0

وبلاگ

سامانه آموزش سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور برنامه نویسی GIS و RS آموزش برنامه نویسی Python آموزش برنامه نویسی پایتون بخش سوم (محاسبات ریاضی، استایل و خطاها در برنامه نویسی)

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش سوم (محاسبات ریاضی، استایل و خطاها در برنامه نویسی)

تهیه کارگاه تخصصی تحلیل داده های رستری در Python

آموزش برنامه نویسی پایتون بخش سوم

در این قسمت، به آموزش سه مبحث در مورد برنامه نویسی می پردازیم. مبحث نخست در مورد اجرای محاسبات ریاضی توسط زبان برنامه نویسی پایتون می باشد. مبحث بعدی در مورد استایل و عادات خوب و بد برنامه نویسی است و نهایتاً در مورد انواع خطاهای برنامه نویسی، با ذکر مصادیقی از این نوع خطاها در پایتون آشنا خواهیم شد.

استفاده از پایتون در اجرای محاسبات ریاضی

پایتون می تواند تمام انواع محاسبات ریاضی را انجام داده و نتایج را نشان دهد. برای اجرای محاسبات جمع، تفریق، ضرب و تقسیم دو عدد x و y و نمایش آنها بر روی کنسول، مطابق با کدهای زیر عمل می شود :

print (x + y)
print (x – y)
print (x * y)
print (x / y)

استایل برنامه نویسی و مستندسازی کدها

نکته

استایل خوب برنامه نویسی و مستندسازی مناسب کدها، برنامه های نوشته شده را خوانا  کرده و از ایجاد خطاها جلوگیری می کند.

استایل برنامه نویسی در ارتباط با ظاهر و شکل کدها می باشد. زمانی که برنامه نویسی را با یک استایل حرفه ای انجام دهید، نه تنها کدها به درستی کار می کنند بلکه برای سایر افراد نیز خواندن و درک این کدها ساده تر خواهد بود. این مسئله، بسیار مهم و ضروری است به خصوص زمانی که سایر برنامه نویسان در آینده به کدهای شما دسترسی داشته باشند و بخواهند آنها را ویرایش نموده و یا توسعه دهند. مستندسازی (Documentation)، شامل توضیحات و درج نکات و کامنت هایی در ارتباط با قطعات کدها در برنامه های نوشته شده توسط برنامه نویسان می باشد. مستندسازی کدها به این معنا است که هدف از نوشتن هر قطعه کد از طریق توضیحات مختصری در ابتدای آن درج شود تا به خود برنامه نویس یا برنامه نویسان دیگر در آینده کمک نموده و برنامه را ویرایش و یا توسعه دهند. همچنین این توضیحات در رفع خطا یا Debugging برنامه نیز بسیار مفید و کاربردی خواهند بود. این کامنت ها و توضیحاتی که در مورد کدها درج می گردد، بخش های مختلف برنامه را توضیح می دهد و کمک می کند تا ساختار برنامه و عملکرد آن درک شود. مستندسازی کدها در زبان های برنامه نویسی مختلف از جمله پایتون، در داخل خود کدها و با استفاده از کامنت گذاری انجام می گیرد. مفسر پایتون به سادگی این توضیحات را نادیده گرفته و هیچ خللی در اجرای برنامه ایجاد نخواهد کرد. استایل برنامه نویسی و مستندسازی کدها حتی به اندازه خود کدنویسی، دارای اهمیت است.

کامنت های متناسب و استایل کامنت گذاری

در ابتدای هر برنامه، یک کامنت مختصر قرار دهید که کاری که برنامه انجام می دهد را توضیح دهد. در این توضیحات کارهای کلیدی که برنامه انجام می دهد و نیز تکنیک های خاصی که در برنامه مورد استفاده قرار گرفته است را ذکر کنید. در برنامه های بزرگ، همچنین باید مرحله به مرحله و در هر پارتیشن این توضیحات را تکمیل نموده و توضیحات اضافی مربوط به هر بخش را درج کنید، همچنین قطعه کدهایی که خوانش آنها مشکل است را نیز باید با چندین کامنت در بخش های مختلف توضیح دهید. نکته مهمی که وجود دارد آن است که کامنت ها باید صریح و ساده و روان و کوتاه باشند و نباید باعث شلوغی کدهای نوشته شده شوند و خود عاملی برا ناخوانایی کدها نگردند. در نتیجه استفاده بیش از حد و افراطی از کامنت ها می تواند به خوانایی کدها لطمه بزند.

فاصله گذاری مناسب

استفاده از استایل فاصله گذاری یکسان در تمام برنامه، کدهای نوشته شده را واضح تر نموده و قابلیت خوانایی کدها را بالا می برد. همچنین یک سیستم فاصله گذاری یکسان و منظم در رفع عیب و خطایابی کدها نیز کمک شایانی می کند. به عنوان مثال یک فاصله، باید در دو طرف اپراتورهای مورد استفاده قرار داده شود و از چسباندن اپراتورها به کاراکترهای پیش و بعد، خودداری گردد. در شکل زیر استایل خوب و بعد در فاصله گذاری اپراتورهای محاسباتی در زبان برنامه نویسی پایتون نشان داده شده است.

