پروژه‌های ترم اول

۱. چطور یک پروژه را شروع کنیم

بزرگ‌ترین مشکل تازه‌کارها این نیست که پایتون بلد نیستند؛ این است که نمی‌دانند از کجا شروع کنند. روش کار همیشه همین است:

1. بازی را روی کاغذ توضیح دهید. اگر نمی‌توانید به فارسی بگویید چه اتفاقی می‌افتد، نمی‌توانید به پایتون هم بگویید.
2. داده‌ها را مشخص کنید. چه چیزهایی را باید نگه دارید؟ امتیاز، صفحه بازی، لیست کلمات؟ نوع ظرفشان را انتخاب کنید.
3. کارها را به تابع بشکنید. «صفحه را نشان بده»، «حرکت بگیر»، «برنده را پیدا کن».
4. ساده‌ترین نسخه کارکننده را بنویسید. بدون امتیاز، بدون مرحله، بدون زیبایی.
5. بعد کامل کنید. اعتبارسنجی ورودی، پیام‌های بهتر، ذخیره در فایل.

۲. پروژه یک: حدس عدد با مرحله و جان

نسخه پیشرفته بازی فصل هشتم: چند مرحله، تعدادی جان، و همه متن‌ها در یک ماژول تنظیمات.

'''All the texts and the levels of the game.'''

LEVELS = [
    {
        'level_number': 1,
        'number': 2,
        'hint': 'A number between 1 and 3: ',
    },
    {
        'level_number': 2,
        'number': -7,
        'hint': "A negative number greater than -10: ",
    },
    {
        'level_number': 3,
        'number': 42,
        'hint': 'A number between 1 and 100: ',
    },
]

START_HEARTS = 5

MESSAGE_WIN = 'You won the level!'
MESSAGE_GREATER = 'The secret number is greater!'
MESSAGE_LOWER = 'The secret number is lower!'
MESSAGE_GAMEOVER = 'Game over!'
MESSAGE_FINISHED = 'There are no more levels right now!'

فایل constants.py: پروژه 01_number_guess

def play_level(level: dict, hearts: int) -> int:
    '''Play one level.

    Returns the number of hearts left; 0 means the player lost.
    '''
    secret = level['number']

    while hearts > 0:
        guess = read_number(level['hint'])

        if guess == secret:
            print(MESSAGE_WIN)
            hearts += 1                 # a bonus life for winning the level
            show_hearts(hearts)
            return hearts

        if guess > secret:
            print(MESSAGE_LOWER)
        else:
            print(MESSAGE_GREATER)

        hearts -= 1
        show_hearts(hearts)

    return 0


def main() -> None:
    hearts = START_HEARTS
    show_hearts(hearts)

    for level in LEVELS:
        print(f"\n--- Level {level['level_number']} ---")
        hearts = play_level(level, hearts)

        if hearts == 0:
            print(MESSAGE_GAMEOVER)
            return          # leave the game at once

    print(MESSAGE_FINISHED)

منطق بازی: پروژه 01_number_guess

شرح پروژه

• مرحله‌ها یک لیستی از دیکشنری‌ها هستند، همان ساختار فصل پانزدهم. برای اضافه کردن مرحله چهارم فقط چند خط داده اضافه می‌شود و هیچ کدی عوض نمی‌شود.
• تابع play_level تعداد جان باقی‌مانده را برمی‌گرداند و main آن را در متغیر خودش نگه می‌دارد. هیچ global در کار نیست.
• صفر برگرداندن یعنی باخت. main با دیدن صفر، بلافاصله return می‌کند.

۳. پروژه دو: سنگ کاغذ قیچی

'''Rock - paper - scissors, first player to three points wins.'''

import random

ROCK = 'rock'
PAPER = 'paper'
SCISSORS = 'scissors'

MOVES = [ROCK, PAPER, SCISSORS]

# BEATS[a] is the move that 'a' defeats. One dictionary replaces six elif lines.
BEATS = {
    ROCK: SCISSORS,
    PAPER: ROCK,
    SCISSORS: PAPER,
}

POINTS_TO_WIN = 3


def read_move(player: str) -> str:
    'Ask a player for a valid move (or "exit").'
    while True:
        move = input(f'{player}, enter your move (rock/paper/scissors): ').lower().strip()

        if move == 'exit' or move in MOVES:
            return move

        print('Unknown move, try again.')


