فصل ۱۷: پروژه‌های کوچک

هدف فصل: تمرینِ «ساختن یک پروژه واقعی»

در این فصل، دیگر فقط چند خط کد آزمایشی نمی‌نویسیم؛ بلکه چند برنامهٔ کوچک و کامل می‌سازیم. هدف این است که:

• ببینید آموخته‌های فصل‌های قبل چطور کنار هم قرار می‌گیرند.
• با مراحل واقعیِ ساخت یک برنامه آشنا شوید: از ایده تا اجرا.
• تمرین کنید که کد خود را گام‌به‌گام تکمیل و اصلاح کنید (نه یک‌باره).

در ادامه، برای هر پروژه:

• ایدهٔ پروژه را توضیح می‌دهیم.
• ورودی و خروجی برنامه را مشخص می‌کنیم.
• یک ساختار پیشنهادی (الگو) برای کد ارائه می‌کنیم.
• پیشنهادهایی برای گسترش (نسخهٔ پیشرفته‌تر) می‌آوریم.

این فصل برای تمرین است؛ لازم نیست همهٔ پروژه‌ها را یک‌باره کامل انجام دهید. می‌توانید:

• از ساده‌ترین نسخه شروع کنید.
• بعداً به آن برگردید و آن را بهتر کنید.

الگوی کلی ساخت یک پروژه

پیش از ورود به پروژه‌ها، یک الگوی کلی برای تقریباً هر برنامهٔ کوچک:

1. تعریف مسئله
• برنامه دقیقاً قرار است چه کار کند؟
• مثال بزنید: «اگر ورودی این باشد، خروجی چه باید باشد؟»
2. طراحی ورودی/خروجی
• برنامه چه چیزهایی از کاربر بپرسد؟
• برنامه چه چیزی را روی صفحه نشان دهد؟
3. تقسیم مسئله به بخش‌های کوچک
• گرفتن ورودی
• پردازش (حساب کردن، مقایسه، …)
• نمایش نتیجه
4. نوشتن نسخهٔ خیلی ساده
• بدون امکانات اضافی
• فقط کاری که «حداقلاً» باید انجام شود
5. آزمایش با چند ورودی مختلف
• ورودی‌های معمولی
• ورودی‌های اشتباه یا عجیب
6. بهبود و افزودن امکانات
• پیام‌های بهتر برای کاربر
• رسیدگی به خطاها
• مرتب کردن کد به کمک تابع‌ها

در همهٔ پروژه‌های این فصل، می‌توانید از همین الگو استفاده کنید.

پروژه ۱: بازی حدس عدد

ایدهٔ برنامه

کامپیوتر یک عدد تصادفی در یک بازه (مثلاً ۱ تا ۱۰۰) انتخاب می‌کند و کاربر باید آن را حدس بزند. بعد از هر حدس، برنامه می‌گوید:

• عدد واقعی بزرگ‌تر است یا کوچک‌تر؟
• کاربر چند بار حدس زده است؟

بازی زمانی تمام می‌شود که کاربر عدد درست را حدس بزند.

مشخصات سادهٔ برنامه

• ورودی‌ها:
• حدس کاربر (عدد صحیح)
• خروجی‌ها:
• پیام «بزرگ‌تر حدس بزن»، «کوچک‌تر حدس بزن» یا «تبریک، درست حدس زدی!»
• تعداد تلاش‌ها در پایان بازی

گام‌های پیشنهادی پیاده‌سازی

1. تولید عدد تصادفی
• استفاده از کتابخانهٔ random برای ساخت یک عدد تصادفی در یک بازه.
2. حلقه برای حدس‌زدن
• تا زمانی که حدس کاربر با عدد مخفی برابر نشده، حلقه ادامه پیدا کند.
3. مقایسهٔ حدس با عدد
• اگر حدس کوچک‌تر، پیام افزایش؛ اگر بزرگ‌تر، پیام کاهش.
4. شمارش تعداد تلاش‌ها
• در هر حدس، یک شمارنده را ۱ واحد زیاد کنید.
5. نمایش نتیجه نهایی
• وقتی حدس درست شد، پیام موفقیت همراه با تعداد حدس‌ها.

