شرح مادة عال 113 (CSC 113) برمجة حاسبات 2 OOP - جامعة الملك سعود

مادة عال 113 (CSC 113)، برمجة حاسبات 2 (Computer Programming 2)، هي المادة اللي تنقلك من كتابة كود يشتغل الى تصميم برامج منظمة وقابلة للتطوير. في خطة قسم علوم الحاسب بجامعة الملك سعود، هذي المادة تبني على كل شيء تعلمته في عال 111 برمجة حاسبات 1 وتعلمك البرمجة كائنية التوجه (Object-Oriented Programming) بلغة جافا. بدون مبالغة، اغلب المواد اللي بعدها تفترض انك متقن لمفاهيم OOP، من تراكيب البيانات الى هندسة البرمجيات وتطوير التطبيقات.

المادة تستخدم لغة جافا (Java) والمرجع المعتمد هو كتاب “Java How to Program” لـ Deitel & Deitel، وهو من اشهر كتب تعليم جافا في العالم. الكتاب يغطي كل مواضيع المادة مع امثلة عملية وتمارين كثيرة تساعدك تثبّت المعلومة.

لو تبي شرح اعمق لاساسيات الجافا بشكل عام، راجع دليلنا الشامل لتعلم جافا عشان تقوّي الاساس قبل ما تبدا.

ليش مادة عال 113 مفصلية في مسارك؟

قبل ما ندخل في التفاصيل، خلنا نوضح ليش هذي المادة مهمة لك كطالب في جامعة الملك سعود:

• بوابة لكل المواد المتقدمة: تراكيب البيانات، هندسة البرمجيات، قواعد البيانات، كلها تفترض انك تفهم OOP
• كل مشروع حقيقي مبني على OOP: تطبيقات الجوال، المواقع، الانظمة، ما فيه مشروع تجاري ما يستخدم كلاسات ووراثة وواجهات
• المقابلات الوظيفية: اذا قدمت على شركة تقنية، اول شيء يسالونك عنه هو مبادئ OOP والفرق بين المفاهيم
• تغيّر طريقة تفكيرك: بدل ما تكتب كود طويل في main واحد، تتعلم تقسّم المشكلة لكائنات تتفاعل مع بعض
• التدريب التعاوني: كثير من الشركات تعطيك مهام برمجية في المقابلة، واللي اساسه قوي في OOP يعدّيها بسهولة

نظرة عامة على محتوى عال 113

المادة تتوزع على 15 اسبوع تقريبا بهذا الترتيب:

الاسابيع	الموضوع	المفاهيم الرئيسية
1-2	مراجعة اساسيات + مقدمة في الكلاسات	class, object, constructor
3-4	الكلاسات والكائنات بالتفصيل	attributes, methods, this, static
5-6	التغليف (Encapsulation)	private/public, getters/setters, validation
7-8	الوراثة (Inheritance)	extends, super, method overriding
9-10	تعدد الاشكال (Polymorphism)	overloading, overriding, dynamic binding
11	الكلاسات المجردة والواجهات	abstract classes, interfaces, implements
12-13	معالجة الاستثناءات + الملفات	try/catch/finally, File I/O
14	اساسيات Collections	ArrayList, مصفوفات الكائنات
15	مراجعة + تسليم المشروع	تمارين شاملة

1. الكلاسات والكائنات، Classes & Objects

هذا اول موضوع وهو الاساس. كل شيء في OOP يدور حول فكرة بسيطة: انت تصمم قالب (Class) وتنشئ منه نسخ (Objects).

تخيّل الكلاس مثل مخطط بيت والكائن هو البيت الفعلي اللي بنيته من المخطط. من نفس المخطط تقدر تبني بيوت كثيرة، كل واحد له تفاصيله الخاصة.

// كلاس طالب في جامعة الملك سعود
public class Student {
    String name;
    int id;
    double gpa;

    // المنشئ - يتنفذ لما تسوي new
    public Student(String name, int id, double gpa) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.gpa = gpa;
    }

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

الحين ننشئ كائنات من الكلاس ونستخدمها:

// انشاء كائنين من كلاس Student
Student s1 = new Student("خالد", 4380001, 4.5);
Student s2 = new Student("فهد", 4380002, 3.8);

s1.displayInfo(); // خالد | 4380001 | GPA: 4.5
s2.displayInfo(); // فهد | 4380002 | GPA: 3.8

الكلمة المفتاحية this

this تشير للكائن الحالي. تستخدمها لما يكون اسم الـ parameter نفس اسم الـ attribute عشان جافا تفرّق بينهم:

public Student(String name, int id) {
    this.name = name;  // this.name = خاصية الكلاس
    this.id = id;      // name بدون this = الباراميتر
}

