آشنایی با زبان برنامه نویسی پایتون و کاربردهای آن
پایتون با وجود شروع به عنوان یک پروژه سرگرمی، اکنون یکی از محبوب ترین و پرکاربردترین زبان‌های برنامه نویسی در جهان است که همه چیز را از الگوریتم توصیه‌گر نتفلیکس تا نرم افزار کنترل ماشین های خودران ایجاد کرده است. تایپ پویا، ساختارهای داده سطح بالا، کتابخانه‌ها و فریم ورک‌های قدرتمند، پشتیبانی جمعی تنها برخی از دلایلی هستند که پایتون را به زبانی جذاب برای توسعه سریع هر نوع برنامه‌ای تبدیل می‌کنند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به چیستی پایتون، کارهایی که می‌تواند انجام دهد و چگونه می‌توانید شروع به یادگیری آن کنید، بیاندازیم.
پایتون چیست؟
پایتون (Python) یک زبان برنامه نویسی کامپیوتری رایگان و ساده برای یادگیری است؛ ویژگی های اصلی آن این است که تفسیر شده و شی گرا (مبتنی بر داده) است و سطح بالایی دارد. به صورت پویا تایپ و تفسیر میشود. این امر اشکال زدایی خطاها را آسان می‌کند. ناسا، گوگل، نتفلیکس، اسپاتیفای، یوتیوب، بیت تورنت، دراپ باکس و غیره از پایتون برای دستیابی به عملکرد خود استفاده می کنند.
پایتون به دلیل قدرتمند بودن، خوانا بودن، سریع بودن و سرگرم کننده تر کردن برنامه نویسی معروف است. کدگذاران پایتون می‌توانند متغیرها را به صورت پویا تایپ کنند بدون اینکه نیازی به توضیح این باشد که متغیر قرار است چه باشد. کاربران می توانند پایتون را بدون هیچ هزینه‌ای دانلود کنند و بلافاصله شروع به یادگیری کدنویسی با آن کنند. کد منبع آزادانه در دسترس است و برای اصلاح و استفاده مجدد باز است.
تاریخچه شکل گیری پایتون
این زبان برنامه نویسی در سال 1989 توسط برنامه نویس هلندی گیدو ون روسوم (Guido Van Rossum) مبتنی بر اصلDRY (Don’t Repeat Yourself) توسعه و اولین بار در سال 1991-1992 راه اندازی شد و از آن به بعد، جامعه پر جنب و جوشی از علاقه مندان را به خود جذب کرده است که روی رفع اشکالات احتمالی و گسترش قابلیت های کد کار می‌کنند.
این زبان برنامه نویسی، کدی را ارائه می‌دهد که خواندن، درک و یادگیری آسان است. به این ترتیب، این یک زبان برنامه نویسی ایده آل در بین برنامه نویسان با تجربه C++ و جاوا و برای کسانی است که خواهان توسعه سریع هستند.
اصطلاح “خودت را تکرار نکن” (Don’t Repeat Yourself-DRY) در مهندسی نرم افزار یک اصل در توسعه نرم افزار است که با کاهش تکرار هر نوع اطلاعاتی، تحقق می‌یابد (بخصوص در معماری‌های چند سطحی). اصل DRY این گونه بیان شده است که : “هر تکه از دانش در یک سیستم، باید شکل واحد، بدون ابهام و معتبر در کل سیستم داشته باشد”.
محیط توسعه و ابزارهای پشتیبانی پایتون
همانطور که کاربران با پایتون کار می‌کنند، می‌خواهند با محیط توسعه و ابزارهای پشتیبانی، به ویژه موارد زیر آشنا شوند:
توسعه یکپارچه و محیط یادگیری (IDLE) ، محیط استاندارد توسعه پایتون است که امکان دسترسی به حالت تعاملی پایتون را از طریق پنجره شِل (پوسته) پایتون (Python shell window) فراهم می‌کند. کاربران همچنین می‌توانند از Python IDLE برای ایجاد یا ویرایش فایل‌های منبع موجود پایتون با استفاده از ویرایشگر فایل استفاده کنند.
- PythonLauncher به توسعه دهندگان اجازه می‌دهد اسکریپت‌های پایتون را، از دسکتاپ اجرا کنند. برای این کار به سادگی PythonLauncher را به عنوان برنامه پیش فرض برای باز کردن هر اسکریپت .py با دوبار کلیک کردن روی آن از طریق پنجره Finder انتخاب کنید. PythonLauncher گزینه‌های زیادی برای کنترل نحوه راه اندازی اسکریپت های پایتون توسط کاربران ارائه می‌دهد.
