هياكل البيانات في الذكاء الاصطناعي | الوحدة الأولى | الدرس الثاني

الطابور في لغة البايثون (Queue in Python)

يمكن تمثيل الطابور بعدة طرائق متنوعة في لغة البايثون منها القوائم (Lists)، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن القائمة تمثل مجموعة من العناصر الخطية.

بالإضافة إلى ذلك، يُمكن إضافة عنصر في نهاية القائمة وحذف عنصر من بداية القائمة.

ستتعلّم فيما يلي الصيغ العامة لبعض العمليات التي يُمكن تنفيذها على الطابور:

تُستخدم طريقة listName.pop() لكل من هياكل البيانات المُكدّس والطابور، فمثلاً:

عندا استخدامها في المُكدّس، لا تتطلب الطريقة أي معامل.

عند استخدامها في الطابور، تتطلب الطريقة إضافة صفر إلى المعامل.

سنستعرض هنا مثالاً على تطبيق الطابور في لغة بايثون:

1. أنشئ طابور لتخزين مجموعة من الأرقام (1،21،32،45).
2. استخدم عملية حذف عنصر من الطابور لحذف العنصرين الأوليّن منه.
3. استخدم عملية إضافة عنصر إلى الطابور لإضافة عنصر جديد إليه.

لبرمجة الخطوات الموضحة بالأعلى بلغة البايثون، سنستخدم قائمة البايثون لتنفيذ هيكل الطابور، كما فعلت في المُكدّس.

لكي تشاهد ما قد يحدث عندما تحاول حذف عنصر من طابور فارغ، عليك أولاً أن تُفرغ الطابور من العناصر.

بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “هياكل البيانات في الذكاء الاصطناعي بدايةً من عنوان “عملية إضافة عنصر للطابور” وحتى هذه النقطة، من خلال الرابط التالي:

تطبيقات على الطابور Queue Applications

أحد الأمثلة على تطبيقات الطابور في علوم الحاسب هو طابور الطباعة.

على سبيل المثال، لديك معمل حاسب به 30 جهاز حاسب متصلين بطابعة واحدة، عندما يرغب الطلبة في طباعة المستندات، ستشكل مهام الطباعة طابورًا لمعالجتها وفق قاعدة المضاف أولاً يخرج أولاَ (FIFO)، أي أن تلك المهام ستُنجز بالترتيب الزمني الذي أُرسلت به إلى الطابعة، المهمة المرسلة أولاً ستُطبع قبل المهمة المُرسلة بعدها ولن تُطبع المهمة في نهاية الطابور قبل طباعة كل المهام التي قبلها، عندما تنتهي الطابعة من أحد الأوامر، ستبحث في الطابور لمعرفة ما إذا كانت هناك أوامر أخرى لمعالجتها.

المُكدّس والطابور باستخدام وحدة الطابور النمطية (Stack and Queue Using Queue Module)

يمكن اعتبار القائمة في لغة بايثون بمثابة طابور وكذلك مُكدّس.

تقدم لغة البايثون الوحدة النمطية للطابور (Queue Module) وهي طريقة أخرى لتنفيذ هيكلي البيانات الموضحين.  

تتضمن الوحدة النمطية للطابور بعض الدوال الجاهزة للاستخدام التي يمكن تطبيقها على كل من المكدس والطابور.

تُستخدم طرائق الوحدة النمطية للطابور مع كل من المكدس والطابور.

ستستخدم وحدة الطابور النمطية لإنشاء طابور.

في هذا المثال عليك:

• استيراد الوحدة النمطية للطابور (Queue) لاستخدام طرائق الطابور.
• إنشاء طابور فارغ باسم myQueue (طابوري).
• إضافة العناصر a، b، c، d، e إلى الطابور myQueue (طابوري).
• طباعة عناصر الطابور.

أنشئ طابورًا مكونًا من خمس قيم يقوم المستخدم بإدخالها أثناء تنفيذ البرنامج، ثم اطبع هذه القيم، وفي النهاية اطبع حجم الطابور.

أنشئ برنامجًا للتحقق مما إذا كان الطابور فارغًا أم ممتلئًا.

كما ذُكر من قبل، فإن الوحدة النمطية للطابور تحتوي على بعض الوظائف الجاهزة للاستخدام مع المُكدّس أو الطابور.

ستستخدِم وحدة الطابور لإنشاء مُكدّس فارغ.

مثال: الطباعة Print

يظهر أمامك في المثال التالي محاكاة لطابور الطباعة في الطابعة. عندما يُرسل المستخدمون أوامر طباعة، تُضاف إلى طابور الطباعة. تستخدم الطابعة هذا الطابور لتحديد الملف الذي سيُطبع أولاً.

• افترض أنّ سعة الطابعة هي فقط 7 ملفات، ولكن في الوقت نفسه، تحتاج إلى طباعة 10 ملفات من الملف A إلى الملف J.
• اكتب برنامجًا يُمثل طابور الطباعة منذ بدء أمر الطباعة الأول A حتى الانتهاء من كل أوامر الطباعة.
• أضق اللبنة التي تؤكد أنّ طابور أوامر الطباعة فارغ.

يمكِنك استخدام الخوارزمية الآتية:

بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “هياكل البيانات في الذكاء الاصطناعي” بدايةً من عنوان “تطبيقات على الطابور” وحتى نهاية هذا القسم، من خلال الرابط التالي: