زبان برنامه‌نویسی پایتون (Python) چیست؟
در این مقاله می‌خوانید:
پایتون یک زبان برنامه‌نویسی پرکاربرد، تفسیر شده، شی‌گرا و سطح بالا با معناشناسی پویا است که برای برنامه‌نویسی عمومی استفاده می‌شود. این زبان در همه جا حضور دارد و مردم از دستگاه‌های مختلفی که از پایتون بهره می‌برند، به طور روزانه استفاده می‌کنند؛ حتی اگر متوجه نباشند. همچنین به عنوان یک زبان اتصال برای پیوستن اجزای موجود به هم استفاده می‌شود.
پایتون به گونه‌ای طراحی شده است که کدهای آن برای یادگیری ساده و راحت باشند. یکی از ویژگی‌های مهم آن، «خوانایی» کدها است؛ یعنی کدهایی که در پایتون نوشته می‌شود، به‌راحتی قابل درک و فهم هستند. این ویژگی باعث می‌شود افرادی که کد را می‌خوانند (حتی اگر خودشان نویسنده کد نباشند)، به راحتی بفهمند که چه کاری در حال انجام است.
این مسئله باعث کاهش هزینه‌های نگهداری برنامه‌ها می‌شود؛ زیرا وقتی کد واضح و قابل فهم باشد، تغییرات و اصلاحات در آن راحت‌تر انجام می‌شود و احتمال بروز خطا کمتر است. به دلیل افزایش بهره‌وری که این زبان به‌وجود می‌آورد، بسیاری از برنامه‌نویسان به پایتون علاقه‌مند می‌شوند.
تاریخچه مختصری از پایتون
پایتون توسط Guido van Rossum ساخته و اولین بار در 20 فوریه 1991 منتشر شد. ممکن است پیتون را به عنوان یک مار بزرگ بشناسید. شاید برایتان جالب باشد که بدانید نام این زبان برنامه‌نویسی از یک مجموعه طرح کمدی تلویزیونی قدیمی بی بی سی به نام Monty Python’s Flying Circus گرفته شده است.
ویژگی‌های زبان برنامه‌نویسی پایتون
پایتون یک زبان برنامه‌نویسی محبوب است که مزایای زیادی را ارائه می‌دهد؛ مواردی از قبیل سهولت استفاده، خوانایی و جامعه بزرگ توسعه‌دهندگان. با این حال، محدودیت‌هایی نیز دارد؛ مانند عملکرد کندتر در مقایسه با برخی زبان‌های دیگر، مشکلات مدیریت حافظه، تایپ پویا و سازگاری نسخه.
به طور کلی، یک زبان همه‌کاره است که در حوزه‌های مختلف کاربرد دارد و می‌تواند برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها، از توسعه وب گرفته تا یادگیری ماشین و تجزیه و تحلیل داده‌ها استفاده شود.
یکی از ویژگی‌های شگفت‌انگیز پایتون این است که در واقع کار یک نفر است. معمولاً زبان‌های برنامه‌نویسی جدید توسط شرکت‌های بزرگی که متخصصان زیادی را استخدام می‌کنند، توسعه و منتشر می‌شوند؛ اما این زبان توسط بنیاد نرم‌افزار پایتون، یک سازمان عضویت غیرانتفاعی و جامعه‌ای که به توسعه، بهبود، گسترش و محبوبیت زبان پایتون و محیط آن اختصاص دارد، نگهداری می‌شود.
کاربردهای پایتون
کاربرد پایتون در مدیریت، کاربرد پایتون در حسابداری، کاربرد پایتون در طراحی سایت، کاربرد پایتون در پزشکی، کاربرد پایتون در صنعت، کاربرد پایتون در روانشناسی، کاربرد پایتون در هک و … تنها گوشه‌ای از موارد استفاده از این زبان برنامه‌نویسی در حوزه‌های مختلف هستند. به طور جزئی‌تر می‌توانیم به موارد زیر نیز اشاره کنیم:
- تجزیه و تحلیل داده‌ها و یادگیری ماشینی: برای تجزیه و تحلیل داده‌ها و ساخت مدل‌های یادگیری ماشین عالی است. کتابخانه‌هایی مانند NumPy، پاندا و scikit-learn معمولاً برای این کارها استفاده می‌شوند.
- اتوماسیون و اسکریپت‌نویسی: برای خودکارسازی کارهای تکراری و نوشتن اسکریپت‌ها برای اهداف مختلف مانند مدیریت سیستم یا پردازش داده‌ها استفاده می‌شود.
- توسعه بازی: برای ساخت بازی‌ها، به خصوص توسط توسعه‌دهندگان مستقل استفاده می‌شود. کتابخانه‌هایی مانند Pygame این فرایند را آسان‌تر می‌کنند.
- محاسبات علمی: پایتون در تحقیقات علمی برای شبیه‌سازی، تجزیه و تحلیل داده‌ها و تجسم استفاده می‌شود. کتابخانه‌هایی مانند SciPy و matplotlib برای این کارها مفید هستند.
- برنامه‌های رابط کاربری گرافیکی دسکتاپ: همچنین می‌تواند برای ایجاد برنامه‌های دسکتاپ با رابط‌های گرافیکی کاربر (GUI) استفاده شود. چارچوب‌هایی مانند Tkinter و PyQt به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا این برنامه‌ها را بسازند.
مزایا و معایب زبان برنامه‌نویسی پایتون
مزایا
- وجود ماژول‌های شخص ثالث: پایتون دارای یک اکوسیستم گسترده از ماژول‌ها و کتابخانه‌های شخص ثالث است که قابلیت‌های آن را برای انجام کارهای مختلف گسترش می‌دهد.
- کتابخانه‌های پشتیبانی گسترده: کتابخانه‌های پشتیبانی گسترده‌ای مانند NumPy برای محاسبات عددی و Panda برای تحلیل داده‌ها وجود دارد که آن را برای برنامه‌های علمی و مرتبط با داده مناسب می‌سازد.
- منبع باز و جامعه فعال بزرگ: این زبان، منبع باز (open-source) است و یک جامعه بزرگ و فعال دارد که به توسعه آن کمک می‌کند و پشتیبانی ارائه می‌دهد.
- چندمنظوره، آسان برای خواندن، یادگیری و نوشتن: پایتون به دلیل سادگی و خوانایی‌اش معروف است که آن را به انتخابی عالی برای مبتدیان و برنامه‌نویسان باتجربه تبدیل می‌کند.
- ساختارهای داده‌ای کاربرپسند: پایتون ساختارهای داده‌ای شهودی و کاربرپسندی فراهم می‌کند که ساده‌تر شدن فرایند دستکاری و مدیریت داده‌ها را به دنبال دارد.
- زبان برنامه‌نویسی سطح بالا: این زبان برنامه‌نویسی سطح بالا، جزئیات سطح پایین را انتزاع می‌کند و آن را کاربرپسندتر می‌سازد.
- زبان تایپ‌دینامیک: پایتون زبان تایپ‌دینامیک است؛ به این معنی که نیازی به اعلام صریح نوع داده‌ها نیست که آن را منعطف و در عین‌حال قابل اعتماد می‌سازد.
- زبان برنامه‌نویسی شی‌گرا و رویه‌ای: از هر دو سبک برنامه‌نویسی شی‌گرا و رویه‌ای پشتیبانی می‌کند و تنوعی در شیوه‌های کدنویسی ارائه می‌دهد.
- قابل حمل و تعاملی: در سیستم‌عامل‌های مختلف قابل حمل و تعاملی است و امکان اجرای کد به صورت لحظه‌ای و آزمایش آن را فراهم می‌کند.
- مناسب برای نمونه‌سازی سریع: دستور زبان مختصر پایتون به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که نمونه‌های اولیه برنامه‌ها را با کد کمتر به سرعت ایجاد کنند.
- بسیار کارآمد: طراحی تمیز این ابزار، کنترل فرآیند بهتری فراهم می‌کند و قابلیت‌های پردازش متن عالی دارد که آن را برای برنامه‌های مختلف کارآمد می‌سازد.