- Anaconda یک توزیع منبع باز پیشرو، برای زبان‌های برنامه نویسی پایتون و R با بیش از 300 کتابخانه داخلی است که به طور ویژه برای پروژه های ML توسعه یافته است. هدف اصلی آن ساده کردن مدیریت و استقرار بسته است.
چرا پایتون اینقدر محبوب است؟
با توجه به شاخص TIOBE که میزان محبوبیت زبان‌های برنامه نویسی را اندازه گیری می‌کند، پایتون سومین زبان برنامه نویسی محبوب در جهان است که پس از جاوا و C قرار دارد و طبق نظرسنجی انجام شده توسط شرکت تحلیلگر صنعتی RedMonk نشان داده شد که این زبان دومین زبان برنامه نویسی محبوب در میان توسعه دهندگان در سال 2021 بوده است. دلایل زیادی برای فراگیر بودن پایتون وجود دارد، از جمله:
- سهولت استفاده: برای کسانی که در زمینه کدنویسی و برنامه نویسی تازه کار هستند، پایتون می‌تواند به عنوان اولین قدم، عالی باشد. یادگیری آن نسبتاً آسان است.
- سینتکس ساده: خواندن و درک پایتون نسبتاً آسان است، زیرا سینتکس آن بیشتر شبیه انگلیسی است. چیدمان ساده آن به این معنی است که می‌توانید بفهمید هر خط کد چه کاری انجام می‌دهد.
- قابلیت تطبیق پذیری: همانطور که با جزئیات بیشتر بررسی خواهیم کرد، کاربردهای زیادی برای پایتون وجود دارد. خواه به تجسم داده‌ها، هوش مصنوعی یا توسعه وب علاقه مند باشید، می‌توانید برای این زبان کاربرد پیدا کنید.
- همه منظوره و همه کاره: پایتون را می‌توان برای بسیاری از وظایف مختلف، از توسعه وب گرفته تا یادگیری ماشینی استفاده کرد.
- منبع باز : به این معنی که استفاده و توزیع آن حتی برای مقاصد تجاری رایگان است.
- آرشیوی از ماژول‌ها و کتابخانه‌ها: بسته‌های کدی که کاربران شخص ثالث برای گسترش قابلیت‌های پایتون ایجاد کرده‌اند – گسترده و در حال رشد است.
- جامعه پشتیبانی گسترده: پایتون دارای یک جامعه بزرگ و فعال است که به مجموعه ماژول‌ها و کتابخانه های پایتون کمک و به عنوان یک منبع مفید برای برنامه نویسان دیگر عمل می‌کند. جامعه پشتیبانی گسترده به این معنی است که اگر کدنویس ها با مشکل مواجه شوند، یافتن راه حل نسبتاً آسان است، چرا که احتمالاً کسی قبلاً با همین مشکل روبرو شده است.
چرا باید پایتون یاد بگیریم؟
ما می‌دانیم که چرا پایتون در حال حاضر بسیار محبوب است، اما واقعاً چرا باید آن را یاد بگیرید و چگونه از آن استفاده کنید؟ جدا از سهولت استفاده و تطبیق پذیری که در بالا ذکر شد، چندین دلیل خوب برای یادگیری پایتون وجود دارد:
1) توسعه دهندگان پایتون غالباً مورد تقاضا هستند. در طیف گسترده‌ای از زمینه‌ها، تقاضا برای کسانی که مهارت‌های پایتون دارند، عموماً وجود دارد اگر به دنبال شروع یا تغییر شغل خود هستید، این می تواند یک مهارت حیاتی برای کمک به شما باشد.
2) می تواند منجر به شغلی با درآمد خوب شود.
3) فرصت‌های شغلی زیادی وجود خواهد داشت. با توجه به اینکه پایتون را می‌توان در بسیاری از فناوری‌های نوظهور مانند هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی و تجزیه و تحلیل داده‌ها استفاده کرد، این احتمال وجود دارد که این یک مهارت برای آینده باشد. یادگیری پایتون در حال حاضر می تواند برای شما در سراسر حرفه شما مفید باشد.
