طرق بسيطة لتحويل Python إلى آلة حاسبة قوية
Python ليست مجرد لغة برمجة لتطوير التطبيقات، بل يمكن استخدامها كأداة يومية لحل العمليات الحسابية بسهولة وفعالية. بفضل بنيتها البسيطة ومكتباتها المتنوعة، يمكنك إجراء الحسابات الأساسية والمعقدة بمرونة تفوق الآلات الحاسبة التقليدية. في هذا المقال، سنوضح كيفية استخدام Python كآلة حاسبة، بدءًا من العمليات الأساسية وحتى الحسابات المتقدمة.
الملخص
- إن تطبيقات الآلة الحاسبة والآلات الحاسبة المحمولة غير عملية، ولكن الوضع التفاعلي في Python يستدعي بسهولة النتائج السابقة للحسابات. يمكنك أيضًا التمرير والبحث عن المدخلات.
- يوفر Python وظائف حسابية أساسية مشابهة للآلات الحاسبة المحمولة.
- يمكن لـ Python الاستفادة من المكتبات المتقدمة مثل math وNumPy وSciPy وSymPy لإجراء عمليات حسابية أكثر تعقيدًا تتجاوز الحساب الأساسي.
إن النكتة الشائعة بين مبرمجي Python هي أن الوضع التفاعلي يعمل بشكل رائع كآلة حاسبة مكتبية. فيما يلي الأسباب التي تجعل هذا قريبًا من الواقع.
الآلات الحاسبة بها عيب في التصميم
إذا كنت تستخدم آلة حاسبة محمولة، فقد تكون لاحظت شيئًا محبطًا إذا كان لديك نموذج أساسي: من الصعب تذكر النتائج السابقة عند استخدامها في حسابات جديدة.
يمكنك حفظ الأرقام في الذاكرة لاستدعائها لاحقًا في بعض الآلات الحاسبة، ولكن عليك أن تعرف كيفية عملها. وهذا يعني قراءة دليل. لقد قمت بحفظ الدليل، أليس كذلك؟ بالطبع، يمكنك عادةً العثور على الدليل عبر الإنترنت. قد يكون هذا جيدًا بما يكفي لمستخدمي TI وCasio، ولكن العديد من الآلات الحاسبة المادية، أو على الأقل تلك التي يمكنك شراؤها اليوم، تأتي من شركات تصنيع عامة. حظًا سعيدًا في العثور على التعليمات الخاصة بها!
تطبيقات الآلة الحاسبة على هاتفك أو الكمبيوتر ليست أفضل كثيرًا. المشكلة الرئيسية مع هذه البرامج هي أنها تحاول جعل نفسها تبدو وتعمل مثل الآلات الحاسبة المحمولة. بين مصممي واجهة المستخدم، يُعرف هذا باسم “المحاكاة”. تبدو الآلات الحاسبة البرمجية غير مريحة للاستخدام لأنك يجب أن تنقر على الأزرار يدويًا.
إذا كنت تأخذ دورات في الرياضيات أو العلوم، فمن المرجح أن يُسمح لك فقط باستخدام الآلة الحاسبة المحمولة في الامتحانات. عندما تكون بمفردك، فمن الأفضل استخدام شيء مثل Python.
الوضع التفاعلي في Python سهل الاستخدام
على الرغم من أن Python مخصص للبرمجة، إلا أنه يمكنه حل الكثير من المشكلات المتعلقة بالآلات الحاسبة المحمولة والبرمجيات.
بمجرد تثبيت Python واستدعاء المترجم من قائمة نظامك أو كتابة python في سطر الأوامر، يمكنك استخدام جميع الوظائف الحسابية القياسية في Python بمجرد كتابتها والضغط على Enter لتنفيذها عند المطالبة:
2 + 2
5 * 3
45 - 30
720 / 5
يمكنك أيضًا تثبيت iPython لإجراء عمليات تفاعلية أكثر قوة. عند الانتهاء من استخدام Python، للخروج من جلستك، اكتب exit() أو اضغط على Ctrl+D على Linux أو macOS أو Ctrl+Z في Windows (ما لم تكن تقوم بتشغيل Python في نظام Windows الفرعي لنظام Linux، حيث تستخدم Ctrl+D كما هو الحال في أنظمة أخرى شبيهة بنظام Unix). ولكنك ربما تريد تركه مفتوحًا. لا تعرف أبدًا متى قد ترغب في إجراء عملية حسابية، بالإضافة إلى أنه عذر رائع لتعلم Python.
