أنواع البيانات برمجة تطوير البرمجيات علم الحاسوب

النوع المُعدّد (Enumerated Type)

- enum, enumeration, أنواع البيانات, برمجة, نوع مُعدّد

مفهوم النوع المُعدّد

يكمن جوهر النوع المُعدّد في تقييد قيم المتغيرات. بدلاً من السماح للمتغير بأخذ أي قيمة ضمن نطاق نوع البيانات الأساسي (مثل الأعداد الصحيحة أو السلاسل النصية)، يقتصر النوع المُعدّد على مجموعة مُعرّفة مسبقًا من القيم. هذه القيم عادةً ما تكون ذات معنى ودلالة ضمن سياق البرنامج، مما يزيد من قابلية القراءة والصيانة.

على سبيل المثال، قد نستخدم نوعًا مُعدّدًا لتمثيل أيام الأسبوع: الأحد، الاثنين، الثلاثاء، الأربعاء، الخميس، الجمعة، السبت. بدلاً من تمثيل هذه الأيام بالأرقام (مثل 0 للأحد، 1 للاثنين، وهكذا)، يمكننا تعريف نوع مُعدّد يربط كل يوم باسمه مباشرةً. هذا يجعل الكود أكثر وضوحًا وأقل عرضة للأخطاء.

فوائد استخدام الأنواع المُعدّدة

يوفر استخدام الأنواع المُعدّدة العديد من الفوائد في تطوير البرمجيات، منها:

  • تحسين قابلية القراءة: تجعل الأسماء الوصفية لعناصر التعداد الكود أكثر وضوحًا وسهولة الفهم. بدلاً من رؤية رقم غامض، نرى اسمًا ذا معنى يعبر عن القيمة المقصودة.
  • زيادة الأمان: تمنع الأنواع المُعدّدة تعيين قيم غير صالحة للمتغيرات. يحاول المُصرّف (Compiler) أو المفسّر (Interpreter) الكشف عن أي محاولة لتعيين قيمة ليست ضمن مجموعة عناصر التعداد المسموح بها، مما يساعد على تجنب الأخطاء المنطقية.
  • تحسين الصيانة: عندما تحتاج إلى تغيير مجموعة القيم الممكنة، يمكنك ببساطة تعديل تعريف النوع المُعدّد. لا تحتاج إلى البحث عن جميع أماكن استخدام المتغير وتعديلها يدويًا، مما يقلل من خطر إدخال أخطاء.
  • دعم أدوات التطوير: يمكن لأدوات التطوير الحديثة، مثل مُحرّرات الأكواد وبيئات التطوير المتكاملة (IDEs)، الاستفادة من معلومات النوع المُعدّد لتقديم اقتراحات تلقائية وإكمال الكود والتحقق من الأخطاء في وقت مبكر.

طريقة تعريف واستخدام الأنواع المُعدّدة

تختلف طريقة تعريف واستخدام الأنواع المُعدّدة قليلاً بين لغات البرمجة المختلفة، ولكن المفهوم الأساسي يظل كما هو. فيما يلي بعض الأمثلة:

في لغة C

في لغة C، يتم تعريف الأنواع المُعدّدة باستخدام الكلمة المفتاحية enum:


enum Day {
  Sunday,
  Monday,
  Tuesday,
  Wednesday,
  Thursday,
  Friday,
  Saturday
};

enum Day today = Wednesday;

في هذا المثال، يتم تعريف نوع مُعدّد باسم Day يمثل أيام الأسبوع. ثم يتم تعريف متغير باسم today من النوع enum Day ويتم تعيين القيمة Wednesday له.

في لغة Java

في لغة Java، يتم تعريف الأنواع المُعدّدة باستخدام الكلمة المفتاحية enum، ولكنها تعتبر أنواعًا خاصة من الفئات:


public enum Day {
  SUNDAY,
  MONDAY,
  TUESDAY,
  WEDNESDAY,
  THURSDAY,
  FRIDAY,
  SATURDAY
}

Day today = Day.WEDNESDAY;

في هذا المثال، يتم تعريف نوع مُعدّد باسم Day يمثل أيام الأسبوع. يتم تعريف كل يوم ككائن ثابت (constant object) من النوع Day. ثم يتم تعريف متغير باسم today من النوع Day ويتم تعيين القيمة Day.WEDNESDAY له.

في لغة Python

في لغة Python، يمكن تعريف الأنواع المُعدّدة باستخدام وحدة enum:


from enum import Enum

class Day(Enum):
  SUNDAY = 1
  MONDAY = 2
  TUESDAY = 3
  WEDNESDAY = 4
  THURSDAY = 5
  FRIDAY = 6
  SATURDAY = 7

today = Day.WEDNESDAY

في هذا المثال، يتم تعريف فئة باسم Day ترث من الفئة Enum. يتم تعريف كل يوم كعضو في الفئة Day. ثم يتم تعريف متغير باسم today ويتم تعيين القيمة Day.WEDNESDAY له.

