الوحدات في Python: import و pip والمكتبات الخارجية

لا أحد يكتب كل شيء من الصفر. المبرمج المحترف يعتمد على كود جاهز ومجرَّب كتبه غيره، ويركّز هو على فكرة برنامجه. في هذا الدرس ستتعلم كيف تستدعي الوحدات (Modules) الجاهزة في Python، وكيف تصنع وحدتك الخاصة، وكيف تثبّت مكتبات من الإنترنت بأداة pip.

ما هي الوحدة؟

الوحدة ببساطة ملف Python فيه دوال ومتغيرات جاهزة للاستخدام. تخيّل مطبخاً فيه أدراج كثيرة: درج للسكاكين، ودرج للملاعق. أنت لا تخرج كل الأدوات على الطاولة، بل تفتح الدرج الذي تحتاجه فقط. والكلمة import هي التي تفتح الدرج:

import math

print(math.sqrt(49))
print(math.pi)
print(math.floor(7.9))
print(math.ceil(7.1))

الناتج

7.0
3.141592653589793
7
8

بعد import math نصل إلى أي شيء داخل الوحدة بكتابة اسمها ثم نقطة ثم اسم الدالة. هنا sqrt تحسب الجذر التربيعي، و floor تقرّب إلى الأسفل، و ceil تقرّب إلى الأعلى.

Python تأتي ومعها مجموعة كبيرة من الوحدات تسمى المكتبة القياسية (Standard Library)، وقد استخدمت منها random في مشروع لعبة التخمين.

طرق الاستيراد

إذا كنت تحتاج دالة أو اثنتين فقط، استوردهما بالاسم بالصيغة from ... import، وعندها تستخدمهما مباشرة دون اسم الوحدة:

from math import sqrt, pi

print(sqrt(81))
print(round(pi, 2))

الناتج

9.0
3.14

وإذا كان اسم الوحدة طويلاً، أعطها اسماً مختصراً بالكلمة as:

import statistics as st

grades = [70, 85, 90, 85, 100]
print(st.mean(grades))
print(st.median(grades))
print(st.mode(grades))

الناتج

86
85
85

الوحدة statistics فيها دوال إحصائية: mean للمتوسط، و median للقيمة الوسطى، و mode للقيمة الأكثر تكراراً.

تجنّب import *

قد ترى من يكتب from math import * لاستيراد كل شيء دفعة واحدة. تجنّب ذلك: لن تعرف من أين جاء كل اسم، وقد تستبدل دالة مستوردة دالةً كتبتها أنت بنفس الاسم دون أن تنتبه.

اصنع وحدتك الخاصة

عندما يكبر برنامجك، لا تضع كل الكود في ملف واحد. قسّمه إلى ملفات، كل ملف مسؤول عن مهمة. وأي ملف .py تكتبه هو وحدة يمكن استيرادها! أنشئ ملفاً اسمه shapes.py:

shapes.py

def rectangle_area(width, height):
    return width * height


def circle_area(radius):
    return 3.14159 * radius ** 2

ثم أنشئ في المجلد نفسه ملفاً آخر اسمه main.py يستورده:

main.py

import shapes

print(shapes.rectangle_area(4, 5))
print(shapes.circle_area(2))

الناتج

20
12.56636

لاحظ أننا كتبنا import shapes بدون الامتداد .py. وعند تشغيل main.py تبحث Python عن shapes.py في المجلد نفسه أولاً.

السطر الغامض: __name__

كثيراً ما سترى هذا الشرط في آخر ملفات Python:

shapes.py

def rectangle_area(width, height):
    return width * height


if __name__ == "__main__":
    print("تجربة:", rectangle_area(2, 3))

المتغير __name__ تضبطه Python تلقائياً: تكون قيمته "__main__" إذا شغّلت الملف مباشرة، وتكون اسم الوحدة إذا استورده ملف آخر. فالكود داخل هذا الشرط يعمل عندما تشغّل shapes.py نفسه لتجربته، ولا يعمل عندما يستورده main.py. بهذه الطريقة يصلح الملف الواحد للأمرين.

المكتبات الخارجية و pip

المكتبة القياسية كبيرة، لكن العالم أكبر. على موقع PyPI (وعنوانه pypi.org) مئات الآلاف من المكتبات المجانية التي كتبها مبرمجون من كل أنحاء العالم: لتحليل البيانات، وبناء المواقع، والألعاب، والذكاء الاصطناعي.

لتثبيت أي مكتبة منها نستخدم أداة اسمها pip، وهي تأتي مع Python. تخيّلها مثل متجر التطبيقات في هاتفك، لكن للمكتبات. اكتب في الطرفية (وليس داخل ملف Python):

pip install requests

هذا الأمر ينزّل مكتبة requests المشهورة لجلب البيانات من الإنترنت، ويثبّتها على جهازك. وبعدها تستطيع كتابة import requests في أي برنامج.

وهذه أهم أوامر pip:

الأمر	وظيفته
pip install اسم_المكتبة	تثبيت مكتبة
pip install --upgrade اسم_المكتبة	تحديثها لأحدث إصدار
pip uninstall اسم_المكتبة	حذفها
pip list	عرض كل المكتبات المثبتة
pip show اسم_المكتبة	معلومات عن مكتبة مثبتة

إذا لم يتعرف الجهاز على pip

إذا ظهرت رسالة أن pip أمر غير معروف، فاكتب python -m pip install requests بدلاً منه. هذه الصيغة تعمل دائماً ما دامت Python نفسها تعمل.

ثبّت من مصادر موثوقة

أي مكتبة تثبّتها هي كود يعمل على جهازك. اكتب اسم المكتبة بدقة، وثبّت المكتبات المعروفة التي لها توثيق ومستخدمون كثيرون.

جرّب بنفسك

أنشئ ملفاً اسمه greetings.py فيه دالتان: morning(name) تعيد «صباح الخير يا» ثم الاسم، و night(name) تعيد «تصبح على خير يا» ثم الاسم. ثم أنشئ main.py يستورد الوحدة ويستدعي الدالتين:

الناتج

صباح الخير يا سارة
تصبح على خير يا سارة

ثم جرّب في الطرفية الأمر pip list لترى ما هو مثبّت على جهازك.

أخطاء شائعة

• تسمية ملفك باسم وحدة موجودة: إذا سمّيت ملفك random.py أو math.py فستستورد Python ملفك أنت بدلاً من الوحدة الأصلية، وتظهر أخطاء غريبة. اختر أسماء مختلفة.
• كتابة الامتداد: import shapes.py خطأ. اكتب import shapes فقط.
• كتابة pip install داخل ملف Python: هذا أمر للطرفية وليس كود Python، وسيعطيك SyntaxError.
• استخدام مكتبة قبل تثبيتها: ستظهر ModuleNotFoundError، وحلها تثبيت المكتبة بـ pip.

اختبر نفسك

سؤال

بعد كتابة from math import sqrt، كيف تستدعي الدالة؟

import.sqrt(16)sqrt(16)math.sqrt(16)

سؤال

أين تكتب الأمر pip install requests؟

في الطرفيةفي أول ملف Pythonداخل دالة

الخلاصة

• الوحدة ملف Python فيه دوال جاهزة، ونستدعيها بـ import.
• from وحدة import اسم تستورد أسماء محددة، و as تعطي اسماً مختصراً.
• أي ملف .py تكتبه يمكن استيراده من ملف آخر في المجلد نفسه.
• الشرط if __name__ == "__main__": يعمل فقط عند تشغيل الملف مباشرة.
• pip install تثبّت مكتبات خارجية من موقع PyPI.