شرح مادة CS 111 جافا 2 برمجة 2 - جامعة الاميرة نورة

مادة CS 111، جافا 2 برمجة 2 (Programming Language 2) بجامعة الاميرة نورة بنت عبدالرحمن. هذه المادة هي اللي تنقلك من مرحلة “اكتب كود يشتغل” الى مرحلة “اصمم برنامج بطريقة احترافية”. لو كنتي اخذتي CS 110 وتعلمتي الاساسيات مثل المتغيرات والشروط والحلقات، الحين في CS 111 راح تتعلمين البرمجة كائنية التوجه (OOP) وهذه هي الطريقة اللي كل المبرمجين يستخدمونها في المشاريع الحقيقية.

كثير من الطالبات يحسون ان CS 110 كانت مقدور عليها، لكن CS 111 فيها نقلة نوعية. الموضوع مو صعب، بس يحتاج تغيير في طريقة التفكير. بدل ما تكتبين كل شيء في main واحد، راح تتعلمين تقسمين الكود الى كلاسات وكائنات وتبنين برامج منظمة وقابلة للتوسع. هنا تبدأ البرمجة الحقيقية.

ليش CS 111 جافا 2 مادة محورية؟

كل تطبيق تستخدمينه يوميا، من تطبيق الجوال الى نظام الجامعة الى تويتر ونتفلكس، مبني على مبادئ البرمجة كائنية التوجه (OOP). مو مبالغة، OOP هي اللغة اللي يتكلم فيها المبرمجون.

في CS 110 تعلمتي تكتبين كود يحل مشكلة بسيطة. في CS 111 تتعلمين تصممين نظام كامل. الفرق كبير. تخيلي الفرق بين انك تطبخين طبق واحد وبين انك تديرين مطبخ مطعم كامل. نفس المهارات الاساسية موجودة، لكن الطريقة والتنظيم مختلفين تماما.

بعد ما تخلصين CS 111، راح تلاقين ان كل مادة بعدها تفترض انك تعرفين OOP. هياكل البيانات (Data Structures) تبني عليها مباشرة. هندسة البرمجيات تستخدم مبادئها. حتى مشروع التخرج يعتمد عليها. يعني لو اتقنتيها، باقي المشوار يصير اسهل بمراحل.

1. الكلاسات والكائنات في CS 111، Classes & Objects

هذا اول موضوع واهم موضوع. كل شيء في OOP يدور حوله.

Class = القالب او المخطط. مثل فكرة “طالبة” بشكل عام. Object = النسخة الحقيقية. مثل “نورة” او “سارة”، طالبات فعليات.

الكلاس يحدد الخصائص (attributes) والسلوكيات (methods)، والكائن هو نسخة حية من هذا الكلاس.

// كلاس يمثل طالبة في جامعة الاميرة نورة
public class Student {
    String name;
    int id;
    double gpa;

    // المنشئ (Constructor) - ينشئ كائن جديد
    public Student(String name, int id, double gpa) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.gpa = gpa;
    }

    // دالة تعرض بيانات الطالبة
    public void displayInfo() {
        System.out.println(name + " | " + id + " | GPA: " + gpa);
    }
}

الحين تقدرين تنشئين كائنات (طالبات فعليات) من هذا الكلاس:

Student s1 = new Student("نورة", 441001234, 4.5);
Student s2 = new Student("سارة", 441005678, 3.8);

s1.displayInfo(); // نورة | 441001234 | GPA: 4.5
s2.displayInfo(); // سارة | 441005678 | GPA: 3.8

لاحظي ان new هي اللي تنشئ الكائن فعليا، وتستدعي المنشئ (Constructor) اللي كتبتيه. الكلمة this تشير للكائن الحالي وتستخدمينها عشان تفرقين بين الـ parameter واسم المتغير في الكلاس.

2. التغليف في جافا 2، Encapsulation

التغليف يعني انك تحمين بيانات الكائن من الوصول المباشر. تخلين المتغيرات private وتوفرين دوال getter و setter للوصول لها.

ليش هذا مهم؟ تخيلي عندك متغير المعدل gpa، بدون تغليف اي احد يقدر يكتب s1.gpa = 10.0 وهذي قيمة غير منطقية. مع التغليف، تتحكمين بالقيم المسموحة.

public class Student {
    private String name;    // private = ما احد يوصل لها مباشرة
    private double gpa;

    public Student(String name, double gpa) {
        this.name = name;
        setGpa(gpa);        // نستخدم setter للتحقق
    }

    // Getter - ترجع القيمة
    public String getName() { return name; }
    public double getGpa() { return gpa; }

    // Setter - تعدل القيمة مع تحقق
    public void setGpa(double gpa) {
        if (gpa >= 0 && gpa <= 5.0)
            this.gpa = gpa;
        else
            System.out.println("خطأ: المعدل لازم بين 0 و 5");
    }
}

Student s = new Student("لمى", 4.2);
System.out.println(s.getName()); // لمى
s.setGpa(6.0);  // خطأ: المعدل لازم بين 0 و 5
s.setGpa(4.8);  // تمام، القيمة تتغير
// s.name = "هند"; // خطأ! name هي private

3. الوراثة في جافا، Inheritance

عندك كلاسين يتشابهون في خصائص كثيرة؟ بدل ما تكررين نفس الكود، تستخدمين الوراثة.