# Good Style

Results = ( 3 + 7 ) / ( 12 * 5 )

# Bad Style

Results=( 3+7 )/  ( 12*  5   )

 

به طوری که در کد فوق مشاهده می شود، تغییر در استایل فاصله بندی بین کدها تأثیر بسیار بالایی در خوانایی و یا واضح بودن کدها خواهد داشت. در نتیجه بهتر است به عنوان یک عادات خوب برنامه نویسی، از یک استایل یکسان و استاندارد در فاصله بندی بین دستورات استفاده شود.

خطاهای برنامه نویسی (Programming Errors)

خطاهای برنامه نویسی را می توان در سه بخش، دسته بندی نمود. گروه اول شامل خطاهای گرامری یا Syntax Error، گروه دوم خطاهای زمان اجرا یا Runtime Error و نهاًیتا خطاهای منطقی یا معنایی یا Logical Error می شود. خطاهای منطقی به نام خطاهای معنایی (Semantic Error) نیز شناخته می شوند. در ادامه به توضیحات بیشتری در مورد هر یک از خطاهای فوق الذکر می پردازیم و در زبان برنامه نویسی پایتون مصادیقی از هر یک را با ذکر مثال ارائه خواهیم کرد.

خطاهای نحوی یا گرامری یا Syntax Error

فراوان ترین و ساده ترین خطایی که به عنوان یک برنامه نویس با آن مواجه می شوید، خطاهای نحوی یا Syntax می باشند. همچون هر زبان برنامه نویسی، پایتون نیز دارای دستورات نحوی مربوط به خود می باشد و شما بایستی به صورتی کدنویسی کنید که قواعد دستوری این زبان را به طور کامل رعایت کنید. در صورتی که برنامه شما در جایی یکی از این قواعد نحوی را نقض کند، برنامه با خطای Syntax متوقف خواهد  شد و مفسر، امکان اجرای برنامه به طور کامل را نخواهد داد. به عنوان مثال در صورتی که کوتیشن مارک به درستی قرار داده نشود و یا آنکه تایپ املایی یک کلمه کلیدی به درستی انجام نشود و یا  متغیری که تعریف نشده فراخوانی شود و یا از کلاس و یا توابعی که از پیش تعریف نشده استفاده شود، در همه این موارد مفسر با خطای Syntax، اجرای برنامه را متوقف خواهد کرد و امکان ادامه اجرای برنامه را نمی دهد. رفع این گونه خطاها بسیار ساده می باشد زیر مفسر پایتون دقیقاً به جایی که این خطا رخ داده اشاره نموده و از این طریق به سادگی می توان این نوع خطاها را برطرف نمود.

# Syntax Error

Sum = (10 + 5) / (5 * 2

# Syntax Error =>> Missing parenthesis

# Syntax Error

for i in range(100):

print (i)

# Syntax Error =>> Indentation Error

# Syntax Error

x = y ** 2

# Syntax Error =>> y variable is not defined

نکته

خطاهای نحوی یا Syntax Error، ساده ترین نوع خطا در کدنویسی در زبان های برنامه نویسی مختلف می باشند. در ابتدای یادگیری یک زبان برنامه نویسی، خطاهای نحوی تعداد زیادی از خطاها را شامل می شوند، ولی به مرور زمان این نوع خطاها کاهش می یابند. به دلیل آنکه این نوع خطاها توسط مفسر تشخیص داده شده و جلوی ادامه برنامه نویسی، گرفته می شود، این نوع خطاها قابلیت انتشار کمی دارند و در بخش های دیگر برنامه منتشر نمی شوند.

خطاهای زمان اجرا یا Runtime Error

گروه دوم از خطاهای برنامه نویسی، خطاهای زمان اجرا می باشند. این خطاها، شامل خطاهایی هستند که در زمان اجرای برنامه تحت شرایط خاصی حادث می  شوند. این خطاها معمولاً در شرایطی ایجاد می شوند که مفسر پایتون در حین اجرای برنامه با شرایطی رو به رو شود که امکان اجرای آن دستور را نداشته باشد. به عنوان مثال ورودی نادرست به برنامه در حین اجرا می تواند یکی از منابع ایجاد خطاهای زمان اجرا باشد. یا تقسیم عدد بر صفر نیز می تواند یکی از دلایل دیگر ایجاد خطای زمان اجرا گردد. به عنوان مثال، برنامه ای را در نظر بگیرید که تعداد عدد را از ورودی پذیرفته و میانگین اعداد را گزارش می دهد. فرض کنید در حین اجرای برنامه، کاربر به جای ورود اعداد، از کاراکترهای حرفی استفاده کند که در این حالت برنامه با خطای زمان اجرا متوقف می گردد. در کدهای زیر چند نمونه از خطاهای زمان اجرا با استفاده از دستورات زبان برنامه نویسی پایتون نشان داده شده است