ساختار نمونهٔ کد (الگو)

import random
# ۱. تولید عدد تصادفی
secret = random.randint(1, 100)
attempts = 0
while True:
    # ۲. گرفتن حدس کاربر
    guess_text = input("یک عدد بین ۱ تا ۱۰۰ حدس بزن: ")
    # تبدیل به عدد
    guess = int(guess_text)
    attempts = attempts + 1  # ۳. افزایش شمارنده
    # ۴. مقایسه
    if guess < secret:
        print("بزرگ‌تر حدس بزن!")
    elif guess > secret:
        print("کوچک‌تر حدس بزن!")
    else:
        print("آفرین! عدد درست", secret, "بود.")
        print("تعداد حدس‌ها:", attempts)
        break

پیشنهادهای گسترش

• محدود کردن تعداد حدس‌ها (مثلاً حداکثر ۷ بار)، و اعلان «باخت».
• اجازه دادن به کاربر برای انتخاب بازه (مثلاً ۱ تا N).
• نمایش یک راهنما مثل «چقدر نزدیک بودی» (مثلاً اگر اختلاف کم بود پیامی جدا).
• نوشتن نسخه‌ای که کامپیوتر عدد شما را حدس می‌زند (بازی برعکس).

پروژه ۲: ماشین‌حساب ساده

ایدهٔ برنامه

یک برنامهٔ متنی بنویسید که بتواند چهار عمل اصلی را انجام دهد:

• جمع
• تفریق
• ضرب
• تقسیم

کاربر عمل دلخواه و اعداد را وارد می‌کند و برنامه جواب را نشان می‌دهد.

مشخصات سادهٔ برنامه

• ورودی‌ها:
• انتخاب نوع عملیات (مثلاً با وارد کردن +، -، *، /)
• دو عدد (می‌تواند صحیح یا اعشاری باشد)
• خروجی‌ها:
• نتیجهٔ عملیات روی دو عدد

گام‌های پیشنهادی پیاده‌سازی

1. نمایش منو برای کاربر
• مثلاً چهار گزینه برای انتخاب نوع عملیات.
2. گرفتن نوع عملیات
• با input، نماد عمل (مثل +) را بگیرید.
3. گرفتن دو عدد
• از کاربر بپرسید عدد اول و دوم چه باشد.
• تبدیل رشته به عدد با float.
4. بررسی نوع عملیات
• با if / elif / else تصمیم بگیرید چه عملی انجام شود.
5. نمایش نتیجه
• فرمت مناسب برای چاپ (مثلاً «نتیجهٔ ۲ + ۳ = ۵»).

ساختار نمونهٔ کد (الگو)

print("ماشین‌حساب ساده")
print("عملیات را انتخاب کنید:")
print("+ برای جمع")
print("- برای تفریق")
print("* برای ضرب")
print("/ برای تقسیم")
op = input("نماد عملیات را وارد کنید: ")
a = float(input("عدد اول: "))
b = float(input("عدد دوم: "))
if op == "+":
    result = a + b
elif op == "-":
    result = a - b
elif op == "*":
    result = a * b
elif op == "/":
    result = a / b
else:
    print("عملیات نامعتبر است.")
    result = None
if result is not None:
    print("نتیجه:", result)

پیشنهادهای گسترش

• جلوگیری از تقسیم بر صفر با استفاده از شرط.
• تکرار برنامه در یک حلقه تا زمانی که کاربر بخواهد خارج شود.
• اضافه کردن عملیات‌های دیگر مثل توان (a ** b) یا باقیمانده (a % b).
• جدا کردن منطق هر عمل در یک تابع (برای تمرین فصل توابع).

