رشته (علوم رایانه)

تعریف

در علوم کامپیوتر و برنامه‌نویسی، رشته (به انگلیسی: String) به دنباله‌ای از کاراکترها گفته می‌شود که معمولاً برای نمایش متن استفاده می‌شود. رشته‌ها یکی از اساسی‌ترین و پرکاربردترین ساختارهای داده هستند و در اکثر زبان‌های برنامه‌نویسی به‌عنوان نوع داده‌ای اولیه یا کلاس تعریف شده‌اند.

کاراکترهایی که یک رشته را تشکیل می‌دهند، از مجموعه‌ای به نام الفبا می‌آیند. این الفبا می‌تواند شامل حروف الفبای زبان‌های مختلف، اعداد، علائم نگارشی، یا کاراکترهای خاص باشد.

---

ویژگی‌های اصلی رشته‌ها

1. طول رشته: تعداد کاراکترهایی که در رشته قرار دارند.
   • مثال: طول رشته "Hello" برابر با ۵ است.
2. رشته خالی: رشته‌ای که شامل هیچ کاراکتری نیست. در اکثر زبان‌های برنامه‌نویسی با "" یا '' نشان داده می‌شود.
   • مثال: رشته خالی: "".
3. غیرقابل تغییر بودن (Immutable): در برخی زبان‌ها مانند Python و Java، رشته‌ها غیرقابل تغییر هستند. به این معنا که پس از تعریف، نمی‌توان مقدار آن‌ها را مستقیماً تغییر داد.
4. مجموعه کاراکترها (Character Set): کاراکترهایی که یک رشته می‌تواند شامل شود، معمولاً از استانداردهایی مانند ASCII یا Unicode تبعیت می‌کنند.

---

عملیات متداول روی رشته‌ها

• الحاق (Concatenation): ترکیب دو یا چند رشته.
• جستجو (Search): یافتن یک زیررشته یا کاراکتر در یک رشته.
• برش (Substring): استخراج بخشی از یک رشته.
• تکرار (Repetition): تکرار یک رشته برای تعداد دفعات مشخص.
• جایگزینی (Replace): تغییر بخشی از یک رشته.
• بررسی تطابق (Pattern Matching): بررسی یک رشته با یک الگوی خاص، معمولاً با استفاده از عبارات منظم (Regular Expressions).

---

کاربردها

1. نمایش و ذخیره اطلاعات متنی: مانند نام، آدرس، و توضیحات.
2. مدیریت داده‌ها: پردازش فایل‌های متنی یا داده‌های ورودی.
3. تحلیل زبان طبیعی (NLP): تجزیه و تحلیل زبان انسانی.
4. برنامه‌نویسی وب: مدیریت محتوا و داده‌های ارسالی/دریافتی از کاربران.

---

مثال‌ها در زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی

1. Python

# تعریف رشته
string_example = "Hello, World!"

# طول رشته
print(len(string_example))  # خروجی: 13

# الحاق
new_string = string_example + " Welcome!"
print(new_string)  # خروجی: Hello, World! Welcome!

# برش
substring = string_example[0:5]
print(substring)  # خروجی: Hello

# جایگزینی
replaced_string = string_example.replace("World", "Python")
print(replaced_string)  # خروجی: Hello, Python!

2. Java

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // تعریف رشته
        String stringExample = "Hello, World!";
        
        // طول رشته
        System.out.println(stringExample.length()); // خروجی: 13

        // الحاق
        String newString = stringExample + " Welcome!";
        System.out.println(newString); // خروجی: Hello, World! Welcome!

        // برش
        String substring = stringExample.substring(0, 5);
        System.out.println(substring); // خروجی: Hello

        // جایگزینی
        String replacedString = stringExample.replace("World", "Java");
        System.out.println(replacedString); // خروجی: Hello, Java!
    }
}

3. JavaScript

// تعریف رشته
let stringExample = "Hello, World!";

// طول رشته
console.log(stringExample.length); // خروجی: 13

// الحاق
let newString = stringExample + " Welcome!";
console.log(newString); // خروجی: Hello, World! Welcome!