الكلمة المفتاحية static

المتغير او الدالة static تنتمي للكلاس نفسه مو لكائن معين. يعني كل الكائنات يتشاركون فيها:

public class Student {
    static int totalStudents = 0; // مشتركة بين كل الكائنات

    public Student(String name) {
        this.name = name;
        totalStudents++; // كل ما ننشئ طالب يزيد العداد
    }

    public static int getTotal() {
        return totalStudents; // دالة static ما تحتاج كائن
    }
}

Student s1 = new Student("محمد");
Student s2 = new Student("عبدالله");
System.out.println(Student.getTotal()); // 2

2. التغليف في عال 113، Encapsulation

التغليف يعني انك تحمي بيانات الكائن من الوصول المباشر. تخلي المتغيرات private وتوفّر دوال getter و setter عشان تتحكم في القراءة والكتابة.

ليش مهم؟ تخيّل نظام جامعة يسمح لاي كود يغير معدل الطالب مباشرة بدون تحقق. واحد ممكن يحط معدل 10 من 5 والنظام يقبله. التغليف يمنع هالشيء.

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

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

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

الـ Setter هو المكان اللي تتحكم فيه بالقيم. مثلا تمنع اي معدل خارج النطاق 0-5:

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

Student s = new Student("سعد", 4.2);
System.out.println(s.getName()); // سعد
s.setGpa(6.0);  // خطا: المعدل لازم بين 0 و 5
s.setGpa(4.8);  // تمام، القيمة اتغيرت
// s.gpa = 10;  // خطا! gpa هي private، ما تقدر توصل لها

3. الوراثة، Inheritance

الوراثة من اقوى مفاهيم OOP. الفكرة: عندك كلاس فيه خصائص مشتركة مع كلاسات ثانية؟ بدل ما تكرر الكود في كل كلاس، تسوي كلاس اب (superclass) وتخلي الباقي يرث (extends) منه.

مثال عملي: نظام جامعي

// الكلاس الاب - شخص 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);
    }
}

الكلاس Student يرث من Person باستخدام extends ويضيف خصائصه:

public class Student extends Person {
    private int studentId;
    private double gpa;

    public Student(String name, int age, int studentId, double gpa) {
        super(name, age); // استدعاء منشئ الاب - لازم اول سطر
        this.studentId = studentId;
        this.gpa = gpa;
    }

    @Override
    public void introduce() {
        super.introduce(); // نستدعي النسخة الاصلية اول
        System.out.println("رقمي الجامعي: " + studentId);
    }
}

نفس الفكرة مع كلاس المحاضر:

public class Lecturer extends Person {
    private String department;

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

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

مفاهيم لازم تحفظها عن الوراثة

• extends: الكلمة المفتاحية اللي تقول “هذا الكلاس يرث من ذاك”
• super(): استدعاء منشئ الكلاس الاب، لازم يكون اول سطر في المنشئ
• @Override: تعليق يوضح انك تعيد تعريف دالة موجودة في الاب
• is-a relationship: الطالب “هو” شخص، Student is a Person
• جافا تدعم وراثة واحدة فقط: كلاس يرث من كلاس واحد بس

4. تعدد الاشكال، Polymorphism

تعدد الاشكال هو الموضوع اللي يفصل بين “افهم OOP سطحيا” و”افهم OOP فعلا”. الفكرة: نفس الدالة تتصرف بشكل مختلف حسب نوع الكائن الفعلي. فيه نوعين:

النوع الاول: Method Overloading (وقت الترجمة)

نفس اسم الدالة بس باراميترات مختلفة. هذا تعلمته في عال 111:

public class Calculator {
    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; }
}

جافا تختار الدالة المناسبة حسب نوع وعدد الباراميترات اللي تمررها.

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

هنا القوة الحقيقية. المتغير نوعه الاب بس الكائن الفعلي من الابن:

// المتغير نوعه Person، لكن الكائن Student
Person p1 = new Student("احمد", 20, 438001, 4.5);
Person p2 = new Lecturer("خالد", 40, "علوم الحاسب");

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

نقدر نحطهم في مصفوفة من نوع الاب ونتعامل معهم بشكل موحّد:

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

جافا تعرف وقت التشغيل اي نسخة من الدالة تستدعي. هذا اسمه Dynamic Binding وهو من اهم المفاهيم في الاختبار.