یادگیری پایتون چقدر طول می‌کشد؟
همانطور که قبلاً اشاره کردیم، پایتون در مقایسه با بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی نسبتاً ساده است. به این ترتیب، یادگیری اصول اولیه تنها در عرض چند هفته امکان پذیر است. بسیاری از دوره های کوتاه، حدود 6 تا 8 هفته طول می‌کشد تا هر هفته فقط چند ساعت یادگیری داشته باشید.
اگر به دنبال کاوش دقیق‌تر هستید،آموزش عمیق و برنامه نویسی پایتون بعضی موسسات، ممکن است حداقل21 هفته طول بکشد و هر هفته 5 تا 6 ساعت مطالعه لازم است.
خود پایتون نیز ماژول‌ها و بسته‌هایی را برای یادگیری فراهم می‌کند و ماژولار بودن برنامه و استفاده مجدد از کد را پشتیبانی می‌کند.
با پایتون چه کاری می‌توانید انجام دهید ؟ (13 برنامه کاربردی پایتون که باید بدانید)
Python به دلیل ماهیت همه منظوره اش شناخته شده است که باعث میشود تقریباً در همه حوزه‌های توسعه نرم افزار قابل اجرا باشد. پایتون در هر زمینه در حال ظهور حضور خود را نشان می‌دهد. این زبان برنامه نویسی سریع ترین رشد را دارد و می‌تواند هر برنامه‌ای را توسعه دهد .پایتون از سیستم عامل‌های چند پلتفرمی پشتیبانی می‌کند که ساخت برنامه های کاربردی با آن را راحت تر می‌کند. در اینجا نگاهی دقیق‌تر به کاربردهای رایج استفاده از پایتون می‌پردازیم.
1) تجزیه و تحلیل داده ها
پایتون به یک عنصر اصلی در علم داده تبدیل شده است و به تحلیلگران داده و سایر متخصصان این امکان را می‌دهد تا از این زبان برای انجام محاسبات آماری پیچیده، ایجاد تجسم داده ها (نمودارهای خطی و میله‌ای، نمودارهای دایره‌ای، هیستوگرام‌ها و نمودارهای سه‌بعدی)، تجزیه و تحلیل داده‌ها و تکمیل سایر وظایف مرتبط با داده استفاده کنند. همچنین تعدادی کتابخانه دارد که کدنویس ها را قادر می‌سازد تا برنامه هایی را برای تجزیه و تحلیل داده ها و یادگیری سریعتر و کارآمدتر ماشینی بنویسند، مانند TensorFlow و Keras.
2) هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی
این عصر هوش مصنوعی است که در آن ماشین می‌تواند کار را مانند انسان انجام دهد. زبان پایتون مناسب ترین زبان برای هوش مصنوعی یا یادگیری ماشینی است و شامل بسیاری از کتابخانه های علمی و ریاضی است که حل محاسبات پیچیده را آسان می‌کند و کدنویس ها را قادر می‌سازد تا برنامه هایی را برای تجزیه و تحلیل داده ها و یادگیری سریعتر و کارآمدتر ماشینی بنویسند، مانند TensorFlow و Keras.
3) توسعه وب
Python اغلب برای توسعه قسمت پشتی یک وب سایت یا برنامه استفاده میشود – قسمت هایی که کاربر نمی بیند. نقش پایتون در توسعه وب می‌تواند شامل ارسال داده‌ها به و از سرورها، پردازش داده‌ها و برقراری ارتباط با پایگاه‌های داده، مسیریابی URL، مدیریت پروتکل‌های اینترنتی مانند HTML و XML، JSON، تضمین امنیت باشد. پایتون چندین فریم ورک برای توسعه وب ارائه می‌دهد. آن‌هایی که معمولا مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند:
- جنگو (Django)، پیرامید (Pyramid) : استفاده برای برنامه های سنگین
- فلاسک (Flask) و Bottle: میکرو فریم ورک
- Plone و Django CMS : مدیریت محتوای پیشرفته
برخی از مشاغل توسعه وب که از Python استفاده می‌کنند عبارتند از مهندسان back end، مهندسان full stack، توسعه دهندگان Python، مهندسان نرم افزار و مهندسین DevOps.
* با بهترین شرایط اقساطی، گواهینامه معتبر دریافت کنید: اگر می‌خواهید در زمینه ساخت برنامه‌های تحت وب فعالیت کنید و زبان برنامه‌نویسی پایتون را انتخاب کردید، توصیه می‌کنیم در بوت‌کمپ پایتون_جنگو اجوکمپ شرکت کنید و گواهینامه معتبر مپصا اچ آر دریافت کنید، تنها کافی است 40 درصد از شهریه را در طول دوره پرداخت کنید و مابقی 60 درصد را پس از استخدام تسویه کنید!
