ملخص Dictionaries وSets في Python

تعلمت في الفصل السابق كيفية تخزين عدة قيم داخل Lists وTuples. في هذا الفصل ستتعرف على طريقتين جديدتين لتنظيم البيانات: Dictionary عندما تحتاج إلى ربط مفتاح بقيمة، وSet عندما تحتاج إلى مجموعة من القيم الفريدة.

لماذا نحتاج إلى Dictionary؟

تخيل أنك تريد تخزين اسم طالب وعمره. يمكن استخدام متغيرات منفصلة:

name = "Ali"
age = 20

لكن عندما تمثل هذه القيم معلومات مرتبطة بكيان واحد، يمكن تنظيمها داخل Dictionary.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

print(student)

هنا يرتبط كل Key بقيمة محددة.

ما هو Dictionary؟

Dictionary هو بنية بيانات تخزن البيانات على شكل أزواج من Key وValue.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

في هذا المثال:

• "name" هو Key.
• "Ali" هي Value المرتبطة به.
• "age" هو Key آخر.
• 20 هي Value المرتبطة به.

كل Key داخل Dictionary يكون فريدًا داخل القاموس نفسه. سنستخدم في أمثلة هذا الفصل مفاتيح نصية بسيطة وواضحة.

Dictionary فارغ

يمكن إنشاء Dictionary فارغ باستخدام الأقواس المعقوفة:

student = {}

print(student)

سنرى لاحقًا أن هذه النقطة مهمة، لأن {} تعني Dictionary فارغًا وليست Set فارغة.

الوصول إلى قيمة باستخدام Key

في List كنت تصل إلى العنصر باستخدام فهرس مثل numbers[0]. أما في Dictionary فعادة تصل إلى القيمة باستخدام Key.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

print(student["name"])
print(student["age"])

الناتج هو:

Ali
20

إذًا الفرق الأساسي هنا هو:

• List: الوصول عادةً باستخدام الفهرس.
• Dictionary: الوصول باستخدام Key.

استخدام get()

تساعد Method get() على استرجاع قيمة باستخدام المفتاح.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

print(student.get("name"))

الناتج هو "Ali".

إذا لم يكن المفتاح موجودًا ولم تحدد قيمة بديلة، تعيد get() القيمة None.

student = {
    "name": "Ali"
}

print(student.get("grade"))

الناتج هو None.

قيمة بديلة مع get()

يمكن تحديد قيمة بسيطة تستخدم عند غياب المفتاح:

student = {
    "name": "Ali"
}

print(student.get("grade", "غير موجود"))

الناتج هو "غير موجود".

إضافة Key جديد

يمكن إضافة Key جديد بإسناد قيمة إليه.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

student["city"] = "Riyadh"

print(student["city"])

لأن "city" لم يكن موجودًا من قبل، تمت إضافته إلى Dictionary.

تحديث قيمة موجودة

إذا كان Key موجودًا بالفعل، فإن الإسناد إليه يحدّث القيمة المرتبطة به.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

student["age"] = 21

print(student["age"])

الناتج هو 21.

إذًا الصيغة نفسها يمكن أن تؤدي وظيفتين:

• إضافة Key جديد إذا لم يكن موجودًا.
• تحديث Value إذا كان Key موجودًا.

حذف عنصر من Dictionary

يمكن حذف Key والقيمة المرتبطة به باستخدام del.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

del student["age"]

print(len(student))

بعد الحذف يبقى عنصر واحد داخل Dictionary، لذلك تكون نتيجة len(student) هي 1.

استخدام pop()

يمكن أيضًا استخدام pop() لحذف Key وإرجاع القيمة التي كانت مرتبطة به.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

removed_age = student.pop("age")

print(removed_age)
print(len(student))

تكون قيمة removed_age هي 20، ويبقى عنصر واحد في Dictionary.

في أمثلة هذا الفصل نفترض أن المفتاح المستخدم في الحذف موجود، ولا ندخل في معالجة الأخطاء بعد.

