» «
תכנות מונחה עצמים
מהו תכנות מונחה עצמים?



תכנות מונחה עצמים (Object Oriented Programming) מחקה את החשיבה האנושית. אנו כבני האדם נוטים לסווג את כל מה שבו בקטגוריות. כל עצם בעולם נמצא בקטגוריות מסוימות, שחוסכות לנו את הצורך לציין פרטים שמשותפים לקטגוריות הללו. אם נתאר מכונית מדגם מסוים, נוכל לתאר רק את מה שייחודי לה, כי תכונות כמו מנוע, או 4 גלגלים, ברורות מעצם זה שהיא משתייכת לקטגוריית המכוניות.

בדומה לכך, התכנות מונחה העצמים במדעי המחשב מאופיין בביצוע פעולות על עצמים ממוחשבים שנקראים "אובייקטים" (Objects). זהו סגנון תכנות יעיל מאוד, המאפשר קוד מאורגן יותר, קצר משמעותית ופחות חוזר על עצמו ומשום כך גם חסכוני בקידוד ובשגיאות אפשריות.

שפות כמו ++C ו-TypeScript הציעו הרחבות מבוססות אובייקטים לשפות כמו C ו-JavaScript, מה שהפך את ההגירה אליהן קלה יחסית, מהשפות חפרוצדורליות, חסרות האובייקטים.

בתכנות מבוסס אובייקטים, שבראשי תיבות קוראים לו OOP, מקבצים את כל המשתנים והפונקציות של עניין מסוים אל תוך מחלקה (class).

בדומה לצורת החשיבה שלנו על העולם, האובייקטים בתכנות OOP מתייחסים ומתקשרים אחד עם השני, כשכל אובייקט מתאר מהו ומה הוא יכול לעשות, אבל הידיעה שלנו למי הוא דומה או משתייך, חוסכת הרבה מידע מיותר. אם נראה נשר בשמיים, נזהה מיד שהוא עוף ומכאן צריך רק לדעת מה מיוחד בו לעומת העופות ככלל, בעוד שכנפיים, מקור או נוצות הם ברורים מאליהם.


#יתרונות
יתרונו הגדול של תכנות OOP הוא בכך שאנו מתכנתים בו אובייקטים ומגדירים ביניהם פעולות ובכך מארגנים ומפשטים את הקוד ועושים את העבודה איתו קלה, מדויקת ויעילה יותר.

אבל יש עוד משהו טוב בתכנות כזה. תכנות מונחה עצמים היא שיטה המחקה את החשיבה האנושית. היא אינטואיטיבית וקרובה יותר לדרך החשיבה בה רובנו חושבים ומטפלים בבעיות שבפניהן אנו ניצבים.

למעשה, גם בתכנות וגם בחיים, סידור וארגון המידע בצורה כזו מקלים את השליטה בכמות המידע העצומה שבה אנו מוצפים ומאפשרים לסדר את המידע הזה במוחנו ובמחשב, בצורה נוחה ויעילה מאוד.

באופן כזה ניתן לשלוף ולזהות מידע בקלות, כל אימת שנרצה ולנהל אותו היטב. גם העדכונים והשינויים בקוד כזה הם פשוטים הרבה יותר ומונעים שגיאות.

ניתן לומר שבפרויקטים גדולים, המבוססים על Frameworks קיימים ומעסיקים מספר מתכנתים, הקידוד בתכנות מונחה עצמים מתאים במיוחד ואולי אף הכרחי.


#עקרונות
הפשטה של הנתונים (Data Abstraction) - המתכנת מתרכז במאפיינים הרלוונטיים של העצם.

כימוס (Encapsulation)- הסתרה של פרטי המימוש מהמשתמש בעצם.

מודולריות (Modularity) - מפרידים עצמים ליחידות נושא.

היררכיה, או הורשה (Inheritance) - מגדירים יחסים היררכיים בין העצמים ואובייקט יורש תכונות מהמחלקה שלו.

טיפוסיות חזקה (Strong Typing) - מניעה של בלבול או ערבוב בין טיפוסי עצמים שונים זה מזה.


#האובייקט
בשיטת ה-Object Oriented Programming כל דבר הוא אובייקט.
בתכנות מונחה עצמים מגדירים מחלקות (Classes). לאחר הגדרת מחלקה אפשר לייצר מופעים שלה, שנקראים אובייקטים (Objects).

כך למשל מתכננים ומייצרים מטוס חדש, מחלקים ידועים ומוכרים המרכיבים אותו, שעל גבם תבוא החדשנות של הדגם החדש. איש בימינו לא מתחיל לייצר מטוס מכלום, כי יש הגדרות מוכרות ומוכחות למרכיבים העיקריים שמייצרים מטוס וממרכיבים אלה הוא ייבנה.

כך מחליף סדר וארגון יעיל את הקוד המשוטח, המסורבל והארוך של התכנות הרגיל של פעם (הפרוצדורלי למי שמכיר). במקום רצף הפקודות הענקי והמבולגן יחסית שמאפיין תכנות פשוט, עם המון קודים שחוזרים על עצמם שוב ושוב, מתכננים מחלקה מרכזית לכל דבר וממנה מייצרים בקלות את האובייקטים שנגזרים ממנה, גם עם מאפייניהם היחודיים.


#הגדרות
אם תכנות מונחה עצמים מתמקד בפיתוח של עצמים וביצירת פעולות ביניהם, אז כדאי שנגדיר כמה דברים:

עצם (Object) הוא מעין קפסולת קוד שבתוכה אנו מכניסים שילוב של מידע ופעולות. לרוב זו תהיה מחלקה (Class).

המידע במחלקה ייקרא "תכונות" (Attributes). התכונות שיוצגו הן רק אלה שרלוונטיות לפיתוח או לאפליקציה המסוימת שעליה אנו עובדים.

הפעולות באובייקט שנראות כמו פונקציות ייקראו "שיטות" או "מתודות" (methods). השיטות או המתודות הללו מתארות את מה שאובייקט במחלקה מסוגל לעשות.

ההודעות (Messages) הן מה שמניע את הפעולות. כי השיטות הן בגדר פוטנציאל ובלי הודעה לא תופעל שום שיטה.


#דוגמה
ניתן לראות אובייקט כמו String, בעברית מחרוזת, כשילוב של מידע, שהוא תוכן התווים שמהווה את המחרוזת. יוגדרו גם הפעולות שניתן יהיה לעשות על המחרוזת, כמו הדפסה, חיתוך רשימה, המרה לאותיות גדולות באנגלית וכדומה.

עוד דוגמה? - בתכנות מונחה עצמים ניתן לרשום עובדים למערכת מסוימת. אבל במקום לשמור בנפרד את הנתונים של כל אחד מהם (שם, גיל, תפקיד, השכלה, התמחות וכו') ניצור אובייקט של עובד. מהמחלקה הזו נגזור המון עובדים, על מאפייניהם ותכונותיהם ועל המידע הזה נוכל לבצע פעולות שונות, כמו הדפסה, שאילתות, חיתוכים ועוד.


#סיכום
בתכנות מבוסס עצמים יש תבניות שמתארות סוג של יישות, כמו בחיים עם ישויות כמו מכוניות, בני אדם וכדומה. התבניות הללו נקראות "מחלקות" (Class). תחת ה-Class כהגדרה מרכזית, עם ריכוז של מאפיינים (שהם בעצם משתנים) ומתודות (שהן פעולות שניתן לעשות במחלקה), כל אובייקט שיווצר תחת המחלקה ישאב אותם ממנה.

עוד על המחלקה בתגית "מחלקות".


הנה הסבר התכנות מונחה העצמים (עברית):

https://youtu.be/l6M3qp5Ykus


הסבר לילדים:

https://youtu.be/X3cFiJnxUBY


ההבדל בין תכנות פרוצדורלי של פעם לתכנות מונחה עצמים (מתורגם):

https://youtu.be/OEfSFrk_KEI


4 עמודי התכנות מונחה העצמים:

https://youtu.be/pTB0EiLXUC8


ויסודות התכנות מונחה העצמים עם הדגמות בשפת פייתון (עברית):

https://youtu.be/odRYxQLGb2U?long=yes
משתנה
מהם משתנים בתכנות מחשבים?



