العمليّات على الجمل النصية

5.1 تعريف الجمل النصية واستعمالها، والجملة النصية الفارغة – הגדרה ושימוש בסיסי במחרוזות, הגדרת המחרוזת הריקה

نكتب الجملة بين علامتي اقتباس مزدوجتين أو مفردتين، ولا فرق بينهما، وإذا احتوت على علامة اقتباس أحطناها بالنوع الآخر. والدالة len تعطي عدد الحروف. سنعود إليها في البند 5.7، لكننا سنحتاج إليها في كل بند:

device = "voltage sensor"
port = 'A0'
note = "the 'red' wire"
print(device)
print(note)
print(type(port))
print(len(device))
print(len(port))
print("line 1\nline 2")
print(len("A\nB"))

voltage sensor
the 'red' wire
<class 'str'>
14
2
line 1
line 2
3

عدّت len المسافة بين الكلمتين حرفا. والرمز \n يعني الانتقال إلى سطر جديد: نكتبه في الشيفرة بإشارتين، لكنه حرف واحد في الجملة، ولذلك طول "A\nB" هو 3.

empty = ""
space = " "
print(len(empty), len(space))
print(empty == space)
print(bool(empty), bool(space))

0 1
False
False True

name = input("Sensor name: ")
while name == "":
    print("Name is empty")
    name = input("Sensor name: ")
print("Saved:", name)

Sensor name: 
Name is empty
Sensor name: TMP36
Saved: TMP36

print("on" == "ON")
print("12" == 12)
print("9" > "12")
print(9 > 12)

False
False
True
False

a = ""
b = "A0 1"
print(len(a) + len(b))
print(a == " ")
print(b == "a0 1")
print("5" > "10")

5.2 البنية المتسلسلة للحروف والوصول إلى حرف بالمؤشّر – המבנה הסידורי של תווים במחרוזת, גישה לתו באמצעות אינדקס

الحروف في الجملة النصية مرتبة في صف، ولكل حرف مكان ثابت. الرقم الذي يدل على المكان هو المؤشّر (אינדקס)، ونكتبه بين قوسين مربعين بعد اسم الجملة: s[i].

• الحرف الأول مؤشّره 0 وليس 1.
• الحرف الأخير مؤشّره len(s) - 1، أو باختصار -1.
• المؤشّر السالب -k يعني الحرف الذي مؤشّره len(s) - k.

cmd = "LED 1 ON"
print(cmd[0], cmd[4], cmd[7])
print(cmd[-1], cmd[-2])
print(cmd[len(cmd) - 1])
print(type(cmd[0]))

L 1 N
N O
N
<class 'str'>

السطر الأخير يبيّن أن الحرف الواحد في بايثون هو أيضا من النوع str: جملة نصية طولها واحد. لا يوجد نوع خاص بالحرف.

addr = input("Address: ")
if addr[0] == "R":
    print("Resistor")
elif addr[0] == "C":
    print("Capacitor")
else:
    print("Other part")

Address: C7
Capacitor

addr = "R12"
addr[0] = "C"

TypeError: 'str' object does not support item assignment

المرور على الحروف:

المؤشّر عدد، ولذلك نستطيع أن نجعله عدّادا في حلقة while من الفصل 4. يبدأ من 0، ويزداد في كل دورة، وتتوقف الحلقة عندما يصل إلى طول الجملة:

tag = "R12"
i = 0
while i < len(tag):
    print(i, tag[i])
    i += 1

الشرط هو i < len(tag) وليس i <= len(tag): عندما يصل i إلى 3 تكون الجملة قد انتهت، ولا نريد أن ندخل الدورة.

text = "A0=512"
i = len(text) - 1
while i >= 3:
    print(text[i], end="")
    i -= 1
print()
print(text[-6])

5.3 قصّ الجملة النصية – חיתוך מחרוזת

المؤشّر يعطي حرفا واحدا. أما القصّ (חיתוך) فيعطي قطعة كاملة: جملة نصية جديدة، والأصل يبقى كما هو.

