تحقیق مقاله برنامه نویسی

درس اول : آغاز کار با C#

در این درس با ارائه چند برنامه و مثال ساده به طرز کار زبان C# می‌پردازیم. اهداف این درس عبارتند از :

فهم ساختار پایه‌ای یک برنامه C#

آشنایی با Namespace

آشنایی با کلاس (Class)

آشنایی با عملکرد متد Main()

آشنایی با ورودی/خروجی یا I/O

لیست 1-1، یک برنامه ساده با عنوان Welcome در زبان C#

// Namespace اعلان

using  System;

// کلاس آغازین برنامه

class WelcomeCSS

  {

   // آغاز کار اجرای برنامه

   public static void Main()

    {

     // نوشتن متن در خروجی

     Console.WriteLine("Welcome to the C# Persian Tutorial!");

    }

  }

برنامه لیست 1-1 دارای 4 پارامتر اصلی است، اعلان Namespace، کلاس، متد Main() و یک دستور زبان C#.

در همین جا باید به یک نکته اشاره کنم، برای زبان C# همانند بیشتر زبانهای برنامه‌سازی دو نوع کامپایلر وجود دارد. یک نوع کامپایلر که به کامپایلر Command Line معروف است و نوع دیگر کامپایلر Visual است. کامپایلر‌های Command Line محیطی شبیه به محیط DOS دارند و با دادن یک سری دستورات به اجرا در می‌آیند. کامپایلرهای Visual محیطی همانند ویندوز دارند که با دارا بودن محیط گرافیکی و ابزارهای خاص، برنامه‌ نویس را در امر برنامه‌سازی کمک می‌کنند. از نمونه‌های هر یک از کامپایلرها، می‌توان به Microsoft C# Command Line Compiler که یک کامپایلر Command Line و Microsoft Visual C# که یک کامپایلر Visual است، اشاره کرد. البته در حال حاضر بیشتر از کامپایلرهای ویژوال استفاده می‌شود.

من سعی می‌کنم در آینده به توضیح محیط Visual C# و Visual Studio.Net بپردازم. اما فعلاً برای اجرای برنامه‌ها می‌توانید از Visual Studio.Net استفاده کنید. پس از نصب آن، وارد محیط C# شده و در قسمت انتخاب برنامه جدید گزینه Console را جهت اجرای برنامه‌ها انتخاب نمایید.

برای این درس، فعلاً به توضیحات بیشتر درباره محیط ویژوال نمی‌پردازم اما در آینده به توضیح کامل محیط Visual Studio.Net خواهم پرداخت.

برای اجرای کد بالا در صورتیکه از محیط ویژوال استفاده می‌کنید باید بر روی دکمه Run کلیک کنید و در صورتیکه کامپایلر Command Line دارید با دستور  زیر می‌توانید برنامه را اجرا کنید : csc Welcome.cs

پس از اجرای برنامه، کامپایلر برای شما یک فایل قابل اجرا(Executable) تحت نام Welcome.exe تولید می‌کند.

نکته : در صورتیکه از Visual Studio.Net(VS.Net) استفاده کنید، پس از اجرای برنامه، یک صفحه برای نمایش خروجی به سرعت باز شده و بسته می‌شود و شما قادر به دیدن خروخی نخواهید بود. برای اینکه بتوانید خروجی برنامه را ببینید، در انتهای برنامه دستور زیر را وارد نمایید :

‍Console.ReadLine();

 استفاده از این دستور باعث می‌شود تا برنامه منتظر دریافت یک ورودی از کاربر بماند، که در این حالت شما می‌توانید خروجی برنامه خود را دیده و سپس با زدن کلید Enter برنامه را خاتمه دهید.

نکته دیگری که در مورد زبان برنامه‌نویسی C# باید مورد توجه قرار دهید اینست که این زبان Case Sensitive است، بدین معنا که به حروف کوچک و بزرگ حساس است یعنی برای مثال ReadLine با readLine متفاوت است به طوریکه اولی جزو دستورات زبان C# و دومی به عنوان یک نام برای متغیر یا یک تابع که از طرف کاربر تعریف شده است در نظر گرفته می‌شود.

