» «
מחלקה (תכנות)
מהי מחלקה בתכנות מונחה עצמים?



לכתיבת תוכנות בתכנות מונחה עצמים, אבני בניין עיקריות ומשמעותיות במיוחד הן ה-Classes, בעברית "מחלקות". מדובר בתבניות המתארות סוג של יישות בקוד ומשמשות לעבודה יעילה איתה.

במילים פשוטות, במקום לכתוב המון קוד שחוזר על עצמו, קוד מסורבל, ארוך ומיותר בחלקו הגדול, משתמשים במחלקה (Class), אובייקט שיהפוך את הקוד ליעיל ופשוט.

איך זה עובד?
זה כמו בחיים, 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", אותו מידע מיותר שניתן היה להכביר בכל פעם שמדברים על מכונית.

כמי המושג "מכונית", המחלקה היא אבטיפוס של אובייקטים. מגדירים אותה פעם אחת ואז ניתן ליצור ממנה אינסוף אובייקטים.

המחלקה היא, אם כן, התבנית שממנה בנויים האובייקטים השונים. היחס שבין מחלקה לאובייקטים שלה הוא כמו היחס שבין שרטוט של בית לבתים שנבנים ממנו.

#אפשר להגדיר מחלקה של "מכונית"

יש בהגדרת המחלקה את התכונות, הפרופרטיז של האובייקט (למשל הדגם, המידה, הצבע), אבל בלי הערכים הספציפיים (פג'ו, אקסטרה לארג', כחול).

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

יש בשפת תוכנה מונחית עצמים המון קלאסז מוכנים, אבל גם המתכנת יכול ליצור לעצמו עצמים חדשים משל עצמו.


#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 לבניה 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 אותו מספר של חדרים, 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 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 וכולם יכולים לבצע פעולות זהות. כל המכוניות 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.


#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 לבדל ביניהם לבין משתנים ופונקציות רגילים, נוהגים לקרוא למשתנה של מחלקה "תכונה" (Property) ולפונקציה של מחלקה קוראים "שיטה" (Method).


#דוגמה
אם מחלקה או class היא blueprint, תכנית 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.


הנה 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
פונקציה
מהי פונקציה בתכנות?



פונקציה (Function) בתכנות היא חלק פשוט אבל משמעותי וחשוב, המקל את הקידוד ואת הארגון הנכון של תכנית מחשב.

העיקרון בפונקציה הוא שבמקום לכתוב שוב ושוב את אותו קוד, מגדירים אותה - קטע של קוד שניתן לקרוא לו בכל פעם שצריך. במילים פשוטות, זהו קטע קוד המבצע פעולה, Action כלשהו. המתכנתים כותבים את הפונקציה פעם אחת ומשתמשים בה מעכשיו, בכל פעם שהם לבצע את הפעולה שהיא תוכנתה לעשות.

נסביר את זה רגע בדימוי מהחיים: דמיינו שאתם בפסטיבל עם המון אנשים ואיבדתם חברה או חלילה את הבת שלכם. אתם ניגשים לבמה ומבקשים להכריז שאתם כאן וממתינים לה. אומרים לכם לדבר עם שמעון, הכרוז של הפסטיבל. הוא בחור נחמד וענייני ומבקש מכם מידע, דאטה. במילים פשוטות - הוא שואל: "איך קוראים לה?" כשאתם נותנים את השם, שמעון ממהר להכריז במיקרופון
ושמעונה (ככה קוראים לה ואין קשר משפחתי לשמעון) מגיעה לבמה.

סוף טוב הכל טוב!

כלומר, שמעון הוא פונקציה שיודעת להכריז על אבדות. הוא צריך פרמטרים, דאטה הכרחי שבדוגמה הזו הוא שם הגברת. כשהוא מבצע את הפעולה שלו - מתבצעת המשימה. כשהוא מחזיר תשובה - זה ארגומנט.

קוד ללא פונקציות הוא כמו עולם בלי בעלי תפקידים, בלי אנשי מקצוע מומחים בתפקידם ובלי מכשירים שעושים לנו את החיים קלים ונוחים. עולם מסובך ומבולגן, כמו קוד ספגטי שלא מוצאים בו את הידיים והרגליים...

כך או כך, אפשר לראות בפונקציה סוג של מתקן, מכונה, או חלק בקוד, שכשנותנים להם סוג של אינפוט, נקרא לזה דאטה, הם יודעים לבצע בדאטה 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, ששמעונה נמצאה וממתינה לנו במקום כלשהו.

לעתים פונקציה יכולה לשנות את הדאטה שנתנו לה ולפעמים לקבל החלטה על בסיס הדאטה הזה. כל הרעיון של פונקציות הוא פשוט:

#קודד פעם אחת, השתמש הרבה פעמים!