استخدام in مع Dictionary

عند استخدام in مباشرة مع Dictionary، فإنها تتحقق من وجود Key.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

print("name" in student)
print("city" in student)

النتيجة الأولى True والثانية False.

مهم: التعبير "Ali" in student لا يعني البحث تلقائيًا في Values، بل يبحث عن Key بهذه القيمة.

معرفة عدد العناصر باستخدام len()

تعيد len() عدد أزواج Key/Value الموجودة في Dictionary.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

print(len(student))

الناتج هو 2.

الحصول على المفاتيح باستخدام keys()

توفر keys() المفاتيح الموجودة في Dictionary.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

print("name" in student.keys())

الناتج هو True.

لا نحتاج في هذه المرحلة إلى دراسة النوع الداخلي للقيمة التي تعيدها keys().

الحصول على القيم باستخدام values()

توفر values() القيم الموجودة داخل Dictionary.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

print("Ali" in student.values())

الناتج هو True.

لاحظ الفرق:

• "Ali" in student يبحث عن Key.
• "Ali" in student.values() يبحث بين Values.

الحصول على أزواج Key وValue باستخدام items()

توفر items() أزواج Key وValue الموجودة داخل Dictionary.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

for item in student.items():
    print(item)

كل item يمثل زوجًا يحتوي Key وValue. وبما أنك تعلمت Tuples في الفصل السابق، يمكنك فهم هذا الزوج بوصفه قيمتين مرتبطتين معًا.

لا نعتمد في هذا الفصل على ترتيب محدد لعرض هذه الأزواج بوصفه جزءًا من الاختبار.

التكرار على Dictionary

عند التكرار مباشرة على Dictionary باستخدام for تمر الحلقة على Keys.

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

for key in student:
    print(key)

يمكن استخدام Key الحالي للوصول إلى Value المرتبطة به:

student = {
    "name": "Ali",
    "age": 20
}

for key in student:
    print(key, student[key])

بهذه الطريقة تستطيع معالجة كل عنصر في Dictionary دون الحاجة إلى معرفة المفاتيح مسبقًا داخل جسم الحلقة.

ما هي Set؟

Set هي مجموعة من القيم الفريدة. تستخدم عندما يكون المهم هو وجود القيمة دون الحاجة إلى تخزين نسخة مكررة منها عدة مرات.

numbers = {1, 2, 3}

هذه القيمة تمثل Set تحتوي على الأعداد 1 و2 و3.

لا نتعامل مع Set في هذا الفصل بوصفها بنية تعتمد على Position Index مثل List.

إنشاء Set فارغة

هذه نقطة مهمة:

• {} تنشئ Dictionary فارغًا.
• set() تنشئ Set فارغة.

empty_set = set()
empty_dictionary = {}

print(len(empty_set))
print(len(empty_dictionary))

كلتاهما فارغتان، لكنهما نوعان مختلفان من البيانات.

القيم الفريدة في Set

لا تحتفظ Set بنسخ متعددة مستقلة من القيمة نفسها.

numbers = {1, 2, 2, 3}

print(len(numbers))

الناتج هو 3 لأن القيم الفريدة هي 1 و2 و3.

لا نعتمد على ترتيب عرض عناصر Set عند طباعتها.

Membership باستخدام in

يمكن التحقق من وجود قيمة داخل Set باستخدام in.

numbers = {10, 20, 30}

print(20 in numbers)
print(40 in numbers)

النتيجة الأولى True والثانية False.

إضافة قيمة باستخدام add()

تستخدم add() لإضافة قيمة إلى Set.

numbers = {10, 20, 30}

numbers.add(40)

print(40 in numbers)

الناتج هو True.

إذا أضفت قيمة موجودة أصلًا، فلن يظهر عنصر مكرر جديد.

numbers = {1, 2, 3}

numbers.add(2)

print(len(numbers))

يبقى العدد 3 لأن 2 موجودة مسبقًا.