// برش
let substring = stringExample.substring(0, 5);
console.log(substring); // خروجی: Hello

// جایگزینی
let replacedString = stringExample.replace("World", "JavaScript");
console.log(replacedString); // خروجی: Hello, JavaScript!

4. C++

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    // تعریف رشته
    string stringExample = "Hello, World!";

    // طول رشته
    cout << stringExample.length() << endl; // خروجی: 13

    // الحاق
    string newString = stringExample + " Welcome!";
    cout << newString << endl; // خروجی: Hello, World! Welcome!

    // برش
    string substring = stringExample.substr(0, 5);
    cout << substring << endl; // خروجی: Hello

    // جایگزینی
    stringExample.replace(7, 5, "C++");
    cout << stringExample << endl; // خروجی: Hello, C++!
    return 0;
}

5. C#

using System;

class Program {
    static void Main() {
        // تعریف رشته
        string stringExample = "Hello, World!";
        
        // طول رشته
        Console.WriteLine(stringExample.Length); // خروجی: 13

        // الحاق
        string newString = stringExample + " Welcome!";
        Console.WriteLine(newString); // خروجی: Hello, World! Welcome!

        // برش
        string substring = stringExample.Substring(0, 5);
        Console.WriteLine(substring); // خروجی: Hello

        // جایگزینی
        string replacedString = stringExample.Replace("World", "C#");
        Console.WriteLine(replacedString); // خروجی: Hello, C#!
    }
}

---

نکات پیشرفته

1. رشته‌ها به‌عنوان آرایه‌ای از کاراکترها: در برخی زبان‌ها (مانند C)، رشته‌ها به‌صورت آرایه‌ای از کاراکترها تعریف می‌شوند.
2. پشتیبانی از کدهای یونیکد: اکثر زبان‌های مدرن از Unicode برای پشتیبانی از کاراکترهای چندزبانه استفاده می‌کنند.

---

نتیجه‌گیری

رشته‌ها (Strings) به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین و پرکاربردترین ساختارهای داده در علوم کامپیوتر و برنامه‌نویسی، نقش بسیار مهمی در ذخیره و پردازش اطلاعات متنی ایفا می‌کنند. درک عمیق مفاهیم مرتبط با رشته‌ها و قابلیت‌های آن‌ها در زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی، به برنامه‌نویسان کمک می‌کند تا برنامه‌های کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتری طراحی کنند.

با توجه به گستردگی استفاده از رشته‌ها در زمینه‌هایی همچون توسعه وب، هوش مصنوعی، تحلیل داده، و پردازش زبان طبیعی، یادگیری نحوه کار با رشته‌ها و استفاده از ابزارها و کتابخانه‌های مرتبط با آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. آشنایی با عملیات پایه‌ای مانند الحاق، برش، جستجو، و جایگزینی در کنار تکنیک‌های پیشرفته‌تری نظیر مدیریت الگوها (Pattern Matching) و استفاده از Unicode، شما را در طراحی برنامه‌های پیچیده‌تر یاری خواهد داد.

در نهایت، رشته‌ها به‌عنوان یک ابزار چندمنظوره، پلی میان داده‌های خام و اطلاعات قابل فهم برای انسان‌ها ایجاد می‌کنند و بخش جدایی‌ناپذیر از فرآیند حل مسائل دنیای واقعی محسوب می‌شوند.

جستارهای وابسته

• نظریه محاسبات

منابع

• مقدمه‌ای بر زبان‌ها و نظریهٔ محاسبات (انگلیسی)

• Sudkamp, T. A., An Introduction to the Theory of Computer Science, Languages and Machines, 3rd ed., Pearson Education, Inc., 2006. ISBN 0-321-32221-5 [۱]