اعلان Namespace به سیستم اعلان می‌نماید که شما از توابع کتابخانه‌ای  System  جهت اجرای برنامه‌ها خود استفاده می‌نمایید. دستوراتی مانند WriteLine و ReadLine جزو توابع کتابخانه‌ای System می‌باشند. اغلب دستورات و توابع مهم و کلیدی استفاده از کنسول ورودی/خروجی در این کتابخانه می‌باشد. در صورتیکه در ابتدای برنامه از using System استفاده نکنید، یابد در ابتدای هر یک از دستورات برنامه که مربوط این کتابخانه است، از کلمه System استفاده نمایید. بعنوان مثال در صورت عدم استفاده از using System باید از دستور System.Console.WriteLine() به جای Console.WriteLine() استفاده نمایید.

تعریف کلاس،Class Welcome CSS، شامل تعریف داده‌ها(متغیرها) و متدها جهت اجرای برنامه است. یک کلاس، جزو معدود عناصر زبان C# است که بوسیله آن می‌توان به ایجاد یک شی (Object) از قبیل واسط‌ ها (Interfaces) و ساختارها(Structures)، پرداخت. توضیحات بیشتر در این زمینه در درس‌های آینده ذکر می‌شوند. در این برنامه کلاس هیچ داده‌ و متغیری ندارد و تنها شامل یک متد است. این متد، رفتار(Behavior) این کلاس را مشخص می‌کند.

متد درون این کلاس بیان می‌کند که این کلاس چه کاری را پس از اجرا شدن انجام خواهد داد. کلمه کلیدی Main() که نام متد این کلاس نیز می‌باشد جزو کلمات رزرو شده زبان C# است که مشخص می‌کند برنامه از کجا باید آغاز به کار نماید. وجود متد Main() در تمامی برنامه‌های اجرایی ضروری است. در صورتیکه یک برنامه حاوی متد Main() نباشد بعنوان توابع سیستمی همانند dll های ویندوز در نظر گرفته می‌شود.

قبل از کلمه Main() کلمه دیگری با عنوان static آورده شده است. این کلمه در اصطلاح Modifier می‌گویند. استفاده از static برای متد Main() بیان می‌دارد که این متد تنها در در همین کلاس قابل اجراست و هیچ نمونه‌ای (Instance) دیگری از روی آن قابل اجرا نمی‌باشد. استفاده از static برای متد Main() الزامی است زیرا در ابتدای آغاز برنامه هیچ نمونه‌ای از هیچ کلاس و شی‌ای موجود نمی‌باشد و تنها متد Main() است که اجرا می‌شود. (در صورتیکه با برخی اصطلاحات این متن از قبیل کلاس، شی، متد و نمونه آشنایی ندارید، این به دلیل آنست که این مفاهیم جزو مفاهیم اولیه برنامه‌نویسی شی‌گرا (OOP) هستند. سعی می‌کنم در درس‌های آینده به توضیح این مفاهیم نیز بپردازم، ولی فعلاً در همین حد کافی می‌باشد.)

هر متد باید دارای یک مقدار بازگشتی باشد، یعنی باید مقداری را به سیستم بازگرداند، در این مثال نوع بازگشتی void تعزیف شده است که نشان دهنده آنست که این متد هیچ مقداری را باز نمی‌گرداند یا به عبارت بهتر خروجی ندارد. همچنین هر متد می‌تواند دارای پارامترهایی نیز باشد که لیست پارامترهای آن در داخل پرانتزهای جلوی آن قرار می‌گیرد. برای سادگی کار در این برنامه متد ما دارای هیچ پارامتری نیست ولی در ادامه همین درس به معرفی پارامترها نیز می‌پردازم.

متد Main() رفتار و عمل خود را بوسیله Console.WriteLine(…) مشخص می‌نماید. Console کلاسی در System است و WriteLine() متدی در کلاس  Console. در زبان C# از اپراتور "." (نقطه dot) جهت جداسازی زیرروتین‌ها و زیرقسمتها استفاده می‌کنیم. همانطور که ملاحظه می‌کنید چون WriteLine() یک متد درون کلاس Console است به همین جهت از "." جهت جداسازی آن استفاده کرده‌ایم.