پروژه ۳: فهرست کارها (To-Do List)

ایدهٔ برنامه

یک برنامهٔ ساده برای مدیریت فهرست کارهای روزانه:

• اضافه کردن کار جدید
• دیدن فهرست کارها
• علامت‌زدن یک کار به‌عنوان «انجام‌شده»
• حذف یک کار

این پروژه تمرین خوبی برای لیست‌ها و حلقه‌ها است.

مشخصات سادهٔ برنامه

• ورودی‌ها:
• انتخاب از یک منو (اضافه‌کردن، نمایش، حذف، خروج)
• متنِ کار (مثلاً «مطالعهٔ ۳۰ دقیقه پایتون»)
• شمارهٔ کار برای حذف یا علامت‌زدن
• خروجی‌ها:
• نمایش فهرست کارها با شماره
• پیام‌های موفقیت یا خطا (مثلاً شمارهٔ نادرست)

گام‌های پیشنهادی پیاده‌سازی

1. ایجاد یک لیست خالی برای کارها
• در ابتدای برنامه: tasks = []
2. حلقهٔ اصلی برنامه
• تا زمانی که کاربر گزینهٔ «خروج» را انتخاب نکرده.
3. نمایش منو در هر دور
• مثلاً ۱: افزودن، ۲: نمایش، ۳: حذف، ۴: خروج.
4. پیاده‌سازی هر گزینه
• گزینهٔ افزودن: گرفتن متن کار و append به لیست.
• گزینهٔ نمایش: چاپ همهٔ کارها با شماره.
• گزینهٔ حذف: دریافت شماره و حذف همان اندیس از لیست.
5. کنترل ورودی‌های اشتباه
• اگر شماره خارج از محدوده بود، پیام خطا.

ساختار نمونهٔ کد (الگو)

tasks = []
while True:
    print("\nفهرست کارها")
    print("1. افزودن کار جدید")
    print("2. نمایش کارها")
    print("3. حذف کار")
    print("4. خروج")
    choice = input("یک گزینه را انتخاب کنید: ")
    if choice == "1":
        text = input("متن کار جدید را وارد کنید: ")
        tasks.append(text)
        print("کار اضافه شد.")
    elif choice == "2":
        if not tasks:
            print("هنوز کاری ثبت نشده است.")
        else:
            print("فهرست کارها:")
            for i, t in enumerate(tasks, start=1):
                print(i, "-", t)
    elif choice == "3":
        if not tasks:
            print("چیزی برای حذف وجود ندارد.")
        else:
            num = int(input("شمارهٔ کاری که می‌خواهید حذف کنید: "))
            index = num - 1  # چون لیست از ۰ شروع می‌شود
            if 0 <= index < len(tasks):
                removed = tasks.pop(index)
                print("حذف شد:", removed)
            else:
                print("شمارهٔ نامعتبر.")
    elif choice == "4":
        print("خروج از برنامه.")
        break
    else:
        print("گزینهٔ نامعتبر، دوباره تلاش کنید.")

پیشنهادهای گسترش

• علامت‌زدن کارها به‌عنوان «انجام شد» به جای حذف کامل.
• ذخیره‌کردن فهرست در یک فایل و خواندن آن هنگام اجرای بعدی (اتصال به فصل فایل‌ها).
• دسته‌بندی کارها (مثلاً «خانه»، «کار»، «یادگیری»).
• افزودن تاریخ یا زمان به هر کار.

پروژه ۴: تولیدکنندهٔ رمز عبور

ایدهٔ برنامه

برنامه‌ای بنویسید که یک رمز عبور تصادفی بسازد. کاربر می‌تواند بگوید:

• طول رمز چقدر باشد (مثلاً ۸ یا ۱۲ کاراکتر)
• آیا از اعداد و حروف کوچک/بزرگ استفاده شود یا نه؟

این پروژه تمرین خوبی برای:

• کار با رشته‌ها
• حلقه‌ها
• کتابخانه‌های استاندارد (مثل random و string)

است.

