آنچه در این مطلب می خوانید:
برنامه‌نویسی از جمله مهارت‌های کاربردی در دنیای امروز است که از آن برای حل مسائل پیچیده، خودکارسازی فرایندها و ساخت انواع نرم افزارها استفاده می‌کنند.
یکی از مهمترین مواردی که در آموزش برنامه نویسی اهمیت ویژه‌ای دارد، برنامه‌نویسی شی‌گرا (OOP) است. این مهارت به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا نرم افزارهای پیچیده را با ساختاری ساده طراحی کنند؛ به طوری که قابل توسعه و انعطاف‌پذیر باشد. در این مقاله از آموزش برنامه‌نویسی کامپیوتر قصد داریم توضیحات بیشتری در رابطه با برنامه نویسی شی‌گرا و اصول طراحی نرم افزارهای پیچیده ارائه دهیم؛ پس تا انتها همراه ما باشید.
آشنایی با برنامه‌نویسی شی‌گرا و مفاهیم پایه‌ای آن
برنامه‌نویسی شی‌گرا (Object-Oriented Programming – OOP)، جزو روش‌های رایج برنامه‌نویسی است که تقریبا همه توسعه‌دهندگان با مفهوم آن آشنا هستند و از آن در پروژه‌های خود استفاده می‌کنند. تمرکز اصلی این رویکرد بر روی اشیا (Objects) است و به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهد تا با تعریف اشیای مختلف، سیستم‌های نرم افزاری را مدل‌سازی کنند.
در واقع هدف این روش، تبدیل ساختار کدنویسی به ساختاری شبیه به دنیای واقعی است تا کدها به صورت اصولی سازماندهی و مرتب شوند و ارتباط بهتری بین اجزا به وجود آید.
فرض کنید می‌خواهید یک برنامه برای مدیریت ماشین‌ها بنویسید؛ برای انجام این کار یک کلاس ماشین ایجاد می‌کنید که ویژگی‌هایی مانند رنگ، مدل، سرعت و رفتارهایی مثل حرکت و توقف دارد. سپس از این کلاس نمونه‌هایی (اشیا) می‌سازید؛ یک ماشین قرمز مدل ۲۰۲۰ و یک ماشین آبی مدل ۲۰۱۸. هر کدام از این اشیا مستقل هستند و رفتارها و ویژگی‌های مخصوص به خود را دارند.
بهتر است بدانید این تعاریف، هم در آموزش برنامه نویسی اندروید، هم وب و هم سایر زبان‌ها یکسان است و نحوه اجرای آن‌ها کمی با هم تفاوت دارد.
در آموزش برنامه نویسی رایگان یا شرکت در دوره‌ها برای تسلط به این رویکرد، باید با مفاهیم کلیدی آن آشنا شوید که عبارتند از:
کلاس
کلاس یک الگو یا طرح اولیه است که ویژگی‌ها و متدهای عمومی در آن تعریف می‌شود؛ اما داده‌های واقعی تا زمانی که یک شی از کلاس ساخته نشود، وجود ندارند. برای مثال، نقشه ساختمان یک کلاس است و شی به ساختمانی که بر اساس نقشه ساخته شده است، گفته می‌شود.
شی (Object)
شی یک نمونه از یک کلاس است که شامل ویژگی‌ها (Properties) و متدها (Methods) می‌شود. برای مثال، اگر ماشین یک کلاس باشد، ماشین قرمز مدل ۲۰۲۴ یک نمونه از آن است.
ویژگی‌ها و مشخصه‌ها (Attributes و Properties)
ویژگی‌ها اطلاعاتی هستند که یک شی را توصیف می‌کنند. برای مثال اگر شی ایجاد شده از کلاس ماشین را در نظر بگیرید، رنگ، مدل و سرعت جزو ویژگی‌های آن هستند.
روال‌ها و متدها (Procedures و Methods)
متدها همان رفتارهایی هستند که روی اشیا اعمال می‌شوند. این متدها به ویژگی‌های اشیا دسترسی دارند و بر اساس آن کاری انجام می‌دهند. در مثال ماشین، حرکت، توقف و افزایش سرعت، هر کدام یک متد هستند.
هر کدام از این موارد توضیحات زیادی دارند که توصیه می‌کنیم با شرکت در آموزش برنامه نویسی حضوری یا مطالعه کتاب آموزش برنامه نویسی از صفر pdf آن‌ها را کامل یاد بگیرید.
مزایای آموزش برنامه نویسی شی‌گرا و نقش آن در طراحی نرم افزارهای پیچیده
OOP یکی از روش‌های اصلی در توسعه نرم افزارهای مدرن است که به دلیل ساختار سازمان‌یافته و اصول قوی، به طراحی و توسعه نرم افزارهای پیچیده کمک می‌کند یادگیری شی‌گرایی در آموزش برنامه نویسی پایتون رایگان مزایای زیادی دارد که برخی از آن‌ها عبارتند از:
- خوانایی بهتر کدها: با استفاده از کلاس‌ها و اشیا، کدها به بخش‌های کوچک تقسیم می‌شوند و در نتیجه، کدها خوانایی بهتری پیدا می‌کنند و نگهداری آن راحت می‌شود. این موضوع در پروژه‌های بزرگ و پیچیده بسیار ارزشمند است و جلوی بسیاری از هزینه‌ها و دوباره کاری‌ها را می‌گیرد.
