آموزش پایتون - مقدمه
در این سری از مقالات قصد دارم نکات کلیدی که در زبان پایتون وجود دارد را ارائه کنم. در این مجموعه تلاش شده اطلاعات مختصر و کوتاه باشند و بر مهمترین نکات مورد نیاز تمرکز شود.
بعد از گذراندن این دوره شما قادر خواهید بود که از هر کتابخانه پایتون استفاده کنید و بسته‌های پایتونی که خودتان نوشته‌اید را اجرا کنید.
عناوین دوره:
- مقدمه
- نصب و راه‌اندازی
- متغیرها و انواع داده
- عبارت‌های کنترلی
- توابع و ماژول‌ها
- هویت اشیاء
- مدیریت خطا
- برنامه‌نویسی شی‌گرا
- بسته‌بندی و انتشار کد
پایتون (Python) یک زبان برنامه نویسی سطح بالا و شی‌گرا است، که در زمینه‌های مختلفی از جمله برنامه‌نویسی وب، اسکریپت نویسی، محاسبات علمی و هوش مصنوعی کاربرد دارد. پایتون در سال 1991 توسط Guido van Rossum بوجود آمد و بعدا توسط بنیاد نرم‌افزار پایتون توسعه داده شد. پایتون بدلیل سادگی و درک راحت جزو محبوب‌ترین زبان‌های برنامه نویسی است. از اینرو انجمن‌های و کتاب‌های بسیار زیادی برای توسعه‌دهندگان پایتون مهیاست. این زبان در مقایسه با زبان‌های چون جاوا و سی شارپ در ارائه محصول نهایی به بازار زمانی کمتری می‌طلبد. تقریباً همه انواع برنامه‌ها، از پیش‌بینی آماری تا ایجاد برنامه‌های تحت وب، در پایتون قابل اجرا هستند. محبوبیت پایتون روز به روز درحال افزایش است به نحوی که امروزه به عنوان سریع‌ترین زبان در حال رشد شناخته می‌شود. نمودار زیر رشد پایتون در 5 سال اخیر نسبت به زبان جاوا اسکریپت (پر استفاده‌ترین زبان برنامه نویسی بر اساس گزارش سایت StackOverflow در سال 2019) را نشان می‌دهد:
همانطور که نمودار بالا نشان داده است، میزان جست‌وجوی پایتون برای اولین بار در حدود نوامبر 2017 را در مقایسه با جاوا اسکریپت افزایش یافته و از آن زمان تاکنون برتری خود را حفظ کرده است. این نشان دهنده رشد چشمگیر پایتون در مقایسه با جاوا اسکریپت در 5 سال گذشته می‌باشد.
همچنین Stack Overflow مدلی برای پیش‌بینی میزان بازدید آینده خود بر اساس مدلی به نام STL ایجاد کرد و حدس زد که پایتون می‌تواند حداقل تا سال 2020 در مقابل جاوا اسکریپت پیشرو باشد.
