويقوم بإضافة 5 عليها، ثم يخزنها في متغير اسمه z وبالتالي فإنه أصبح لدينا مكان جديد في ذاكرة الكمبيوتر اسمه z ويحمل القيمة 8 (مع ملاحظة أنه يجب تعريف z أولا في بداية البرنامج قبل استخدامه عن طريق الجملة int z مثلا) ، وهكذا نرى أن كل متغير يتعامل معه البرنامج يكون له مكان خاص به في ذاكرة الكمبيوتر، ويحمل هذا المكان اسم هذا المتغير، ويوجد بهذا المكان قيمة هذا المتغير· وهناك العديد من أنواع البيانات التي يمكن استخدامها في البرنامج وهي : 1- رقم صحيح Integer وهو أي رقم صحيح لا يحتوي على علامة عشرية مثل 5 ، 9 ، -11 ، صفر· وهناك العديد من لغات البرمجة التي تتعامل مع الرقم الصحيح كإحدى نوعين هما : أ- رقم صحيح قصير Short Integer وهذا النوع يشغل دائما مكانا أقل في الذاكرة مما يشغله الرقم الصحيح (Integer) ويتم تخزينه عامة في معظم لغات البرمجة في 2 بايت(Byte) من الذاكرة، والبايت عبارة عن 8 بت (Bit) والبت هي أصغر وحدة تخزين في الكمبيوتر ويتم تخزين إما صفر أو واحد فيها، أي أن هذا النوع يشغل 16 بت (2بايت * 8 بت لكل بايت) و يتم ترك أول بت لإشارة الرقم (+ أو -) و بالتالي فإنه يتبقى 15 بت لكي يتم تخزين قيمة الرقم فيها· وتتراوح قيم الأرقام التي يمكن تخزينها في هذا النوع من -86723 إلى 32767 (أي من -215 إلى 215-1)· ب- رقم صحيح طويل Long Integer و يختلف طوله من لغة برمجة إلى أخرى و يتراوح طوله ما بين 4 بايت إلى 8 بايت ، ففي لغة C يكون طوله 4 بايت أي أنه يشغل 4*8 = 32 بت وأول بت منهم تكون لإشارة الرقم أي أن هناك 31 بتا يتم استخدامها لتخزين قيمة الرقم، وبالتالي تتراوح القيم التي يمكن تخزينها في هذا النوع من - 2147483648 إلى 2147483647 (أي من -231 إلى 231-1)· وقد تختلف هذه المسميات (Long Integer, Short Integer) من لغة برمجة إلى أخرى، ولكن المفهوم نفسه لا يختلف بين لغات البرمجة ، ففي لغة C مثلا يوجد int (يماثل Integer) وطوله 2 بايت ويوجد short (ويماثل Short Integer) وطوله 1 بايت ويوجد long (ويماثل Long Integer) وطوله 4 بايت· 2- رقم حقيقي Real هو أي رقم يحتوي على علامة عشرية مثل 11·5 ، -·20·5 وينقسم إلي نوعين هما : أ- دقة فردية Single Precision ويتكون عامة في معظم لغات البرمجة من 6 أرقام كحد أقصى سواء كانت رقما صحيحا أو كسرا مثل 6·54321 ، 65·4321 ، 4,321 وإذا قمنا بتخزين أي قيمة مكونة من أكثر من 6 أرقام في هذا النوع فإنه يتم تخزين 6 أرقام فقط منه، فمثلا إذا أردنا تخزين القيمة 74·584236 في هذا النوع فإن ما يتم تخزينه في ذاكرة الكمبيوتر هو ·74·5842 و يشغل هذا النوع 4 بايت من الذاكرة و يقبل تخزين قيم أرقام تتراوح ما بين -3402823*1038 إلى 3402823*1038 فيه· و يسمى هذا النوع في لغة C باسم Float و يتكون من 6 أرقام كحد أقصى ويشغل 4 بايت من الذاكرة· ب- دقة مزدوجة Double Precision و يتكون عامة في معظم لغات البرمجة من 14 رقما أو 15 رقما كحد أقصى سواء كانت رقما صحيحا أو كسرا مثل 64587·5441253621 ، 65·4345871321 ، 4458·328711 وإذا قمنا بتخزين أي قيمة مكونة من أكثر من 15 رقما في هذا النوع، فإنه يتم تخزين 15 رقما فقط منه· ويشغل هذا