4) خودکارسازی یا اسکریپت نویسی
اگر متوجه شدید که یک کار را به طور مکرر انجام می‌دهید، می توانید با خودکار کردن آن با پایتون کارآمدتر کار کنید. نوشتن کدی که برای ساخت این فرآیندهای خودکار استفاده میشود، اسکریپت نویسی نامیده می شود. در دنیای کدنویسی، از خودکارسازی می‌توان برای بررسی خطاها در چندین فایل، تبدیل فایل ها، اجرای ریاضیات ساده و حذف موارد تکراری در داده ها استفاده کرد.
پایتون حتی می‌تواند توسط مبتدیان برای خودکارسازی کارهای ساده در رایانه استفاده شود – مانند تغییر نام فایل‌ها، یافتن و دانلود محتوای آنلاین یا ارسال ایمیل یا متن در فواصل زمانی دلخواه.
5) تست نرم افزار و نمونه سازی
در توسعه نرم افزار، پایتون می‌تواند در کارهایی مانند کنترل ساخت، ردیابی باگ و تست نرم افزار کمک کند. با پایتون، توسعه دهندگان نرم افزار می توانند تست محصولات یا ویژگی های جدید را به صورت خودکار انجام دهند. برخی از ابزارهای پایتون که برای تست نرم افزار استفاده می شوند عبارتند از Green و Requestium.
6) توسعه بازی
پایتون در توسعه بازی‌های تعاملی نیز استفاده می شود. کتابخانه‌هایی مانند PySoy که یک موتور بازی سه‌بعدی است پایتون 3 را پشتیبانی می‌کند. بازی‌هایی مانند Civilization-IV، Disney’s Toontown Online، Vega Strike و غیره با استفاده از پایتون ساخته شده اند.
7) رابط کاربری گرافیکی دسکتاپ
ما از پایتون برای برنامه نویسی برنامه‌های دسکتاپ استفاده می‌کنیم. Python کتابخانه Tkinter را فراهم می‌کند که می تواند برای توسعه رابط های کاربر استفاده شود. ابزارهای مفید دیگری مانند wxWidgets، Kivy، PYQT وجود دارد که می‌توان از آنها برای ایجاد برنامه در چندین پلتفرم استفاده کرد.
8) برنامه‌های کاربردی تجاری
برنامه‌های کاربردی تجاری متفاوت از برنامه‌های معمولی ما هستند که دامنه‌هایی مانند تجارت الکترونیک، مدیریت منابع سازمانی (ERP) و … را پوشش می‌دهند. آنها به برنامه هایی نیاز دارند که مقیاس پذیر، توسعه پذیر و به راحتی قابل خواندن باشند و پایتون همه این ویژگی‌ها را در اختیار ما قرار می‌دهد. پلتفرم هایی مانند Tryton برای توسعه چنین برنامه‌های تجاری در دسترس است.
9) برنامه‌های وب اسکرپینگ (web scraping)
زمانی که می‌خواهیم حجم زیادی از داده‌ها را از وب‌سایت‌ها بیرون بکشیم _ داده‌هایی که می‌تواند در فرآیندهای مختلف دنیای واقعی مانند مقایسه قیمت، فهرست‌های شغلی، تحقیق و توسعه و موارد دیگر مفید باشند_ پایتون نجات دهنده است. پایتون دارای کتابخانه BeautifulSoup است که ما از آن برای استخراج چنین داده هایی استفاده می‌کنیم.
10) برنامه‌های صوتی و تصویری
ما از Python برای توسعه برنامه‌هایی استفاده می‌کنیم که می‌توانند چند کار را انجام دهند و همچنین رسانه‌های خروجی را تولید کنند. برنامه های صوتی و تصویری مانند TimPlayer، Cplay با استفاده از کتابخانه‌های پایتون توسعه یافته‌اند. آنها ثبات و عملکرد بهتری را در مقایسه با سایر پخش کننده‌های رسانه ارائه می‌دهند.