همه این روندها نشان می دهد که پایتون بسیار محبوب است و با گذشت زمان محبوبیت بیشتری پیدا می کند. برخی از دلایل این عملکرد خارق‌العاده پایتون به شرح زیر است:
- استفاده از پایتون آسان است:
هیچ‌کس چیزهای خیلی پیچیده را دوست ندارد و این یکی از دلایل محبوبیت فزاینده پایتون است. سینتکس ساده پایتون که خوانایی آنرا نیز افزایش می‌دهد باعث شده که هم توسعه‌دهندگان حرفه‌ای و هم دانشجویان تازه‌کار آن را دوست داشته باشند. علاوه بر این، پایتون از کارایی بالایی برخوردار است چرا که به توسعه دهندگان این اجازه را می‌دهد تا کار بیشتری با استفاده از خطوط کم‌تر کد انجام دهند. - پایتون یک انجمن پشتیبانی قوی دارد:
پایتون از سال 1991 پدید آمده است و از آن زمان تا کنون فرصت کافی برای به وجود آمدن انجمن‌ها و فروم‌های متعدد برای پشتیبانی وجود داشته است. به دلیل این حمایت، زبان آموزان پایتون می‌توانند به راحتی دانش خود را بهبود بخشند، که همین امر منجر به محبوبیت فزاینده پایتون شده است. همچنین منابع بسیار زیادی، از مستندات رسمی گرفته تا فیلم‌های آموزشی یوتیوب وجود دارند که باعث ترویج روزافزون پایتون می‌شوند. - پایتون دارای چندین کتابخانه و فریم‌ورک است:
پایتون در حال حاضر صدها کتابخانه و فریم‌ورک مختلف دارد که می‌تواند توسط توسعه‌دهندگان مورد استفاده قرار گیرد. این کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌ها در صرفه‌جویی در زمان بسیار مفید هستند که به نوبه خود باعث محبوبیت بیشتر پایتون می‌شود. برخی از کتابخانه‌های معروف پایتون NumPy و SciPy برای محاسبات علمی، Django برای توسعه وب، BeautifulSoup برای تجزیه XML و HTML، کتابخانه scikit-learn برای برنامه‌های یادگیری ماشین، nltk برای پردازش زبان هستند.
پایتون چگونه کار می‌کند؟
همانطور که پیش از این اشاره شد، پایتون یک زبان برنامه نویسی سطح بالاست. در این بخش با نحوه کار زبان‌های سطح بالا، مزایا و معایب آن آشنا خواهیم شد.
یک زبان سطح بالا، زبان برنامه‌نویسی می‌باشد که برای ساده‌سازی طراحی شده است. از این جهت سطح بالا نامیده می‌شوند که چندین مرحله از کدی که در ماشین ما اجرا می‌شود را حذف می‌کند. زبان‌های سطح بالا چون سی، سی‌شارپ، جاوا، جاوا اسکریپت، پایتون، سویفت و ... دارای سینتکس ساده‌ای هستند که توسط یک مفسر به زبان سطح پایین تبدیل می‌شود تا توسط CPU شناخته شده و اجرا گردد. زبان‌های سطح بالا برخلاف زبان‌های سطح پایین برای برنامه‌نویس خوانایی ساده‌تری دارند و از اینرو قابل درک‌تر هستند، و بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند لذا توسعه دادن برنامه‌ها در این زبان‌ها بدلیل وجود منابع گسترده آسان‌تر است. از طرفی بدلیل اینکه برای اجرا در ماشین نیاز به مفسر دارند نسبت به زبان‌های سطح پایین منابع بیشتری را مصرف می‌کنند اما کد نوشته شده در این زبان‌ها قابل حمل است و در هر پلتفرمی قابل اجرا می‌باشند. در ادامه بصورت جزئی‌تر نحوه عملکرد زبان پایتون را توضیح می‌دهیم.
همان طور که در تصویر مشاهده می‌کنید نکته کلیدی مترجم (Interpreter) است که وظیفه ترجمه زبان سطح بالای پایتون به زبان سطح پایین ماشین را دارد.
روش کار پایتون به شرح زیر است:
- یک ماشین مجازی پایتون در محل نصب بسته‌ها (کتابخانه‌ها) ایجاد می‌شود. ماشین مجازی را به عنوان کانتینر تصور کنید.
- سپس کدهای پایتون در فایل‌های py. نوشته می‌شود.
- CPython به عنوان مفسر، کد پایتون را به بایت کد ترجمه می‌کند. بایت کد برای ماشین مجازی پایتون است.
- زمانی که می‌خواهید بایت کد را اجرا کنید، کد در زمان اجرا تفسیر می‌شود. سپس کد از بایت کد به کد ماشین ترجمه خواهد شد. بایت کد به ماشینی که در آن شما کد را اجرا می‌کنید وابسته نیست. این باعث می‌شود که پایتون به صورت مستقل عمل کند.
در مقاله بعدی پایتون را نصب و یک محیط ایزوله را برای اجرای پروژه‌هایتان راه‌اندازی می‌کنیم.