- زبان مفسری: پایتون زبان مفسری است که این امر اشکال‌زدایی و توسعه کد را آسان‌تر می‌کند.
معایب
- عملکرد: گفتیم که پایتون یک زبان مفسری است؛ به این معنی که ممکن است نسبت به زبان‌های کامپایل‌شده مانند C یا Java کندتر باشد. این می‌تواند برای کارهایی که نیاز به عملکرد بالا دارند، مشکل‌ساز شود.
- قفل مفسر جهانیGIL : GIL یک مکانیزم در پایتون است که مانع از اجرای همزمان چندین نخ از کد می‌شود و می‌تواند محدودیت‌هایی برای پردازش‌های موازی و همزمان برخی از برنامه‌ها ایجاد کند.
- استفاده از حافظه: پایتون می‌تواند حافظه زیادی مصرف کند؛ به ویژه زمانی که با داده‌های بزرگ یا الگوریتم‌های پیچیده کار می‌کند.
- تایپ دینامیک: پایتون یک زبان تایپ دینامیک است؛ به این معنی که انواع متغیرها می‌توانند در زمان اجرا تغییر کنند. این امر همانقدر که مزایای مختلفی دارد، ممکن است شناسایی خطاها را دشوار کند و باعث بروز اشکالاتی شود.
- بسته‌بندی و نسخه‌بندی: تعداد زیادی بسته و کتابخانه دارد که گاهی اوقات می‌تواند مشکلاتی در نسخه‌بندی و تداخل بسته‌ها ایجاد کند.
- سخت‌گیری کمتر: انعطاف‌پذیری آن گاهی می‌تواند دو لبه داشته باشد؛ در حالی که برای توسعه سریع و نمونه‌سازی مفید است، می‌تواند باعث ایجاد کدی شود که خواندن و نگهداری آن دشوار است.
- منحنی یادگیری شیب‌دار: اگرچه به طور کلی به عنوان یک زبان نسبتاً آسان برای یادگیری شناخته می‌شود، اما برای مبتدیان، به ویژه کسانی که تجربه برنامه‌نویسی ندارند، ممکن است منحنی یادگیری آن همچنان شیب‌دار باشد.
آیا یادگیری پایتون الزامی است؟
پس از مطالعه در مورد مزایا و معایب پایتون، ممکن است هنوز ندانید که پایتون برای چه کسانی مناسب است و مطمئن نباشید که آیا برای شما ارزش یادگیری دارد یا خیر. در مجموع یادگیری یک زبان جدید همیشه مزایای مختلفی داشته و در بین زبان‌های برنامه‌نویسی پایتون می‌تواند انتخاب مناسبی باشد. اگر هر یک از موارد زیر درباره شما صدق می‌کند، یادگیری این زبان می‌تواند به شما کمک کند:
- شما از توسعه نرم‌افزاری چابک استفاده می‌کنید: پایتون ساده و مختصر است و می‌توان از آن برای یافتن سریع یک اثبات مفهوم یا یک نمونه آزمایشی استفاده کرد. کتابخانه گسترده آن تعداد توابع کمکی برای نوشتن را کاهش می‌دهد. همچنین سریع و سازنده بودن در پایتون آسان است.
- شما با علم داده یا هوش مصنوعی کار می‌کنید: پایتون در زمینه علم داده و یادگیری ماشین (machine learning) قوی است. کتابخانه‌های خارجی زیادی برای این مناطق با پایگاه کاربری قوی وجود دارد. برای یادگیری ماشین یا پردازش زبان طبیعی می‌توان از TensorFlow و PyTorch استفاده کرد. NumPy و SciPy نیز اغلب برای علم داده یا محاسبات علمی استفاده می‌شوند.