דמיינו בקבוק ריק. זהו המשתנה שלנו. יש לו שם משתנה, בקבוק. בתוכנה יכולים להיות משתנים אחרים, כמו ארגז, ארון וכדומה. הם יכולים להיות גם מאוד ספציפיים, כמו ארון בגדים, ארון כלים או ארון נעליים.

נחזור למשתנה הבקבוק. נוכל לאחסן בו משקה כלשהו. סוג המשקה הזה הוא "ערך" המשתנה. הערך של המשתנה יכול להשתנות, כלומר תמיד ניתן לשתות או לשפוך את תוכן הבקבוק ואז למזוג אליו משקה אחר. זו הסיבה בתוכנת מחשב שהוא נקרא "משתנה" ולא "קבוע".


#בתוכנה
אז משתנה (Variable) בתכנות הוא מרכיב מרכזי בתוכנית מחשב, שמהווה בעצם זיכרון. הוא מעין תא תכנותי, קופסת איחסון (Place holder). הנתונים שנשמור במשתנה יכולים להיות כאלה שאנו מייצרים במהלך התכנית, או כאלה שקיבלנו מהמשתמש.

המשתנה מכיל נתון, שיכול להשתנות בזמן הריצה של התכנית - על פי הפקודות הניתנות לו. בכך הוא שונה מהקבוע (const או final), בו נשאר הערך שנקבע בתחילת ההרצה של התכנית ועד סופה ללא שינוי.


#התפקיד
משתנים הם ללא ספק אבני הבניין של שפות תכנות.

המשתנה משמש בתכנית כדי לזכור, לאחסן ולשמור על נתונים להמשך התכנית. זהו מעין לוקר תכנותי, שנוכל לתת לו שם, בהתאם לנתונים שהוא יאחסן. שם המשתנה הוא כמו התווית שעל הקופסה שהוא ובפעם הראשונה שנגדיר את המשתנה יופיע לפניו סימון שמדובר במשתנה (משהו כמו var, כקיצור של variable).

הנתונים שיאוחסנו במשתנה יכולים להיות מוגבלים לסוג מסוים. סוג המשתנה אומר מה יש או יכול להיות בו (מספרים שלמים, עשרוניים, מחרוזות תווים וכו').

למשל מחרוזות טקסט (שיוגדרו כ-String), מספרים שלמים (int), מספרים עשרוניים (double או float) ועוד. את הסוג של הנתונים, ניתן לקבוע כשמגדירים משתנה, כמו שהגדרנו var למשתנה כללי המקבל כל סוג של נתון.


#מה קורה כשמחליפים נתונים?
היות וניתן להחליף את ערכי המשתנה במהלך התכנית, הערך החדש יחליף את הקודם והמשתנה יקבל אותו מרגע השינוי. הערך הקודם, אם היה ספק, יישכח ולא יהיה משהו שיזכיר אותו. כך עובדת תכנית מחשב.

משתנים הם הבסיס של שפת תכנות באשר היא. הם מאפשרים לעשות מניפולציות על הנתונים ולאחסן בהם את התוצאות של אותן פעולות שעשינו.

את שם המשתנה קובע המתכנת. השם הזה הוא ייחודי ואין שני משתנים עם אותו השם. אם נטעה וננסה לתת שוב שם שכבר נתנו - נקבל שגיאה.


הנה סרטון שמסביר מהו משתנה:

https://youtu.be/xjZDZ1TJe4o?t=48s&end=1m53s


המשתנים לתלמידי תכנות שפת פייתון (עברית):

https://youtu.be/FadkQtKw2Dc


והסבר משתנים ב-Javascript (עברית):

https://youtu.be/F6hLRLho0Lc
מתכנת
איך עובד המתכנת?



מתכנתים יודעים לכתוב קוד תוכנה שמפעיל את המחשב ומבצע משימות. הם עושים. זאת באמצעות שפת תכנות שהם יודעים.

כל תוכנה יודעת לעשות דברים. קוד התכנה שכותבים המתכנתים מכיל את ההוראות הדרושות כדי שהמחשב יבצע את הדברים הללו.

בעולם ההייטק בדרך כלל עובדים מתכנתים שונים על תוכנה אחת. כל אחד מהם מתכנת חלק מהקוד השלם ולבסוף מחברים את כל הקוד ומעבירים לבודקי התוכנה, כדי לוודא שכל הטעויות, שתמיד יש בקוד והם נקראים "באגים", יתוקנו.


הנה מתכנתים בחברות סטרטאפ שעובדים ביחד (עברית):

http://youtu.be/iAyfMSmxKoQ


כאן ההבדל בין תיכנות כמו שמציגים אותו בסרטים ובסדרות טלוויזיה ובין המציאות:

https://youtu.be/HluANRwPyNo


לינוס טורוולדס, מי שפיתח את מערכת ההפעלה לינוקס, מספר על התחלת לימוד התיכנות שלו:

https://youtu.be/S5S9LIT-hdc


וכמה חשוב הוא קוד תוכנה:

http://youtu.be/QdVFvsCWXrA
שפת תכנות
מהן שפות תכנות?



שפת תכנות (Programming language) היא שפה המובנת למחשב. קוד שנכתב בשפת התכנות הוא בעצם תוכנה, או חלק מתוכנה. כלומר קוד כזה הוא סדרה של פקודות שגורמות למחשב לבצע פעולות שונות ומגוונות.

את התחומים הללו ששפות התכנות מסוגלות לגרום למחשב לבצע, אתם מכירים היטב ונתקלים בהם כל יום וכל היום. מניווט מנקודה לנקודה (כן, גם טלפון חכם הוא מחשב!), דרך כתיבה ושליחה של מייל לאדם אחר, הפעלה של משחק מחשב, ציור במחשב או השמעת מוסיקה וכדומה.

שפת תכנות היא הכלי שמאפשר לבני אדם, לרוב בעלי מקצוע הידועים כ"מתכנתים", לתקשר עם מחשבים ולתת להם הוראות.

השפה הזו מאפשרת את קיומו של תִּכְנוּת המחשבים, אחד המקצועות המרכזיים של עידן המחשב.

לכל שפת תכנות יש סדרה של עקרונות וכללים מוגדרים. יש לה תחביר - כלומר דרך שבה יש לנסח את הפקודות שנותן המתכנת למחשב. כך יכול המתכנת לכתוב את קוד המקור של תכנית המחשב ובסיומו, לאחר ניפוי ותיקון השגיאות, מבצעת התכנית את תפקידה.

בחירת שפת התכנות המתאימה על ידי המתכנתת תהיה על פי אופי הפרויקט, תכונות השפה והתאמתה למקום עבודה והתמחותו.

בשפות תכנות מודרניות יש שימוש רב באובייקטים. בין השאר זה אומר שקוד המקור, כלומר מה שהמתכנת כותב, משתמש לא פעם ברכיבים שנכתבו על ידי אחרים ושותפו על ידם לטובת הכלל. כך יוצא שכתיבה בשפת תכנות כזו מתבססת לא פעם על הרחבות חיצוניות, המכונות "ספריות".

כיום, בעידן האינטרנט, יש שפות תכנות שמתמחות בצד השרת (אותו מחשב משוכלל שנמצא ב"ענן" ומבצע פעולות שיישלחו בדרך כלל לדפדפן שלנו) ואחרות מתמחות בצד המשתמש, הקליינט, כלומר שפועלות על ובמחשב שלנו.

שפת התכנות Javacript למשל, היא שפה שמתמחה בצד המשתמש, קליינט סייד. פייתון (Python), בניגוד לה, היא שפה המשמשת בעיקר לצד השרת, סרוור סייד.

רק להמחשה של העניין - שתיהן מהשפות הכי פופולריות ומוצלחות. הראשונה היא אולי השפה הכי נפוצה בימינו והשניה Python, היא אולי השפה הכי קלה ללימוד של מתחילים ועדיין היא שפה מעולה לפיתוחי צד שרת ולתעשיית הסייבר. Python (קורס מלא ומתורגם לעברית בסרטון האחרון) היא גם השפה העיקרית של עולם הלמידה העמוקה (Deep Learning) - העתיד של הבינה המלאכותית, שהולך ומשנה את עולם האינטרנט כיום.


