صفحة 108 - كتاب علم البيانات - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 مكتبات البايثون لتحليل البيانات (الدرس الثاني)

المفاهيم الأساسية

مكتبة نيمباي (NumPy): مكتبة قياسية للعمل مع البيانات العددية في البايثون، يمكن استخدامها لإجراء مجموعة متنوعة من العمليات الرياضية على المصفوفات.

المصفوفة (Array): نوع من البيانات يمكنه الاحتفاظ بعدد ثابت من القيم التي لها نفس نوع البيانات.

خريطة المفاهيم

```markmap

فحص وتحليل البيانات

أدوات تحليل البيانات

لغات البرمجة والبيانات البرمجية

#### بايثون (Python)

##### مفكرة جوبيتر (Jupyter Notebook)

###### فتح مفكرة جوبيتر

• ستفتح الصفحة الرئيسة لمفكرة جوبيتر في المتصفح.

###### إنشاء مفكرة جديدة

• في الزاوية اليمنى العلوية من شاشتك، اضغط على New (جديد).
• حدد Python 3 (ipykernel).
• ستفتح المفكرة في علامة تبويب جديدة.

###### واجهة المفكرة الجديدة

• الاسم الافتراضي: دون عنوان (Untitled).
• خلية المقطع البرمجي: يمكن كتابة نص أو تعليمات برمجية.
• شريط أدوات المفكرة.
• يمكن تحميل المفكرة من جهاز الحاسوب.

###### إنشاء وتشغيل برنامج

• اكتب الأوامر داخل خلية المقطع البرمجي.
• اضغط على Run (تشغيل) أو Shift + Enter لتشغيل البرنامج.
• ستظهر النتيجة تحت الأوامر.
• ستُضاف خلية مقطع برمجي جديدة تلقائياً بعد التشغيل.
• يمكن أن تحتوي المفكرة على عدة خلايا، لكل منها مقطعها البرمجي الخاص.

###### حفظ المذكرة

• الحفظ اليدوي: من خلال قائمة File (ملف) -> Save as (حفظ كـ).
• الحفظ التلقائي: يتم حفظ التغييرات تلقائياً أثناء العمل.
• تغيير الاسم: يتغير اسم المذكرة بعد حفظها باسم جديد.

###### الميزة الرئيسية

• (يتم تحديدها من خلال سؤال التطبيق)

###### التطبيق العملي

• إنشاء مفكرة جديدة.
• طباعة رسالة نصية.
• حفظ المفكرة باسم محدد.

##### مكتبات البايثون

###### التعريف

• حزم من المقاطع البرمجية تبسط مهام البرمجة.
• يمكن أن تحتوي على بيانات التكوين أو قوالب الرسائل.

###### مثال: مات بلوت ليب (Matplotlib)

• مكتبة تستخدم لإنشاء الرسوم والمخططات البيانية.

###### مكتبة نيمباي (NumPy)

• الاسم: يرمز إلى البايثون العددي (Numerical Python).
• الغرض: مكتبة قياسية للعمل مع البيانات العددية وإجراء عمليات رياضية على المصفوفات.
• وظائف رئيسية:

- `add(arr1, arr2,...)`: إضافة المصفوفات.

- `multiply(arr1,arr2,...)`: ضرب المصفوفات.

- `absolute(arr)`: ترجع القيمة المطلقة لكل عنصر في المصفوفة المدخلة.

- `maximum(arr1,arr2,...)`: ترجع القيمة القصوى في المصفوفة المدخلة.

• كيفية الاستخدام:

- استيراد المكتبة: `import numpy as np`

- استدعاء دالة: `np.اسم_الدالة()`

###### أسئلة مراجعة

• إيجابيات وسلبيات استخدام مكتبات البايثون مقارنة بكتابة المقاطع البرمجية الخاصة.

أنواع تحليل البيانات

تحليل البيانات الوصفي

• يصف ما حدث.

تحليل البيانات التشخيصي

• يحلل سبب حدوث شيء ما.

تحليل البيانات التنبؤي

• يستخدم التوجهات المكتشفة سابقاً للتنبؤ بالنتائج المستقبلية.

تحليل البيانات التوجيهي

• يقدم توصيات للإجراءات المستقبلية.

تحليل البيانات الاستكشافي

• يستكشف البيانات.
• يمكن من خلاله اكتشاف الحالات الشاذة.
• ليس بالضرورة تمثيلاً بيانياً فقط.

تحليل البيانات متعدد المتغيرات

• يأخذ في الاعتبار أكثر من متغير مستقل واحد.

أسئلة مراجعة

• المقارنة بين التحليل التنبؤي والتوجيهي.
• أمثلة على المشاكل التي تتطلب تحليلاً أحادي المتغير ومتعدد المتغيرات.

تطبيق على أنواع التحليل

• تحديد نوع التحليل المناسب لدراسة توزيع النفقات.

```

نقاط مهمة

• يتم توظيف مكتبات البايثون (مثل NumPy) للتعامل مع البيانات داخل مفكرة جوبيتر.
• عند استخدام مكتبة، يمكن إعطاؤها اسمًا مختصرًا (مثل `np`) لاستخدام وظائفها بسهولة في المقطع البرمجي.
• صيغة استدعاء دالة من مكتبة: `اسم_المكتبة.اسم_الدالة()`.
• مثال عملي: استخدام `np.absolute(myList)` لحساب القيم المطلقة لعناصر قائمة.

رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa الدرس الثاني مكتبات البايثون لتحليل البيانات في الدرس السابق، تم التطرق إلى أن البايثون يستخدم المكتبات من أجل التعامل مع البيانات، وفي هذا الدرس ستتعلم طريقة توظيف مكتبات البايثون في مفكرة جوبيتر الخاصة بك. NumPy Library مكتبة نيمباي يرمز اسم مكتبة نمباي (NumPy) إلى البايثون العددي Numerical Python)، وهي مكتبة قياسية للعمل مع البيانات العددية في البايثون يمكن استخدامها لإجراء مجموعة متنوعة من العمليات الرياضية على المصفوفات. الجدول 3.3 وظائف مكتبة نيمباي الوظيفة )Method( الوظيفة add(arr1, arr2,...) multiply(arr1,arr2,...) absolute(arr) maximum(arr1,arr2,...) المعنى إضافة المصفوفات. ضرب المصفوفات. ترجع القيمة المطلقة لكل عنصر في المصفوفة المدخلة. ترجع القيمة القصوى في المصفوفة المدخلة. ابدأ بإنشاء قائمة بسيطة في مفكرة جوبيتر الخاصة بك. هذه قائمتك: myList = [-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,5,5,6,7,8] print (type (myList)) print (myList) <class 'list'> [-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 7, 8] الشكل 3.10 وضع قائمة في مفكرة جوبيتر المصفوفة (Array) هي نوع من البيانات يمكنه الاحتفاظ بعدد ثابت من القيم التي لها نفس نوع البيانات. استخدم مكتبة نمباي، وفي هذا المقطع البرمجي ستستخدم وظيفة القيمة المطلقة (( ) absolute) لطباعة القيم المطلقة للقائمة. import numpy as np a = np.absolute (myList) print (a) [3 2 1 0 1 2 3 4 5 5 5 6 7 8] الشكل 3.11 استخدام مكتبة نمباي عند استخدام مكتبة، يمكنك أن تعطيها اسما لاستخدام وظائفها في مقطعك البرمجي. عند استخدام وظيفة من المكتبة، اكتب اسم المكتبة، ثم نقطة، ثم اسم الدالة. وزارة التعليم Ministry of Education 2025-1447