الوراثة وتعدد الأشكال

الوراثة وتعدد الأشكال — Inheritance & Polymorphism

بعد أن تعلمت كيف تبني فئة (Class) واحدة، الخطوة التالية هي فهم كيف تتشارك فئات متعددة في سلوك مشترك دون تكرار الكود. الوراثة (Inheritance) تتيح لك بناء فئة جديدة تستند إلى فئة موجودة وتضيف عليها أو تُعدّل فيها.

مشكلة التكرار

تخيّل أنك تبني نظاماً للأشكال الهندسية. كل شكل له اسم ولون، وكل شكل يحسب مساحته بطريقة مختلفة. بدون وراثة:

class Circle:
    def __init__(self, name, color, radius):
        self.name = name
        self.color = color
        self.radius = radius

class Rectangle:
    def __init__(self, name, color, width, height):
        self.name = name    # تكرار — duplication
        self.color = color  # تكرار — duplication
        self.width = width
        self.height = height

الحقلان name وcolor مكرران. مع ازدياد الأشكال يتضاعف التكرار. الوراثة تحل هذا.

الفئة الأم والفئة الابنة

main.go

import math

# الفئة الأم — Parent class (Base class)
class Shape:
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name    # اسم الشكل
        self.color = color  # اللون

    def describe(self):
        return f"{self.name} ({self.color})"

    def area(self):
        # أسلوب مجرد — Meant to be overridden
        return 0


# الفئة الابنة — Child class (Derived class)
class Circle(Shape):
    def __init__(self, color, radius):
        # استدعاء مُنشئ الأم — Call parent constructor
        super().__init__("دائرة", color)
        self.radius = radius  # خاصية خاصة بالدائرة

    def area(self):
        # تجاوز أسلوب الأم — Override parent method
        return math.pi * self.radius ** 2


class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, color, width, height):
        super().__init__("مستطيل", color)
        self.width = width
        self.height = height

    def area(self):
        return self.width * self.height


# إنشاء الكائنات — Create instances
c = Circle("أزرق", 5)
r = Rectangle("أحمر", 4, 6)

print(c.describe())                        # موروث من Shape
print(f"مساحة الدائرة: {c.area():.2f}")

print(r.describe())
print(f"مساحة المستطيل: {r.area():.2f}")

Output:

`super()` — استدعاء الأم

super().__init__(...) يستدعي مُنشئ الفئة الأم. هذا يتيح للفئة الابنة أن تُعدّ الحقول الموروثة دون إعادة كتابتها.

قاعدة عملية: استدع super().__init__() دائماً أول شيء في __init__ الابنة لضمان أن الأم تُعدّ حقولها قبل أي منطق خاص بالابنة.

تعدد الأشكال — Polymorphism

تعدد الأشكال (Polymorphism) يعني أن نفس الأسلوب يتصرف بشكل مختلف حسب نوع الكائن. نفس الاسم area() ينتج نتائج مختلفة لدائرة ومستطيل ومثلث:

main.go

import math


class Shape:
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name
        self.color = color

    def area(self):
        return 0

    def perimeter(self):
        return 0

    def info(self):
        # أسلوب مشترك يستخدم area و perimeter — Shared method using overridden ones
        return (
            f"{self.name} | اللون: {self.color} | "
            f"المساحة: {self.area():.2f} | المحيط: {self.perimeter():.2f}"
        )


class Circle(Shape):
    def __init__(self, color, radius):
        super().__init__("دائرة", color)
        self.radius = radius

    def area(self):
        return math.pi * self.radius ** 2

    def perimeter(self):
        return 2 * math.pi * self.radius


class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, color, width, height):
        super().__init__("مستطيل", color)
        self.width = width
        self.height = height

    def area(self):
        return self.width * self.height

    def perimeter(self):
        return 2 * (self.width + self.height)


class Triangle(Shape):
    def __init__(self, color, base, height, side_a, side_b, side_c):
        super().__init__("مثلث", color)
        self.base = base
        self.height = height
        self.sides = (side_a, side_b, side_c)

    def area(self):
        return 0.5 * self.base * self.height

    def perimeter(self):
        return sum(self.sides)


# قائمة من أشكال مختلفة — List of different shapes
shapes = [
    Circle("أزرق", 7),
    Rectangle("أخضر", 5, 3),
    Triangle("أصفر", 6, 4, 5, 6, 7),
]