הכוח והיופי שבתכנות (מתורגם):

https://youtu.be/crw_U-UgvcY


על המצאת שפת התכנות:

https://youtu.be/Wchru8alhaE


מתכנת מסביר על שפות תוכנה שונות (עברית):

https://youtu.be/7Baq_Xw4azM


שפות התכנות הפופולריות ב-50 שנה האחרונות ועד היום:

https://youtu.be/Og847HVwRSI


ההיסטוריה של שפות התכנות:

https://youtu.be/mhpslN-OD_o?long=yes


וקורס מלא לשפת פייתון הפופולרית, קלה ומצליחה מאוד (מתורגם):

https://youtu.be/rfscVS0vtbw?long=yes

יסודות בתכנות

פונקציה
מהי פונקציה בתכנות?



מכירים את זה שאתם עושים שוב ושוב, כל יום או כל כמה שעות את אותה פעולה וזה נראה לכם לא הגיוני?

גם מתכנתים לא אוהבים לעשות שוב ושוב את אותה פעולה. לכן הם למשל משתמשים בלולאות (Loops). אבל יש מרכיב שחוסך עוד יותר עבודה וכתיבת קוד מיותר. כי מתכנתים אוהבים לשמור את הקוד שלהם DRY, קיצור של "don’t repeat yourself".

לרכיב מקצר העבודה הזה קוראים פונקציה (Function). הפונקציה היא פלא של ייעול. כל מטרתה היא "לקודד פעם אחת, להשתמש הרבה פעמים".


#אבל מהי פונקציה?
פונקציה היא קוד שמבצע פעולה. הרעיון בכתיבת פונקציה הוא לכתוב פעם אחת קוד והוא יחליף את הצורך לכתוב פעולות דומות שוב ושוב, במקומות שונים בתוכנה.

דמייני שאת מתכנתת פעם אחת קטע של קוד ואחרי כן קוראת לו בתוכנה, בכל פעם שצריך שהוא יבצע את תפקידו.

מדהים לא?

ואכן, פונקציה בתכנות היא מרכיב פשוט אבל משמעותי מאוד, המקל את הקידוד ואת הארגון הנכון של תכנית מחשב. כך הוא מקצר את הקוד, חוסך זמן ומקטין את האפשרויות לשגיאות.

כמו במכשיר מיקרוגל או במכונית, בפונקציה משתמשים בכל פעם שרוצים לבצע את הפעולה שהיא יודעת ותוכנתה לעשות. מכונית תסיע אותנו ומיקרו יחמם לנו או יפשיר את האוכל. כל אחד יודע כמה הם שיפרו את חיינו לעומת העולם שלפני המכונית או המיקרוגל.

במילים פשוטות, הפונקציה היא קטע קוד המבצע פעולה, Action כלשהי. המתכנתים כותבים את הפונקציה פעם אחת ויכולים לקרוא לה בקוד מתי שרק ירצו.


#שיטת התכנות של פונקציות
אז השיטה היא פשוטה - מגדירים ומשתמשים. כלומר, מתכנתים פונקציה ונותנים לה שם. מעתה נוכל להשתמש בה בקוד, כלומר לקרוא לה בכל פעם שנצטרך שהיא תבצע את תפקידה.


#איך פונקציה פועלת?
בקריאה לפונקציה, לעתים נצטרך לתת לה נתונים. בשביל זה לפונקציה יש סוגריים. בתוכן נצרף לה לעתים פרמטרים, כלומר נתונים מסויימים שבהם היא תשתמש כדי לחשב ולבצע את מה שהיא תוכנתה לעשות.

כשהפונקציה תסיים "לעבוד" (וזה יהיה מאוד מהיר כמובן) היא תחזיר את הפלט להמשך התכנית, או תבצע פעולה כמו הדפסה או הפעלה של פונקציות אחרות.


#דוגמה לפונקציות בחיים
נסביר את זה רגע בדימוי מהחיים: דמיינו שאתם בפסטיבל עם המון אנשים ואיבדתם את החברה שלכם. אתם ניגשים לבמה ומבקשים להכריז שאתם ממתינים לה. אומרים לכם לדבר עם שמעון, הכרוז של הפסטיבל. הוא בחור נחמד וענייני ומבקש מכם מידע, דאטה. במילים פשוטות - הוא שואל איך קוראים לה ומה שמכם. כשאתם נותנים את הפרטים הללו, שמעון ממהר להכריז במיקרופון "ברכה לוי, בואי ליד הבמה! יוסי ושרון ממתינים לך". דקות אחר כך ברכה מגיעה אליכם ליד הבמה.

סוף טוב הכל טוב!

כלומר, שמעון הוא פונקציה שיודעת להכריז על אבדות. הוא צריך פרמטרים, דאטה הכרחי שבדוגמה הזו הוא שם הגברת ושמות הממתינים לה. כשהוא מבצע את הפעולה שלו, המשימה מתבצעת. אם הוא היה מחזיר תשובה, כמו" ברכה כבר בבית" זה כנראה היה ארגומנט.


#יתרונות הפונקציה
פונקציה מקצרת את הקוד, חוסכת מאוד בזמן פיתוח ומונעת באגים. במילים פשוטות, הרעיון בפונקציה "קודד פעם אחת, השתמש הרבה פעמים!"

איך זה עובד?

דמיינו שהייתם צריכים גם לתקן בעצמכם את המכונית, גם להכין אוכל, גם לבנות את הבית שלכם, לטפל וללמד את הילדים, לתקן את החשמל, את הביוב וכל הדברים שצריך לעשות. אולי זה אפשרי אבל זה לא חכם, נכון?

קוד ללא פונקציות הוא כמו עולם בלי בעלי תפקידים שיודעים היטב כיצד למלא משימות מוגדרות, בלי אנשי מקצוע שהם מומחים בתפקידם ובלי מכשירים שעושים לנו את החיים קלים ונוחים.

זה עולם מסובך ומבולגן. המתכנתים קוראים לקוד כזה "קוד ספגטי". מרוב שהוא עמוס ומנוהל לא נכון, לא מוצאים בו את הידיים והרגליים...

חישבו על הפונקציה כסוג של מכונה, מתקן או חלק בקוד. כשנותנים להם סוג של אינפוט, מידע, הם יודעים לבצע במידע הזה משימה שהוגדרה להם מראש בתכנות.

פעולה כזו של פונקציה יכולה לפעמים לתת לנו משהו בחזרה, ערך או ערכים מוגדרים. ערך כזה בדוגמה שלנו הוא כמו תשובה ששמעון יכול לתת לנו, שברכה נמצאה וממתינה לנו במקום כלשהו.

לעתים פונקציה יכולה לשנות את הדאטה שנתנו לה ולפעמים לקבל החלטה על בסיס הדאטה הזה. בשפות מונחות עצמים יש בדרך כלל סוגריים אחרי שם הפונקציה. כשמכריזים על הפונקציה, כלומר כשמהמתכנתים מציגים אותה לראשונה, הם מגדירים שבסוגריים האלה יוכנס הדאטה לצורך הביצוע. בכך הם מגדירים באמצעות "פרמטרים" מה יהיה הדאטה המצופה, כדי שהפונקציה תעשה את תפקידה.

כשקוראים לפונקציה, זה כמו למלא טופס. לתוך הסוגריים, מכניסים את הפרמטרים, האינפוט, את המידע שהפונקציה רוצה (כמו ששמעון שואל "איך קוראים לילדה שנעלמה לכם?")

אחרי ביצוע הפעולה, הפונקציה תחזיר את הארגומנט. כלומר, את התוצאה או המידע שביקשנו ממנה לייצר מהפרמטרים שסיפקנו לה בקריאה.

בשפות תכנות נהוג שהסוגריים נכללות בפונקציה בכל מקרה, גם אם אין מידע, כלומר פרמטרים שהפונקציה דורשת כדי למלא את תפקידה, יהיו שם סוגריים ריקות.

