آموزش پایتون (Python)

در این صفحه می خوانید:

• آشنایی با پایتون
• پایتون چیست؟
• تاریخچه پایتون
• مزایای پایتون
• کاربردهای پایتون
• برنامه های نوشته شده با پایتون
• فریمورک های پایتون
• کتابخانه های پایتون
• معرفی Python 3
• استخراج داده از وب با پایتون
• مثال های پایتون

آشنایی با پایتون

در بیشتر موارد، انتخاب تنها یک زبان به عنوان بهترین استاندارد در دنیای توسعه دشوار است. رشد دیگر جای تعجب ندارد، به خصوص در جهان امروز که بسیار مجازی و دیجیتالی شده است. فن آوری هایی مانند هوش مصنوعی، اتوماسیون، یادگیری ماشین، تلفن همراه و طراحی وب همه از توسعه حمایت می کنند که به نوبه خود تقاضا برای برنامه نویسان و متخصصان توسعه را فراهم می کند.در این صورت، اگر فقط یک زبان انتخاب شده برای یادگیری با توجه به پتانسیل باور نکردنی آن، پایتون باشد جای تعجب ندارد. ما قصد داریم نگاه دقیق تری به افزایش باورنکردنی پایتون در حال حاضر به ویژه در کشورهای با درآمد بالا و پیشرفت های سنگین را ببینیم.

درحال حاضر، زبان برنامه نویسی پایتون یکی از محبوبترین زبان های برنامه نویسی دنیا است. پایتون در یک سری از ویژگی ها با زبان های تفسیری مانند زبان برنامه نویسی پرل، زبان برنامه نویسی روبی، زبان برنامه نویسی اسکیم، زبان اسمال تاک شباهت دارد و از مدیریت خودکار حافظه استفاده می کند. پایتون یک زبان عالی برای یادگیری برنامه نویسی است. دلایل زیادی برای این ادعا وجود دارد، اما به طور ساده این گونه می توان بیان نمود که براحتی خوانده و به سرعت نوشته می شود و مدت زمان کمتری صرف می شود تا بتوان کدنویسی کرد. پایتون یک نحو یا سینتکس مشابه گفتار انسان دارد که نوشتن و درک آن را آسان می کند.

پایتون چیست؟

پایتون توسط Guido van Rossum ساخته شده و اولین بار در سال 1991 منتشر شد و از جهت فلسفه طراحی تاکید بر قابلیت خواندن کد و رویکرد شی گرا به منظور کمک به برنامه نویسان جهت نوشتن کد واضح و منطقی برای پروژه های کوچک و بزرگ دارد. Python زبان برنامه نویسی سطح بالا، تفسیر شده، تعاملی و شی گرا است. به شدت قابل خواندن است و غالبا پایتون از کلمات کلیدی انگلیسی استفاده می کند در حالیکه زبان های دیگر از روش های نقطه گذاری استفاده می کنند. همچنین python دارای ساختارهای syntactical کمتری نسبت به سایر زبان ها است. پایتون مفسر است بدین معنی که در زمان اجرا توسط مترجم پردازش می شود و لازم نیست قبل از اجرای آن برنامه خود را کامپایل کنید. این شبیه به PERL و PHP است. همچنین پایتون تعاملی است بنابراین می توانید به طور مستقیم با مترجم ارتباط برقرار کنید تا برنامه های خود را سریعا بنویسید. پایتون از سبک یا تکنیک برنامه نویسی شی گرا پشتیبانی می کند که کد را در داخل آبجکت قرار می دهد. بر روی هر سیستم عامل و پلتفرم عمده و همچنین موارد جزئی آن اجرا می شود. بسیاری از کتابخانه های مهم و خدمات مبتنی بر API دارای پیوندهای پایتون یا پلاگین هایی هستند که اجازه می دهد رابط پایتون به طور رایگان با این سرویس ها یا به طور مستقیم از آن کتابخانه ها استفاده کند. پایتون ممکن نیست سریعترین زبان باشد، اما سرعت آن بسیار بالاست.

پایتون یک زبان مبتدی است به همین جهت یک زبان عالی برای برنامه نویسان مبتدی است و از توسعه طیف گسترده ای از اپلیکیشن ها، از پردازش متن ساده گرفته تا مرورگرهای WWW و بازی ها پشتیبانی می کند. بسته ایندکس پایتون (PyPI) هزاران ماژول شخص ثالث را برای پایتون میزبانی می کند. هر كدام از كتابخانه هاي استاندارد و ماژول ها به جامعه پايتون كمك مي كنند و فرصت هاي بی پايانی را فراهم می كنند. پایتون یک زبان اسباب بازی نیست، حتی اگر اسکریپتینگ و اتوماسیون یک قسمت بزرگی از موارد استفاده پایتون را پوشش دهد، پایتون برای ساخت نرم افزار با کیفیت حرفه ای و هم به عنوان برنامه های مستقل و هم به عنوان وب سرویس و در ساخت بازی نیز استفاده می شود.