- شما به ابزارهای قابل حمل نیاز دارید: پایتون یک انتخاب معقول برای ابزارهای چند پلتفرمی است و برای لینوکس، ویندوز، MacOS و دیگر پلتفرم‌های محبوب در دسترس است. این برنامه در زمان اجرا کامپایل می‌شود؛ بنابراین می‌تواند در هر مکانی روی یک مفسر بهینه سازی شده برای سیستم عامل اصلی اجرا شود.
- شما به تست اتوماسیون یا اسکریپت های DevOps نیاز دارید: پایتون برای اسکریپت‌نویسی عالی است؛ زیرا نوشتن، اصلاح و اشکال زدایی آن بسیار سریع و آسان است. سرعت و استفاده از حافظه معمولاً در محیط QA چندان نگران‌کننده نیست؛ بنابراین هیچ نقطه ضعف واقعی وجود ندارد. پایتون یک کتابخانه تست داخلی به نام PyUnit دارد که به راحتی با اکثر فریم ورک‌های تست از جمله Pytest ادغام می‌شود. در سمت DevOps، پایتون ستون فقرات بسیاری از برنامه‌های مدیریت پیکربندی را تشکیل می‌دهد.
- برای برنامه‌های وب به یک Back-End نیاز دارید: همراه با فریم ورک‌های محبوب Flask یا Django، پایتون می‌تواند موتور سمت سرور را برای برنامه‌های کاربردی وب ارائه کند. چارچوب‌ها، کتابخانه‌ها و قالب‌هایی طراحی شده که برای اکثر کارهای طراحی وب قابل استفاده هستند.
- شما یک زبان منبع باز و رایگان می‌خواهید: پایتون برای دانلود، استفاده و اصلاح تحت یک مجوز منبع باز همه کاره رایگان است. پایتون هزینه‌های توسعه را کاهش می‌دهد و ارتقاء آن را به نسخه‌های جدید آسان می‌کند.
- شما یک زبان سرگرم‌کننده و آسان برای یادگیری می‌خواهید: یادگیری این زبان برنامه‌نویسی و کار با آن ساده است و به همین دلیل یک انتخاب عالی برای مبتدیانی است که درحال یادگیری برنامه‌نویسی هستند. همچنین برای حرفه‌ای‌هایی که می‌خواهند بدون نگرانی در مورد جزئیات برنامه‌نویسی اطلاع پیدا کنند، نیز سودمند است. کتابخانه‌های گسترده پایتون به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا بدون نوشتن روال‌های پیچیده سطح پایین، مشکلات را در سطح بالا حل کنند.
- شما یک جامعه توسعه‌دهنده بزرگ می‌خواهید: پایتون یکی از محبوب‌ترین زبان‌های همه منظوره است و در بسیاری از تخصص‌ها استفاده می‌شود؛ بنابراین شرکت‌ها همیشه به‌دنبال توسعه‌دهندگان هستند. گوگل، فیسبوک، مایکروسافت، اسپاتیفای و اینستاگرام همگی حداقل برای برخی از برنامه‌های خود از پایتون استفاده می‌کنند. همچنین یک زبان توسعه محبوب در استارت‌آپ‌ها است.
شروع استفاده از پایتون آسان است. یک مکان خوب برای شروع، در بخش آموزش پایتون در وبسایت علم از نو است که فهرستی از دوره‌های کورسرا با زیرنویس فارسی را برای برنامه‌نویسان جدید یا باتجربه آماده کرده است.
چه نسخه‌ای از پایتون را باید استفاده کرد؟
آخرین نسخه اصلی پایتون، پایتون ۳ است. با این حال، پایتون ۲ هنوز هم با وجود اینکه تنها به‌روزرسانی‌های امنیتی را دریافت می‌کند، محبوب است.
تفاوت پایتون با دیگر زبان‌ها
پایتون برای خوانایی طراحی شده، شباهت‌هایی به زبان‌انگلیسی دارد و از ریاضیات تأثیر گرفته است. همچنین برای اتمام یک دستور از خطوط جدید استفاده می‌کند؛ برخلاف سایر زبان‌های برنامه‌نویسی که معمولاً از نقطه‌ویرگول یا پرانتز استفاده می‌کنند.