# نفس الكود يعمل على جميع الأشكال — Same code works on all shapes
for shape in shapes:
    print(shape.info())

# المساحة الإجمالية — Total area
total = sum(s.area() for s in shapes)
print(f"\nإجمالي المساحة: {total:.2f}")

Output:

هذا هو جوهر تعدد الأشكال: الحلقة for shape in shapes لا تعرف هل الكائن دائرة أو مستطيل — تستدعي فقط shape.info() وكل كائن يُجيب بطريقته. هذا يجعل إضافة شكل جديد مستقبلاً أمراً بسيطاً: تُنشئ فئة جديدة وتُضيفها للقائمة.

التجاوز الجزئي — Partial Override

أحياناً تريد الاحتفاظ بسلوك الأم وإضافة عليه:

main.go

class Shape:
    def __init__(self, name, color):
        self.name = name
        self.color = color

    def describe(self):
        return f"شكل: {self.name}، لون: {self.color}"


class ColoredCircle(Shape):
    def __init__(self, color, radius, border_color):
        super().__init__("دائرة", color)
        self.radius = radius
        self.border_color = border_color

    def describe(self):
        # استدعاء وصف الأم ثم إضافة معلومات — Call parent describe then extend
        base = super().describe()
        return f"{base}، نصف القطر: {self.radius}، حدود: {self.border_color}"


cc = ColoredCircle("أزرق فاتح", 10, "تيل")
print(cc.describe())

Output:

super().describe() يستدعي الأسلوب من الأم ثم تُضيف الابنة معلوماتها. هذا أفضل من إعادة كتابة كل المنطق.

`isinstance()` و`issubclass()`

Python يوفر دوال للتحقق من العلاقات بين الكائنات والفئات:

main.go

import math


class Shape:
    pass

class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    def area(self):
        return math.pi * self.radius ** 2

class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, w, h):
        self.width, self.height = w, h
    def area(self):
        return self.width * self.height


c = Circle(5)
r = Rectangle(4, 6)

# التحقق من النوع — Type checking
print(isinstance(c, Circle))     # True
print(isinstance(c, Shape))      # True — الدائرة شكل أيضاً
print(isinstance(c, Rectangle))  # False

# التحقق من الوراثة — Inheritance check
print(issubclass(Circle, Shape))    # True
print(issubclass(Rectangle, Shape)) # True
print(issubclass(Circle, Rectangle)) # False

# فلترة بالنوع — Filter by type
shapes = [Circle(3), Rectangle(2, 4), Circle(7), Rectangle(1, 5)]
circles_only = [s for s in shapes if isinstance(s, Circle)]
print("الدوائر فقط:", len(circles_only))

Output:

ترتيب حل الأساليب — MRO

عندما تستدعي أسلوباً Python يبحث عنه بترتيب محدد يسمى Method Resolution Order (MRO). يمكن رؤيته بـ __mro__:

main.go

class A:
    def who(self):
        return "A"

class B(A):
    def who(self):
        return "B"

class C(A):
    def who(self):
        return "C"

class D(B, C):
    # D ترث من B و C — Multiple inheritance
    pass

d = D()
print(d.who())           # "B" — Python يبدأ من B
print(D.__mro__)         # ترتيب البحث — Search order

Output:

الـ MRO في Python يتبع خوارزمية C3 Linearization. الفكرة البسيطة: Python يبحث من اليسار لليمين في قائمة الآباء، ثم يصعد. في الوراثة البسيطة (فئة واحدة أم) لا حاجة لقلق. في الوراثة المتعددة كن حذراً واستشر __mro__ إذا اشتبهت.

تحدي — Challenge

import math


class Shape:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def area(self):
        return 0


class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        super().__init__("دائرة")
        self.radius = radius

    # أكمل حساب المساحة — complete area calculation
    def area(self):
        pass


class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, width, height):
        super().__init__("مستطيل")
        self.width = width
        self.height = height

    # أكمل حساب المساحة — complete area calculation
    def area(self):
        pass


shapes = [Circle(5), Rectangle(4, 5)]

for s in shapes:
    print(f"مساحة {s.name}: {s.area():.2f}")

total = sum(s.area() for s in shapes)
print(f"إجمالي المساحة: {total:.2f}")

الوراثة وتعدد الأشكال