تطبيقات

فرز البيانات

تصور أن لدينا قائمة من الأرقام الموجبة والسالبة في مجموعة واحدة، ونريد فصلها لمجموعتين:

numbers = [-11, -12, 13, 14, -15, 16, 17, -18, -19, 20]
positives = []
negatives = []

for x in numbers:
    if x > 0:
        positives.append(x)
    else:
        negatives.append(x)

print('positives:', positives)
print('negatives:', negatives)

positives: [13, 14, 16, 17, 20]
negatives: [-11, -12, -15, -18, -19]

أو باستعمال الإنشاء المختصر:

numbers = [-11, -12, 13, 14, -15, 16, 17, -18, -19, 20]
positives = [x for x in numbers if x > 0]
negatives = [x for x in numbers if x < 0]

print('positives:', positives)
print('negatives:', negatives)

positives: [13, 14, 16, 17, 20]
negatives: [-11, -12, -15, -18, -19]

تجزئة البيانات

هذا الفعل يقسم قائمة إلى جزئين بنسبة محددة:

def split(data: list, ratio: float) -> tuple[list, list]:
    idx = int(len(data) * ratio)
    return data[:idx], data[idx:]

نختبر الفعل ونلاحظ أن الناتج من نوع صف (tuple). فنستعمل التعيين المتعدد لاستخراج القيم من الصف:

xs = [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]
a, b = split(xs, 0.80)

assert a == [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80]
assert b == [90, 100]

البحث في قائمة صفوف

لاحظ أن كل عنصر في القائمة هو صف من ثلاثة عناصر، ولاحظ وجود علامة | في بيان نوع الناتج، وتعني التخيير بين النوعين المذكورين:

def search_verb(verb: str) -> tuple[str, str, str] | None:
    dictionary = [
        ("ذهب", "يذهب", "ذاهب"),
        ("ضرب", "يضرب", "ضارب"),
        ("جلس", "يجلس", "جالس")
    ]
    for (verb_past, verb_present, subject) in dictionary:
        if verb_past == verb:
            return verb_past, verb_present, subject
    return None

search_verb("ذهب")

('ذهب', 'يذهب', 'ذاهب')

الحساب بين البيانات المترابطة

افترض أن لديك قائمة بالمصروفات والإيرادات لكل رُبع من السنة، وتريد حساب صافي الربح لكل ربع على حدة، ثم جمعها لتحصل على الربح الإجمالي للسنة.

monthly_income  = [52000, 51000, 48000]
monthly_expense = [46800, 45900, 43200]
monthly_net = []
for inc, exp in zip(monthly_income, monthly_expense):
    result = inc - exp
    monthly_net.append(result)

print("monthly net:", monthly_net)
print("annual net:", sum(monthly_net))

monthly net: [5200, 5100, 4800]
annual net: 15100

أو باستعمال الإنشاء المختصر:

monthly_income  = [52000, 51000, 48000]
monthly_expense = [46800, 45900, 43200]
monthly_net = [inc - exp for inc, exp in zip(monthly_income, monthly_expense)]

print("monthly net:", monthly_net)
print("annual net:", sum(monthly_net))

monthly net: [5200, 5100, 4800]
annual net: 15100

وإن شئت أن تجعلها فعلاً مستقلاً، ولاحظ أن التعريف يُفرق على عدة أسطر إذا طال.

def calculate_net(
    monthly_income: list[float],
    monthly_expense: list[float]
) -> tuple[list[float], float]:
    """
    Calculate the net income for each month and the total net income for the year.
    """
    monthly_net = [inc - exp for inc, exp in zip(monthly_income, monthly_expense)]
    return monthly_net, sum(monthly_net)

لكن قد لا نحتاج لهذا التفصيل إلا فيما هو معقَّد، وحين يحصل الاشتباه، لكن التعوُّد على مثل هذا خصوصًا في العمل الجماعي، وحين يكبُر المشروع أفضل.

معرفة النقاط المجاورة

تقول الرياضيات أن المسافة الإقليدية (على سطح مستوي لا متعرج) بين نقطتين تحكمها المعادلة:

\[ d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2} \]

نريد استعماله لقائمة من النقاط لمعرفة النقاط المجاورة.

points = [(1, 2), (3, 4), (5, 6), (7, 8)]
x1, y1 = (2, 4)

distances = []

for x2, y2 in points:
  d = ((x2 - x1) ** 2 + (y2 - y1) ** 2) ** 0.5
  distances.append(d)
  print(f'distance from {x2, y2} to {x1, y1} is {d}')

min_distance = min(distances)
min_distance_index = distances.index(min_distance)

print('min distance index:', min_distance_index)

nearest_point = points[min_distance_index]

print(f'nearest point to {x1, y1} is {nearest_point}')

distance from (1, 2) to (2, 4) is 2.23606797749979
distance from (3, 4) to (2, 4) is 1.0
distance from (5, 6) to (2, 4) is 3.605551275463989
distance from (7, 8) to (2, 4) is 6.4031242374328485
min distance index: 1
nearest point to (2, 4) is (3, 4)

فلنجعلها فعلاً، وسنفصِّلُ في الوصف حتى نبيِّنَ وظيفة الفعل لأي مستفيد بما يهمه، فنذكر الماهية ولا نذكر الكيفية التفصيلية:

def nearest_point(
    points: list[tuple[float, float]],
    point: tuple[float, float]
) -> tuple[float, float]:
    """Find the nearest point to the given point.
    
    Args:
        points: A list of (x,y) coordinate tuples representing points in 2D space.
                Must contain at least one point.
        point: A tuple of (x,y) coordinates representing the reference point.
    
    Returns:
        The (x,y) coordinates of the point from the input list that is closest
        to the reference point, measured by Euclidean distance.
    """
    x1, y1 = point
    distances = []
    for x2, y2 in points:
        d = ((x2 - x1) ** 2 + (y2 - y1) ** 2) ** 0.5
        distances.append(d)
    min_distance = min(distances)
    min_distance_index = distances.index(min_distance)
    return points[min_distance_index]

# Tests
assert nearest_point(points=[(1, 2)], point=(2, 3)) == (1, 2)
assert nearest_point(points=[(1, 2), (3, 4), (5, 6), (7, 8)], point=(2, 4)) == (3, 4)

أمثلة إضافية على الإنشاء المختصر

يمكن استعمال اختصار من اختصار على النحو التالي. في هذا المثال نفرد قائمة مكونة من قوائم عددية، فنحوِّلها لتكون قائمة واحدة مكوَّنة من جميع هذه الأرقام:

vec = [[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]]
[num for elem in vec for num in elem]

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

إذا كتبناها من غير اختصار فشكلها كالتالي (لاحظ استعملنا متغير flat لتجميع القيَم المفردة):

flat = []
for elem in vec:
    for num in elem:
        flat.append(num)
flat

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

وهذا مثال لحاصل الضرب الديكارتي بين مجموعتين رياضيتين:

colors = ['red', 'green']
shapes = ['circle', 'square']
cartesian_product = [(color, shape) for color in colors for shape in shapes]
cartesian_product

[('red', 'circle'),
 ('red', 'square'),
 ('green', 'circle'),
 ('green', 'square')]

راجع التوثيق لمزيد من الأمثلة.