def winner_of(move1: str, move2: str) -> int:
    '''Return 0 for a draw, 1 when move1 wins, 2 when move2 wins.'''
    if move1 == move2:
        return 0
    if BEATS[move1] == move2:
        return 1
    return 2

قواعد بازی: پروژه 02_rock_paper_scissors

شرح پروژه

• ستاره این پروژه، دیکشنری BEATS است. بدون آن باید شش شاخه elif بنویسید. با آن، کل قاعده بازی سه خط داده است.
• این یک درس مهم برنامه‌نویسی است: داده به جای کد. اگر بخواهید بازی را به نسخه پنج‌حالته گسترش دهید، فقط دیکشنری را بزرگ‌تر می‌کنید.
• تابع winner_of عدد برمی‌گرداند و هیچ چاپی ندارد. پس می‌شود جداگانه آزمایشش کرد و در نسخه گرافیکی هم به کار برد.
• ترکیب .lower().strip() روی ورودی، حرف بزرگ و فاصله اضافه را خنثی می‌کند.

۴. پروژه سه: وردل

def mask_word(word: str, found_letters: set[str]) -> str:
    'Show the letters already found and hide the others behind "_".'
    masked = ''
    for letter in word:
        if letter in found_letters:
            masked += letter
        else:
            masked += '_'
        masked += ' '
    return masked.strip()


def read_letter(already_tried: set[str]) -> str:
    'Ask for one single letter that was not tried before.'
    while True:
        letter = input('Enter a letter: ').lower().strip()

        if len(letter) != 1:
            print('You can only enter one letter!')
            continue

        if not letter.isalpha():
            print('Letters only, please.')
            continue

        if letter in already_tried:
            print('You already tried that one.')
            continue

        return letter

نمایش و ورودی: پروژه 03_wordle

def play(word: str) -> bool:
    'Play one word. Return True when the player found it.'
    found_letters: set[str] = set()
    tried_letters: set[str] = set()
    wrong_guesses = 0

    print(f'\nThe word has {len(word)} letters!')
    print(mask_word(word, found_letters))

    while wrong_guesses < MAX_WRONG_GUESSES:
        letter = read_letter(tried_letters)
        tried_letters.add(letter)

        if letter in word:
            found_letters.add(letter)
            print('Yes!')
        else:
            wrong_guesses += 1

        print(mask_word(word, found_letters))

        # The word is complete when every one of its letters has been found.
        if set(word) == set(word) & found_letters:
            print(f'You win! The word was {word.capitalize()}.')
            return True

    print(f'You lost. The word was {word.capitalize()}.')
    return False

حلقه بازی: پروژه 03_wordle

The word has 6 letters!
_ _ _ _ _ _
Enter a letter: a
Yes!
_ a _ _ _ _
Enter a letter: o
Yes!
_ a _ o o _

شرح پروژه

• دو مجموعه استفاده شده است: حروف پیدا شده و حروف امتحان‌شده. مجموعه انتخاب درستی است چون تکرار در آن معنا ندارد و بررسی عضویتش سریع است.
• شرط برد با عملیات مجموعه‌ای فصل چهاردهم نوشته شده: اگر همه حروف کلمه در مجموعه پیدا شده‌ها باشند، بازیکن برده است.
• تابع read_letter نمونه کامل اعتبارسنجی است: باید یک کاراکتر باشد، باید حرف باشد، و نباید تکراری باشد.

۵. پروژه چهار: دوز

PLAYER_SIGN = 'X'
AI_SIGN = 'O'

WINNING_LINES = [
    (0, 1, 2), (3, 4, 5), (6, 7, 8),      # rows
    (0, 3, 6), (1, 4, 7), (2, 5, 8),      # columns
    (0, 4, 8), (2, 4, 6),                 # diagonals
]


def new_board() -> list[str]:
    'Return a fresh board where every cell shows its own number.'
    return ['1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']


def show_board(board: list[str]) -> None:
    'Draw the board.'
    print()
    print(f' {board[0]} | {board[1]} | {board[2]} ')
    print('---+---+---')
    print(f' {board[3]} | {board[4]} | {board[5]} ')
    print('---+---+---')
    print(f' {board[6]} | {board[7]} | {board[8]} ')
    print()


def is_legal(board: list[str], move: str) -> bool:
    'A move is legal when it is 1-9 and the cell is still free.'
    if not move.isdigit():
        return False

    number = int(move)
    if number < 1 or number > 9:
        return False

    return board[number - 1] not in (PLAYER_SIGN, AI_SIGN)