الفكرة بسيطة: كلاس ابن (subclass) يرث كل خصائص ودوال كلاس اب (superclass)، ويقدر يضيف خصائص خاصة فيه.

// كلاس الاب - شخص بشكل عام
public class Person {
    protected String name;
    protected int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void introduce() {
        System.out.println("اسمي " + name + " وعمري " + age);
    }
}

الحين نكتب كلاس Student يرث من Person باستخدام extends:

// كلاس الابن - طالبة ترث من شخص
public class Student extends Person {
    private int studentId;

    public Student(String name, int age, int studentId) {
        super(name, age);  // استدعاء منشئ الاب
        this.studentId = studentId;
    }

    @Override
    public void introduce() {
        super.introduce();  // تنفيذ نسخة الاب اولا
        System.out.println("رقمي الجامعي: " + studentId);
    }
}

ونفس الشيء نقدر نكتب كلاس Employee يرث من Person:

public class Employee extends Person {
    private String department;

    public Employee(String name, int age, String department) {
        super(name, age);
        this.department = department;
    }

    @Override
    public void introduce() {
        super.introduce();
        System.out.println("القسم: " + department);
    }
}

نقاط مهمة في الوراثة

• extends: الكلمة المفتاحية للوراثة في جافا
• super(): لاستدعاء منشئ الكلاس الاب، لازم يكون اول سطر في المنشئ
• @Override: علامة تقولين فيها “انا اعيد تعريف دالة موجودة في الاب”
• protected: مستوى وصول يسمح للكلاس الابن يوصل للمتغير لكن يمنع الوصول الخارجي
• جافا تدعم وراثة واحدة فقط: كلاس يرث من كلاس واحد بس

4. تعدد الاشكال في جافا 2، Polymorphism

هذا الموضوع اللي يخلي كثير من الطالبات يحسون ان OOP معقدة. لكن لو فهمتيه، راح تحسين ان كل شيء ثاني سهل.

تعدد الاشكال يعني ان نفس الدالة تتصرف بشكل مختلف حسب نوع الكائن الفعلي. فيه نوعين:

النوع الاول: Method Overloading (وقت الترجمة)

نفس اسم الدالة لكن بارامترات مختلفة. هذا تعلمتيه في CS 110:

public class Calculator {
    // نفس الاسم، بارامترات مختلفة
    public int add(int a, int b) { return a + b; }
    public double add(double a, double b) { return a + b; }
    public int add(int a, int b, int c) { return a + b + c; }
}

النوع الثاني: Method Overriding + Dynamic Binding (وقت التشغيل)

هنا القوة الحقيقية. نفس الدالة تتصرف مختلف حسب الكائن الفعلي:

// المتغير نوعه الاب، لكن الكائن من الابن
Person p1 = new Student("نورة", 20, 441001234);
Person p2 = new Employee("هند", 30, "تقنية المعلومات");

p1.introduce(); // تستدعي نسخة Student
p2.introduce(); // تستدعي نسخة Employee

لاحظي ان p1 و p2 كلهم نوعهم Person، لكن جافا في وقت التشغيل تعرف ان p1 فعليا Student و p2 فعليا Employee، فتستدعي النسخة الصحيحة. هذا اسمه Dynamic Binding.

الفايدة الحقيقية تظهر لما نحطهم في مصفوفة:

Person[] people = {p1, p2};
for (Person p : people) {
    p.introduce(); // كل كائن يستدعي نسخته الخاصة
    System.out.println("---");
}

كثير من الطالبات يحسون ان تعدد الاشكال موضوع ضبابي ويضيعون في اسئلة تتبع الكود. اذا حسيتي بنفس الشيء، لا تقلقين، هذا طبيعي جدا وكل الطالبات يمرون بنفس المرحلة.

5. التجريد والواجهات، Abstract Classes & Interfaces

الكلاس المجرد (Abstract Class)

كلاس ما تقدرين تنشئين منه كائن مباشرة. هو بس قالب يحدد الشكل العام والكلاسات اللي ترث منه هي اللي تكمل التفاصيل.