# Runtime Error

numbers = input(‘Enter some Numbers :’)

User: 15,25,16,25,’H’

Print sum(numbers)

# Runtime Error =>> Sum Function cant work on int and string

 

در کدهای بالا، در صورتی که کاربر تعدادی عدد را به عنوان ورودی به برنامه دهد، برنامه بدون هیچ اشکالی کار خواهد کرد ولی اگر به جای اعداد از یک حرف لاتین به عنوان مثال ‘H’ استفاده کند، برنامه با خطای زمان اجرا، متوقف می شود.

# Runtime Error

for i in range(10,-10,-1):

    print ( 1.0 / i )

# Runtime Error => Zero Division Error

در کدهای فوق، مفسر، از عدد 10 مثبت به سمت -10 عدد با شناسه i  عدد 1 را بر i تقسیم نموده و نتیجه را چاپ می کند. این برنامه تا زمانی که عدد 1 بر عددی غیر از 0 تقسیم شود درست کار خواهد کرد. ولی زمانی که عدد 1/0 شود، برنامه با خطای زمان اجرا یا Runtime Error مواجه خواهد شد. خطاهای زمان اجر به نسبت خطاهای نحوی تعداد و فراوانی کمتری دارند ولی عیب یابی این نوع خطا به نسبت سخت تر از خطای نحوی است.

خطاهای منطقی یا معنایی (Logical/Semantic Error)

خطاهای منطقی، زمانی اتفاق می افتند که برنامه کاری را که برنامه نویس مد نظر داشته انجام نمی دهد. در این نوع خطا، هیچ گونه خطای نحوی و یا خطای زمان اجرایی وجود ندارد و برنامه به درستی کار می کند، ولی چیزی که مد نظر برنامه نویس است، انجام نشده و برنامه کار دیگری را انجام می دهد. معمولاً این نوع خطا، از پیچیده ترین و خطرناکترین نوع خطا محسوب می شود، زیرا اولاً مفسر هیچ ساز و کاری برای جلوگیری از این نوع خطا ندارد و در صورتی که برنامه نویس در عملیات تست متوجه این خطا نشود، برنامه همچنان این خطا یا باگ را  داشته و نتایج غلطی تولید می کند. ثانیاً عیب یابی و رفع خطاهای منطقی معمولاً سخت تر و زمان گیر تر از دو نوع خطای قبلی است. عیب یابی و رفع این نوع خطا نیاز به مهارت بالایی در عملیات Debugging داشته و برنامه نویسان حرفه ای نیز بعضاً در این بخش با مشکلات زیادی رو به رو می شوند. برای آنکه جلوی این نوع خطاها گرفته شود باید هر قطعه ای از کدها که توسط برنامه نویس نوشته می شود، ابتدا تست و آزمایش شده و در صورتی که کدها به درستی کار کردند و نتایج مطلوبی ارائه دادند، عملیات کدنویسی ادامه یابد. به طور کلی اگر نسبت به خطایابی و رفع این نوع خطا به موقع مبادرت نشود، خطای ایجاد شده، در کل برنامه منشر شده و پروسه رفع خطای منطقی یا معنایی را پیچیده تر می کند.

# Logic/Semantic Error

# Python 2.x

print 10 / 3

# Semantic Error ==>> Expected 3.3333 but got 3

 

معنای برنامه فوق آن است که عدد 10 بر 3 تقسیم شده و مقدار 3.33333 دریافت گردد.، ولی این برنامه با خطای معنایی رو به رو شده و به جای تقسیم عدد اعشاری، تقسیم به صورت عدد صحیح انجام گرفته و در نتیجه به جای عدد 3.3333 عدد 3 دریافت می شود. این حالت نمونه ای از یک خطای معنایی ساده و اولیه می باشد.

تهیه کارگاه تخصصی تحلیل داده های رستری در Python
برچسب ها:

مطالب زیر را حتما مطالعه کنید

نقشه های کروپلت – مقدمه ای بر طبقه بندی داده

تصاویر چند طیفی (Multi-spectral) در مقایسه با تصاویر ابر طیفی (Hyper-spectral)

فتوگرافی هوایی (Aerial Photography) در مقابل ارتوفوتوگرافی (Orthophotography)

راهنمای جامع لیدار (Light Detection and Ranging – LiDAR)

سنجش از دور چیست ؟

منابع داده GIS رایگان در سطح جهانی : داده های رستری و برداری

دیدگاهتان را بنویسید

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.

با عضویت در خبرنامه از آموزش های جدید رایگان در ایمیل خود مطلع شوید