النوع 8 بايت من الذاكرة ويقبل تخزين قيم أرقام تتراوح ما بين -179769313486231*10308 إلى179769313486231*10308 فيه· ويسمى هذا النوع في لغة C باسم Double ويتكون من 15 رقما كحد أقصى و يشغل 8 بايت من الذاكرة· ملحوظة : الرقم 11 يمثل رقما صحيحا· أما الرقم 11,0 فيمثل رقما عشريا، فعلى الرغم من أن هاتين القيمتين متساويتان إلا أن الاختلاف في طريقة كتابتهما قد أدى إلى اختلاف أنواعهما· وهناك طريقة أخرى يمكن استخدامها لكتابة الأرقام الحقيقية وتسمى هذه الطريقة بالترقيم الأُسي(Exponential Notation) ويمكن استخدام هذه الطريقة لكتابة الأرقام الطويلة جدا أو القصيرة جدا بصورة أسهل، فمثلا بدلا من كتابة 0·00000125 نكتب 1·25 * e-6 (وهي تعني 1·25 * 10- 6)· 3- Character هي عبارة عن حرف أبجدي (a-z , A-Z) أو رقم (0- 9) أو علامة خاصة مثل $،؟،& ولا يزيد طولها عن حرف واحد أو رقم واحد أو علامة خاصة واحدة، مثل ،A, ، ،d, ، ،8, ، ،$,· و يتم كتابة قيمة هذا النوع بين Single Quote (' ') في معظم لغات البرمجة فنكتب مثلا 'A' ، 'd' ، ''8 ، '$'. و يتم تخزين هذا النوع في الذاكرة في بايت واحد في معظم لغات البرمجة· يجب ملاحظة أن القيمة 'ad' هي قيمة خاطئة بالنسبة لـ Character لأن هذا النوع لا يمكن أن يتكون من أكثر من حرف واحد أو رقم واحد أو علامة واحدة كما ذكرنا· 4- String هو مجموعة من الحروف والأرقام تكون جملة مثل (مجموع الرقم 3 والرقم 5 هو 8) وتتم كتابة قيمة هذا النوع بين Double Quote في معظم لغات البرمجة فنكتب مثلا ،،welcome,, وهذا النوع يوجد في بعض لغات البرمجة فقط و ليس في كل لغات البرمجة ففي لغة C مثلا لا يوجد هذا النوع، وإنما يتم التعبير عنه باستخدام ما يسمى Array of Characters (أي مجموعة Characters مخزنة معا في مكان واحد في الذاكرة ويتم إعطاؤها اسما واحدا يشير لمكان وجودها في الذاكرة حتى يمكن التعامل معها)· ويوجد هذا النوع في لغة Java. ملحوظة : القيمة 'a' تمثل Character أما القيمة a فتمثل String فعلى الرغم من أن هاتين القيمتين تعبران عن نفس الشيء (حرف a) إلا أن الاختلاف في طريقة كتابتهما قد أدى إلى اختلاف أنواعهما· 5- Boolean ويأخذ هذا النوع إحدى قيمتين هما true (صحيح) أو false (خطأ) وهذا النوع يوجد في بعض لغات البرمجة فقط وليس في جميع لغات البرمجة· ويوجد هذا النوع في لغة Java ولغة Visual Basic. بعد أن تعرفنا على جميع أنواع البيانات، أود أن أذكركم أنه قد تكون لدينا قيمة واحدة لكن تبعا لطريقة التعبير عن هذه القيمة، يتم تحديد نوعها· فإذا كانت لدينا القيمة 4 مثلا فإنه من الممكن التعبير عن هذه القيمة في صورة رقم صحيح وتكون قيمته 4 ويمكن التعبير عنها في صورة رقم حقيقي وتكون قيمته 4·0 ويمكن التعبير عنها في صورة Character وتكون قيمتها ،4,و يمكن أيضا التعبير عنها في صورة String وتكون قيمتها ،،4,, أي أنه من الممكن التعبير عن أي قيمه بالعديد من الأنواع وذلك تبعا لما نحتاج إليه في البرنامج· و بهذا نكون قد انتهينا من التعرف على أنواع البيانات المختلفة وسوف نتعرف في الجزء القادم إن شاء الله على كيفية استخدام هذه الأنواع المختلفة في البرنامج·