پایتون چیست؟ معرفی زبان برنامه نویسی Python

پایتون یک زبان برنامه نویسی ساده ، جامع ، سطح بالا و شی گرا است. پایتون نیز یک زبان برنامه نویسی تفسیر شده است. گیدو ون روسوم به عنوان بنیانگذار برنامه نویسی پایتون شناخته می شود.

پایتون چیست

پایتون یک زبان برنامه نویسی عمومی ، پویا ، سطح بالا و تفسیر شده است. پایتون از رویکرد برنامه نویسی شی گرا برای توسعه برنامه ها پشتیبانی می کند. یادگیری آن ساده و آسان است و بسیاری از ساختارهای سطح بالا داده را فراهم می کند. جذابیت پایتون در این است که بسیار قدرتمند و همه کاره است و در عین حال یادگیری آن آسان است.

دستورات پویای پایتون با ماهیت تفسیری آن را به زبانی ایده آل برای اسکریپت نویسی و توسعه سریع برنامه ها تبدیل می کند. پایتون از الگوی برنامه نویسی چندگانه ، از جمله سبک های برنامه نویسی شی گرا ، ضروری و عملکردی یا رویه پشتیبانی می کند.

اینطور نیست پایتون در یک منطقه خاص مانند برنامه نویسی وب کار کند. به همین دلیل است که به عنوان زبان برنامه نویسی چند منظوره شناخته می شود زیرا می تواند در وبسایت ، شرکت ، 3D CAD و … استفاده شود. در پایتون برای ایجاد متغیر نیازی به استفاده از انواع داده نیستیم زیرا خود پایتون نوع را تشخیص میدهد. بنابراین می توانیم برای نوشتن مقدار عدد صحیح در یک متغیر صحیح فقط عدد 10 را بنویسیم. مثلا a = 10

پایتون توسعه و رفع اشکال را سریع انجام می دهد زیرا هیچ مرحله تلفیقی در توسعه پایتون وجود ندارد و چرخه ویرایش-تست-اشکال زدایی بسیار سریع است.

چرا نام پایتون انتخاب شده است؟

پشت انتخاب نام پایتون یک فکت جالب وجود دارد. گیدو ون روسوم (سازنده پایتون) در اواخر دهه 1970 مشغول خواندن فیلمنامه یک سریال کمدی محبوب شبکه BBC بود که “Monty Python’s Flying Circus” نام داشت. Monty Python’s Flying Circus یک سریال کمدی خلاقانه و کاملاً تصادفی بود. این سریال در مورد همه چیز صحبت می کرد و بسیار غیرقابل پیشبینی بود. ون روسوم می خواست نامی را انتخاب کند که منحصر به فرد ، مرتب و کمی مرموز باشد. بنابراین او تصمیم گرفت نام زبان پایتون را برای زبان برنامه نویسی تازه ایجاد شده خود انتخاب کند.

پایتون در همه زمینه های فنی ، از قبیل یادگیری ماشین ، هوش مصنوعی ، توسعه وب ، برنامه موبایل ، برنامه دسکتاپ ، محاسبه علمی و … کاربرد دارد و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

تاریخچه پایتون

پایتون در اواخر دهه 1980 بنیانگذاری شد. اجرای پایتون در دسامبر 1989 توسط گیدو ون روسوم در CWI در هلند آغاز شد. در فوریه 1991 ، گیدو ون روسوم کد را (با برچسب نسخه 0.9.0) برای sources منتشر کرد. در سال 1994 ، پایتون 1.0 با ویژگی های جدیدی مانند lambda، map ، filter و reduce عرضه شد.

Python 2.0 ویژگی های جدیدی مانند درک مطلب و… را اضافه کرد. در تاریخ 3 دسامبر 2008، ورژن 3 پایتون که Py3K نیز نامیده میشود، منتشر شد. در این نسخه نقص های اساسی زبان پایتون برطرف شدند.

تفاوت پایتون 2 و 3

در بیشتر زبان های برنامه نویسی ، هر زمان که نسخه جدیدی منتشر می شود ، از ویژگی ها و سینتکس های نسخه پیشین زبان پشتیبانی می کند ، بنابراین تغییر در پروژه ها در نسخه های جدیدتر آسان تر میشود.