// كلاس مجرد - ما ينفع ننشئ منه كائن
public abstract class Shape {
    String color;

    public Shape(String color) { this.color = color; }

    // دالة مجردة - الابناء لازم يعرفونها
    public abstract double getArea();

    public void display() {
        System.out.println("اللون: " + color);
        System.out.println("المساحة: " + getArea());
    }
}

الدالة getArea() ما لها جسم. كل كلاس ابن لازم يكتب تعريفه الخاص لها:

public class Circle extends Shape {
    double radius;

    public Circle(String color, double radius) {
        super(color);
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double getArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

public class Rectangle extends Shape {
    double width, height;

    public Rectangle(String color, double w, double h) {
        super(color);
        this.width = w;
        this.height = h;
    }

    @Override
    public double getArea() { return width * height; }
}

الواجهة (Interface)

الواجهة مثل “عقد” يقول: اي كلاس ينفذ هذه الواجهة لازم يوفر هذه الدوال. الفرق عن الكلاس المجرد ان الكلاس يقدر ينفذ اكثر من واجهة.

public interface Printable {
    void print(); // دالة بدون تعريف
}

public interface Saveable {
    void save(String filename);
}

// كلاس ينفذ واجهتين
public class Report implements Printable, Saveable {
    String content;

    public Report(String content) { this.content = content; }

    @Override
    public void print() {
        System.out.println("طباعة التقرير: " + content);
    }

    @Override
    public void save(String filename) {
        System.out.println("حفظ في: " + filename);
    }
}

6. معالجة الاستثناءات في CS 111، Exception Handling

البرنامج ممكن يواجه اخطاء وقت التشغيل: المستخدمة تدخل نص بدل رقم، او تحاول تفتح ملف مو موجود، او تقسم على صفر. بدل ما البرنامج يتوقف فجأة، تتعاملين مع الخطأ بشكل ذكي باستخدام try/catch.

Scanner input = new Scanner(System.in);

try {
    System.out.print("ادخلي رقم: ");
    int num = input.nextInt();
    System.out.print("ادخلي المقسوم عليه: ");
    int den = input.nextInt();
    System.out.println("الناتج: " + (num / den));

} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("خطأ: القسمة على صفر!");
} catch (InputMismatchException e) {
    System.out.println("خطأ: ادخلي ارقام فقط!");
} finally {
    System.out.println("شكرا لاستخدام البرنامج");
    input.close();
}

كيف try/catch/finally تشتغل

• try: حطي الكود اللي ممكن يسبب خطأ داخله
• catch: لو صار خطأ معين، الكود هنا ينفذ بدل ما البرنامج يتوقف
• finally: ينفذ دائما سواء صار خطأ او لا. مناسب لاغلاق الملفات والموارد

اهم الاستثناءات في جافا

الاستثناء	متى يصير
ArithmeticException	القسمة على صفر
ArrayIndexOutOfBoundsException	فهرس خارج حدود المصفوفة
NullPointerException	استخدام كائن قيمته null
InputMismatchException	مدخل بنوع غلط
FileNotFoundException	محاولة فتح ملف مو موجود
NumberFormatException	تحويل نص مو رقمي الى رقم

انشاء استثناء خاص

تقدرين تكتبين استثناء خاص فيك لو تبين:

// استثناء مخصص لمعدل غير صالح
public class InvalidGpaException extends Exception {
    public InvalidGpaException(String message) {
        super(message);
    }
}

// استخدامه في الكود
public void setGpa(double gpa) throws InvalidGpaException {
    if (gpa < 0 || gpa > 5.0)
        throw new InvalidGpaException("المعدل لازم بين 0 و 5");
    this.gpa = gpa;
}

7. التعامل مع الملفات في جافا، File I/O

في CS 111 تتعلمين كيف برنامجك يقرأ بيانات من ملف ويحفظ نتائج في ملف. هذا مهم جدا لان البرامج الحقيقية ما تخزن كل شيء في الذاكرة.

الكتابة في ملف

try {
    PrintWriter writer = new PrintWriter("students.txt");
    writer.println("نورة,441001234,4.5");
    writer.println("سارة,441005678,3.8");
    writer.println("لمى,441009012,4.2");
    writer.close(); // مهم جدا! بدون close البيانات ما تتحفظ
    System.out.println("تم الحفظ بنجاح");
} catch (FileNotFoundException e) {
    System.out.println("خطأ في انشاء الملف");
}

القراءة من ملف

try {
    Scanner reader = new Scanner(new File("students.txt"));

    while (reader.hasNextLine()) {
        String line = reader.nextLine();
        String[] parts = line.split(","); // تقسيم بالفاصلة
        String name = parts[0];
        double gpa = Double.parseDouble(parts[2]);
        System.out.println(name + " - معدل: " + gpa);
    }
    reader.close();

} catch (FileNotFoundException e) {
    System.out.println("الملف غير موجود!");
}

اخطاء شائعة في CS 111

بعد ما درسنا كل المواضيع، خلينا نتكلم عن الاخطاء اللي كثير من طالبات جامعة الاميرة نورة يقعون فيها:

1. نسيان super() في المنشئ لما كلاسك يرث من كلاس ثاني وما تستدعين super() في اول سطر من المنشئ، جافا تستدعي المنشئ الفاضي تلقائيا. لو الكلاس الاب ما عنده منشئ فاضي، يطلع لك خطأ ترجمة.