حذف قيمة باستخدام remove()

يمكن استخدام remove() لحذف قيمة موجودة من Set.

numbers = {10, 20, 30}

numbers.remove(20)

print(20 in numbers)

الناتج هو False.

في هذا المثال نعرف أن القيمة موجودة قبل محاولة حذفها.

استخدام discard()

تستخدم discard() أيضًا لإزالة قيمة، وهي أكثر تسامحًا في الاستخدام البسيط عندما لا تكون القيمة موجودة.

numbers = {10, 20, 30}

numbers.discard(40)

print(len(numbers))

تبقى Set تحتوي على ثلاثة عناصر.

لا نحتاج في هذا الفصل إلى دراسة نوع الخطأ الذي يمكن أن يحدث في حالات الحذف الأخرى.

دمج Sets باستخدام union()

تعطي union() القيم الموجودة في المجموعتين دون إنشاء نسخ مكررة من القيم المشتركة.

a = {1, 2, 3}
b = {3, 4, 5}

result = a.union(b)

print(result == {1, 2, 3, 4, 5})

الناتج هو True.

استخدمنا مقارنة Sets بدل الاعتماد على ترتيب طباعتها.

القيم المشتركة باستخدام intersection()

تعيد intersection() القيم الموجودة في المجموعتين معًا.

a = {1, 2, 3}
b = {3, 4, 5}

result = a.intersection(b)

print(result == {3})

الناتج هو True.

الفرق باستخدام difference()

تعيد difference() القيم الموجودة في Set الأولى وغير الموجودة في الثانية.

a = {1, 2, 3}
b = {3, 4, 5}

result = a.difference(b)

print(result == {1, 2})

الناتج هو True.

اتجاه العملية مهم: a.difference(b) تبحث عن القيم الموجودة في a وغير الموجودة في b.

ترتيب العناصر ليس أساس Set

لا نستخدم Set عندما نحتاج إلى الوصول إلى عنصر بواسطة Position Index بالطريقة المستخدمة مع List.

كذلك لا تعتمد أمثلة هذا الفصل أو أسئلته على ترتيب ظهور عناصر Set عند الطباعة.

يمكن مثلًا التحقق من المساواة بصورة آمنة:

print({1, 2, 3} == {3, 2, 1})

الناتج هو True لأن Sets تحتوي القيم نفسها.

التكرار على Set

يمكن استخدام for للمرور على عناصر Set، لكن لا نعتمد على ترتيب محدد لهذه العناصر.

numbers = {10, 20, 30}
count = 0

for value in numbers:
    count += 1

print(count)

الناتج هو 3 لأن الحلقة تنفذ مرة لكل عنصر في Set.

هذا النوع من الأمثلة يعتمد على عدد العناصر، وليس على ترتيب مرورها.

Dictionary مقابل Set

المفهوم	Dictionary	Set
ما الذي تخزنه؟	Key مرتبط بـValue	قيم فريدة
الوصول الأساسي	باستخدام Key	فحص وجود القيمة والعمليات على المجموعة
التكرار المباشر	يمر على Keys	يمر على عناصر Set دون الاعتماد على ترتيب محدد
مثال استخدام	ربط اسم خاصية بقيمتها	الاحتفاظ بالقيم الفريدة

استخدم Dictionary عندما تحتاج إلى ربط مفتاح بقيمة، واستخدم Set عندما تحتاج إلى مجموعة من القيم الفريدة أو عمليات عضوية وتجميع بسيطة.

أخطاء شائعة للمبتدئين

1. استخدام الفهرس بدل Key مع Dictionary

الوصول الأساسي في Dictionary يتم باستخدام Key:

student = {
    "name": "Ali"
}

print(student["name"])

2. نسيان أن in تبحث عن Keys عند استخدامها مباشرة مع Dictionary

student = {
    "name": "Ali"
}

print("name" in student)
print("Ali" in student)

الأولى True لأن "name" Key، أما الثانية فهي False في هذا Dictionary.

