آموزش پایتون

پایتون چیست؟

سال ۱۹۹۱ که پایتون (python) عرضه شد، به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی رده پایین شناخته می‌شد. زبانی که تنها برای نوشتن یک سری کد اتوماسیون معمولی استفاده می‌شد. اما طی مرور زمان، برنامه‌نویسان درک بهتری نسبت به این زبان پیدا کردند. این درک بهتر، باعث شده که پایتون حالا به یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی روز تبدیل شود که مدام در حال پیشرفت است.

از نظر تکنیکال، پایتون یک زبان برنامه‌نویسی شی‌گرا است که برای توسعه وب و اپلیکیشن از آن استفاده می‌شود. این زبان بسیار محبوب است چون نوشتار پویایی دارد و درک این زبان و لغات آن کار سختی نخواهد بود. به همین خاطر به راحتی می‌توان این زبان را آموخت و به جای صرف زمان روی یادگیری پایتون، می‌توانید به فکر توسعه یک اپلیکیشن باشید.

آموزش پایتون و کار با آن به شدت آسان‌تر از دیگر زبان‌ها است. توسعه‌دهندگان می‌توانند به راحتی این زبان را بخوانند و ترجمه کنند. به همین خاطر همکاری گروهی در زمینه پایتون بسیار مرسوم است. همچنین توسعه‌دهندگان و برنامه‌نویس‌ها از قابلیت ماژولار پایتون استفاده می‌کنند. قابلیت ماژولار به شما این امکان را می‌دهد که از یک سری کد مشخص و از پیش نوشته شده، در پروژه‌ای متفاوت استفاده کنید. این قابلیت میزان انرژی و هزینه مصرفی را کاهش می‌دهد.

زبان پایتون همچنین در زمینه یادگیری ماشین هم مورد استفاده قرار می‌گیرد. بسیاری از کتابخانه‌هایی که در زمینه علوم داده و یادگیری ماشین فعالیت دارند، از رابط‌ها پایتون استفاده می‌کنند. به همین دلیل است که پایتون به شدت در حال پیشرفت و کسب محبوبیت در جامعه برنامه‌نویسی است.

دنیای تکنولوژی و مخصوصا برنامه‌نویسی مدام در حال پیشرفت و حرکت است. پایتون زبانی است که می‌تواند با این پیشرفت سازگار باشد. پایتون می‌تواند در آینده سهم بیشتری از بازار برنامه‌نویسی را جذب کند، با یادگیری پایتون می توانید وارد بازار کار  پایتون شوید. گرچه این زبان محدودیت‌هایی همچون سرعت نه چندان بالا دارد، اما انعطاف و قابلیت استفاده در پلتفرم‌های مختلف جای این معایب را پر می‌کند.
نکته ی مهمی که در مورد آموزش پایتون وجود دارد این است که این زبان برنامه نویسی قابلیت پیاده سازی Implementation را دارا می باشد. از این زبان برنامه نویسی برای پیاده سازی بیشتر نرم افزارهای کاربردی، استفاده می شود. از بین آنها می توانیم به:

§        Jython   ماشین مجازی جاوا

§        IronPython   چهار چوب .net و مایکروسافت

§        PyPy   تقویت کننده سرعت

§        Stackless   اجرای بهتر برنامه ها

§        CPython 

 نیز اشاره کنیم.

پایتون زبانی متن باز و رایگان می باشد. این زبان برنامه نویسی توسط  PSF  بنیاد نرم افزار پایتون اداره می شود. با این حال برنامه نویس این توانایی را دارد که از برنامه های متن بسته نیز استفاده نماید.

پایتون زبان برنامه نویسی پویاست و می تواند حافظه را به طور خودکار مدیریت نماید. زبان برنامه نویسی پایتون تا حدودی شبیه به زبان های برنامه نویسی TCL, PERL, RUBY  است. تفاوتی که زبان C با پایتون دارد، این است که پایتون آزاد سازی حافظه را به صورت خودکار انجام می دهد.