• start هو مؤشّر الحرف الأول في القطعة. إذا حذفناه بدأنا من أول الجملة.
• stop هو المؤشّر الذي نتوقف قبله: الحرف الذي عنده لا يدخل في القطعة. إذا حذفناه وصلنا إلى آخر الجملة.
• step هو الخطوة (צעד): كل كم حرفا نأخذ حرفا. إذا حذفناها كانت 1.

cmd = "LED 1 ON"
print(cmd[0:3])
print(cmd[4:5])
print(cmd[:3])
print(cmd[6:])
print(cmd[-2:])
print(cmd[:-3])

LED
1
LED
ON
ON
LED 1

عدد الحروف في القطعة هو stop - start، وهذا يسهّل الفحص: cmd[0:3] فيها ثلاثة حروف. والمؤشّرات السالبة تعمل هنا أيضا، فالسطر الأخير يعني: كل الجملة ما عدا آخر ثلاثة حروف. والخطوة السالبة تعني أن نسير إلى الخلف، وهذا مفيد عندما يصل الإطار والخانة الأقل وزنا في أوله:

bits = "10110010"
print(bits[:4])
print(bits[::2])
print(bits[::-1])

1011
1101
01001101

والقصّ يكمل ما بدأناه في البند 5.2: في العنوان addr = "R12" يكون addr[0] هو نوع القطعة، وaddr[1:] هو رقمها، سواء كان من خانة واحدة أو أكثر. ولكي نغيّر العنوان، والجملة لا تتغيّر، نبني جملة جديدة ونضعها في المتغيّر نفسه: addr = "C" + addr[1:].

mark = input("SMD code: ")
digits = mark[:-1]
power = mark[-1]
ohms = int(digits) * 10 ** int(power)
print("Resistance:", ohms, "ohm")

SMD code: 472
Resistance: 4700 ohm

sn = "AB-1234-77"
print(sn[3:7])
print(sn[-2:])
print(sn[::-1][:2])
print(int(sn[3:5]) + 1)

5.4 التحويل إلى جملة نصية – המרה למחרוזת

الدالة str التي رأيناها في الفصل 2 تأخذ قيمة من أي نوع وتعطي جملة نصية تمثلها. بعد التحويل نستطيع أن نعرف طولها، أو نصل إلى رقم معيّن فيها. والصفر الزائد في 12.50 ليس جزءا من قيمة العدد، ولذلك يختفي:

print(str(12.50))
print(str(True))
print(type(str(1023)))
print(len(str(1023)))
print(str(1023)[0])

12.5
True
<class 'str'>
4
1

والإشارة + لا تصل جملة نصية بعدد ولا تحوّل من تلقاء نفسها، كما رأينا في البند 2.12. لذلك نحوّل بأنفسنا.

battery = 12.42
temp = 31.5
line = "BAT=" + str(battery) + ";TMP=" + str(temp)
print(line)
print(len(line))

BAT=12.42;TMP=31.5
18

الدالتان bin وhex من الفصل 2 تعطيان جملة نصية، ولذلك نستطيع أن نقصّ البادئة منها. فالتعبير bin(13)[2:] يعطي 1101. والتحويل العكسي، من جملة إلى عدد، هو int وfloat اللذان نعرفهما.

n = 407
s = str(n)
print(s + s)
print(n + n)
print(s[1] == 0)
print(s[1] == "0")

5.5 المعاملان + و* على الجمل النصية – אופרטורים על מחרוזות

الوصل (שרשור) والتكرار (שכפול) معروفان لنا من الفصل 2. وكما في الحساب، يأتي الضرب قبل الجمع:

name = "BAT"
value = "12.42"
print(name + "=" + value)
print("-" * 20)
print(3 * "01")
print("0" + "1" * 3)
print(len("AB" * 0))

BAT=12.42
--------------------
010101
0111
0

percent = int(input("Battery percent: "))
full = percent // 10
bar = "#" * full + "." * (10 - full)
print("[" + bar + "]", percent)

Battery percent: 67
[######....] 67

بناء جملة في حلقة:

الجملة الفارغة هنا هي نقطة البداية، مثل الصفر عند جمع الأعداد: مُجمِّع نصي (צובר) يبدأ فارغا، وفي كل دورة نصل به حرفا. ولأن الجملة لا تتغيّر، فكل دورة تبني جملة جديدة وتضعها في المتغيّر نفسه. نقلب مثلا كل خانة في إطار، كما تفعل البوابة NOT في الأنظمة الرقمية:

bits = "10110001"
result = ""
i = 0
while i < len(bits):
    if bits[i] == "1":
        result = result + "0"
    else:
        result = result + "1"
    i += 1
print(bits)
print(result)

10110001
01001110

والجهة التي نصل منها مهمة: في البرنامج كتبنا الحرف الجديد بعد result، كما في result + "0"، فبقي الترتيب محفوظا. ولو كتبناه قبله، كما في "0" + result، لانقلب الترتيب. وهكذا يعطينا السطر result = bits[i] + result في حلقة ما يعطيه bits[::-1].

