تصميم حلقات صحيحة

الأنماط

ما تدل عليه المتغيرة

أكثر الحلقات لا تُخترع: إنها تُركَّب من قطع قليلة تعود في كل البرامج. وكل قطعة متغيرةٌ لها تهيئة قبل الحلقة، وتحديث داخلها، وفوق ذلك دلالة تصحّ بعد كل جولة. ومعرفة القطع بدلالتها، لا بشكلها، هي ما يسمح بجمعها دون خطأ.

• العدّاد قيمته عدد البيانات التي عولجت (أو عدد ما يحقق منها شرطًا). يُهيَّأ بالقيمة 0، لأنه لم يُعالَج أي معطى قبل الجولة الأولى، ويُحدَّث بـ++count، فقط حين يكون هناك ما يُعدّ.
• المجمِّع قيمته تركيب البيانات التي عولجت: مجموعها، أو جداؤها. يُهيَّأ بالعنصر المحايد للعملية (0 للجمع، و1 للضرب)، لأن مجموع لا شيء من البيانات هو 0 وجداء لا شيء منها هو 1.
• القيمة العظمى قيمتها أكبر البيانات التي عولجت، والقيمة الصغرى أصغرها. والقيمة العظمى لمجموعة خالية من البيانات لا وجود لها: ولذلك تُهيَّأ بأول معطى، لا بعدد مختار عشوائيًا.
• القيمة الحارسة قيمة في المدخلات ليست معطى، بل علامة على أن البيانات انتهت. ويقتضي النمط القراءة مرة قبل الحلقة ومرة أخرى في آخر الجسم، كما فعل الدرس الحلقات حين جمع حتى الصفر، بحيث يفحص الشرط كل قيمة قبل أن تُعالَج، ولا تُعدّ القيمة الحارسة معطى أبدًا.
• العَلَم متغير من النوع bool يدل على ما إذا كان أمر ما قد وقع ولو مرة بين البيانات التي عولجت. يُهيَّأ بـfalse ويصير true في أول مرة يقع فيها الأمر؛ ولا تعيده أي جولة لاحقة إلى false.

مثال يجمع القطع كلها

يدوّن سجلّ للأمطار عدد المليمترات التي هطلت في كل يوم. يقرأ البرنامج أولًا عتبةً، ثم قياسات عدة أيام، تنتهي بعدد سالب، لا يمكن أن يكون قياسًا ويؤدي دور القيمة الحارسة؛ ويكتب عدد القياسات، ومتوسطها، والقيمة العظمى، وعدد الأيام التي تجاوزت العتبة، وهل كان هناك يوم بلا مطر.

#include <iostream>#include <print>​int main(){    double threshold{};    std::cin >> threshold;    int count{0};          // عدّاد: القياسات المعالَجة    int aboveCount{0};     // عدّاد: القياسات فوق العتبة    double total{0.0};     // مجمِّع: مجموع القياسات    double largest{0.0};   // القيمة العظمى: لا معنى لها إلا إذا count > 0    bool dryDay{false};    // عَلَم: كان هناك يوم بلا مطر    double value{};    std::cin >> value;    while (std::cin && value >= 0.0) {        if (count == 0 || value > largest) {            largest = value;        }        ++count;        total += value;        if (value > threshold) {            ++aboveCount;        }        if (value == 0.0) {            dryDay = true;        }        std::cin >> value;    }    if (count == 0) {        std::println("لا توجد قياسات.");    } else {        std::println("عدد القياسات: {}؛ المتوسط: {:.2f} مم", count, total / count);        std::println("القيمة العظمى: {:.1f} مم؛ الأيام فوق {:.1f} مم: {}", largest, threshold, aboveCount);        std::println("أيام بلا مطر: {}", dryDay ? "نعم" : "لا");    }}

104.5 0 12.5 21.5 7.5 -1

عدد القياسات: 5؛ المتوسط: 9.20 ممالقيمة العظمى: 21.5 مم؛ الأيام فوق 10.0 مم: 2أيام بلا مطر: نعم

أربعة قرارات تستحق التعليق. الشرط count == 0 || value > largest يهيّئ القيمة العظمى بأول معطى دون قراءة مستقلة: في الجولة الأولى يكون العدّاد 0 ويقع الإسناد دائمًا؛ وفي الجولات اللاحقة، لا يقع إلا إذا تجاوز المعطى القيمة العظمى. والمقارنة value == 0.0 مضبوطة، لأن القيمة قُرئت ولم تُحسب: الرقم 0 يتحوّل إلى الصفر المضبوط، وتحذير الدرس أعداد الفاصلة العائمة من == يخصّ نتائج العمليات. ويتضمن شرط الحلقة std::cin، بحيث إن مدخلات تنتهي بلا قيمة حارسة تنهي الحلقة هي أيضًا. ولا يُحسب المتوسط إلا إذا وُجدت قياسات: إذا كان count يساوي 0، فإن total / count يكون $0/0$، وهو في الفاصلة العائمة ليس خطأ، بل القيمة «ليس عددًا»، التي كان البرنامج سيكتبها دون تنبيه.

ولنلاحظ أن كل متغيرة، في كل صف من الشكل، تحقق دلالتها بالنسبة إلى القياسات التي عولجت حتى تلك اللحظة: total مجموعها، وlargest قيمتها العظمى، وdryDay يقول هل كان بينها صفر. وهذه الخاصية، التي تصحّ بعد كل جولة، لها اسم.