5. الكلاسات المجردة والواجهات، Abstract Classes & Interfaces

Abstract Class (كلاس مجرّد)

كلاس ما تقدر تنشئ منه كائن مباشرة. هو بس قالب يحدد الشكل العام للكلاسات اللي ترث منه:

public abstract class Shape {
    String color;

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

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

    // دالة عادية - الابناء يرثونها زي ما هي
    public void display() {
        System.out.println("اللون: " + color + " المساحة: " + getArea());
    }
}

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

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; }
}

Interface (واجهة)

الواجهة تحدد عقد: اي كلاس ينفّذها لازم يعرّف كل الدوال الموجودة فيها. الميزة ان الكلاس يقدر ينفّذ اكثر من واجهة:

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

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

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

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

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

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

6. معالجة الاستثناءات، Exception Handling

البرنامج ممكن يواجه اخطاء وقت التشغيل: المستخدم يدخل نص بدل رقم، قسمة على صفر، ملف مو موجود. بدون معالجة، البرنامج يطيح ويتوقف. معالجة الاستثناءات تخليك تتعامل مع الخطا بشكل ذكي بدل ما البرنامج ينهار.

import java.util.Scanner;
import java.util.InputMismatchException;

Scanner input = new Scanner(System.in);

try {
    System.out.print("ادخل البسط: ");
    int num = input.nextInt();
    System.out.print("ادخل المقام: ");
    int den = input.nextInt();
    System.out.println("الناتج: " + num / den);

} catch (ArithmeticException e) {
    System.out.println("خطا: ما تقدر تقسم على صفر!");
} catch (InputMismatchException e) {
    System.out.println("خطا: ادخل ارقام فقط!");
} finally {
    System.out.println("شكرا لاستخدام البرنامج");
    input.close();
}

ترتيب try / catch / finally

• try: الكود اللي ممكن يسبب خطا
• catch: التعامل مع نوع محدد من الاخطاء. تقدر تحط اكثر من catch
• finally: يتنفذ دائما سواء صار خطا او لا. تستخدمه لتنظيف الموارد مثل اغلاق الملفات

انواع الاستثناءات المهمة

الاستثناء	السبب
ArithmeticException	القسمة على صفر
ArrayIndexOutOfBoundsException	فهرس خارج حدود المصفوفة
NullPointerException	محاولة استخدام كائن قيمته null
InputMismatchException	مدخل بنوع خاطئ
FileNotFoundException	ملف مو موجود
NumberFormatException	تحويل نص لرقم فشل

7. التعامل مع الملفات، File I/O

تبي برنامجك يحفظ بيانات حتى بعد ما يقفل؟ او يقرا بيانات من ملف موجود؟ هذا الموضوع يعلمك كيف.

الكتابة في ملف

import java.io.PrintWriter;
import java.io.FileNotFoundException;

try {
    PrintWriter writer = new PrintWriter("students.txt");
    writer.println("خالد,4380001,4.5");
    writer.println("فهد,4380002,3.8");
    writer.println("سعد,4380003,4.2");
    writer.close(); // مهم! بدون close البيانات ما تتحفظ
    System.out.println("تم الحفظ بنجاح");
} catch (FileNotFoundException e) {
    System.out.println("خطا في انشاء الملف");
}

القراءة من ملف

import java.util.Scanner;
import java.io.File;

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!");
}

try-with-resources (الطريقة الافضل)

// الملف ينقفل تلقائيا حتى لو صار خطا
try (PrintWriter writer = new PrintWriter("output.txt")) {
    writer.println("بيانات مهمة");
    writer.println("بيانات ثانية");
} catch (FileNotFoundException e) {
    System.out.println("خطا في الكتابة");
}
// ما تحتاج تكتب close() - يصير تلقائي

8. اساسيات Collections: ArrayList

في عال 111 تعلمت المصفوفات العادية (int[]). مشكلتها ان حجمها ثابت ما يتغير بعد الانشاء. ArrayList تحل هالمشكلة، تقدر تضيف وتحذف عناصر وهي تكبر وتصغر تلقائيا.

import java.util.ArrayList;

// انشاء ArrayList من نوع String
ArrayList<String> names = new ArrayList<>();

// اضافة عناصر
names.add("خالد");
names.add("فهد");
names.add("سعد");

// الحجم
System.out.println(names.size()); // 3

// الوصول لعنصر
System.out.println(names.get(0)); // خالد

// حذف عنصر
names.remove("فهد");
System.out.println(names.size()); // 2

ArrayList مع كائنات

هنا الفايدة الحقيقية، تسوي قائمة من كائنات كلاس معين:

ArrayList<Student> students = new ArrayList<>();
students.add(new Student("خالد", 4380001, 4.5));
students.add(new Student("فهد", 4380002, 3.8));

// المرور على كل الطلاب
for (Student s : students) {
    s.displayInfo();
}

// البحث عن طالب بمعدل عالي
for (Student s : students) {
    if (s.getGpa() >= 4.0) {
        System.out.println(s.getName() + " متفوق");
    }
}