2. الخلط بين Overloading و Overriding Overloading = نفس الاسم مع بارامترات مختلفة في نفس الكلاس. Overriding = نفس الاسم ونفس البارامترات في كلاس الابن يعيد تعريف دالة من الاب.

3. محاولة انشاء كائن من Abstract Class Shape s = new Shape("احمر"); يعطي خطأ ترجمة. الكلاس المجرد ما ينفع تنشئين منه كائن، لازم تنشئين من الكلاس الابن: Shape s = new Circle("احمر", 5.0);

4. نسيان @Override لما تبين تعيدين تعريف دالة من الاب، حطي @Override قبلها. لو كتبتي اسم الدالة غلط (مثلا intorduce بدل introduce)، بدون @Override جافا تعتبرها دالة جديدة ومو override وما تعطيك خطأ. مع @Override تعطيك خطأ فورا.

5. نسيان close() مع الملفات خصوصا في الكتابة. لو ما سويتي close() للـ PrintWriter، البيانات ممكن ما تتحفظ في الملف.

6. الخلط بين == و equals() مع الكائنات == تقارن المراجع (هل هم نفس الكائن في الذاكرة)، equals() تقارن المحتوى. مع الـ Strings والكائنات استخدمي دايما equals().

خطة مذاكرة CS 111 اسبوع باسبوع

ربط CS 111 بمسارك الاكاديمي

مادة CS 111 جافا 2 مو مادة معزولة، هي حجر اساس في مسارك كطالبة حاسبات في جامعة الاميرة نورة. كل مادة بعدها تعتمد عليها بشكل مباشر او غير مباشر:

هياكل البيانات (Data Structures): راح تبنين هياكل مثل القوائم المتصلة (Linked Lists) والمكدسات (Stacks) والاشجار (Trees) باستخدام كلاسات OOP. لو ما فهمتي الكلاسات والوراثة، هياكل البيانات تصير صعبة جدا. اقرئي دليلنا لمادة هياكل البيانات والخوارزميات عشان تعرفين ايش ينتظرك.

هندسة البرمجيات (Software Engineering): تعتمد بشكل كامل على مبادئ OOP. مبادئ التصميم مثل SOLID وانماط التصميم (Design Patterns) كلها مبنية على الكلاسات والواجهات والوراثة.

قواعد البيانات (Databases): لما تتعلمين تربطين برنامج جافا بقاعدة بيانات، راح تستخدمين كلاسات لتمثيل الجداول وكائنات لتمثيل الصفوف.

مشروع التخرج: اغلب مشاريع التخرج تتطلب برمجة بـ OOP سواء كان تطبيق جوال او نظام ويب او نظام ذكاء اصطناعي. كل شيء يرجع للكلاسات والكائنات.

لو تبين تعمقين اكثر في اساسيات جافا، اقرئي دليلنا لتعلم جافا من الصفر. ولو تبين دروس خصوصية في البرمجة مع مدرس متخصص، اطلعي على خدمة الدروس الخصوصية في البرمجة.

خلاصة

مادة CS 111 جافا 2 هي المادة اللي تحول طريقة تفكيرك البرمجي. بدل كود طويل في main واحد، تتعلمين تصممين برامج منظمة وقابلة للتوسع. المفاهيم الاساسية اللي لازم تتقنينها:

• Classes & Objects: القالب والنسخة، اساس كل شيء في OOP
• Encapsulation: حماية البيانات بـ private + getters/setters
• Inheritance: اعادة استخدام الكود بـ extends + super
• Polymorphism: مرونة التعامل مع الكائنات المختلفة
• Abstract Classes & Interfaces: التصميم المرن والعقود
• Exception Handling: التعامل مع الاخطاء بـ try/catch/finally
• File I/O: حفظ وقراءة البيانات من ملفات

كل ما حسيتي ان مفهوم معين ما يركز معك، لا تكتفين بالقراءة. افتحي الـ IDE واكتبي كود بسيط يطبق المفهوم وعدلي عليه وشوفي ايش يصير. OOP تُفهم بالممارسة والتجريب مو بالحفظ. جربي كل مثال في هذا المقال، وبعدين غيري فيه واضيفي عليه عشان تتأكدين انك فاهمة مو بس ناسخة.