نمط Strategy

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة C++ على Coddy. الدرس 95 من 104.

يُعرِّف نمط Strategy عائلةً من الخوارزميات، ويُغلّف كلًّا منها، ويجعلها قابلةً للتبديل. يتيح لك ذلك تغيير سلوك كائن أثناء التشغيل دون تعديل شفرته - إذ تختلف الخوارزمية بشكل مستقل عن العملاء الذين يستخدمونها.

يتكوّن النمط من ثلاثة أجزاء: واجهة Strategy التي تُعلن عن خوارزمية method، وConcrete Strategies التي تُنفّذ تنويعات مختلفة، وContext الذي يستخدم استراتيجية:

#include <iostream>
#include <memory>

// واجهة الاستراتيجية
class PaymentStrategy {
public:
    virtual void pay(int amount) = 0;
    virtual ~PaymentStrategy() = default;
};

// الاستراتيجيات الملموسة
class CreditCardPayment : public PaymentStrategy {
public:
    void pay(int amount) override {
        std::cout << "Paid " << amount << " via Credit Card\n";
    }
};

class PayPalPayment : public PaymentStrategy {
public:
    void pay(int amount) override {
        std::cout << "Paid " << amount << " via PayPal\n";
    }
};

// السياق
class ShoppingCart {
    std::unique_ptr<PaymentStrategy> strategy;
public:
    void setPaymentMethod(std::unique_ptr<PaymentStrategy> s) {
        strategy = std::move(s);
    }
    
    void checkout(int total) {
        if (strategy) strategy->pay(total);
    }
};

int main() {
    ShoppingCart cart;
    
    cart.setPaymentMethod(std::make_unique<CreditCardPayment>());
    cart.checkout(100);
    
    cart.setPaymentMethod(std::make_unique<PayPalPayment>());
    cart.checkout(50);
}

لا يعرف ShoppingCart طريقة الدفع التي يستخدمها - بل يستدعي فقط pay() على أي استراتيجية تم تعيينها. يمكنك تبديل الاستراتيجيات أثناء التشغيل باستخدام setPaymentMethod()، مما يجعل النظام مرنًا وسهل التوسعة بإضافة خيارات دفع جديدة.

استخدم Strategy عندما يكون لديك خوارزميات متعددة لمهمة محددة وتريد التبديل بينها ديناميكيًا، أو عندما تريد تجنّب العبارات الشرطية لاختيار السلوك.

التحدي

سهل

لنَبْنِ حاسبة شحن تستخدم نمط Strategy لحساب تكاليف التوصيل استنادًا إلى طرق الشحن المختلفة. هذا سيناريو عملي تحتاج فيه إلى تبديل الخوارزميات أثناء التشغيل: فقد تُشحن الحزمة نفسها عبر الشحن البري أو الجوي أو السريع، ولكل منها منطق التسعير الخاص بها.

ستنظّم الكود عبر ثلاثة ملفات:

ShippingStrategy.h: عرّف واجهة الاستراتيجية واستراتيجيات الشحن الملموسة.
أنشئ فئة ShippingStrategy مجردة تحتوي على method افتراضية pure هي calculateCost(double weight) تُرجع تكلفة الشحن كقيمة double، إلى جانب destructor افتراضي.

ثم Implement ثلاث استراتيجيات ملموسة:
- GroundShipping: تكلف 1.5 لكل وحدة من الوزن (weight * 1.5)
- AirShipping: تكلف 4.0 لكل وحدة من الوزن (weight * 4.0)
- ExpressShipping: تكلف 6.5 لكل وحدة من الوزن، بالإضافة إلى رسم ثابت قدره 10.0 (weight * 6.5 + 10.0)
ShippingService.h: أنشئ فئة Context التي تستخدم استراتيجية شحن.
يجب أن تحتفظ فئة ShippingService بـ std::unique_ptr<ShippingStrategy> باعتباره member خاصًا. Implement ما يلي:
- method setStrategy(std::unique_ptr<ShippingStrategy> strategy) لتغيير طريقة الشحن
- method calculateShipping(double weight) التي تستخدم الاستراتيجية الحالية لحساب التكلفة وإرجاعها
إذا لم يتم تعيين أي استراتيجية عند استدعاء calculateShipping، فأرجع 0.0.
main.cpp: اعرض تبديل الاستراتيجيات أثناء التشغيل.
اقرأ مدخلين:
1. وزن الحزمة (double)
2. طريقة الشحن: ground أو air أو express
أنشئ ShippingService وعيّن الاستراتيجية المناسبة استنادًا إلى طريقة الإدخال. احسب تكلفة الشحن واطبعها.

ثم بدّل إلى استراتيجية مختلفة (استخدم air إذا لم يكن الإدخال air، وإلا فاستخدم ground)، ثم احسب التكلفة مرة أخرى للوزن نفسه. يوضح هذا قوة تبديل الاستراتيجيات أثناء التشغيل.

اطبع كل تكلفة في سطر مستقل مع منزلة عشرية واحدة بالضبط، مسبوقة باسم الطريقة:
```
[Method]: $[cost]
```

على سبيل المثال، عند استخدام المدخلين 5.0 وground:

Ground: $7.5
Air: $20.0

عند استخدام المدخلين 3.0 وexpress:

Express: $29.5
Air: $12.0

عند استخدام المدخلين 10.0 وair:

Air: $40.0
Ground: $15.0

لاحظ أن ShippingService لا يحتاج إلى معرفة تفاصيل كل خوارزمية تسعير. فهو يفوّض المهمة ببساطة إلى الاستراتيجية المعيّنة حاليًا. ويمكنك بسهولة إضافة طرق شحن جديدة، مثل التوصيل بالطائرات المسيّرة أو التوصيل في اليوم نفسه، دون تعديل فئة الخدمة على الإطلاق.

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include <iomanip>
#include <memory>
#include "ShippingStrategy.h"
#include "ShippingService.h"

int main() {
    double weight;
    std::string method;
    
    std::cin >> weight;
    std::cin >> method;
    
    // اضبط الإخراج على منزلة عشرية واحدة
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(1);
    
    ShippingService service;
    
    // TODO: بناءً على طريقة الإدخال ("ground", "air", or "express"):
    // 1. عيّن الاستراتيجية المناسبة على الخدمة
    // 2. احسب واطبع التكلفة بالصيغة: "[Method]: $[cost]"
    
    // TODO: بدّل إلى استراتيجية مختلفة:
    // - إذا كان الإدخال "air"، بدّل إلى GroundShipping
    // - وإلا، بدّل إلى AirShipping
    // احسب واطبع التكلفة الجديدة
    
    return 0;
}