في لغة C#

في لغة C#، يتم تعريف الأنواع المُعدّدة باستخدام الكلمة المفتاحية enum:


enum Day {
  Sunday,
  Monday,
  Tuesday,
  Wednesday,
  Thursday,
  Friday,
  Saturday
}

Day today = Day.Wednesday;

هذا مشابه جدًا لطريقة تعريف الأنواع المُعدّدة في لغة C.

الأنواع المُعدّدة والأعداد الصحيحة

في العديد من لغات البرمجة، يتم تمثيل عناصر التعداد داخليًا كأعداد صحيحة. عادةً ما يتم تعيين القيم 0، 1، 2، وهكذا لعناصر التعداد بالترتيب الذي تظهر به في التعريف. ومع ذلك، يمكن تحديد قيم صريحة لعناصر التعداد إذا لزم الأمر.

على سبيل المثال، في لغة C:


enum Status {
  Pending = 1,
  Running = 2,
  Completed = 3,
  Failed = 4
};

في هذا المثال، تم تعيين القيم 1، 2، 3، 4 لعناصر التعداد Pending، Running، Completed، و Failed على التوالي. إذا لم يتم تحديد قيم صريحة، فسيتم تعيين القيم 0، 1، 2، وهكذا تلقائيًا.

العمليات على الأنواع المُعدّدة

تعتمد العمليات المتاحة على الأنواع المُعدّدة على لغة البرمجة. بشكل عام، يمكن مقارنة عناصر التعداد ببعضها البعض، ويمكن استخدامها في عبارات switch أو if. في بعض اللغات، يمكن تحويل الأنواع المُعدّدة إلى أعداد صحيحة والعكس بالعكس.

على سبيل المثال، في لغة Java، يمكن الحصول على قيمة ترتيب العنصر المُعدّد باستخدام الدالة ordinal():


Day today = Day.WEDNESDAY;
int dayIndex = today.ordinal(); // dayIndex will be 3

حالات استخدام شائعة

تُستخدم الأنواع المُعدّدة في مجموعة متنوعة من الحالات، منها:

  • تمثيل الحالات: مثل حالات آلة الحالة (state machine)، أو حالات الطلب (Pending, Shipped, Delivered).
  • تمثيل الخيارات: مثل خيارات القائمة، أو خيارات التكوين.
  • تمثيل الأخطاء: مثل رموز الأخطاء المختلفة.
  • تمثيل الألوان: مثل الألوان الأساسية (الأحمر، الأخضر، الأزرق).
  • تمثيل الاتجاهات: مثل الشمال، الجنوب، الشرق، الغرب.

اعتبارات التصميم

عند تصميم نوع مُعدّد، من المهم مراعاة ما يلي:

  • التسمية: يجب أن تكون أسماء عناصر التعداد واضحة وذات معنى.
  • الشمولية: يجب أن تتضمن مجموعة عناصر التعداد جميع القيم الممكنة ذات الصلة.
  • التوسع: يجب التفكير في إمكانية إضافة عناصر جديدة إلى التعداد في المستقبل.
  • الترتيب: في بعض الحالات، قد يكون لترتيب عناصر التعداد أهمية.

الأنواع المُعدّدة مقابل الثوابت

في بعض الحالات، يمكن استخدام الثوابت (constants) بدلاً من الأنواع المُعدّدة. ومع ذلك، توفر الأنواع المُعدّدة العديد من المزايا مقارنة بالثوابت، مثل الأمان النوعي وقابلية القراءة.

على سبيل المثال، بدلاً من تعريف أيام الأسبوع كثوابت:


const int SUNDAY = 0;
const int MONDAY = 1;
const int TUESDAY = 2;
// ...

من الأفضل استخدام نوع مُعدّد:


enum Day {
  Sunday,
  Monday,
  Tuesday,
  // ...
};

باستخدام النوع المُعدّد، يضمن المُصرّف أن المتغير Day يمكن أن يأخذ فقط قيمًا من مجموعة الأيام المحددة، مما يقلل من خطر الأخطاء.

خاتمة

النوع المُعدّد هو أداة قوية في ترسانة المبرمج. فهو يسمح بتمثيل مجموعات محددة من القيم بطريقة واضحة وآمنة وسهلة الصيانة. باستخدام الأنواع المُعدّدة، يمكن تحسين جودة الكود وتقليل الأخطاء وزيادة الإنتاجية.

المراجع

مقالات مرتبطة