مشخصات سادهٔ برنامه

• ورودی‌ها:
• طول رمز (عدد صحیح)
• خروجی‌ها:
• یک رشته به‌عنوان رمز، مثلاً a8Fz91Qk

گام‌های پیشنهادی پیاده‌سازی

1. مشخص‌کردن کاراکترهای مجاز
• مثلاً مجموعه‌ای از حروف و اعداد (می‌توانید خودتان تعریف کنید).
2. گرفتن طول رمز از کاربر
• تبدیل به عدد.
3. ساختن رمز در حلقه
• به تعداد طول رمز، هر بار یک کاراکتر تصادفی انتخاب و به رشتهٔ رمز اضافه کنید.
4. نمایش رمز نهایی

ساختار نمونهٔ کد (الگو)

import random
import string
print("تولیدکنندهٔ رمز عبور")
length = int(input("طول رمز را وارد کنید: "))
# کاراکترهای مجاز: حروف کوچک، حروف بزرگ، اعداد
chars = string.ascii_lowercase + string.ascii_uppercase + string.digits
password = ""
for i in range(length):
    password = password + random.choice(chars)
print("رمز تولید شده:")
print(password)

پیشنهادهای گسترش

• اضافه کردن کاراکترهای خاص (مثل !@#$%^&*).
• پرسیدن از کاربر که کدام نوع کاراکترها را می‌خواهد (فقط عدد، فقط حرف، …).
• ساختن چندین رمز به‌صورت هم‌زمان (مثلاً ۵ رمز مختلف).
• بررسیِ سادهٔ «قدرت» رمز بر اساس طول و تنوع کاراکترها.

پروژه ۵: برنامهٔ آزمون (Quiz)

ایدهٔ برنامه

یک آزمون چندسؤالی طراحی کنید که:

• چند سؤال چهارگزینه‌ای یا درست/غلط بپرسد.
• از کاربر پاسخ بگیرد.
• در پایان، تعداد پاسخ‌های درست را اعلام کند.

این پروژه تمرین خوبی برای:

• لیست‌ها و دیکشنری‌ها
• حلقه‌ها
• شمارندهٔ امتیاز

است.

مشخصات سادهٔ برنامه

• ورودی‌ها:
• پاسخ کاربر به هر سؤال (مثلاً a، b، c، d)
• خروجی‌ها:
• نمایش سؤال و گزینه‌ها
• امتیاز نهایی (چند جواب درست بوده است)

گام‌های پیشنهادی پیاده‌سازی

1. تعریف سؤالات
• می‌توانید یک لیست از دیکشنری‌ها بسازید؛ هر دیکشنری شامل:
• متن سؤال
• گزینه‌ها
• پاسخ صحیح
2. حلقه روی سؤالات
• هر سؤال را به‌ترتیب نمایش دهید.
3. گرفتن پاسخ کاربر
• با input.
4. مقایسه با پاسخ صحیح
• اگر درست بود، یک امتیاز به شمارنده اضافه کنید.
5. نمایش نتیجهٔ نهایی
• تعداد پاسخ درست و شاید درصد نمره.

ساختار نمونهٔ کد (الگو)

questions = [
    {
        "text": "پایتون چیست؟",
        "choices": {
            "a": "یک زبان برنامه‌نویسی",
            "b": "یک سیستم‌عامل",
            "c": "یک مرورگر",
            "d": "یک پایگاه‌داده"
        },
        "answer": "a"
    },
    {
        "text": "خروجی 2 + 3 در پایتون چیست؟",
        "choices": {
            "a": "23",
            "b": "5",
            "c": "خطا",
            "d": "هیچ‌کدام"
        },
        "answer": "b"
    }
]
score = 0
for q in questions:
    print("\nسؤال:")
    print(q["text"])
    for key, value in q["choices"].items():
        print(key + ":", value)
    user_answer = input("گزینهٔ درست را وارد کنید: ")
    if user_answer == q["answer"]:
        print("درست!")
        score = score + 1
    else:
        print("نادرست. پاسخ درست:", q["answer"])
print("\nآزمون تمام شد.")
print("تعداد پاسخ‌های درست:", score, "از", len(questions))

پیشنهادهای گسترش

• تصادفی‌کردن ترتیب سؤالات.
• نمایش درصد نمره و سطح (مثلاً «عالی»، «خوب»، «نیاز به تمرین بیشتر»).
• جداکردن منطق سؤال‌پرسیدن در یک تابع.
• بارگذاری سؤالات از یک فایل متنی (اتصال به فصل فایل‌ها).