ואגב, בשפות התכנות השונות יש פונקציות מובנות, שנכתבו מראש, ברמת השפה כולה. ניתן להשתמש בהן מראש, מבלי שהמתכנת יצטרך לפתח בעצמו או בעצמה פונקציות לדברים שמתכנתים צריכים הרבה. יש גם ספריות שלמות, שאותן תוכלו לייבא לקוד שלכם ולחסוך זמן פיתוח. הן כוללות פונקציות שימושיות, בתחום בו הספריה שימושית.


הנה סרטון שמסביר את הפונקציה בפשטות:

https://youtu.be/3JIZ40yuZL0?end=2m40s


הפונקציה לתלמידי תכנות שפת פייתון (עברית):

https://youtu.be/o0wyYsNbJeY


והסבר הפונקציות ב-javascript (עברית):

https://youtu.be/c7mqY6QtdQQ
שפת מכונה
מהי שפת מכונה, השפה הבינארית שהמחשב מבין?



שפת מכונה (Machine language) איננה שפה שמישהי מתכנת בה. שפת מכונה היא שפת המחשבים, כלומר שפה שבה "מדבר", או יותר נכון רואה המחשב. זו שפה שפועלת על פי אפסים ואחדים, שני מצבים חשמליים שנמצאים בבסיסו של כל רכיב חשמלי ואלקטרוני.

מחשבים יודעים לחשב דברים במונחים של אפס ואחד. זה לא שהם יודעים אריתמטיקה או מתמטיקה. אבל הם כן פועלים על מצבים בהם יש מתח חשמלי ומצבים בהם אין. כי כל רכיב אלקטרוני יכול או לפעול או לא לפעול. כלומר להיות במצב פעולה, כלומר דולק, או במצב כבוי. זה On או Off.

כי שבבי המחשב הם בעצם מכונות זעירות מאוד, שבהן יש מיליארדים רבים של רכיבים זעירים, שיכולים להיות בכל רגע נתון במצב כבוי או דולק.

הקידוד הזה לפיו פועל המחשב הוא קידוד בינארי. לפיכך, שפת מכונה היא הקידוד הבינארי שבאמצעותו ניתן לתת הוראות פעולה למעבד המרכזי של המחשב, אותו מוח שלו, שמבצע את הפעולות שאנו רוצים.

אבל הקוד הבינארי הוא מורכב מאוד. בקידוד בינארי בלתי אפשרי לכתוב תוכנות מורכבות, כמו אלה שעושות בימינו דברים מטורפים כמו שעולם התוכנה יודע לייצר. לכן פיתחו את שפות התכנות העיליות, שפות High level המאפשרות כתיבה במילים ובתחביר אנושי, שמובן יותר לבני אדם וקל יחסית לזכירה.

אז כדי לתקשר עם המחשב, לתת לו פקודות ולהגיש לו דאטה, כלומר מידע לצורך חישובים או פעולות, הכול צריך להיות מתורגם לאפסים ואחדים. אבל את הפקודות כותבים בשפות תוכנה עיליות ותוכנה מיוחדת ממירה את הפקודות מהשפות הללו לקוד בינארי, של אפסים ואחדים.

את ההמרה משפת התוכנה המסוימת לשפת המכונה עושה תוכנת הקומפיילר (compiler), בעברית מהדר, הנכללת בשפות התוכנה השונות. תפקידו הכללי של הקומפיילר הוא להמיר קוד תוכנה משפה לשפה.

המרה כזו של קוד מחשב תהיה לרוב משפה עילית שהמתכנת כתב, לשפת מכונה שהמחשב מבין. המרה למה שנקרא Machine language, או לשפת ביניים, שפה שהיא באמצע, בין שפות עיליות וקלות יחסית לתכנות, לשפת המכונה המורכבת במיוחד לתכנות ושממנה בהמשך תתבצע הקומפליציה הסופית לשפת מכונה.


הנה שפת המכונה וכיצד אנו מתקשרים איתה דרך שפות תכנות עיליות:

https://youtu.be/GbBI7LSijnM


על האישה שפיתחה את שפת התכנות הראשונה, שפת Cobol:

https://youtu.be/Wchru8alhaE


וסוגי שפות המחשב השונים, משפת המכונה והשפות הבסיסיות שהמחשב מבין (Assembly language), אל השפות העיליות, המאפשרות למתכנתים בדרך לכתוב קוד:

https://youtu.be/aYjGXzktatA
ארגומנטים
מהם פרמטרים וארגומנטים בקוד התוכנה?



נהוג לומר שהשם הנרדף של "ארגומנטים" הוא "משתנים" או גם "פרמטרים".

אז באמת מתכנתים מבלבלים לא פעם בין פרמטרים וארגומנטים וזה בסדר, כי ההבדל ביניהם הוא בעיקרו סמנטי, עניין של הגדרה ולא של מהות שיכולה לפגוע בעבודה.

אבל בכל זאת... כשאנו מגדירים פונקציה, נרצה להגדיר לה את הנתונים שהיא תצפה לקבל בעת קריאה וזימון שלה.


#דוגמה
למשל כאן, ניתן לראות ש-x הוא פרמטר, בעוד ש-y הוא ארגומנט.

int f(struct S *x);
return f(&y);


#אז בהגדרה אלה יהיו פרמטרים.
כלומר, פרמטרים (משתנים) מתקבלים על ידי הפונקציה כשמגדירים אותה. כל ארגומנט מופיע בצורה של סוג (type) ואז שם. כך יהיו למשל ארגומנטים מסוג int שבהם יופיעו מספרים שלמים, מסוג double שיהיה בו מספר עשרוני, או String עם מחרוזת טקסט.


#בקריאה לפונקציה אלה ארגומנטים
כשאנו מריצים פונקציה, היא מבצעת פעולה מסוימת. אלא שלא תמיד נרצה שהיא תעשה בדיוק את אותה פעולה בדיוק, או עם אותם נתונים. כך למשל, אם נרצה להשתמש בפונקציה כמו printInBold, כדי להדגיש מחרוזת טקסט בכתב Bold, נרצה לספק בכל פעם מחרוזת טקסט אחרת. זה בדיוק מה שהארגומנט (Argument) מאפשר לנו. כשנקרא לפונקציה, נכניס באמצעותו משתנה לתוך הסוגריים שלה וכך היא תבצע את הפעולה על המשתנה הזה.

כמובן שלא רק מחרוזות יכולות להיכנס כארגומנטים. לארגומנטים ניתן להכניס גם משתנים, ספרות וכדומה.

ארגומנטים, אם כן, הם פרמטרים שפונקציה מצפה לקבל דה פקטו. באמצעות הקוד שתוכנת בה לביצוע היא תייצר את ה-return שלה ממנו, או תדפיס אותו בפקודת print לטרמינל.


#לכן תיאורטית...
ה"פרמטרים" שההגדרנו בפונקציה עצמה, אלה "פרמטרים פורמליים" (Formal Parameters). לעומתם, ה"פרמטרים" שנשלחים לפונקציה הקיימת, נקראים "פרמטרים אקטואליים" (Actual Parameters) והם הארגומנטים.


#ומעשית...
המונח "פרמטרים" יכול לשמש למעשה בכדי לתאר, גם את ה"פרמטרים" וגם את ה"ארגומנטים".


הנה ארגומנטים בפייתון:

https://youtu.be/tQ7it_vlptA


ופרמטרים וארגומנטים בשפת Javascript:

https://youtu.be/G4lZSWssoqA
הצגת אלגוריתמים
איך מייצגים אלגוריתמים?



אלגוריתם הוא שם כללי להוראות ביצוע של משימה או דרך לפתור בעיה מוגדרת. זהו, אם תרצו, מתכון כללי בו מטופלת בעיה לצורך פתרונה.

אם אתם מנסים למצוא רצף של הוראות לביצוע משימה או לפתרון של בעיה מסוימת, הרי שאתם מחפשים אלגוריתם.

כמובן שמדובר במגוון אדיר של בעיות המחייבות ייצוג ולכן גם הדרכים מגוונות ואין דרך אחת. אם בכל זאת נצטמצם לעולם הטכנולוגיה והמחשבים, הרי שבכל זאת ניתן לייצג אלגוריתמים בכמה דרכים או שיטות.