اما در مورد پایتون ، نسخه های Python 2 و Python 3 تفاوت زیادی با یکدیگر دارند. برخی از این تغییرات را در زیر ذکر میکنیم:

1. پایتون 2 از print به عنوان دستور استفاده می کند و به شکل print “something” برای چاپ برخی رشته ها در کنسول استفاده می شود. از طرف دیگر ، پایتون 3 از print  به عنوان تابعی استفاده می کند و به شکل print(“something”) برای چاپ چیزی روی کنسول استفاده می شود.
2. پایتون 2 برای پذیرش ورودی کاربر از تابع  raw_input () استفاده می کند. این تابع رشته ای را برمیگرداند که توسط کاربر تایپ می شود و برای تبدیل آن به عدد صحیح ، باید از تابع int ()  در پایتون استفاده کنیم. اما پایتون 3 از تابع input ()  استفاده می کند که به طور خودکار نوع ورودی وارد شده توسط کاربر را تفسیر می کند. با این حال ، ما می توانیم با استفاده از توابعی مثل int()، str() و … این مقدار را به نوع مورد نظر خود تغییر دهیم.
3. در پایتون 2 ، نوع رشته ضمنی ASCII است ، در حالی که در پایتون 3 ، نوع رشته یونیکد است.
4. پایتون 3 شامل تابع xrange ()  پایتون 2 نیست. xrange ()  نوعی تابع range ()  است که یک شی  xrange را برمی گرداند که شبیه به تکرار کننده جاوا کار می کند. range () لیستی را برمی گرداند. به عنوان مثال محدوده عملکرد (0،3)range شامل 0 ، 1 ، 2 است.

ویژگی های پایتون

پایتون بسیاری از ویژگی های مفید را فراهم می کند که باعث محبوب و ارزشمند تر شدن آن از زبان های برنامه نویسی دیگر می شود. این زبان از برنامه نویسی شی گرا و رویکردهای برنامه نویسی رویه ای پشتیبانی می کند و اختصاص دادن حافظه به صورت پویا را فراهم می کند. چند ویژگی مهم زبان پایتون را در زیر ذکر میکنیم:

آسان برای یادگیری و استفاده: در مقایسه با سایر زبان های برنامه نویسی، پایتون آسان است. سینتکس های آن ساده و تقریباً همانند زبان انگلیسی است. هیچ استفاده زیادی از نقطه ویرگول یا آکولاد وجود ندارد و تورفتگی بلوک کد را تعریف می کند. این زبان برنامه نویسی برای مبتدیان توصیه شده است.

زبان رسا: پایتون می تواند با استفاده از چند خط کد ، کارهای پیچیده ای را انجام دهد. به عنوان یک مثال ساده ، برنامه سلام جهان (Hello World) را میتوانید به راحتی چاپ کنید. print(“Hello World”) فقط یک خط طول خواهد کشید ، در حالی که همین مثال در جاوا یا C چندین خط طول می کشد.

زبان تفسیر شده: پایتون یک زبان تفسیر شده است. این بدان معنی است که در پایتون هر بار یک خط اجرا می شود. مزیت تفسیر شدن زبان ، اشکال زدایی آسان و سریع است.

زبان کراس پلت فرم: پایتون می تواند به طور مساوی در سیستم عامل های مختلف مانند ویندوز ، لینوکس ، یونیکس و مکینتاش و … اجرا شود. بنابراین ، می توان گفت که پایتون یک زبان پرتابل است. این ویژگی برنامه نویسان را قادر می سازد تا تنها با نوشتن یک برنامه، نرم افزار را برای چندین سیستم عامل توسعه دهند.

منبع آزاد و رایگان: پایتون به صورت رایگان برای همه در دسترس است. در وب سایت رسمی پایتون (python.org) به صورت رایگان در دسترس است و میتوانید آن را برای سیستم عامل های مختلف دانلود کنید. پایتون یک جامعه بزرگ در سراسر جهان را در بر میگیرد که به طور اختصاصی در تلاش هستند تا ماژول ها و عملکردهای جدید پایتون را ایجاد کنند. هرکسی می تواند به انجمن پایتون کمک کند. منبع باز به این معنی است که “هرکسی می تواند بدون پرداخت هیچ هزینه ای، سورس کد خود را بارگیری کند.”