پروژه ۶: پروژهٔ کوچک وب یا داده (نگاه اولیه)

این بخش فقط برای چشیدن طعم استفاده از پایتون در وب یا علم داده است. توضیحات کامل‌تر در فصل‌های بعدی (توسعهٔ وب و علم داده) آمده است؛ اینجا فقط یک نمونهٔ «خیلی ساده» می‌سازیم.

ایدهٔ ۱: شمارندهٔ بازدید خیلی ساده با Flask (وب)

• یک وب‌سرور کوچک با Flask که:
• در هر بار بازکردن صفحه، یک عدد «بازدید» را یکی افزایش می‌دهد.
• عدد بازدید را روی صفحه نشان می‌دهد.

ساختار خیلی کلی (فقط ایده)

from flask import Flask
app = Flask(__name__)
visits = 0
@app.route("/")
def index():
    global visits
    visits = visits + 1
    return f"تعداد بازدیدها تا الان: {visits}"
# اجرای برنامه در صورت اجرای مستقیم فایل
if __name__ == "__main__":
    app.run()

جزئیات نصب و اجرای Flask، در فصل توسعهٔ وب توضیح داده می‌شود؛ اینجا فقط شکل کلی یک برنامهٔ وب را می‌بینید.

ایدهٔ ۲: محاسبهٔ میانگین نمرات (دادهٔ خیلی ساده)

برنامه‌ای بنویسید که:

• چند نمره از کاربر بگیرد (مثلاً با وارد کردن پشت‌سرهم).
• وقتی کاربر مثلاً کلمهٔ end را وارد کرد، گرفتن نمرات متوقف شود.
• میانگین نمرات را حساب و نمایش دهد.

ساختار نمونهٔ کد (الگو)

grades = []
while True:
    text = input("یک نمره وارد کنید (یا end برای پایان): ")
    if text == "end":
        break
    grade = float(text)
    grades.append(grade)
if grades:
    total = sum(grades)
    avg = total / len(grades)
    print("میانگین نمرات:", avg)
else:
    print("هیچ نمره‌ای وارد نشد.")

این برنامه یک مثال ساده از کار با داده‌ها است: جمع‌آوری، ذخیره، و محاسبه‌ای ساده روی آن‌ها.

چگونه از این فصل بیشترین استفاده را ببرید؟

• با ساده‌ترین نسخه هر پروژه شروع کنید؛ اگر گیر کردید:
• مسئله را کوچک‌تر کنید.
• مثلاً اول فقط ورودی و خروجی را درست کنید، سپس منطق وسط را اضافه کنید.
• بعد از اجرای موفق نسخهٔ ساده:
• یک یا دو ویژگی از بخش «پیشنهادهای گسترش» اضافه کنید.
• سعی کنید:
• بعضی پروژه‌ها را خودتان از صفر بنویسید بدون نگاه کردن به الگو.
• سپس کد خود را با الگوها مقایسه کنید و تفاوت‌ها را ببینید.
• اگر خطایی دیدید:
• از فصل خطاها و اشکال‌زدایی کمک بگیرید.
• پیام خطا را با دقت بخوانید و خط مربوطه را بررسی کنید.

این فصل نقطهٔ اتصال بین «مفاهیم تئوری» و «برنامه‌های واقعی» است. هر بار که پروژه‌ای را کامل می‌کنید، یک قدم بزرگ در تبدیل‌شدن به برنامه‌نویس برداشته‌اید.