אז הנה השיטות הבולטות ביותר לייצוג אלגוריתמים:

#תרשים זרימה
תצוגה גרפית של האלגוריתם, בעזרת תרשים כמו בתמונה שלמעלה, המכיל סימנים מקובלים וחלקים שונים באלגוריתם: נקודות התחלה וסיום - אליפסה, הצגת הוראות - מלבן, הוראות קלט פלט - מקבילית וביצוע מותנה של פעולות באלגוריתם - מעוין.


#ייצוג מילולי לאלגוריתם
כאן מתוארת סדרת ההוראות בשפה רגילה. דוגמה:
1. קבל שלושה מספרים.
2. חשב את הממוצע של המספרים.
3. הדפס את הממוצע שנמצא.


#פסאודו קוד (Pseudu code)
תיאור סדרת ההוראות במילים, אבל באופן שמזכיר שפת תכנות. זו דרך מעולה להציג ומשתמשים בה יותר ויותר כיום, כולל באתרי לימוד ובספרים. דוגמה:
1. קבל כקלט שלושה מספרים שלמים a, b, c
2. רשום את תוצאת (a+b+c)/3 במשתנה avg
3. הצג בפלט את ממוצע המספרים avg


מחלקה (תכנות)
מהי מחלקה בתכנות מונחה עצמים?



אבני בניין עיקריות ומשמעותיות במיוחד לכתיבת קוד מובנה בתכנות מונחה עצמים, הן ה-Classes, בעברית "מחלקות". המחלקות מאפשרות לכתוב תכניות מודולריות, יעילות וחסכוניות מאוד בקוד.

המחלקה (class) היא סוג של מנגנון להגדרה של טיפוסים בתכנית. יש בה אוסף של נתונים ולצידם מבחר פעולות שאפשר לעשות עליהם. יש בה שני מרכיבים עיקריים. הראשון כולל את השדות, סוג של משתנים אוגרי נתונים. השני כולל מתודות או שיטות, שהן פונקציות הפועלות על המשתנים הללו.

המחלקה משפרת משמעותית את המבנה של כל תכנית מחשב. במקום לכתוב המון קוד שחוזר על עצמו, מסורבל, ארוך, בעל סיכויים גדולים לטעויות ובחלקו הגדול מיותר ולא יעיל, מהווה המחלקה שיטת תכנות שיוצרת קוד יעיל ופשוט.


#בואו נבחן את העולם לרגע
בואו נביט רגע על ציפורים. לכל הציפורים יש מאפיינים משותפים, כמו מקור, זנב וכנפיים. אבל האם לכולן יש למשל את אותן כנפיים? - התשובה היא כמובן שלא. המאפיינים אם כך, הם בעצם סוג של משתנים (Variables), שיכולים להשתנות מסוג לסוג ואפילו בין ציפורים מסוג זהה. אם נביט על העורב למשל, הרי שהוא אובייקט (Object), כלומר פרט במחלקה הזו של הציפורים. מכאן שיש לו נוצות.

הנוצות בדוגמה של הציפורים הן מאפיינים (properties). לכל החברים במחלקה יש מאפיינים משותפים, שנוצות הוא אחד מהם.

אבל האם כל המאפיינים הללו זהים אצל כולם? - התשובה היא לא. הגדרת המחלקה לא אומרת למשל את הצבע של הנוצות של חבריה.

בתכנות מונחה עצמים הצבע הוא בעצם משתנה (Variable), שיכול לקבל ערכים שונים, כמו הערך (Value) שחור (Black) אצל האובייקט עורב או ורוד אצל אובייקט הפלמינגו.

זוכרים את המאפיינים? - בתכנות מונחה עצמים המשתנה הזה של צבע הנוצה נקרא "מאפיין" (Property). אז ה-Property, כלומר משתנה צבע הנוצה, מקבל אצל העורב ערך (Value) של... שחור.


#התבלבלתם? - עוד דוגמה...
בואו נחשוב על החיים, כשאנו מתארים את המכונית שקנינו. איננו נדרשים בכל פעם לתאר מהי מכונית, איך היא בנויה, כיצד היא נוסעת, עוצרת, ננעלת וכדומה - אנחנו פשוט מספרים שקנינו מכונית פורשה מהירה וחזקה במיוחד. זה מספיק כדי שהשומעים יבינו המון. את המשמעות הכללית של מהי מכונית הם הרי מכירים מזמן. הם יודעים המון על מכוניות. מחלקה חוסכת את ה"חפירה", כלומר את אותו מידע מיותר שניתן היה לפרט בכל פעם שמדברים על מכונית.


#אז מהי מחלקה?
כמו המושג "מכונית", המחלקה היא אבטיפוס של אובייקטים. מגדירים אותה פעם אחת ואז ניתן ליצור ממנה אינסוף אובייקטים.

כל מחלקה מכילה תכונות (attributes) או מאפיינים (properties) ושיטות או מתודות (methods).

המחלקה היא התבנית שממנה בנויים האובייקטים השונים. היחס שבין מחלקה לאובייקטים שלה הוא כמו היחס שבין שרטוט של בית לבתים שנבנים ממנו. השרטוט הוא לא הבית, אבל בית נבנה על פיו.


#אז איך זה יעבוד במחלקה "מכונית"...
יש בהגדרת המחלקה את התכונות, או הפרופרטיז של האובייקט (למשל הדגם, המידה, הצבע של המכונית), אבל בלי הערכים הספציפיים (כמו פג'ו, אקסטרה לארג', צבע כחול).

יש במחלקה גם את השיטות (Methods) של האובייקט, כמו נסיעה, בלימה וכו'.

בשפת תוכנה מונחית עצמים יש המון קלאסז מוכנים, אבל גם המתכנת יכול ליצור לעצמו עצמים חדשים משל עצמו. זה הכוח של התכנות מונחה האובייקטים.


#המחלקה כבלופרינט
מחלקה (Class) בשפת תכנות מונחית עצמים היא סוג של בלופרינט (Blueprint), משהו בין תכנית אב לאבטיפוס בעולם האמיתי.

בלופרינטס הם שרטוטים המשמשים כתכניות להקמה של מבנים. כך יכולה אותה תכנית לשמש לבנייה של בניינים שונים, בעלי מאפיינים משותפים שהוגדרו באותה ארכיטקטורה בסיסית., אך גם דברים ייחודיים של כל אחד לעצמו, שאין למקביליו, שנבנו מאותו בלופרינט.

כל בית שנבנה באמצעות התכנית הזו יכלול את החדרים, אך בבית אחד הקירות יכולים להיות צבועים בצהוב ובאחר הם לבנים. כלומר הם ייחודיים מצד אחד ומצד שני הם עדיין קשורים באמצעות התוכנית. הבתים הללו הם האובייקטים של המחלקה של "מבנים" או "בתים".


#אובייקט הוא יחידה של מחלקה
אם המחלקה בשפת תכנות היא תכנית שממנה ניתן ליצור אובייקטים, אז האובייקט הוא מקרה פרטי, או יחידה של מחלקה. אם הקלאס הוא רעיון, האובייקט הוא הממשות שלו, משהו מעין פיזיקלי שנוצר מקלאס.

המשותף לכל האובייקטים שנוצרו על בסיס מחלקה כלשהי הוא שלכולם אותן תכונות (Properties) וכולם יכולים לבצע פעולות זהות (Methods). לדוגמה, לכל המכוניות יש מנוע וצבע משלהן וכולן יוכלו לנסוע ולבלום.

הגדרת הקלאס מאפשרת לפרט את מאפייני האובייקט ולציין גם את השיטות והפעולות בהן יכול האובייקט להשתמש. המחלקה, כלומר הקלאס (Class), קובעת איך כל אובייקט נראה ואיך הוא מתנהג ואחרי כן ניתן לעשות עליו מניפולציות, באמצעות ערכים (Values) ספציפיים.


#תיאורטית...
הקלאס הוא מרכיב המאחסן משתנים ופונקציות. בקלאסז נשתמש לאחסן את הדאטה ואת הפונקציונליות שרלוונטית לדאטה הזו, כלומר המרכיבים הלוגיים שלה.