11) برنامه های کاربردی CAD
طراحی به کمک رایانه (CAD) که برای طراحی معماری مرتبط با مهندسی و توسعه نمایش سه بعدی بخشی از یک سیستم استفاده می شود، بسیار چالش برانگیز است زیرا بسیاری از چیزها باید به آنها رسیدگی شود. اشیاء و نمایش آنها، توابع و … بنابراین وقتی صحبت از چیزی شبیه به این میشود. پایتون این را نیز ساده می‌کند و با شناخته شده ترین برنامه به نام CAD Fandango ، برنامه سه بعدی CAD ایجاد می‌کند.
12) برنامه‌های کاربردی جاسازی یا تعبیه شده
پایتون بر پایه C است که به این معنی است که می توان از آن برای ایجاد نرم افزار Embedded C برای برنامه‌های کاربردی استفاده کرد. این به ما کمک می‌کند تا برنامه‌های سطح بالاتر را روی دستگاه های کوچکتر که می‌توانند پایتون را محاسبه کنند، انجام دهیم.
شناخته شده ترین برنامه تعبیه شده می تواند Raspberry Pi باشد که از پایتون برای محاسبات خود استفاده می‌کند. ما همچنین می توانیم از آن به عنوان یک کامپیوتر یا مانند یک برد جاسازی شده ساده برای انجام محاسبات سطح بالا استفاده کنیم.
13) کارهای روزمره
پایتون فقط برای برنامه نویسان و دانشمندان داده نیست. یادگیری Python می‌تواند فرصت‌های جدیدی را برای روزنامه‌نگاران، صاحبان مشاغل کوچک یا بازاریابان رسانه‌های اجتماعی باز کند. پایتون همچنین می‌تواند غیر برنامه نویسان را قادر سازد تا وظایف خاصی را در زندگی خود تسهیل ببخشند. در اینجا فقط تعدادی از وظایفی که می توانید با پایتون به طور خودکار انجام دهید آورده شده است:
- قیمت‌های بازار سهام یا ارزهای دیجیتال را دنبال کنید.
- برای خود یک یادآوری متنی بفرستید تا هر زمان که باران می‌بارد، با خود چتر ببرید.
- لیست خرید مواد غذایی خود را به روز کنید.
- تغییر نام دسته های بزرگ فایل ها
- تبدیل فایل های متنی به صفحات گسترده
- فرم‌های آنلاین را به صورت خودکار پر کنید.
خوب است بدانید که …
جدیدترین نسخه اصلی پایتون؛ 3 Python است که مربوط به سال 2008 است. برخلاف به‌روزرسانی‌های قبلی که بر اشکال‌زدایی نسخه‌های قبلی پایتون متمرکز بودند، پایتون 3 دارای سازگاری فرانت اند و تغییرات سبک کدنویسی بود. در نتیجه پایتون 3 نتوانست از نسخه‌های قبلی پشتیبانی کند. سینتکس کد در تکرار و کد افزونگی محدود شد و به کد اجازه داد تا وظایف یکسانی را به طرق مختلف انجام دهد. این تغییر واحد یادگیری برنامه نویسی پایتون را برای مبتدیان بسیار آسان کرد. با این حال، 2 Python اگرچه با چیزی غیر از به‌روزرسانی‌های امنیتی به‌روزرسانی نمی‌شود، اما همچنان بسیار محبوب است.
سینتکس و دستورنحو پایتون در مقایسه با سایر زبان‌های برنامه نویسی
در مقایسه با سایر زبان های برنامه نویسی پایتون برای خوانایی طراحی شده است و شباهت هایی به زبان انگلیسی با تأثیر ریاضیات دارد.پایتون از خطوط جدید برای تکمیل یک دستور استفاده می‌کند، برخلاف سایر زبان های برنامه نویسی که اغلب از نقطه ویرگول یا پرانتز استفاده می‌کنند.
پایتون برای تعریف محدوده به تورفتگی، با استفاده از فضای سفید، متکی است. مانند محدوده حلقه ها، توابع و کلاس‌ها. سایر زبان های برنامه نویسی اغلب از براکت های فرفری برای این منظور استفاده می‌کنند.
سخت پایانی…
ما از پایتون در برنامه های مختلف استفاده می‌کنیم. مهم نیست در چه زمینه ای فعالیت می‌کنید، پایتون تحت هر شرایط باارزش است. بنابراین امیدوارم برنامه های کاربردی پایتون و آنچه پایتون را از هر زبان برنامه نویسی متمایز می‌کند را درک کرده باشید.
دیدگاهتان را بنویسید