در زبان ‍C#، برای قرار دادن توضیحات در کد برنامه از // استفاده می‌کنیم. بدین معنا که کامپایلر در هنگام اجرای برنامه توجهی به این توضیحات نمی‌کند و این توضیحات تنها به منظور بالا بردن خوانایی متن و جهت و کمک به فهم بهتر برنامه قرار می‌گیرند. استفاده از // تنها در مواردی کاربرد دارد که توضیحات شما بیش از یک خط نباشد. در صورت تمایل برای استفاده از توضیحات چند خطی باید در ابتدای شروع توضیحات از /* و در انتها آن از */ استفاده نمایید. در این حالت تمامی مطالبی که بین /*  */ قرار می‌گیرند به عنوان توضیحات (Comments) در نظر گرفته می‌شوند.

تمامی دستورات (Statements) با ";"، سمی کولون، پایان می‌یابند. کلاس‌ها و متد‌ها با } آغاز شده و با { خاتمه می‌یابند. تمامی دستورات بین { } یک بلوک را می‌سازند.

بسیاری از برنامه‌ها از کاربر ورودی دریافت می‌کنند. انواع گوناگونی از این ورودی‌ها می‌توانند به عنوان پارامتری برای متد Main() در نظر گرفته شوند. لیست 2-1 برنامه‌ای را نشان می‌دهد نام کاربر را از ورودی دریافت کرده و آن را بر روی صفحه نمایش می‌دهد. این ورودی به صورت پارامتری برای متد Main() در نظر گرفته شده است.

لیست 2-1 : برنامه‌ای که ورودی را از کاربر، بعنوان پارامتر Main()، دریافت می‌کند.

// Namespace اعلان

using System;

// کلاس آغازین برنامه

class NamedWelcome

  {

   // آغاز اجرا برنامه

   public static void Main(string[] args)

     {

      // نمایش بر روی صفحه

      Console.WriteLine("Hello, {0}!", args[0]);

      Console.WriteLine("Welcome to the C# Persian Tutorial!");

     }

  }

توجه داشته باشید که این برنامه، ورودی را به صورت Command-Line دریافت می‌کند و در هنگام اجرای برنامه باید ورودی را در Command-Line وارد نمایید. در صورتیکه ورودی را وارد ننمایید برنامه دچار مشکل شده و متوقف خواهد شد.

همان طور که در لیست 2-1 مشاهده می‌نمایید، پارامتر متد Main() با عنوان args مشخص شده است. با استفاده از این نام در داخل متد می‌توان آن استفاده نمود. نوع این پارامتر از نوع آرایه‌ای از نوع رشته (string[]) در نظر گرفته شده است. انواع(types) و آرایه‌ها را در درس‌های بعدی بررسی می‌کنیم. فعلاً بدانید که آرایه رشته‌ای جهت نگهداری چندین کاراکتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. [] مشخص کننده آرایه هستند که مانند یک لیست عمل می‌کند.

همانطور که ملاحظه می‌کنید در این برنامه دو دستور Console.WriteLine(…) وجود دارد که اولین دستور مقداری با دستور دوم متفاوت است. همانطور که مشاهده می‌کنید داخل دستور Console.WriteLine(…) عبارتی به شکل {0} وجود دارد. این آرگومان، نشان می‌دهد که به جای آن چه مقداری باید نمایش داده شود که در این جا args[0] نشان داده می‌شود. عبارتی که داخل " " قرار دارد عیناً در خروجی نمایش داده می‌شود، به جای آرگومان {0}، مقداری که پس از " قرار دارد، قرار می‌گیرد. حال به آرگومان بعدی یعنی args[0] توجه کنید. مقدار صفر داخل [] نشان می‌دهد که کدام عنصر از آرایه مورد استفاده است. در C# اندیس آرایه از صفر شروع می‌شود به همین جهت برای دسترسی به اولین عنصر آرایه باید از اندیس صفر استفاده کنیم.(همانطور که قبلاً نیز کفتم آرایه‌ها را در درس‌های آینده توضیح خواهم داد، هدف از این درس تنها آشنایی با C# است.!)

مجدداً به آرگومان {0} بازگردیم. این آرگومان نشان می دهد که یک مقدار باید در رشته خروجی قرار گیرد، این مقدار همان args[0]  است. اگر شما این برنامه را از طریق Command-Line اجرا نمایید خروجی شبیه به زیر خواهید گرفت :

>Hello!, Meysam!