הקלאס הוא, אם כן, קטע תוכנה שמגדיר את כל המידע והפונקציות שעובדות עם המידע. מחלקה מכילה אוסף המאוגד במבנה לוגי משותף, של משתנים (פרופרטיז), מאפיינים ופונקציות (מתודות) הפועלים יחד.

כדי להבדיל ביניהם לבין משתנים ופונקציות רגילים, נוהגים לקרוא למשתנה בתוך מחלקה "תכונה" (Property) ולפונקציה בתוך מחלקה קוראים "שיטה" (Method).


#דוגמה אחרונה
אם מחלקה או class היא blueprint, תכנית-אב לאובייקט חדש, אז בואו נגדיר מחלקה של "מטוס נוסעים".

אובייקט שנוצר ממנו הוא ההתממשות הספציפית של רעיון "מטוס הנוסעים". מטוס בואינג דרימליינר, בצבע לבן, עם מנוע סילון מדגם 234 הוא אובייקט, עם מאפיינים וערכים משלו.


הסבר של המאפיינים וכיצד הם משתייכים למחלקות:

https://youtu.be/tE2e9SXLyQs?end=2m14s


סרטון שמסביר את הגדרת המחלקות והשימוש בהן בשפת Java:

https://youtu.be/L5XI50A1az4


למדו על המחלקה בתכנות בשפת פייתון:

https://youtu.be/ZZCnfRmxq6s


והסבר על הגדרת מחלקות ב-Javascript, ביחד עם עוד דברים:

https://youtu.be/Q0IFtEB1RH4
מה ניתן לעשות עם לולאה בתכנות?



מתכנתים לא אוהבים לעשות שוב ושוב את אותה פעולה. לכן הם משתמשים בפטנטים כמו לולאה (Loop).

"לופ" (Loop), בעברית לולאה, היא קטע קוד שנרצה שיתבצע שוב ושוב, מספר מוגדר של פעמים או לפחות עד שהוא יסיים את תפקידו.


#יתרונות הלולאות בתכנות
אין שפת תכנות ללא לולאות. לולאה חוסכת משמעותית זמן ובאגים בתוכנה והופכת את הקוד לקצר, אלגנטי וקריא הרבה הרבה יותר.


#איך משתמשים בלולאה?
לולאה תשמש בקוד כדי לחזור על פעולה מספר מסוים של פעמים, או כל עוד או עד שתנאי מסוים יתמלא.

דוגמאות? - בתכנות מחשבים נדע לעתים כמה פעמים בדיוק נרצה שהוא יתבצע. אז נשתמש בלולאה שנקראת for.

בפעמים אחרות נרצה שהתכנית תבצע משהו פעמים רבות, אבל לא נקבע מראש כמה פעמים, אלא נרצה שהיא תתבצע כל עוד תנאי מסוים יתקיים. לעתים נראה שהיא תתבצע עד שתנאי מסוים יתקיים.

דוגמאות מהחיים? - אוקיי, נניח שהמורה לספורט מבטיח לכם שמספר סיבובי ריצה יעלו לכם את הציון ושעל כל סיבוב ריצה תקבלו 5 נקודות נוספות לציון.

#לולאת for
אתם אנשים מחושבים ולכן תרצו לרוץ עד 20 סיבובים. הרי ברור לכם שאין טעם להתאמץ אם כבר יש לכם ציון של 100. לולאת for תאפשר את זה בקלות. תשמשו ודאי בלולאה של 20 פעם סיבוב אחד ומובטח לכם ציון של 100.

למקרה הזה תתאים לולאת for. זו לולאה שתתבצע מספר פעמים מוגדר מראש. בשפות שונות הם יוצגו אחרת, אבל בעיקרון יש לה 3 מרכיבים המנוסחים בעזרת משתנה: ערך התחלה, תנאי הסיום וצעדי ההתקדמות של המשתנה.


#לולאת while
דוגמה אחרת. נניח שהמורה לספורט דורש שתרוצו, בלי ציונים ובלי עניינים. אבל הוא מבטיח לכם שאם תשברו רגל אז הוא יאשר הפסקה של הריצה. זה תנאי לוגי ולכן כשרגלכם תישבר, תוכלו להודיע לו או לצרוח מכאב והוא יאשר לכם להפסיק לרוץ. למזלנו החיים קצת פחות אלימים אבל כך פועלת לולאת תנאי... יכולנו כמובן לתת תנאי אחר, כמו לרוץ עד הצלצול.

אז לולאה זו מתנהלת כל עוד התנאי (ביטוי לוגי של Boolean expression) שבסוגריים מתקיים. נבחר בה במקרים שבהם איננו יודעים מראש כמה פעמים הלולאה תרוץ, אך יש לנו תנאי שכל עוד הוא מתקיים נרצה שהיא תרוץ. כלומר, כל עוד הביטוי הלוגי, שהוא התנאי בעצם, הוא true - הבלוק של הלופ, התכנית שלו, יתבצע. ברגע שהוא יהפוך ל-False אז היא לא תתקיים ויהיה דילוג מעליה.

יש גם לולאת do while, שהיא סוג נוסף של לולאה. היא מבצעת את מה שיש בה כמו while. אך בניגוד ל-while היא בודקת רק בפעם הראשונה את התנאי, כלומר do while בודקת בכל סיבוב מחדש האם התנאי מתקיים.

לעתים, אגב, נרצה לבדוק אם תנאי מסוים מתקיים ואם כן או לא, לפי הקוד, להפסיק את הלולאה. פקודת break בשפות תכנות שונות נועדה להפסיק כך את הלופ.


הנה סרטון שמסביר מהן לולאות:

https://youtu.be/r3Ti5Xp9W8A?end=1m53s


הלולאה לתלמידי תכנות שפת פייתון (עברית):

https://youtu.be/yBCNY__d4ic


והסבר לולאות ב-Javascript (עברית):

https://youtu.be/PaPMOL12V3g
מה ההבדל בתכנות בין פריימוורק לספרייה?



שניים מהמושגים שתפגשו לא מעט בלימודי התכנות הם פריימוורק (Framework) וספרייה (Library). בעיקרון מרבית הספריות והפריימוורקים הם קודים לשימוש חוזר. הקודים האלה אמנם נכתבו על ידי אחרים, אבל יכולים לסייע לכם לפתור בקלות בעיות נפוצות בקוד שלכם.

אבל מהם השניים ומה ההבדל ביניהם?


#ההבדלים
ספריות ופריימוורקס (בעברית מסגרות) הן שתיהן רכיבי קוד שנכתב על ידי אחרים ומשמש לפתרון בעיות נפוצות.

מפתחים משתמשים בדרך כלל לסירוגין במונחים "ספרייה" (Library) ו"פריימוורק" (Framework), אבל יש ביניהן הבדל מהותי שכדאי להבין.

אם אתם מתכנתים ויצא לכם ליצור פונקציה, כדי שתחסוך לכם עבודה, אז ברכותינו - גם אם היא שלכם ונכתבה על ידכם, יצרתם ספרייה!

פריימוורק היא מסגרת תכנותית שאתם בוחרים והיא תקבע לכם את האופן בו תעבדו ותפתחו, בתמורה לקלות וליד מכוונת שהיא תציע לכם.


#המחשת ההבדלים
בואו נדמה את השניים לדברים שאתם מכירים מהבית שלכם:

ספרייה היא כמו לקנות רהיטים מ-Ikea. נניח שיש לכם בית (במטפורה זהו הקוד שלכם) ואתם צריכים עזרה ברהיטים שיהיו בו. במקום שתצטרכו לבנות שולחן מאפס, כלומר לכתוב הכל בעצמכם, איקאה מציעה לכם שולחנות מוכנים שרק צריך להביא ולהרכיב בבית שלכם. עם הספריות אתם בשליטה ובקוד, בניגוד לאיקאה, זה אפילו בחינם!

פריימוורק, לעומת הספרייה, היא יותר כמו לבנות מודל של בית. ניתן לדמות את הפריימוורק לסדרה של שרטוטים ולמבחר אפשרויות מוגדר של האדריכלות והעיצוב שלו. עם פריימוורק לא תוכלו לעשות כל מה שברצונכם, אבל זה גם יתרון, כי השליטה היא בידיו והוא יבקש מכם לתת את מה שהוא צריך ויבנה לכם את מה שאתם צריכים.