زبان شی گرا: پایتون از زبان شی گرا پشتیبانی می کند و مفاهیم کلاس ها و اشیا در آن به وجود می آیند. این زبان از وراثت inheritance ، چند شکلی polymorphism و کپسوله سازی encapsulation و … پشتیبانی می کند. روش شی گرا به برنامه نویس کمک می کند تا کدهای قابل استفاده مجدد را بنویسد و برنامه ها را با حجم کد کمتر توسعه دهد.

قابل انعطاف: این بدان معنی است که از زبانهای دیگر مانند C / C ++ می توان برای کامپایل کد استفاده کرد و بنابراین می توان از آن در کد پایتون بیشتر استفاده کرد. این برنامه را به کد بایت تبدیل می کند و هر سیستم عامل می تواند از آن کد بایت استفاده کند.

کتابخانه استاندارد بزرگ: این مجموعه طیف وسیعی از کتابخانه ها را برای زمینه های مختلف مانند یادگیری ماشین ، توسعه دادن وب و همچنین برنامه نویسی فراهم می کند. کتابخانه های مختلفی برای یادگیری ماشین وجود دارد ، مانند Tensor flow, Pandas, Numpy, Keras, and Pytorch و … جنگو ، فلاسک و پیرامیدز فریم ورک های محبوب توسعه وب در پایتون هستند.

پشتیبانی از برنامه نویسی GUI: مخفف Graphical User Interface است و برای توسعه برنامه های دسکتاپ استفاده می شود. PyQT5, Tkinter, Kivy  کتابخانه هایی هستند که برای توسعه برنامه وب استفاده می شوند.

یکپارچه شده: پایتون می تواند به راحتی با زبانهایی مانند C ، C ++ ، و JAVA و … ادغام شود. پایتون کد را به صورت خطی مانند جاوا، C و C++ اجرا می کند که اشکال زدایی کد را آسان می کند.

قابل جاسازی: کد زبان های برنامه نویسی دیگر می توانند در سورس کد پایتون استفاده شوند. همچنین میتوان از سورس کد پایتون در زبان های برنامه نویسی دیگر نیز استفاده کنیم.

اختصاص دادن حافظه پویا: در پایتون نیازی به تعیین نوع داده متغیر نیست. وقتی مقداری را به متغیر اختصاص می دهیم ، به طور خودکار حافظه را در زمان اجرا به متغیر اختصاص می دهد. فرض کنید مقدار عدد صحیح 15 ​​را به x اختصاص دهیم ، پس نیازی به نوشتن int x = 15 نداریم و فقط کافی است x = 15 را بنویسید.

کاربرد های پایتون

پایتون به دلیل ماهیت اهداف عمومی خود شناخته شده است و تقریباً در همه حوزه ها قابل استفاده است. پایتون در همه زمینه ها حضور دارد و سریع ترین زبان برنامه نویسی است. در اینجا ما برخی از کاربرد های این زبان را بررسی میکنیم.

برنامه های وب: ما می توانیم از پایتون برای توسعه برنامه های وب استفاده کنیم. پایتون کتابخانه هایی را برای دسترسی به پروتکل های اینترنتی مانند HTML و XML ، JSON ، پردازش ایمیل ، درخواست، beautifulSoup ، Feedparser و … فراهم می کند. یکی از فریم ورک های وب پایتون به نام Django در اینستاگرام استفاده می شود. پایتون چارچوب (فریم ورک) های مفید بسیاری را ارائه می دهد و این موارد در زیر آورده شده است:

• Django and Pyramid framework(Use for heavy applications)
• Flask and Bottle (Micro-framework)
• Plone and Django CMS (Advance Content management)

برنامه های GUI دسک تاپ: رابط کاربری گرافیکی مخفف Graphical User Interface است که تعامل آسان را برای هر برنامه ای فراهم می کند Python یک کتابخانه به نام Tk GUI برای توسعه رابط کاربری فراهم می کند. برخی از کتابخانه های محبوب GUI در زیر آورده شده است.

