Python: كيفية استخدام dataclass وstruct لمحاكاة الهياكل (Structures) بكفاءة

1. ما هي الحاجة إلى الهياكل في Python؟

متى نشعر بالحاجة إلى الهياكل؟

• إدارة كمية كبيرة من البيانات المترابطة: على سبيل المثال، عند الحاجة إلى إدارة بيانات المستخدمين أو بيانات المنتجات التي تحتوي على عدة خصائص.
• معالجة الملفات أو اتصالات الشبكة: عند الحاجة إلى ضغط وفك ضغط البيانات الثنائية أو إرسال البيانات بتنسيق معين، تكون طرق الإدارة المشابهة لهياكل C فعّالة.

2. محاكاة الهياكل باستخدام dataclass في Python

الاستخدام الأساسي والأمثلة العملية لـ dataclass

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Book:
    title: str
    author: str
    price: float

book1 = Book("Python入門", "佐藤", 2800)
print(book1)  # الناتج: Book(title='Python入門', author='佐藤', price=2800)

الخصائص المتقدمة لـ dataclass

@dataclass
class Product:
    name: str
    price: float = 0.0  # القيمة الافتراضية

3. استخدام وحدة struct في Python لمحاكاة الهياكل

الاستخدام الأساسي لوحدة struct

import struct

# ضغط عدد صحيح وعدد عشري
packed_data = struct.pack('if', 1024, 3.14)
print(packed_data)

# فك ضغط البيانات
unpacked_data = struct.unpack('if', packed_data)
print(unpacked_data)

التعامل مع أنواع بيانات أكثر تعقيداً

packed_data = struct.pack('i4sf', 1, b'test', 2.7)
print(packed_data)

unpacked_data = struct.unpack('i4sf', packed_data)
print(unpacked_data)

4. متى نستخدم dataclass ومتى نستخدم struct؟

متى نستخدم dataclass؟

• عند الحاجة إلى إدارة بيانات بسيطة: مثالي لتخزين بيانات المستخدمين أو المنتجات في تطبيقات الويب.
• عند التركيز على الوضوح والمرونة: يساعد على كتابة كود أكثر قابلية للقراءة والصيانة.

متى نستخدم struct؟

• عند التعامل مع البيانات الثنائية: مثل اتصالات الشبكة أو ملفات ثنائية.
• عند الحاجة إلى كفاءة عالية في استخدام الذاكرة: لإدارة بيانات ضخمة كسلاسل بايت.

5. أمثلة عملية على استخدام الهياكل

مثال dataclass: نظام إدارة بيانات المنتجات

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Product:
    name: str
    price: float
    stock: int

product1 = Product("كمبيوتر محمول", 150000, 30)
product2 = Product("هاتف ذكي", 80000, 50)

print(product1)

مثال struct: إرسال واستقبال البيانات الثنائية عبر الشبكة

import struct

data_to_send = struct.pack('i4sf', 42, b'data', 7.5)
print(data_to_send)

received_data = struct.unpack('i4sf', data_to_send)
print(received_data)

6. الخلاصة

• dataclass: لتعريف هياكل بيانات خفيفة وبسيطة مع تحسين قابلية القراءة والصيانة.
• struct: للتعامل مع البيانات الثنائية بفعالية مع كفاءة عالية في الذاكرة.