#ההבדל הטכני ביניהם
ההבדל הטכני בין פריימוורק לספרייה קשור ב"היפוך שליטה". אם בספרייה השליטה היא בידי המתכנת שמשתמש בה כרצונו, בפריימוורק השליטה היא בידי הפריימוורק.

בשימוש בספרייה, המתכנת הוא האחראי על זרימת היישום. הוא שבוחר מתי ואיפה להתקשר לספריה. כשמשתמשים בפריימוורק, היא שאחראית על הזרימה. כי הפריימוורק מציע למתכנת כמה מקומות לחבר את הקוד אבל זה הוא שקורא לקוד הזה לפי הצורך.


#סיכום
פריימוורק וספריות הם שניהם קוד שנכתב על ידי אחרים וניתן להסתייע בו כדי לבצע משימות נפוצות עם פחות קוד.

הפריימוורק לוקח את השליטה בתוכנית ואומר למתכנת מה הוא צריך. הוא דעתן ונותן למפתח פחות חופש, אבל בתמורה מספק לו בטחון וקלות בקידוד.

בספריה זה הפוך. המפתח מתקשר לספרייה ומשתמש בה כשהוא זקוק לה. למקודד יש כאן הרבה יותר חופש, אבל גם יותר אחריות וקידוד.


הנה המחשה מעניינת ומסבירה של ההבדלים בין הפריימוורק והספרייה:

https://youtu.be/D_MO9vIRBcA


פריימוורק:

https://youtu.be/BfhSoFARn6w


דוגמה לספריה הפופולרית ריאקט:

https://youtu.be/N3AkSS5hXMA
מהם הביטים שבמחשב?



ביטים, או באנגלית bits הן יחידות זעירות במחשב, שיש מיליארדים כמותן במעבד המרכזי של כל מחשב, שעון או טלפון חכם, טאבלט וכדומה.

היחידות הללו הן טרנזיסטורים, רכיבי המחשב שהיום הם הכי בסיסיים והכי זעירים. הם יכולים להיות באחד משני המצבים - או טעונים בחשמל או ללא חשמל. איתם בעצם מדברות שפות התכנות השונות, כשהן מוסבות לשפת מכונה, בערכים של 0 ו-1.

אגב, השמות של אותם ערכים של 0 ו-1 באים מאנגלית בה קוראים להם bits, קיצור של binary digits. השם הזה הועתק לעברית בתור "ביטים", או למילה העברית שלה - "סיבית", קיצור של סִפְרָה בִּינָרִית.

ככל שיש במחשב יותר ביטים, הוא יכול לייצג מספרים הרבה יותר גדולים. כך יהיו גם החישובים שהוא יוכל לבצע במספרים יותר גדולים והמשימות - מורכבות הרבה יותר.

כל מכשיר דיגיטלי מתבסס על הביטים הללו. תוכלו ללמוד עליהם בתגית "שיטה בינארית".


#בחנו את עצמכם
איזה מספר עשרוני (רגיל) מיוצג בערך הבינארי של 01000?

וכמה זה 10101 במספר עשרוני?

עכשיו נסו לייצג את גילכם במספר בינארי. כמה יצא? ובני כמה אתם באמת?


הנה הדגמה והסבר שמדגימים את החישובים שניתן לעשות במחשב בן 5 ביטים (עברית):

https://youtu.be/WYkkkM6vCx0
מהו אלגוריתם?



אם התפלאתם כיצד יודעים שירותים כמו ספוטיפיי או אפל מיוזיק להציע לכם שירים ואמנים שאינכם מכירים ולקלוע לטעם שלכם, או שנדהמתם מהסדרות והסרטים שנטפליקס מציע לכם לצפות בהם ומכמה שהם מתאימים לטעמכם, אם אתם נדהמים מזה שאתם מוקפים בפייסבוק באנשים שחושבים כמוכם, או הפוך, ממש בדיוק הפוך מכם - בכל המקרים הללו נראה שאתם מתפעלים מאלגוריתמים.

בכלל, זה העידן של האלגוריתמים, אותם חלקי תוכנות שמאפשרות לתוכנות ללמוד היטב את הטעם שלכם, הדיעות שלכם, ההתנהגות, החיפושים בגוגל ומה לא - הכל כדי לשרת אתכם היטב. טוב, לגבי החלק האחרון לא בטוח שהוא מדויק... בואו נאמר שהכל בעיקר כדי לשרת את הרווחים של התאגידים הללו ואת המשקיעים ובעלי המניות שלהם.

אבל רגע, מה הם אלגוריתמים בכלל?

אלגוריתם (Algorithm) הוא מתכון כללי לפתרון של בעיה כלשהי. מדובר במתכון שניתן להזין למחשב והוא יסייע לפתור אותה.

זהו רצף של הוראות לביצוע משימה או פתרון של בעיה מסוימת. אפשר לומר שאלגוריתם מציע סדרת הוראות וסדר ביצוע שמוגדר היטב. או במילים פשוטות, אלגוריתם הוא דרך שכוללת צעדים מדויקים ומסודרים לפי סדר, לביצוע משימה או לפתרון בעיה.

תכנית מחשב היא ייצוג בשפת תכנות, של אלגוריתם. היא מאפשרת להריץ את האלגוריתם על מחשב.

גם מי שלא מתעסקים במחשבים מכירים מחיי היום-יום אלגוריתמים פשוטים. למשל מתכונים למטבח (כן אדוני השף החובב - מתכון הוא אלגוריתם פשוט וקלאסי שכולנו משתמשים בו, אפילו כדי להכין חביתה). גם הוראות ההרכבה של איקאה או מדריכי DIY מספרי "עשה זאת בעצמך" הם אלגוריתמים.

ועדיין, לרוב משתמשים במונח "אלגוריתם" כדי לכנות פתרון מתמטי או דרך לביצוע של משימה בעולם המחשבים ומערכות דיגיטליות מתקדמות דומות.

משימות כמו התאמה של פריטים לפי טעם המשתמשים, מכירה מקוונת של מוצרים שאמזון מעריכה שסביר שתרצו לקנות, המלצה על שירים שיגרמו הנאה, או סרטים וסדרות כאלה, או חברים ופוסטים בפייסבוק שיביאו את המשתמש להגיב ולהיות מעורב בדיון - אלה רק דוגמאות.

אז כן. האלגוריתם הוא רכיב תוכנה שנועד לייצר פעולה מסוימת. אם כשהוא מכוון ללמוד אותנו, משתמשי התוכנה, האתר, האפליקציה או שירות כלשהו, אז הוא כבר הופך למכונה לומדת - משהו שמתעקש ללמוד עלינו דברים שאפילו אנחנו לא יודעים על עצמנו. זה הכוח של הכלי הזה ואת הכוח הזה הוא מעביר לבעליו.

כך יכולים התאגידים החזקים בעולם להתאים לנו פרסומות מטורגטות, שיפעילו אותנו ולכן יכניסו להם סכומי כסף אדירים. כך הם יכולים גם לסחור בידע שהאלגוריתמים הללו הקנו להם עלינו, כדי להרוויח הרבה יותר כסף ממה שהן מרוויחות כחברות המספקות תוכנה או שירותי אינטרנט.

אגב, ודאי יפתיע אתכם שהמילה הכל כך טרנדית ואופנתית הזו, "אלגוריתם", מקורה הוא משיבוש שמו של מוחמד אבן מוסא "אל-ח'וואריזמי", שהיה מתמטיקאי פרסי מהמאה ה-9.


הנה סרטון שמסביר בצורה פשוטה יחסית מהו אלגוריתם (מתורגם):

http://youtu.be/6hfOvs8pY1k


האלגוריתם הוא המלך בעולם המחשבים ולכן התכנות חייב להתחיל ממנו:

https://youtu.be/MRPpYX8SOA8


סוג של אלגוריתמים לפתרון הקוביה ההונגרית (עברית):

http://youtu.be/RQo8WoHQIz8


בחיוך מסוים - מסתבר שיש אלגוריתם אפילו לתרמילאים שרוצים לשרוד:

https://youtu.be/PQKOpvypN2Y


ותכנית חינוכית על אלגוריתמים (עברית):

https://youtu.be/nMJ8R9K9EQw?long=yes
מהו באג במחשבים?