בשפות שונות יש סוגריים אחרי שם הפונקציה. כשמכריזים על הפונקציה, כלומר כשמהמתכנתים מציגים אותה לראשונה, הם אומרים שבסוגריים האלה יועבר הדאטה לצורך הביצוע ומגדירים באמצעות "פרמטרים", מה יהיה הדאטה המצופה, כדי שהפונקציה תעשה את תפקידה. כשקוראים לפונקציה, זה כמו למלא טופס. בסוגריים, שהם הטופס, רושמים את הפרמטרים, האינפוט, את הדאטה שהפונקציה רוצה ("איך קוראים לילדה שנעלמה לכם?")

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

בשפות שונות, כמו dart למשל, הסוגריים יהיו שם בפונקציה, גם אם אין דאטה שנדרש לה כדי לבצע את תפקידה.

ואגב, בשפות התכנות השונות יש פונקציות מובנות, שניתן להשתמש בהן מראש - בלי צורך לפתח בעצמכם פונקציות לדברים שמתכנתים צריכים הרבה.


הנה סרטון שמסביר את הפונקציה ומדגים בשפת Java:

https://youtu.be/eSgJ4O1Q7ks


הפונקציה לתלמידי תכנות שפת פייתון:

https://youtu.be/o0wyYsNbJeY


והסבר הפונקציות ב-javascript:

https://youtu.be/c7mqY6QtdQQ
תכנות מונחה עצמים
מהו תכנות מונחה עצמים?



תכנות מונחה עצמים (Object Oriented Programming) הוא תחום במדעי המחשב בו המתכנתים מבצעים פעולות באמצעות עצמים ממוחשבים, אובייקטים.

יתרונו הגדול של הקונספט הזה הוא בכך שאנו מתכנתים בו אובייקטים ומגדירים ביניהם פעולות ובכך מארגנים ומפשטים את הקוד ועושים את העבודה איתו קלה ויעילה מאוד.

ממש כמו העולם והיצורים שבו, האובייקטים בתכנות OOP מתייחסים ומתקשרים אחד עם השני. כל אובייקט מתאר מהו ומה הוא יכול לעשות.

אבל יש עוד משהו טוב בתכנות כזה. תכנות מונחה עצמים (או תכנות מבוסס אובייקטים), היא שיטה המחקה את החשיבה האנושית. היא אינטואיטיבית וקרובה יותר לדרך החשיבה בה רובנו מטפלים בבעיות שבפניהן אנו ניצבים.

למעשה, גם בתכנית 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.

היתרון הוא שבאופן כזה ניתן לשלוף ולזהות מידע בקלות, כל אימת שנרצה ולנהל אותו היטב.


#בשיטת ה-Object Oriented Programming כל דבר הוא אובייקט.

בתכנות מונחה עצמים מגדירים מחלקות, כשלאחר ההגדרה של מחלקה אפשר לייצר מופעים שלה, שנקראים אובייקטים (Objects).

זה כמו לבנות מטוס מחלקים ידועים ומוכרים המרכיבים אותו, שכל גבם תבוא החדשנות של הדגם החדש. איש בימינו לא מתחיל לייצר מטוס מכלום, כי יש הגדרות מוכרות ומוכחות למרכיבים העיקריים שמייצרים מטוס וממרכיבים קטנים אלה הוא ייבנה.

כך מחליף סדר וארגון יעיל את הקוד המשוטח, המסורבל והארוך של התכנות הרגיל. 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.

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 ייקרא באובייקטים "תכונות" (attributes). התכונות שיוצגו הן רק אלה שרלוונטיות לפיתוח או לאפליקציה המסוימת שעליה אנו עובדים.

הפעולות באובייקט ייקראו "שיטות" או מתודות (methods). השיטות מתארות את מה שאובייקט מסוגל לעשות.

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


#לדוגמה:
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 לרשימה, הפיכה 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 ונוכל לבצע עליו פעולות שונות, כמו הדפסה, שאילתות, חיתוכים ועוד.

#לסיכום
בתכנות מבוסס עצמים יש תבניות שמתארות סוג של יישות, כמו בחיים כשיש לנו ישויות כמו מכונית, בן אדם וכדומה. התבניות הללו נקראות "מחלקות" (Class). ה-Class היא הגדרה אחת המאפשרת תחתיה ריכוז של מאפיינים (שהם בעצם משתנים) ומתודות (שהן פונקציות או פעולות שניתן לעשות בהם).

עוד על המחלקה בתגית "מחלקות".


הנה הסבר התכנות מונחה העצמים (עברית):

https://youtu.be/l6M3qp5Ykus


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
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

מושגים בתכנות

לולאה
מה ניתן לעשות עם לולאה בתכנות?



"לופ" (Loop), בעברית לולאה, היא קטע קוד שנרצה שיתבצע שוב ושוב, מספר מוגדר של פעמים.

בתכנות מחשבים נדע לעתים כמה פעמים נרצה שהוא יתבצע ואז נשתמש בלולאה שנקראת for. בפעמים אחרות נרצה שהתכנית תבצע משהו פעמים רבות, אבל לא נקבע מראש כמה פעמים, אלא נרצה שהיא תתבצע כל עוד או 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. 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.


#לולאת for
כלומר, לולאת for היא 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.


עוד דוגמה - המורה 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 while
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 התכנות השונות נועדה להפסיק כך את הלופ.