>Welcome to C# Persian Tutorial!

همان گونه که می‌بینید، پس از اجرای برنامه نام شما که از طریق Command-Line آنرا وارد نموده‌اید در خروجی ظاهر می‌شود. استفاده از آرگومان {n}، که در آن n یک مقدار عددی است، جهت فرمت دادن به متن خروجی است که بر روی صفحه به نمایش در می‌آید. مقدار n از صفر آغاز شده و به ترتیب افزایش می‌باید. به مثال زیر توجه کنید :

Console.WriteLine("Hello! ,{0} ,{1}, {2}",args[0],args[1],args[2]);

این خط از برنامه سه مقدار args[0],args[1],args[2] را در خروجی به ترتیب نمایش می‌دهد. ملاحظه می‌نمایید که چون 3 مقدار را می‌خواهیم نمایش دهیم، سه بار از آرگومان {n} استفاده کرده‌ایم و هر بار یک واحد به مقدار قبلی افزوده‌ایم. در آینده بیشتر با این مفاهیم آشنا می‌شویم.

مطلبی که باید در مورد لیست 2-1 به آن توجه شود آنست که این برنامه تنها از طریق  Command-Lineقابل اجراست و در صورتیکه کاربر از این مطلب که برنامه باید دارای ورودی به صورت Command-Line باشد، بی اطلاع باشد و ورودی را در Command-Line وارد نکند، برنامه متوقف شده و اجرا نمی‌شود. پس برای رفع چنین مشکلی باید از روش بهتری جهت دریافت ورودی از کاربر استفاده کرد.

لیست 3-1 : یک برنامه که قابلیت محاوره با کاربر را دارد.

// Namespace اعلان

using System;

// کلاس آغازین برنامه

class InteractiveWelcome

  {

   //آغاز اجرای برنامه

   public static void Main()

    {

     // متنی بر روی صفحه نمایش داده می‌شود

     Console.Write("What is your name?: ");

     //متنی نمایش داده شده و برنامه منتظر دریافت ورودی می‌ماند

     Console.Write("Hello, {0}! ", Console.ReadLine());

     Console.WriteLine("Welcome to the C# Persian Tutorial!");

    }

  }

همانطوریکه در این برنامه دیده می شود، متد Main() دارای پارامتر نیست. در عوض یک خط به متن برنامه لیست 2-1 اضافه شده است. در اولین خط از این برنامه، متنی با عنوان اینکه نام شما چیست؟ بر روی صفحه ظاهر می‌شود. سپس در خط بعدی پس از نوشتن کلمه Hello, ، برنامه منتظر دریافت ورودی از کاربر می‌شود. بدین معنی که این بار تا زمانیکه کاربر متنی را به عنوان نام خود وارد نکند اجرای برنامه به پیش نخواهد رفت و خط بعدی اجرا نمی‌شود. این برنامه روش ایجاد ارتباط از طریق برنامه با کاربر را نمایش می‌دهد. در این مثال کاربر دقیقاً متوجه می‌شود که چه زمانی باید اطلاعات را وارد نماید و این اطلاعات چه باید باشد در حالیکه در مثال قبل چنین نبود. همانگونه که می‌بینید در این برنامه آرگومان {0} مستقیماً از طریق دستور Console.ReadLine() دریافت می‌شود و بلافاصله در خروجی نمایش داده می‌شود. دستور ReadLine() نیز یکی از متدهای کلاس Console است که بوسیله آن رشته ورودی خوانده می‌شود.

خروجی برنامه فوق به شکل زیر است :

What is your name?:

(سپس برنامه منتظر دریافت متنی از ورودی توسط کاربر می‌ماند)

(پس از اینکه کاربر رشته‌ای را وارد کرد و کلیدEnter را فشار داد، متن زیر نمایش داده می‌شود.)

Hello, Meysam!

(سپس اجرای برنامه به دستور بعدی منتقل می‌شود)

Welcome to the C# Persian Tutorial!

خروجی کامل برنامه :

What is your name?:

Hello, Meysam! Welcome to the C# Persian Tutorial!