- استفاده مجدد از کدها: یکی از ویژگی‌های کلیدی OOP، امکان استفاده مجدد از کد است. به‌عنوان مثال، اگر کلاسی برای مدیریت کاربران ایجاد کنید، با کمی بازنویسی امکان استفاده مجدد از آن در همان پروژه یا سایر پروژه‌ها وجود دارد.
- مدیریت پروژه‌های پیچیده: با ساختاردهی مناسب اشیا و کلاس‌ها، نرم افزارهای بزرگ به ماژول‌های کوچک و قابل مدیریت تقسیم می‌شوند؛ این مساله باعث راحتی کار تیمی شده و از خطاهای غیرضروری جلوگیری می‌کند.
- دیباگ آسان: از آنجایی که در شی‌گرایی داده‌ها و عملکردها در قالب اشیا گروه‌بندی می‌شوند، پیدا کردن و رفع باگ بسیار ساده‌تر است.
- افزایش انعطاف‌پذیری و قابلیت گسترش: اصول OOP مانند وراثت و چندریختی به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهند بدون تغییر ساختار اصلی برنامه، ویژگی‌های جدیدی را به آن اضافه کنند.
در آموزش برنامه نویسی برای کودکان از این روش استفاده می‌کنند؛ چرا که اصول ساده و قابل درکی دارد و برنامه نویسی را برای کودکان سرگرم‌کننده می‌کند. همچنین در آموزش برنامه نویسی با گوشی نیز این شیوه کاربرد دارد و مسیر توسعه را ساده و راحت می‌کند.
اصول برنامه نویسی شی‌گرایی
OOP بر چهار پایه اصلی استوار است که رعایت این موارد به توسعه نرم افزارهای انعطاف‌پذیر، قابل توسعه و قابل نگهداری کمک می‌کند. این اصول شامل کپسوله‌سازی، وراثت، چندریختی و انتزاع هستند که در ادامه آن‌ها را توضیح خواهیم داد.
کپسوله‌سازی (Encapsulation)
کپسوله‌سازی به معنای مخفی کردن جزئیات داخلی یکی شی و ارائه یک رابط (interface) مشخص برای دسترسی به آن است. این کار باعث می‌شود تا داده‌ها امنیت بالایی داشته باشند و از دسترسی مستقیم به آن‌ها جلوگیری شود.
به این صورت که، داده‌ها و متدها در داخل کلاس تعریف می‌شوند و با استفاده از متدهای مشخصی به نام getter و setter امکان دسترسی به آن‌ها وجود دارد.
وراثت (Inheritance)
اصول بعدی در آموزش برنامه نویسی شی‌گرا، وراثت است که به شما اجازه می‌دهد یک کلاس جدید را از کلاس موجود بسازید و از ویژگی‌ها و متدهای آن استفاده کنید. این کار باعث کاهش تکرار کد شده و قابلیت استفاده مجدد از آن را افزایش می‌دهد.
چندریختی (Polymorphism)
چندریختی به این معنا است که یک متد می‌تواند رفتارهای مختلفی در کلاس‌های مختلف داشته باشد. فرض کنید در توسعه بازی از متدی به نام makeSound استفاده کرده‌اید؛ این متد می‌تواند در کلاس تیربار، یک صدا و در کلاس کلت، صدای دیگری را تولید کند.
انتزاع (Abstraction)
انتزاع به معنی پیاده‌سازی مفاهیم و مخفی کردن جزئیات پیچیده است. این اصل به برنامه‌نویس اجازه می‌دهد تا فقط بر روی بخش‌های مهم و موردنیاز تمرکز کند.
هدف انتزاع کاهش پیچیدگی و تمرکز بر روی عملکرد اصلی نرم افزار است. با استفاده از کلاس‌ها و متدهای انتزاعی فقط قالب کلی تعریف می‌شود و پیاده‌سازی جزئیات به کلاس‌های فرزند واگذار می‌گردد.
با توجه به اینکه این مفاهیم موارد متعددی را شامل می‌شوند، حتما باید در کلاس‌ها یا دوره‌های تخصصی آموزش برنامه نویسی شرکت و آن‌ها را یاد بگیرید.
جمع‌بندی
برنامه‌نویسی شی‌گرا روشی پیشرفته و کارآمد برای توسعه نرم افزارهایی است که نیاز به ساختار سازمان‌یافته و مدیریت آسان دارند.
در آموزش برنامه نویسی با یادگیری اصول کلیدی OOP و مفاهیمی همچون کلاس، شی، متدها و ویژگی‌ها، می‌توانید نرم افزارهای پیچیده را به بخش‌های کوچک تقسیم کرده و پروژه‌ها را به صورت تیمی و سریع توسعه دهید. یادگیری این مهارت، چه برای مبتدیان و چه افرادی که برای توسعه‌دهندگان حرفه‌ای، یک سرمایه‌گذاری ارزشمند است.
در این نوشته سعی کردیم نکاتی را در رابطه با OOP با شما عزیزان به اشتراک بگذاریم؛ امیدواریم مطالب ارائه شده مفید بوده باشد.