با اینکه زبان برنامه نویسی پایتون بسیار پویاست، به زبان STRONGLY TYPED شدیدا وابسته است. در این نوع زبان ها مثل زبان برنامه نویسی جاوا تغییرات به صورت ناگهانی منظور نمی گردد. با این حال زبان برنامه نویسی پایتون یک زبان سطح بالاست.

نکته: در پایتون خطاها را به صورت ERROR به شما اعلام میگردد و برای هر اعتراض که به شما گزارش می شود، رسیدگی مربوط به آن نیز پیشنهاد خواهد شد.
نکته ی دیگری که در مورد زبان برنامه نویسی پایتون وجود دارد، این است که پایتون با استفاده از زبان ماشین خود را برای هر نوع رایانه ای قابل فهم می کند.
پایتون زبانی تفسیر شده است که وظیفه خواندن سورس کد برنامه را دارد. سورس کدها برای زبان ماشین ترجمه می شوند و در اختیار مفسر برای اجرا قرار می گیرند.

کاربردهای پایتون

یکی از دلایل محبوبیت زبان برنامه نویسی پایتون، کاربردهای گسترده آن است. با یادگیری یک زبان برنامه نویسی، باید کاربردهای آن را بدانید.

سادگی، قابل حمل بودن، توسعه پذیری، ماهیت قابل جاسازی، کتابخانه وسیع و غیره پایتون را به عنوان یک انتخاب برای توسعه ترجیح می دهد.

منتظر نمانیم و نگاهی به برنامه های پایتون بیندازیم.

1. توسعه وب

پایتون به طور گسترده در توسعه وب استفاده می شود. از کدهای ساده برای ساخت یک وب سایت زیبا و کاربردی استفاده می کند. دارای کتابخانه‌ها و ماژول‌های مرتبط مانند HTTP، XML، JSON، IMAP، POP، FTP، و غیره است. اینها به ذخیره‌سازی در پایگاه‌های داده، مدیریت محتوا و ارتباط با پروتکل‌های اینترنتی کمک می‌کنند.

همچنین دارای فریمورک هایی مانند Django، Flask، Pyramid و Bottle است که با آن یکپارچه شده است. علاوه بر این، پایتون با بسته هایی مانند سوپ زیبا، پایتون پیچ خورده و Feedparser نیز عرضه می شود.

2. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

بسیاری از مدل‌های هوش مصنوعی و ML با استفاده از پایتون ساخته می‌شوند. تحلیلگران داده نیز از آن استفاده می کنند. دلیل اصلی این امر در دسترس بودن بسیاری از ابزارها و کتابخانه های مخصوص این برنامه ها است. برخی از آنها عبارتند از:

§        Pandas برای دستکاری و تجزیه و تحلیل داده ها.

§        NumPy و SciPy برای محاسبات ریاضی.

§        Seaborn و Matplotlib برای تجسم.

§        Scikit Learn، Tensor Flow، Keras برای الگوریتم ها

3. توسعه بازی

یکی از کاربردهای جالب زبان برنامه نویسی پایتون ساخت بازی هایی مانند تخم مرغ گیر، مار بازی و ... می باشد.

پایتون با بسته هایی مانند Pygame و Pykyra برای ساخت بازی های عالی عرضه می شود. توسعه بازی های سه بعدی را با کتابخانه های مربوطه تسهیل می کند. همچنین برای اسکریپت در بسیاری از موتورهای بازی استفاده می شود.

بازی‌های معروفی مانند Battlefield 2، World of Tanks، Toontown Online و Civilization 4 نیز با استفاده از پایتون ساخته شده‌اند.