تاریخچه پایتون

زبان پایتون، توسط Guido van Rossum در طی سال های 1985 تا 1990 در موسسه تحقیقات ملی ریاضیات و علوم کامپیوتری در هلند ایجاد شد. ون راسوم به عنوان مدیر توسعه پایتون تا ژوئیه 2018 ادامه داد. پایتون در حال حاضر توسط یک تیم توسعه دهنده اصلی در موسسه نگهداری می شود، گرچه که Guido van Rosum هنوز نقش مهمی در هدایت مسیر پیشرفت آن دارد. پایتون از بسیاری زبان های دیگر نظیر ABC ،Modula-3 ،C،C++،Algol-68 SmallTalk و Unix shell و سایر زبان های اسکریپتی گرفته شده است.

پایتون 2.0 در اکتبر 2000 با بسیاری از ویژگی های جدید، از جمله چرخه شناسایی و جمع آوری زباله و پشتیبانی از یونیکد منتشر شد. پایتون 3.0 در دسامبر 2008 منتشر شد و یک بازنگری کامل در ساختار زبان انجام شد که البته بسیاری از ویژگی های اصلی آن از نسخه های 2.6 و 2.7 پشتیبانی می کند. تاریخ پایان عمر Python 2.7 در ابتدا در سال 2015 تنظیم شده و پس از آن تا سال 2020 به تعویق افتاد، زیرا بسیاری از کدهای موجود به پایتون 3 منتقل نشدند. پایتون دارای حق نسخه برداری است و همانند Perl، کد منبع Python در حال حاضر تحت مجوز GPL در دسترس است.

مزایای پایتون

• یادگیری این زبان برنامه نویسی به علت وجود کلید واژه های کم، ساختار بسیار ساده و قواعد روشن و مشخص یادگیری آن ساده است.
• برنامه نویسی با این زبان همانند مکالمه انگلیسی است. در واقع زبان برنامه نویسی پایتون متشکل از کلمات انگلیسی و جمله بندی است.
• این زبان کتابخانه های قابل حمل فراوانی دارد که امکان کارهای بسیار بزرگ و پیچیده را در تمامی سیستم عامل ها ممکن می سازد.
• با استفاده از ویژگی حالت انفعالی می توان کدهای برنامه را تست و اشکال زدایی نمود.
• برای برنامه کارامدتر و شخصی سازی شده تر می توان از ماژول های سطح پایین در تفسیر کننده این زبان استفاده نمود.
• به کمک کتابخانه های مربوطه می توان برای هر سیستم عاملی یک رابط گرافیکی تولید نمود.
• از روش های برنامه نویسی تابعی و ساختار یافته و همچنین OOP پشتیبانی می کند.
• از جمع آوری اتوماتیک زباله پشتیبانی می کند.
• رابط های کاربری را به تمام پایگاه داده های تجاری اصلی ارائه می دهد.
• می توان به عنوان یک زبان اسکریپت نویسی استفاده کرد یا می توان آن را به کد بایت برای ساختن برنامه های بزرگ کامپایل کرد.
• type های داده داینامیک سطح بالا ارائه می دهد و از بررسی Dynamic type پشتیبانی می کند.
• پایتون در سیستم های تولید کد از قبیل LLVM استفاده می شود تا کد را به صورت صحیح در سایر زبان ها ایجاد کند تا به راحتی با C ،C ++ ،COM ،ActiveX ،CORBA و جاوا ادغام شود.
• شما می توانید برنامه های کاربردی GUI و چند سکویی را با پایتون ایجاد کنید. پایتون توانایی نیتیو را برای تولید کد باینری مستقل از اسکریپت ندارد، اما بسته های شخص ثالث نیتیو مانند cx_Freeze و PyInstaller برای انجام آن می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
• وب سرویس و API های RESTful در پایتون توسط کتابخانه های نیتیو Python و فریمورک های وب ایجاد می شوند که می توانند در چند خط کد به سایت های پر از اطلاعات، هدایت کنند.
• آخرین نسخه های پایتون دارای پشتیبانی قوی برای عملیات ناهمزمان هستند و اجازه می دهد که سایت ها ده ها هزار درخواست در ثانیه را با کتابخانه ها اداره کند.