استخدم مكتبات قوية لمزيد من الرياضيات المتقدمة
في حين أن Python رائعة للرياضيات البسيطة، إلا أنها قادرة على المزيد مع المكتبات المناسبة.
ستحول مكتبة الرياضيات المضمنة Python إلى آلة حاسبة علمية. يمكنك استخدام وظيفة الاستيراد للوصول إلى وظائفها.
import mathلنفترض أنك تريد تقريب قيمة باي. يمكنك الحصول عليه من مكتبة الرياضيات:
math.piتحتوي مكتبة الرياضيات أيضًا على دوال مثلثية. لنفترض أنك تريد إيجاد جيب الزاوية 45 درجة. تتوقع الدوال المثلثية الزوايا بالراديان، لكن مكتبة الرياضيات تحتوي أيضًا على دوال للتحويل بين الاثنين. لتحويل الزاوية إلى راديان:
math.radians(45)ولحساب جيب هذه النتيجة:
math.sin(_)
يمكنك ربط وسيطات الدالة بعدد أقل من الأسطر:
math.sin(radians(45))هناك العديد من المكتبات الأخرى التي يمكنك تثبيتها إذا كان لديك المزيد من الرياضيات المتقدمة التي يجب عليك القيام بها. تتيح لك هذه المكتبات، مثل NumPy وSciPy وSymPy، التعامل مع أي شيء من الإحصاء إلى حساب التفاضل والتكامل إلى الجبر الخطي إلى المعادلات التفاضلية. تتمثل ميزة هذه المكتبات في أنها مجانية ومفتوحة المصدر. هذا هو السبب وراء تحول Python إلى لغة اختيار للحوسبة العلمية وسبب آخر لتعلم هذه اللغة.
مثال جيد هو SymPy، وهو نظام جبر حاسوبي. يعمل نظام الجبر الحاسوبي مع الرياضيات الرمزية بالطريقة التي تعمل بها الآلة الحاسبة مع الرياضيات العددية.
الفرق الرئيسي بين الاثنين هو كيفية التعامل مع أشياء مثل الجذور التربيعية. عندما تأخذ الجذر التربيعي لـ 2 باستخدام دالة sqrt الخاصة بمكتبة الرياضيات، تحصل على تقريب فاصلة عائمة لأنه ليس مربعًا مثاليًا وهو رقم غير نسبي.
عند أخذ الجذر التربيعي في SymPy، يتم طباعة الجذر التربيعي الذي ليس جذرًا تربيعيًا كما يبدو في كتاب مدرسي. كما سيقوم تلقائيًا باستبعاد أي مربعات مثالية.
يوجد أدناه مترجم تفاعلي خاص مزود مع SymPy ومجهز للجلسات التفاعلية. أعرض عملية الجذر التربيعي من مكتبة الرياضيات وSymPy. لاحظ أن الأخير يحتوي حتى على رمز الجذر التربيعي؟
إن SymPy أقوى من ذلك بكثير، حيث يتيح لك حل المعادلات وأخذ المشتقات والتكاملات للوظائف. كل هذه المكتبات هي أدوات قوية يمكنك استخدامها. SageMath هي بيئة كاملة مبنية على Python تهدف إلى التنافس مع Mathematica وMaple وMATLAB.
إذا كنت تدرس هذه الموضوعات، فإن Python سيتيح لك التركيز على المشكلة بدلاً من العمليات الحسابية.
استخدام Python كآلة حاسبة يمنحك مرونة وإمكانيات لا تتوفر في الأدوات التقليدية. بفضل البنية السهلة والتوسع عبر المكتبات، يمكنك إجراء حسابات معقدة أو إنشاء أدوات مخصصة لتلبية احتياجاتك. إذا لم تكن قد جربت ذلك بعد، فابدأ اليوم واستمتع بتجربة برمجية ممتعة وفعالة.