הנה סרטון שמסביר את עניין הלולאות ומדגים בשפת Java:

https://youtu.be/Xolqu4Nxni8


הלולאה לתלמידי תכנות שפת פייתון:

https://youtu.be/yBCNY__d4ic


והסבר לולאות ב-Javascript:

https://youtu.be/PaPMOL12V3g
משתנה
מהם משתנים בתכנות מחשבים?



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.

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 את המשתנה ומדגים בשפת Java:

https://youtu.be/hesehP9tY68


המשתנים לתלמידי תכנות שפת פייתון:

https://youtu.be/FadkQtKw2Dc


והסבר משתנים ב-Javascript:

https://youtu.be/F6hLRLho0Lc
סיבית
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
אקראיות
מהי אקראיות והאם מחשב מסוגל לייצר אותה?



אקראיות היא אי-סדר. כשאין שום תבנית או סדר מוגדרים, נוצרת אקראיות. מספר אקראי למשל, הוא מספר ש"הוגרל" ללא שום יכולת לחזות אותו, באופן מקרי לחלוטין.

מחשב לעומת זאת הוא דטרמיניסטי. כל מספר שהמחשב יעלה על הדעת נקבע על ידי אירועים קודמים, או על ידי תכנות מראש. אין בו הגרלה או התנהגות בלתי צפויה. זה חלק מהיתרון שבו וסוד היציבות שלו, אבל בתחום האקראיות הוא לא משהו ואין בו שמץ של אקראיות. ומכיוון שהמחשב אינו מסוגל לייצר אקראיות של ממש, כדי לקבל ממחשב מספר אקראי, או סדרת מספרים שונה בכל הרצה של תכנית, על המחשב להשתמש במקור שתמיד יתן ערך שונה. המספרים שיופקו ממנו נראים אקראיים, על אף שאינם כאלה.

כזה הוא למשל השעון הפנימי של המחשב, שמדמה מחולל אקראיות בצורה טובה מאד. אם ניקח למשל את מספר השניות שעבר מאז תאריך מסויים יתקבל ערך שהוא בלתי תלוי ולכן הוא קרוב לאקראיות של ממש. הפעלת מחולל, אלגוריתם שעוד יותר "מבלבל" אותו, יהפוך אותו למספר דומה ביותר למספר אקראי של ממש. בצורה דומה גם תנועות העכבר יכולות לספק מספרים שמדמים מספרים אקראיים.


הנה הדרך שבה מחשבים מתמודדים עם אקראיות:

http://youtu.be/Td3MUJ3I1Io


באג
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
מהי רקורסיה?



רקורסיה היא קצת מורכבת להסבר אבל מאד פשוטה להבנה. מגדירים אותה כמיקוד של בעיה כללית אל בעיה "קטנה" יותר, אך זהה לזו המקורית. כך גם הגדרה רקורסיבית היא הגדרה שחייבת לפנות לאותה הגדרה, אבל בתנאים שונים. ותמיד יהיה שם תנאי עצירה, כדי שהרקורסיה לא תהיה אינסופית..

הגדרה אחרת לרקורסיה היא "הגדרת בעיה במונחים של עצמה".

רוצים דוגמה:
"אם הבנת מהי רקורסיה, חזור אל הדף ממנו הגעת. אם לא – קרא בדף זה מהי רקורסיה".

הדוגמה הזו מסבירה בדיוק את הרקורסיה, כי תנאי העצירה הוא "אם הבנת.." ואם לא אז חוזרים לאותה דוגמה כדי ללמוד מהי רקורסיה מחדש ולבסוף מבינים שהרקורסיה היא מה שאתה מתבקש לעשות..

גם מתכנתים משתמשים ברקורסיה והם מתארים פונקציה רקורסיבית כ"פונקציה שקוראת לעצמה". נכון היה יותר לומר שפונקציה כזו קוראת לעותק של עצמה. לרוב נותנים לרקורסיה כזו את הדוגמה של חישוב n-עצרת במתמטיקה (=מכפלת 1 כפול 2 כפול 3… עד כפול n).

ואגב, הנה משפט משעשע ונכון: "כדי להגדיר רקורסיה, קודם-כל צריך להגדיר רקורסיה.."


הנה סרטון שמדגים איך רקורסיה עובדת כשעושים בעזרתה גרפיקה ממוחשבת:

http://youtu.be/ghZKKaZkzrE


כניסה פנימה לפרקטל - צורה גרפית שנקראת "משולש סירפינסקי" שנבנתה בפונקציה רקורסיבית:

http://youtu.be/P5EkdJRtF-4


והסבר למתכנתים (עברית):

https://youtu.be/B19qH3XFnxY?long=yes
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 לסחור בידע שהאלגוריתמים הללו הקנו להם עלינו, כדי להרוויח הרבה יותר כסף מאיזה שהן חברות תוכנה או שירותי אינטרנט בעבר.

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


אלגוריתמים לפתרון הקוביה ההונגרית:

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
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
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


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

https://youtu.be/rfscVS0vtbw?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.