پایتون برای تعریف دامنه (scope) از تورفتگی (indentation) استفاده می‌کند و از فاصله‌گذاری (whitespace) برای این کار بهره می‌برد؛ مانند دامنه حلقه‌ها، توابع و کلاس‌ها. این در حالی است که سایر زبان‌های برنامه‌نویسی معمولاً از آکولادها (curly-brackets) برای این منظور استفاده می‌کنند.
فریم‌ورک‌های پایتون
یک ساختار نرم‌افزاری است که به توسعه‌دهندگان برنامه‌نویسی کمک می‌کند تا فرآیند ساخت نرم‌افزار را سریع‌تر، آسان‌تر و سازمان‌یافته‌تر کنند. معمولاً مجموعه‌ای از کتابخانه‌ها، ابزارها و الگوهای طراحی هستند که به طور ویژه برای نوع خاصی از توسعه نرم‌افزار (مانند توسعه وب، برنامه‌های موبایل یا نرم‌افزارهای دسکتاپ) طراحی شده‌اند.
- جنگو: یکی از کامل‌ترین فریم‌ورک‌های پایتون
- Pyramid: یک برنامه متن باز برای ساده کردن کار توسعه‌دهندگان؛ حتی در پیچیده‌ترین پروژه‌ها
- TurboGears: ترکیبی از بهترین فریم‌ورک‌های پایتون
- Flask: یک میکرو فریم‌ورک پایتون
- Bottle: ریز فریم‌ورک برای API ها
- CherryPy: یک فریم‌ورک مینیمال پایتون
- Dash: برای برنامه‌های کاربردی وب تحلیلی
- Tornado: ایجاد بیش از 10000 اتصال به طور همزمان
کتابخانه‌های پایتون
کتابخانه مجموعه‌ای از کدهای از پیش ترکیب شده است که می‌تواند به‌طور مکرر برای کاهش زمان مورد نیاز برای کدنویسی استفاده شود. اکوسیستم گسترده کتابخانه‌های پایتون حوزه‌های مختلفی مانند توسعه وب (مانند جنگو، Flask)، تجزیه و تحلیل داده‌ها (مانند پانداها، NumPy)، یادگیری ماشینی (مانند TensorFlow، scikit-learn)، پردازش تصویر (مانند Pillow، OpenCV)، محاسبات علمی (مانند SciPy) و بسیاری دیگر را پوشش می‌دهد.
چند عامل موثر که پایتون را برای یادگیری عالی می‌کند!
- یادگیری آن آسان است: زمان لازم برای یادگیری پایتون نسبت به بسیاری از زبان‌های دیگر کوتاه‌تر است. این بدان معنی است که می‌توان برنامه‌نویسی واقعی را سریع‌تر شروع کرد.
- استفاده از آن برای نوشتن نرم‌افزار جدید آسان است: هنگام استفاده از پایتون، اغلب امکان نوشتن سریع‌تر کد وجود دارد.
- دانلود، نصب و استقرار آسان است: این زبان رایگان، باز و چند پلتفرمی است. همه زبان‌ها دارای این ویژگی نیستند.
نتیجه‌گیری
پایتون یک زبان برنامه‌نویسی قدرتمند و همه‌کاره است که به‌طور گسترده در زمینه‌های مختلف استفاده می‌شود و مزایای بسیاری مانند سادگی، خوانایی، تطبیق‌پذیری و اکوسیستم بزرگی از کتابخانه‌ها را ارائه می‌دهد. با این حال معایبی نیز دارد؛ مانند مشکلات عملکرد، نگرانی‌های امنیتی و خطاهای زمان اجرا.
به طور کلی به دلیل سهولت استفاده و ارائه طیف گسترده‌ای از برنامه‌های کاربردی، انتخاب محبوبی برای توسعه‌دهندگان است. هرچه بیشتر پایتون را بفهمید، در قرن بیست و یکم کارهای بیشتری می‌توانید انجام دهید. حتی اگر برای کار به آن نیاز ندارید، دانستن آن برای شما مفید خواهد بود.
دیدگاهتان را بنویسید