באג הוא השם לתקלה במחשב או בתוכנה. הכל התחיל באחד מראשוני המחשבים בעולם - מחשב "הרווארד סימן 2". כשהתגלה במחשב סוג של עש (באנגלית BUG), מעין חרק שנתקע במחשב וגרם לתקלה הוחלט לקרוא לו "באג".

העש הוסר מהמחשב והודבק לדף ההתקלות 9 בשנת 1947. בעקבות אותו באג ראשון נהוג להתייחס לתקלות במחשב ובתוכנה כבאגים ומכאן המושג "באג". יש הטוענים שהמושג הומצא כבר במאה ה-19 אבל יש על כך ויכוחים רבים וספקות רבים.


הנה הבאגים במחשבים, דרך באג המחשבים הראשון:

http://youtu.be/NUnEoouyvGY
איך פועל המחשב האישי?



אין ספק שהמחשב ובמיוחד המחשב אישי, המחשב הביתי, הלפטופ שהוא המחשב הנייד ואפילו הטלפון החכם שלנו, סוג של מחשב מאוד מתקדם וקטן - כל אלו שינו את העולם.

אבל איך המחשב פועל? איך הוא עושה את כל הפלאים שכל כך התרגלנו אליהם?


#אז איך המחשב עובד?
ראשית, נבין שמחשב הוא מכונה שמקבלת נתונים ומעבדת אותם על פי ההוראות שהיא קיבלה.

את הנתונים וההוראות מקבל המחשב מהתקני קלט כמו מקלדת, עכבר המחשב, סורק תמונות, מצלמת רשת, או מתוכנות ויישומים שונים המאוחסנים בו.

את עיבוד הנתונים עושה ה-CPU, יחידת העיבוד המרכזית, שהיא למעשה ליבו של המחשב. את עיקר העבודה עושה המעבד של המחשב. הוא נמצא על המיקרו-מעבד, שבב קטן שהוא למעשה המוח של המחשב. המעבד מטפל במרבית הפעולות המרכזיות שהמחשב מבצע. בין השאר הוא משמש כשליח לרכיבים המרכזיים כמו זיכרון ה-RAM, המסך (צג) והכוננים.

לאחר שהמחשב עיבד את הנתונים, הוא שולח את תוצאות העיבוד שלהם להתקני הפלט, כמו מדפסת, מסך, כרטיס קול, כרטיס וידאו, רמקולים, יציאות למכשירים חיצוניים או אפילו למחשב אחר.

הרכיבים המרכזיים במחשב מותקנים או מחוברים אל לוח האם (Motherboard). זהו המעגל החיוני והמרכזי, שהמחשב לא יכול לעבוד בלעדיו. כל מרכיב משמעותי במחשב, כמו ה-CPU והזכרונות, הוא חלק מלוח האם או מחובר לאחת היציאות שלו או מותקן על אחד מחריצי הרחבה שבו.

בכל פעם שאנו יוצרים מסמך טקסט, מורידים קובץ אודיו או וידאו חדש, אך גם כשאנו שומרים תמונה, שיר, סרטון או מתקינים תוכנה חדשה, כולם נכתבים על הכונן הקשיח (Hard Disk) שבמחשב. הכונן הקשיח הוא המקום שבו מאוחסנים כל המסמכים, המידע והתוכניות שלנו. ניתן לראות בו מעין ארון דיגיטלי, או מחסן של קבצים דיגיטליים.

חוץ מהכונן הקשיח, ששומר את המידע גם כשהמחשב כבוי, יש במחשב עוד שני סוגי זיכרון. הראשון מהם הוא ה-RAM, זיכרון גישה אקראית. הוא פעיל רק כשהמחשב פועל ובו נשמרים מערכת ההפעלה שמפעילה את המחשב, התוכנות הפעילות והנתונים שהמחשב מנהל ומעבד כרגע.

זיכרון ה-RAM מבטיח שהמעבד, המוח של המחשב, יוכל להגיע לכל הנתונים האלה במהירות עצומה. ככל שלמחשב יש יותר זיכרון RAM, תהיה לו היכולת להחזיק ולעבד יותר תוכניות וקבצים יותר גדולים. כשמכבים את המחשב, כל תוכן זיכרון ה-RAM נמחק לגמרי.

סוג הזיכרון השני הוא ROM, קיצור של Read only memory, זיכרון לקריאה בלבד. שבבי זיכרון ה-ROM חשובים מאוד וממוקמים על לוח האם. הם מכילים הוראות שאליהן יכול המעבד במחשב לגשת ישירות ובמהירות. דוגמה מצוינת להוראות כאלה הן הוראות הנוגעות לתהליך האתחול של המחשב ורכיבי חומרה שמחוברים אליו. את התפקיד הזה ממלא שבב ה-BIOS, שמעיר את המחשב כשמפעילים אותו ו"מזכיר למחשב" אילו רכיבים וחלקים מותקנים בו ואילו משימות הם ממלאים. זוהי המערכת שאחראית על הקלט והפלט של המחשב ומכונה לעתים גם "קושחה".

אחרונים בשורה הם כרטיסים, כמו כרטיס וידאו או כרטיס קול. אלה שני מכשירי פלט, המחוברים ללוח האם או מוטמעים בו מראש. בכרטיסים כאלה יש מעגלים מיוחדים שתפקידם, לאפשר למחשב להציג סרטי וידאו על המסך, להשמיע צלילים דרך הרמקולים שמחוברים אליו וכדומה.

רוצים לדעת עוד על המרכיבים של המחשב? - בתגית "חלקי המחשב" תוכלו לרדת לפרטים.


הנה סרטון שמסביר את פעולת המחשב (מתורגם):

https://youtu.be/AkFi90lZmXA?t=15s


כל חלקי המחשב (עברית):

https://youtu.be/kUv7JtkpN8g


הסבר על הדרך בה פועל המחשב (עברית):

https://youtu.be/D1podM2wdxA


ובשביל הנוסטלגיה - כתבה על עליית המחשב האישי לארץ בשנות ה-80 (עברית):

https://youtu.be/fnzUSWfAzhk
מהי השיטה הבינארית?



בסיס בינארי במתמטיקה הוא מערכת ספירה על בסיס 2. כלומר, במערכת זו כל מספר מיוצג בשני סמלים בלבד - או 0 או 1. השיטה הבינארית משמשת במתמטיקה ומדעי המחשב והמספרים המיוצגים בשיטה זו נקראים מספרים בינאריים.

במערכות דיגיטליות מרבים להשתמש בבסיס בינארי. למעשה, כל המערכות הדיגיטליות המוכרות, כולל מחשבים, טלפונים סלולריים ומערכות משובצות מחשב - כולן עושות שימוש בבסיס בינארי.

הסיבה לשימוש בשיטה הבינארית במערכות אלקטרוניות היא שקל להשתמש בו באלקטרוניקה. הרי בבסיסה של מערכת אלקטרונית כזו קיימות מראש שתי רמות מתח - או אם נגדיר זאת בפשטות: ישנם שני מצבים לכל ביט - או שהוא דולק או שהוא כבוי. לכן כבוי ייחשב ל-0 ודולק ייחשב ל-1.

ואכן, במערכות אלקטרוניות ומערכות מחשוב מודרניות יש מיליארדי טרנזיסטורים שממתגים במצבים של כבוי או דולק, 0 או 1. הדרך לתקשר איתם ולהביא את המכשירים לבצע משימות מטורפות בתחכומן היא שיטת הספירה הבינארית.


הנה השיטה הבינארית (מתורגם):

https://youtu.be/wgbV6DLVezo


סרטון על הדרך להמרה של מספר עשרוני לבסיס הבינארי (עברית):

http://youtu.be/2pr8mkRZIfg


היום כבר מנסים להתקדם ממנה לשיטת החישוב הבאה (עברית):

https://youtu.be/tWBEaaTuz3A


ותכנית לימודית על הבסיס הבינארי (עברית):

https://youtu.be/aKZYHUmYG_M?long=yes


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.