صفحه و قواعد: پروژه 04_tic_tac_toe

def convert_persian_digits(text: str) -> str:
    'Turn Persian digits into English ones so both keyboards work.'
    persian_digits = '۰۱۲۳۴۵۶۷۸۹'
    english_digits = '0123456789'
    table = str.maketrans(persian_digits, english_digits)
    return text.translate(table)

پشتیبانی از کیبورد فارسی: پروژه 04_tic_tac_toe

شرح پروژه

• صفحه یک لیست نه‌تایی است، نه ماتریس سه در سه. کار با اندیس ساده‌تر می‌شود و شماره خانه‌ها برای کاربر طبیعی است.
• هشت خط برنده در یک لیست از تاپل‌ها ذخیره شده است. بررسی برد فقط یک حلقه روی همین لیست است. باز هم داده به جای کد.
• خانه‌های خالی شماره خودشان را نشان می‌دهند، پس بازیکن ضرورتی ندارد شماره‌گذاری را حفظ کند.
• تابع تبدیل ارقام فارسی نکته خوبی است: کاربر ایرانی ممکن است با کیبورد فارسی عدد بزند و برنامه باید هر دو را بفهمد.
• هوش مصنوعی این نسخه ساده است و فقط خانه تصادفی می‌گیرد. یکی از تمرین‌های فصل این است که باهوشش کنید.

۶. پروژه پنج: بازی آزمون

این پروژه تازه‌ای است که در نسخه اصلی دوره وجود نداشت و برای تمرین فصل هجدهم اضافه شده است: سؤال‌ها در فایل متنی هستند، نه داخل کد.

Which keyword defines a function in Python?|def|class|func|define
What does len('Kadoos') return?|6|5|7|error
Which type is the result of input()?|str|int|float|bool

قالب فایل questions.txt: سؤال، پاسخ درست، سپس گزینه‌های غلط

def load_questions(path: str) -> list[dict]:
    '''Read the file and return a list of questions.

    Every question is a dictionary: {'text': ..., 'correct': ..., 'options': [...]}
    '''
    if not os.path.exists(path):
        raise FileNotFoundError(f'{path} was not found')

    questions: list[dict] = []

    with open(path, encoding='utf-8') as f:
        for line_number, line in enumerate(f, start=1):
            line = line.strip()
            if line == '':
                continue

            parts = line.split('|')
            if len(parts) < 3:
                print(f'[warning] line {line_number} is ignored (wrong format)')
                continue

            text = parts[0]
            correct = parts[1]
            options = parts[1:]
            random.shuffle(options)

            questions.append({
                'text': text,
                'correct': correct,
                'options': options,
            })

    return questions

خواندن سؤال‌ها از فایل: پروژه 05_quiz

شرح پروژه

• سؤال‌ها بیرون از کد هستند. معلم می‌تواند سؤال اضافه کند بدون اینکه یک خط پایتون بلد باشد. این یکی از مهم‌ترین اصول طراحی نرم‌افزار است.
• هر خط با split('|') شکسته می‌شود. اولین تکه متن سؤال است، دومی پاسخ درست، و بقیه گزینه‌های غلط.
• خط‌های خراب نادیده گرفته می‌شوند با یک هشدار، به جای اینکه کل برنامه را از کار بیندازند. شماره خط هم چاپ می‌شود تا معلم بتواند اصلاحش کند.
• گزینه‌ها بُر زده می‌شوند تا پاسخ درست همیشه گزینه اول نباشد.
• load_questions خودش خطا می‌اندازد و main آن را می‌گیرد؛ همان تقسیم مسئولیت فصل نوزدهم.

۷. درس‌های مشترک این پنج پروژه

اگر هر پنج پروژه را بخوانید، الگوهای یکسانی می‌بینید. این موارد همان چیزی است که از ترم اول باید با خودتان ببرید:

پایان ترم اول

تا اینجا شما می‌توانید هر برنامه متنی‌ای را بنویسید: داده بگیرید، پردازش کنید، در فایل ذخیره کنید و خطاها را مدیریت کنید. این پایه محکمی است.

ترم دوم از فصل بیست و یکم شروع می‌شود و کاملاً متفاوت است: به جای نوشتن دستورها، یاد می‌گیرید مدل بسازید. شیءگرایی، پایگاه داده، رابط گرافیکی و وب. اگر مطالب ترم اول را خوب بلد نیستید، پیش از رفتن به فصل بعد یک بار دیگر تمرین‌های فصل‌های یازده تا نوزده را انجام دهید.