کاربردهای پایتون

برنامه نویسی و اتوماسیون

اساسی ترین مورد استفاده برای پایتون به عنوان یک زبان برنامه نویسی و اتوماسیون است. پایتون فقط جایگزینی برای اسکریپت های پوسته یا فایل های دسته ای نیست همچنین برای به طور خودکار تعامل با مرورگرهای وب یا GUI برنامه کاربردی یا برای تهیه و تنظیم سیستم در ابزارهایی مانند Ansible و Salt استفاده می شود.

توسعه وب و اینترنت

پایتون گزینه های زیادی برای توسعه وب ارائه می دهد که شامل فریمورک های مانند جنگو و پیرامید و میکرو فریمورک های فلسک و باتل است. همچنین جهت توسعه وب از سیستم های های پیشرفته مدیریت محتوا مانند Plone و Django CMS استفاده می کند.

استفاده گسترده در محاسبات علمی و عددی

SciPy مجموعه ای از بسته های ریاضی، علم و مهندسی است. Pandas یک کتابخانه تجزیه و تحلیل داده ها و مدل سازی است. IPython یک پوسته قدرتمند تعاملی است که ویرایش و ضبط یک جلسه کاری را آسان می کند و از تجسم و محاسبات موازی پشتیبانی می کند.

تحصیلات

پایتون یک زبان عالی برای آموزش در هر دو سطح مقدماتی و پیشرفته برنامه نویسی است. کتاب هایی جهت آموزش در دسترس هستند. معلمان و برنامه نویسان از سراسر جهان منابع سرگرم کننده، جذاب و چالش انگیز را برای استفاده در کلاس های خود ایجاد کرده اند. از وظایف ساده برای مبتدیان تا پروژه های پیچیده و پیشرفته برای دانش آموزان است. آنها شامل برنامه درس، کد، کتاب ها، برگه ها و دوره های آنلاین می باشند.

اپلیکیشن دسکتاپ (ویندوز، لینوکس، مک)

کتابخانه TK GUI در اکثر توزیعهای باینری پایتون گنجانده شده است. برخی از ابزارهای موجود که در سیستم عامل های مختلف قابل استفاده هستند شامل wxWidgets و کیوی برای نوشتن برنامه های multi-touch و Qt از طریق pyqt یا pysideدر دسترس هستند. همچنین ابزارهای مخصوص پلتفرم شامل +GTK و Microsoft Foundation Classes through the win32 extensions نیز در دسترس هستند.

برنامه های محاسباتی و پیچیده

پایتون اغلب به عنوان یک زبان پشتیبانی برای توسعه دهندگان نرم افزار برای ساخت کنترل و مدیریت، تست و بسیاری از روش های دیگر استفاده می شود. برای ساخت کنترل از SCons استفاده می شود. Buildbot و Apache Gump برای تدوین خودکار و مستمر و تست استفاده می شوند. Roundup یا Trac برای ردیابی باگ و مدیریت پروژه استفاده می شود.

برنامه های کاربردی تجاری

پایتون برای ساخت سیستم های ERP و تجارت الکترونیک نیز استفاده می شود. Odoo نرم افزار مدیریت همه کاره است و طیف وسیعی از برنامه های کاربردی تجاری را ارائه می دهد که مجموعه ای کامل از برنامه های مدیریت سازمانی را تشکیل می دهند. Tryton یک پلتفرم نرم افزار کاربردی سطح بالا است.

ساخت اپلیکیشن های موبایل با استفاده از فریمورک Kivy

Kivy یک کتابخانه متن باز پایتون برای توسعه سریع اپلیکیشن ها است که از رابط کاربری نوآورانه مانند اپلیکیشن های multi-touch استفاده می کند. یک کتابخانه است که به شما امکان می دهد از پایتون برای ایجاد اپلیکیشن برای دستگاه های تلفن همراه و دسکتاپ استفاده کنید. Kivy کد شما را دریافت می کند و اپلیکیشن ها را از منطق شما ایجاد می کند.