s = ""
i = 1
while i <= 3:
    s = str(i) + "-" * i + s
    i += 1
print(s)
print(len(s))

5.6 معامل العلاقة in – אופרטור היחס in

المعامل in يسأل: هل هذه الجملة موجودة داخل تلك، كقطعة متصلة؟ والجواب True أو False. والمعامل not in يعطي العكس. البحث يميّز بين الحرف الكبير والصغير، والجملة الفارغة موجودة في كل جملة:

line = "BAT=12.42;TMP=31.5"
print("=" in line)
print("BAT" in line)
print("bat" in line)
print("HUM" not in line)
print("" in line)

True
True
False
True
True

addr = "LDR1"
print("R" in addr)
print(addr[0] == "R")

True
False

واستعمال جميل آخر: عندما نريد أن نعرف هل الحرف واحد من مجموعة، نكتب المجموعة كجملة، وهذا أقصر من سلسلة طويلة من or.

frame = input("Frame: ")
i = 0
good = True
while i < len(frame) and good:
    if frame[i] not in "01":
        good = False
    else:
        i += 1
if good:
    print("Valid frame")
else:
    print("Bad char", frame[i], "at", i)

Frame: 10120010
Bad char 2 at 3

a = "SW1=ON"
print("ON" in a)
print("on" in a)
print(a[4:] in "ON OFF")
print("1" in a[:3] and "=" in a)

5.7 عمليّات على الجمل النصية – פעולות על מחרוזות

الفئة str تحمل عمليّات جاهزة، ونستدعيها بنقطة بعد الجملة، كما تعلمنا في البند 2.3. نمر عليها حسب ترتيبها في المنهاج، وفي آخر الفصل نجدها كلها في جدول واحد.

البحث:

العمليّة find تعطي مؤشّر أول ظهور لما نبحث عنه. هذا ما يجعلها الأداة الطبيعية لتحديد مكان القصّ عندما لا تكون الأماكن ثابتة:

item = "TMP=31.5"
print(item.find("="))
print(item.find("#"))
pos = item.find("=")
print(item[:pos])
print(item[pos + 1:])

3
-1
TMP
31.5

item = "TMP31.5"
pos = item.find("=")
print(pos)
print(item[:pos])
print(item[pos + 1:])

-1
TMP31.
TMP31.5

لهذا نفحص النتيجة قبل أن نستعملها، بالمقارنة pos != -1، لا بكتابة if s.find("="): وحدها: القيمة -1 تُحسب صوابا، والقيمة 0، وهي نتيجة صحيحة تعني أن الجملة بدأت بما بحثنا عنه، تُحسب خطأ.

الأحرف الكبيرة والصغيرة:

العمليّتان upper وlower تغيّران الأحرف الأبجدية فقط، ولا تمسّان الأرقام والإشارات. والسطر cmd.lower() وحده لا يفعل شيئا نراه: حُسبت الجملة الجديدة وضاعت، وهذا خطأ شائع. يجب أن نضعها في متغيّر:

cmd = "Led 1 on"
print(cmd.upper())
cmd.lower()
print(cmd)
cmd = cmd.lower()
print(cmd)

LED 1 ON
Led 1 on
led 1 on

الأوامر التي يكتبها المستخدم قد تأتي بأحرف كبيرة أو صغيرة، فنوحّدها عند القراءة: cmd = input("Command: ").upper(). نستطيع أن نكتب العمليّة مباشرة بعد input، لأن ما يعود منه جملة نصية.

العدّ:

العمليّة count تعطي عدد مرات الظهور. وما لم يظهر عدده صفر. البحث يتقدم بعد كل ظهور، ولذلك لا تتداخل الظهورات، كما في السطر الرابع من المُخرَج. والسطر الأخير هو فحص الزوجية (בדיקת זוגיות) الذي نحتاج إليه في الاتصال التسلسلي: هل عدد الخانات التي قيمتها 1 زوجي؟ كان يحتاج إلى حلقة كاملة، وأصبح تعبيرا واحدا.

bits = "10110010"
print(bits.count("1"))
print(bits.count("10"))
print(bits.count("2"))
print("0000".count("00"))
print(bits.count("1") % 2 == 0)

4
3
0
2
True

البداية والنهاية:

العمليّتان startswith وendswith تجيبان بـ True أو False. وهما أوضح من القصّ ثم المقارنة، إذ لا نحتاج إلى عدّ الحروف:

addr = "R12"
print(addr.startswith("R"))
print(addr.startswith("r"))
print(addr.endswith("2"))
print("log_05.csv".endswith(".csv"))