3. الخلط بين {} وset()

{} تعني Dictionary فارغًا، أما Set الفارغة فتُنشأ باستخدام set().

4. الاعتماد على ترتيب Set

لا تبنِ منطق هذا الفصل على افتراض ترتيب محدد لعناصر Set.

5. توقع أن Set تحتفظ بالقيم المكررة

numbers = {1, 2, 2, 3}

print(len(numbers))

الناتج 3 وليس 4.

6. الخلط بين remove() وdiscard()

كلتاهما تستخدمان لإزالة قيمة من Set، لكننا نستخدم discard() عندما نريد أسلوبًا أكثر تسامحًا في المثال البسيط عند غياب القيمة.

7. عكس اتجاه difference()

a.difference(b) تعني القيم الموجودة في a وغير الموجودة في b.

تمارين قصيرة

تمرين 1

أنشئ Dictionary باسم student يحتوي على Key للاسم وKey للعمر، ثم اطبع الاسم باستخدام المفتاح.

تمرين 2

استخدم get() للحصول على قيمة Key موجود، ثم جرّب Key غير موجود مع قيمة بديلة بسيطة.

تمرين 3

أضف Key جديدًا إلى Dictionary، ثم حدّث قيمة Key موجود.

تمرين 4

استخدم keys() وvalues() وitems() مع Dictionary بسيط.

تمرين 5

استخدم حلقة for للمرور على Keys داخل Dictionary وطباعة كل Key مع القيمة المرتبطة به.

تمرين 6

أنشئ Set تحتوي قيمة مكررة، ثم استخدم len() لمعرفة عدد القيم الفريدة.

تمرين 7

أنشئ Set فارغة باستخدام set()، ثم أضف إليها قيمتين باستخدام add().

تمرين 8

أنشئ مجموعتين بسيطتين، ثم استخدم union() وintersection() وdifference() وقارن النتائج مع Sets متوقعة دون الاعتماد على ترتيب الطباعة.

مراجعة سريعة

• Dictionary تخزن البيانات على شكل Key وValue.
• كل Key داخل Dictionary يكون فريدًا داخل القاموس نفسه.
• يتم الوصول إلى القيم باستخدام Key مثل student["name"].
• get() تسترجع قيمة ويمكنها إعادة None عند غياب المفتاح دون قيمة بديلة.
• الإسناد إلى Key جديد يضيف عنصرًا، والإسناد إلى Key موجود يحدّث Value.
• del وpop() يمكن استخدامهما للحذف في الحالات البسيطة.
• in تتحقق من Keys عند استخدامها مباشرة مع Dictionary.
• keys() تتعامل مع المفاتيح، وvalues() مع القيم، وitems() مع أزواج Key/Value.
• len() تعيد عدد أزواج Key/Value.
• التكرار المباشر على Dictionary يمر على Keys.
• Set تخزن القيم الفريدة.
• {} Dictionary فارغة، وset() تنشئ Set فارغة.
• لا نعتمد على ترتيب عناصر Set في هذا الفصل.
• add() تضيف قيمة إلى Set دون إنشاء نسخة مكررة من قيمة موجودة.
• remove() وdiscard() تستخدمان للحذف.
• union() تجمع القيم الموجودة في المجموعتين.
• intersection() تعيد القيم المشتركة.
• difference() تعيد القيم الموجودة في المجموعة الأولى وغير الموجودة في الثانية.
• Dictionary مناسبة لربط Key بقيمة، بينما Set مناسبة للقيم الفريدة.

في الفصل التالي ستنتقل إلى الدوال والنطاق، وستتعلم كيفية تنظيم التعليمات القابلة لإعادة الاستخدام وتقسيم البرنامج إلى أجزاء أوضح.

اختبر فهمك لـDictionaries وSets في Python