از دیگر موارد مهم و کاربردی پایتون میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• هوش مصنوعی
• بازی های دو بعدی و سه بعدی
• ساخت ابزارهای امنیت شبکه
• Big Data و آنالیز داده ها

برنامه های نوشته شده با پایتون

لیست برخی از برنامه هایی که تمام یا بخشی از آن با پایتون نوشته شده است:

• موتور جستجوی گوگل
• اینستاگرام
• یوتیوب
• دراپ باکس
• بیت تورنت
• بلندر
• Cinema 4D
• OpenStack
• GIMP
• Houdini
• ++Notepad
• Nuke
• Vim

لیست فریمورک های پایتون

• Django
• Flask
• Tornado
• Falcon
• Hug
• Sanic
• aiohttp
• Pyramid
• Growler
• CherryPy
• MorePath
• TurboGears2
• Circuits
• Watson-framework
• Pycnic
• WebCore
• Reahl
• Beautiful Soup
• Kivy
• Django Rest Framework

کتابخانه های پایتون

دلایل زیادی وجود دارد که چرا پایتون در بین توسعه دهندگان محبوب است و یکی از آنها این است که مجموعه ای از کتابخانه های شگفت آور که کاربران می توانند با آن کار کنند. سادگی پایتون بسیاری از توسعه دهندگان را برای ایجاد کتابخانه های جدید برای یادگیری ماشین جذب کرده است. به همین دلیل مجموعه عظیمی از کتابخانه ها موجود است و در بین کارشناسان یادگیری ماشین بسیار محبوب است.

در اینجا به چند کتابخانه برتر پایتون که می تواند توسط توسعه دهندگان مورد استفاده قرار گیرد اشاره می کنیم:

• TensorFlow
• Scikit-Learn
• Numpy
• Keras
• PyTorch
• LightGBM
• Eli5
• SciPy
• Theano
• Pandas

معرفی Python 3

پایتون 1.0 در نوامبر 1994 منتشر شد. در سال 2000 پایتون 2.0 منتشر شد. پایتون 2.7.11 آخرین نسخه پایتون 2 است. Python 3.0 در سال 2008 منتشر شد. پایتون 3 با پایتون 2 سازگار نیست. تاکید در پایتون 3 بر حذف ساختارها و ماژول های برنامه نویسی تکراری بوده است. تغییر قابل توجه در Python 3 این است که چگونه از تابع print استفاده می شود. استفاده از پرانتز () با تابع print در حال حاضر اجباری است، در حالی که در Python 2 اختیاری بود.

پایتون 3.x تجسم کنونی و آینده زبان، دارای بسیاری از ویژگی های مفید و مهم است که در 2.x یافت نمی شود، مانند کنترل های همزمان و مترجم کارآمد تر و غیره. پذیرش پایتون 3 برای مدت طولانی به دلیل کمبود نسبی پشتیبانی از کتابخانه ها آهسته شد. بسیاری از کتابخانه های پایتون تنها از پایتون 2 پشتیبانی می کنند و تغییر آن دشوار است. اما طی دو سال گذشته تعداد کتابخانه هایی که تنها از پایتون 2 پشتیبانی می کنند، کاهش یافته است و اکثر آنها در حال حاضر با هر دو نسخه سازگار است. امروزه دلایل و ویژگی های وجود دارد که به استفاده از پایتون 3 ترغیب می کند.

استخراج داده از وب با پایتون

Web scraping یک تکنیک نرم افزار رایانه ای برای استخراج اطلاعات از وب سایت ها است. همانطور که می دانیم، پایتون یک زبان برنامه نویسی متن باز است. شما ممکن است تعداد بسیاری از کتابخانه ها و فریمورک ها را برای انجام یک کار پیدا کنید. از این رو لازم است که بهترین کتابخانه و فریمورک را پیدا کنید. چندین راه برای استخراج اطلاعات از وب وجود دارد:

• فریمورک Scrapy –یک فریمورک web crawling است که برای استخراج داده ها از صفحه وب با کمک selector ها بر اساس XPath به کار می رود.
• کتابخانهBeautiful Soup –برای استخراج داده ها از فایل های HTML و XML است که می توان زمانیکه داده ها از جاوااسکریپت استخراج یا به صورت پویا بارگذاری می شوند از آن به راحتی استفاده کرد.

مثال های پایتون

ابتدا فایل Python خود را که helloworld.py نامیده می شود ایجاد کنید که می تواند در هر ویرایشگر متن انجام شود.

print("Hello, World!")

استفاده از حلقه For

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for x in fruits:
  print(x)

ایجاد یک کلاس به نام Person، از تابع () __init __ برای اختصاص دادن مقادیر برای نام و سن استفاده کنید.

class Person:
  def __init__(self, name, age):
    self.name = name
    self.age = age
p1 = Person("John", 36)
print(p1.name)
print(p1.age)