True
False
True
True

فحص نوع الحروف:

العمليّة isalpha تجيب هل كل حروف الجملة أحرف أبجدية، وisnumeric هل كلها أرقام. والجملة الفارغة تعطي False في الحالتين.

print("LED".isalpha(), "LED1".isalpha())
print("LED 1".isalpha(), "".isalpha())
print("1023".isnumeric(), "12.42".isnumeric())
print("-5".isnumeric(), "".isnumeric())

True False
False False
True False
False False

sn = input("Serial number: ")
if len(sn) != 12:
    print("Wrong length")
elif not sn.startswith("EL-") or sn[7] != "-":
    print("Wrong format")
elif not (sn[3:7] + sn[8:]).isnumeric():
    print("Bad number")
else:
    print("Valid")

Serial number: EL-2026-0417
Valid

الاستبدال:

العمليّة replace تعيد جملة جديدة وضعت فيها الجزء الثاني مكان كل ظهور للجزء الأول. وإذا لم تجده أعادت الجملة كما هي، بلا خطأ. والجزء الثاني قد يكون جملة فارغة، وهذا هو الحذف. وبعض أجهزة القياس تكتب الفاصلة العشرية فاصلة وتضيف الوحدة بعد القيمة، فننظف الجملة قبل float: كل replace تعيد جملة، فنكتب الثانية مباشرة بعد الأولى.

raw = "12,42 V"
print(raw.replace(" V", ""))
print(raw.replace("x", "y"))
print(raw)
clean = raw.replace(",", ".").replace(" V", "")
print(float(clean) * 2)

12,42
12,42 V
12,42 V
24.84

نعود إلى مسألة النقطة: نحذف النقطة ونفحص أن ما بقي أرقام، ونفحص أيضا أنه لم تكن هناك أكثر من نقطة واحدة. هذا الفحص قبل float هو قلب مشروع هذا الفصل:

text = input("Value: ")
digits = text.replace(".", "")
if text.count(".") <= 1 and digits.isnumeric():
    print("Number:", float(text))
else:
    print("Not a number")

Value: 12.42
Number: 12.42

التقسيم:

العمليّة split تقطع الجملة عند الفواصل (מפריד) وتعيد قائمة (רשימה) من القطع. بلا وسيط تقطع عند المسافات. وحتى نصل إلى الفصل 6 نحتاج من القائمة إلى ثلاثة أشياء فقط: طباعتها، معرفة عدد عناصرها (איבר) بالدالة len، وقراءة عنصر بالمؤشّر، تماما كما في الجملة النصية.

cmd = "LED 1 ON"
parts = cmd.split()
print(parts)
print(len(parts))
print(parts[0], parts[2])
print(parts[1] == 1)
print(int(parts[1]) + 1)

['LED', '1', 'ON']
3
LED ON
False
2

السطران الأخيران مهمان: كل عناصر القائمة جمل نصية، حتى لو بدت أعدادا، فنحوّلها قبل أن نحسب بها. وبالفاصل نقطع أي سطر. وإذا لم يوجد الفاصل حصلنا على قائمة فيها عنصر واحد، هو الجملة كلها.

line = "BAT=12.42;TMP=31.5"
print(line.split(";"))
print(line.split("#"))
print("A  B".split())
print("A  B".split(" "))
print("A;B;".split(";"))

['BAT=12.42', 'TMP=31.5']
['BAT=12.42;TMP=31.5']
['A', 'B']
['A', '', 'B']
['A', 'B', '']

cmd = input("Command: ").upper()
parts = cmd.split()
if len(parts) != 3:
    print("ERR: need 3 words")
elif parts[0] != "LED":
    print("ERR: unknown device")
elif not parts[1].isnumeric():
    print("ERR: bad number")
elif parts[2] != "ON" and parts[2] != "OFF":
    print("ERR: bad state")
else:
    print("LED", int(parts[1]), "goes", parts[2])

Command: led 1 on
LED 1 goes ON

الطول:

الدالة len ترافقنا منذ أول الفصل. نسميها دالة جاهزة لأنها لا تخص الفئة str وحدها: هي تعمل أيضا على القوائم وعلى أنواع أخرى، ولذلك نضع الجملة بين قوسيها. ومن اعتاد على s.upper() يكتبها بعد نقطة، فيأتي الخطأ الذي في آخر المُخرَج:

msg = "ALARM: TEMP HIGH"
print(len(msg))
print(len(msg.split()))
print(msg.len())