توجه کنید که ReadLine() به عنوان یک متد، مقداری را به سیستم بازمی‌گرداند. این مقدار در این برنامه به آرگومان {0} برگردانده می‌شود. این خط از برنامه را می‌توان طور دیگری هم نوشت :

string myName=Console.ReadLine();

Console.WriteLine("Hello, {0}!",myName);

در این حالت ما یک متغیر از نوع رشته با نام myName تعریف کرده‌ایم که مقدار ورودی در آن ذخیره می‌شود و سپس از این مقدار به عنوان مقداری‌ که {0} می‌پذیرد استفاده کرده‌ایم.

در این درس آموختید که ساختار کلی یک برنامه C# چگونه است. هر برنامه C# از یک کلاس اصلی تشکیل می‌شود که این کلاس شامل داده‌ها و متغیرها و متدهایی می‌باشد. متد آغازین برنامه که برنامه با آن شروع به اجرا می‌کند، متد Main() است. با استفاده از توابع کتابخانه‌ای می‌نوان به کلاسها و متدهای C# دسترسی پیدا کرد. از جمله این توابع System بود که یکی از کلاسهای آن Console و چند متد این کلاس،  متدهای WriteLine() و ReadLine() بودند.

درس دوم – عبارات، انواع و متغیرها در C#

در این درس به معرفی عبارات، انواع و متغیرها در زبان C# می‌پردازیم. هدف از این درس بررسی موارد زیر است :

آشنایی با متغیرها

فراگیری انواع(Types) ابتدایی در C#

فراگیری و درک عبارات(Expressions) در C#

فراگیری نوع رشته‌ای(String) در زبان C#

فراگیری چگونگی استفاده از آرایه‌ها(Arrays) در زبان C#

متغیرها، به بیان بسیار ساده، مکانهایی جهت ذخیره اطلاعات هستند. شما اطلاعاتی را در یک متغیر قرار می‌دهید و از این اطلاعات بوسیله متغیر در عبارات ‍‍C# استفاده می‌نمایید. کنترل نوع اطلاعات ذخیره شده در متغیرها بوسیله تعیین کردن نوع برای هر متغیر صورت می‌پذیرد.

C# زبانی بسیار وابسته به انواع است، بطوریکه تمامی عملیاتی که بر روی داده‌ها و متغیرها در این زبان انجام می‌گیرد با دانستن نوع آن متغیر میسر می‌باشد. قوانینی نیز برای تعیین اینکه چه عملیاتی بر روی چه متغیری انجام شود نیز وجود دارد.(بسته به نوع متغیر)

انوع ابتدایی زبان C# شامل : یک نوع منطقی(Boolean) و سه نوع عددی اعداد صحیح(integer)، اعداد اعشاری(Floating points) و اعداد دسیمال(Decimal) می‌باشد.(به انواع Boolean از اینرو منطقی می‌گوییم که تنها دارای دو حالت منطقی صحیح(True) و یا غلط(False) می‌باشند.)

مثال 1 – نشان دادن مقادیر منطقی (Boolean)

using System;

class Booleans

{

  public static void Main()

   {

    bool content = true;

    bool noContent = false;

    Console.WriteLine("It is {0} that C# Persian provides C# programming language

        content.", content);

    Console.WriteLine("The statement above is not {0}.", noContent);

   }

}

در این مثال، مقادیر منطقی متغیر‌های Boolean به عنوان قسمتی از جمله در خروجی نمایش داده می‌شوند. متغیر‌های bool تنها می‌توانند یکی از دو مقدار true یا false را داشته باشند، یعنی همانند برخی از زبانهای برنامه‌سازی مشابه، مانند C و یا C++، مقدار عددی نمی‌پذیرند، زیرا همانگونه که می‌دانید در این دو زبان هر مقدار عددی صحیح مثبت بغیر از صفر به عنوان true و عدد صفر به عنوان false در نظر گرفته می‌شود و در حقیقت نوع bool در این دو زبان نوعی integer می‌باشند. اما در زبان C# انواع bool یکی از دو مقدار true یا false را می‌پذیرند. خروجی برنامه بالا به صورت زیر است :

It is True that C# Persian provides C# programming language content.

The statement above is not False.