• Tkinter or Tk
• wxWidgetM
• Kivy (used for writing multitouch applications )
• PyQt or Pyside

برنامه مبتنی بر کنسول: برنامه های مبتنی بر کنسول از خط فرمان یا شل اجرا می شوند. این برنامه ها برنامه های رایانه ای هستند که برای اجرای آنها از دستورات استفاده می شود. این نوع برنامه در رایانه های قدیمی تر محبوبیت بیشتری داشت. پایتون می تواند این نوع برنامه ها را بسیار موثر توسعه دهد. داشتن REPL به معنای Read-Eval-Print-Loop آن را به مناسب ترین زبان برای برنامه های خط فرمان تبدیل می کند.

پایتون کتابخانه یا ماژول های رایگان بسیاری را ایجاد می کند که به ساخت برنامه های خط فرمان کمک می کند و برای خواندن و نوشتن از کتابخانه های IO استفاده می شود. همچنین کتابخانه های پیشرفته ای وجود دارد که می توانند برنامه های مستقل کنسول را توسعه دهند.

توسعه نرم افزار: پایتون برای فرایند توسعه نرم افزار بسیار مفید است. پایتون به عنوان یک زبان پشتیبانی عمل می کند و می تواند برای ایجاد کنترل و مدیریت ، آزمایش و … استفاده شود.

• از SCons برای ایجاد کنترل استفاده می شود.
• Buildbotو Apache Gumps برای تدوین و آزمایش مداوم خودکار استفاده می شود.
• Roundیا Trac برای ردیابی اشکال و مدیریت پروژه استفاده میشوند.

علمی و عددی: در پایتون ماشین می تواند همان وظیفه انسان را انجام دهد. زبان پایتون مناسب ترین زبان برای هوش مصنوعی یا یادگیری ماشین است. پایتون از بسیاری از کتابخانه های علمی و ریاضی تشکیل شده است ، که حل محاسبات پیچیده را آسان می کند.

پیاده سازی الگوریتم های یادگیری ماشین نیاز به محاسبه پیچیده ریاضی دارد. پایتون دارای کتابخانه های علمی و عددی مانند Numpy ، Pandas ، Scipy  و … است. این کتابخانه ها در ابتدای کد فراخوانی میشوند.

برنامه های تجاری: برنامه های تجاری با برنامه های استاندارد متفاوت هستند. E-commerce و ERP نمونه ای از یک برنامه تجاری هستند. این نوع برنامه به گستردگی ، مقیاس پذیری و خوانایی نیاز دارد و پایتون همه این ویژگی ها را فراهم می کند.

برنامه های صوتی یا تصویری: پایتون انعطاف پذیر است و می تواند برای ایجاد برنامه های چندرسانه ای مورد استفاده قرار گیرد. برخی از برنامه های چندرسانه ای که با استفاده از Python ساخته می شوند TimPlayer ،cplay  و … هستند. چند کتابخانه چندرسانه ای در زیر آورده شده است.

• Gstreamer
• Pyglet
• QT Phonon

برنامه های 3D CAD: کَد CAD (طراحی با کمک رایانه) برای طراحی معماری مربوط به مهندسی و برای توسعه نمایش سه بعدی بخشی از سیستم استفاده می شود. پایتون با استفاده از ویژگی های زیر می تواند یک برنامه 3D CAD ایجاد کند.

• Fandango (Popular )
• CAMVOX
• HeeksCNC
• AnyCAD
• RCAM

برنامه های سازمانی: از پایتون می توان برای ایجاد برنامه هایی استفاده کرد که می توانند در یک شرکت یا یک سازمان استفاده شوند. برخی از آنهاOpenERP ، Tryton ، Picalo  و … هستند.

برنامه پردازش تصویر: پایتون شامل بسیاری از کتابخانه ها است که برای کار با تصویر استفاده می شود. تصویر را می توان با توجه به نیاز ما دستکاری کرد. برخی از کتابخانه های پردازش تصویر در زیر آورده شده است.

• OpenCV
• Pillow
• SimpleITK