انواع اسئلة الاختبارات في عال 113

نصائح للمشروع النهائي

مشروع عال 113 عادة يطلب منك تبني نظام متكامل يطبّق كل مفاهيم OOP اللي درستها. هذي خطوات تساعدك تنجح فيه:

نصائح للاب العملي

اللاب في عال 113 جزء اساسي من درجتك ويبني مهاراتك العملية. هذي نصائح تفرق معك:

• حاول تحل بنفسك اول. حتى لو ما قدرت تخلص، المحاولة تعلّمك اكثر من نسخ حل زميلك
• اقرا رسائل الاخطاء بعناية. جافا واضحة في رسائلها: NullPointerException يعني كائن قيمته null، cannot access private member يعني فيه مشكلة تغليف
• ارسم العلاقات على ورقة. قبل ما تكتب كود، ارسم اي كلاس يرث من اي كلاس واي كلاس يحوي اي كلاس
• جرب بحالات مختلفة. ادخل قيم صحيحة وقيم خاطئة وشوف كيف برنامجك يتصرف
• لا تخاف تسال الـ TA. موجود عشان يساعدك، استغل وجوده

استراتيجية المذاكرة لـ عال 113

البرمجة مهارة عملية. ما تقدر تذاكرها بالقراءة بس. لازم تكتب كود وتجرب وتغلط وتصلح. هذي خطة مذاكرة مجرّبة:

• راجع سلايدات المحاضرة وركز على الامثلة العملية مو بس التعريفات
• حل تمارين كتاب Deitel. الكتاب فيه تمارين ممتازة نهاية كل فصل
• اعد حل تمارين اللاب بنفسك بدون ما تشوف الحل. لو قدرت تحله لحالك يعني فاهمه
• حل اختبارات سابقة. اسال طلاب دفعات قبلك عن نماذج الاسئلة
• اكتب الكود بيدك على ورق. في الاختبار ما فيه compiler يصحح لك. تمرّن على الكتابة بدون IDE
• ذاكر مع ربعك. اشرح لزميلك واطلب منه يشرح لك. اللي يقدر يشرح يعني فاهم

لو تحس انك تحتاج متابعة شخصية في البرمجة والمفاهيم مو واضحة، تعرّف على خدمة الدروس الخصوصية في البرمجة.

ربط عال 113 بمسارك الاكاديمي

بعد ما تنهي عال 113 بنجاح، المادة التالية في مسار البرمجة هي عال 212 تراكيب البيانات (Data Structures). في عال 212 راح تستخدم كل مفاهيم OOP اللي تعلمتها هنا لبناء هياكل بيانات مثل القوائم المتصلة (Linked Lists) والاشجار (Trees) والمكدسات (Stacks) وطوابير الانتظار (Queues).

كل هالهياكل مبنية على كلاسات ووراثة وواجهات. لو اساسك في عال 113 قوي، عال 212 تصير اسهل بكثير. ولو اساسك ضعيف، راح تعاني لانك تحاول تفهم OOP وتراكيب البيانات في نفس الوقت.

لو تبي تقرا عن مادة تراكيب البيانات من الحين، راجع شرح عال 212 تراكيب البيانات. ولو تبي شرح اعمق لاساسيات جافا، اقرا دليلنا الشامل لتعلم جافا.

خلاصة

مادة عال 113 تغيّر طريقة تفكيرك في البرمجة بالكامل. بدل ما تكتب كود “يمشي الحال” كله في main واحد، تتعلم تصمم برامج منظمة وقابلة للتطوير والصيانة. المفاهيم الاساسية اللي لازم تتقنها:

• الكلاسات والكائنات هي اساس كل شيء في OOP
• التغليف يحمي بياناتك ويتحكم في الوصول لها
• الوراثة تمنع تكرار الكود وتنظم العلاقات بين الكلاسات
• تعدد الاشكال يعطيك مرونة كبيرة في التعامل مع كائنات مختلفة بشكل موحّد
• الكلاسات المجردة والواجهات تساعدك تصمم انظمة مرنة وقابلة للتوسعة
• معالجة الاستثناءات تخلي برامجك قوية وما تنهار عند اي خطا
• الملفات تحفظ بياناتك بشكل دائم
• ArrayList تعطيك قوائم مرنة بدل المصفوفات الثابتة

لو فهمت هذي المفاهيم وتمرنت عليها كويس، عال 113 ما راح تكون عقبة. بالعكس، راح تكون المادة اللي تفتح لك ابواب كل المواد المتقدمة في قسم علوم الحاسب بجامعة الملك سعود.