16
3
AttributeError: 'str' object has no attribute 'len'

msg = input("Message: ")
width = 16
if len(msg) > width:
    print(msg[:width])
else:
    print(msg + "." * (width - len(msg)))

Message: ALARM: TEMP TOO HIGH
ALARM: TEMP TOO 

s = "SW1=OFF;SW2=ON"
print(s.find("="))
print(s.find("X"))
print(s.count("SW"))
print(s.split(";")[1])
print(s.lower().startswith("sw"))
print(s.replace("OFF", "ON").count("ON"))

line = input("Line: ")
parts = line.split(";")
battery = -1.0
temp = -1.0
errors = 0
i = 0
while i < len(parts):
    item = parts[i]
    pos = item.find("=")
    if pos == -1:
        print("No '=' in:", item)
        errors += 1
    else:
        name = item[:pos]
        text = item[pos + 1:]
        digits = text.replace(".", "")
        if text.count(".") > 1 or not digits.isnumeric():
            print("Bad value in:", item)
            errors += 1
        elif name == "BAT":
            battery = float(text)
        elif name == "TMP":
            temp = float(text)
    i += 1
if errors == 0 and battery >= 0 and temp >= 0:
    print("Battery:", battery, "V")
    print("Temp:", temp, "C")
else:
    print("Line rejected")

Line: BAT=12.42;TMP=31.5
Battery: 12.42 V
Temp: 31.5 C

أهمّ أفكار الفصل:

• الجملة النصية سلسلة حروف مرتبة، ومؤشّر أولها 0 ومؤشّر آخرها -1.
• الجملة لا تتغيّر: كل عمليّة تعيد قيمة جديدة، وعلينا أن نحفظها.
• القصّ s[a:b] لا يشمل b، ولا يعطي خطأ عند تجاوز الحدود، أما المؤشّر فيعطي خطأ.
• الجملة الفارغة هي نقطة البداية لبناء جملة في حلقة.
• find يعطي -1 عندما لا يجد، و-1 مؤشّر صالح، فنفحص قبل أن نقصّ.
• split تعيد قائمة من جمل نصية، ونحوّل عناصرها قبل الحساب.
• لا نثق بنص وصل من الخارج: نفحصه أولا، ثم نحوّله.

ملخّص أوامر الفصل:

قاموس المصطلحات – מילון מונחים:

أسئلة للتمرين:

tag = "SW-07"
print(tag[0])
print(tag[-1])
print(tag[3:])
print(len(tag))
print(tag.find("-"))
print(tag[::-1])

port = input("Port: ")
print("Letter:", port[0])
print("Number:", int(port[1:]))

cmd = "led on"
cmd.upper()
cmd[0] = "X"
print(cmd)

cmd = "led on"
cmd = cmd.upper()
cmd = "X" + cmd[1:]
print(cmd)

mark = input("Capacitor code: ")
pf = int(mark[:2]) * 10 ** int(mark[2])
print(pf, "pF")
print(pf / 1000, "nF")

msg = input("Message: ")
while "  " in msg:
    msg = msg.replace("  ", " ")
print(msg)
print(len(msg.split(" ")))

frame = input("Frame: ")
ones = frame.count("1")
zeros = frame.count("0")
if ones + zeros != len(frame) or frame == "":
    print("Bad frame")
else:
    print(frame + str(ones % 2))

board = input("Parts: ")
parts = board.split(",")
count = 0
i = 0
while i < len(parts):
    if parts[i].startswith("R"):
        count += 1
    i += 1
print(len(parts), count)

text = input("Hex: ").upper()
table = "0123456789ABCDEF"
value = 0
i = 0
while i < len(text):
    value = value * 16 + table.find(text[i])
    i += 1
print(value)
print(int(text, 16))

frame = input("Frame: ")
pos = frame.find("*")
if pos == -1:
    print("No length field")
else:
    body = frame[:pos]
    size = frame[pos + 1:]
    if size.isnumeric() and int(size) == len(body):
        print("Good:", body)
    else:
        print("Length mismatch")

line = input("Line: ")
parts = line.split(";")
top = 0.0
top_name = ""
i = 0
while i < len(parts):
    pos = parts[i].find("=")
    value = float(parts[i][pos + 1:])
    if i == 0 or value > top:
        top = value
        top_name = parts[i][:pos]
    i += 1
print(top_name, top)

text = input("Value: ")
body = text
if text.startswith("-"):
    body = text[1:]
digits = body.replace(".", "")
if body.count(".") <= 1 and digits.isnumeric():
    print("Number:", float(text))
else:
    print("Not a number")