4. توسعه رابط کاربری گرافیکی دسکتاپ

سادگی و ماهیت استقلال پلت فرم آن را به انتخاب خوبی برای برنامه های رابط کاربری گرافیکی تبدیل کرده است. اگرچه Tkinter کتابخانه استاندارد برای توسعه رابط کاربری گرافیکی است، کتابخانه های پشتیبانی دیگری مانند:

§        Wx Python

§        Kivy

§        PyQt، PySide

§        PyGUI

§        دلفی

§        GTK+

5. برنامه های کاربردی سازمانی / تجاری

برنامه های کاربردی تجاری با در نظر گرفتن راحتی و سهولت استفاده توسط سازمان توسعه یافته اند. ویژگی‌های پایتون مانند مقیاس‌پذیری، توسعه‌پذیری و خوانایی آن را به بهترین انتخاب برای برنامه‌های تجاری تبدیل می‌کند.

موارد زیر از پایتون استفاده کردند:

§        Odoo: این یک نرم افزار مدیریت کسب و کار همه در یک برای اهداف کارآفرینی است.

§        Tryton: برنامه تجاری عمومی، سطح بالا و سطح سوم

6. توسعه نرم افزار

پایتون از توسعه نرم افزار با کتابخانه ها و بسته های خود پشتیبانی می کند. برای ساخت، آزمایش، مدیریت و غیره استفاده می شود. مثلا

§        Scon ها به کنترل ساخت کمک می کنند

§        Buildbot و Apache برای تست مستقل و مداوم استفاده می شوند.

§        Roundup و Trac خطاها را تست و مدیریت کنید.

7. اهداف آموزشی

پایتون به افراد مبتدی کمک می کند تا با محیط برنامه نویسی آشنا شوند. این به دلیل نحو ساده و ماهیت مبتدی پسند آن است. دلیل دیگر می تواند دامنه و گستردگی آن در جامعه توسعه باشد.

8. توسعه سیستم عامل

بسیاری از سیستم عامل ها از پایتون به عنوان ستون فقرات استفاده می کنند. به طور کلی همراه با C استفاده می شود. برخی از آنها به شرح زیر است:

§        نصب کننده Ubiquity Ubuntu مبتنی بر لینوکس

§        آناکوندا Anaconda نصب کننده Red Hat Enterprises

9. توسعه زبان

بله! پایتون یکی از زبان های برنامه نویسی است که به ساخت زبان های دیگر کمک می کند. اینها در مقایسه با پایتون، مدل‌های شی نحوی و تورفتگی مشابهی دارند. معماری آن به عنوان الهام برای ساخت در نظر گرفته شده است:

§        Swift

§        Boo

§        Cobra

§        CoffeeScript

§        OCaml

10. برنامه نویسی شبکه

علاوه بر این امکانات سطح بالا، از برنامه نویسی شبکه سطح پایین نیز پشتیبانی می کند. چارچوب Twisted Python برای این منظور خدمت می کند. همچنین از یک رابط سوکت برای سهولت استفاده می کند.

11. محاسبات علمی و عددی

پایتون می تواند در انجام محاسبات علمی و عددی نیز خدمت کند. با تشکر از کتابخانه های مرتبط آن که این محاسبات را آسان تر می کند. اپلیکیشن‌هایی مانند آباکوس و فری‌کد با استفاده از پایتون ساخته می‌شوند. برخی از کتابخانه هایی که می توانند این محاسبات را انجام دهند عبارتند از:

§        NumPy

§        SciPy

§        Pandas

§        جعبه ابزار زبان طبیعی  NLT

12. Web Scraping

امروزه، پایتون به طور گسترده ای برای اهداف خراش دادن وب مورد استفاده قرار می گیرد. ما می توانیم با استفاده از این تکنیک های خراش دادن وب به داده های عظیم از طریق اینترنت دسترسی پیدا کنیم. و این داده ها به روش های مختلف مانند برای اهداف تجزیه و تحلیل مفید است.

برخی از ابزارهای موجود در پایتون برای خراش دادن عبارتند از:

§        BeautifulSoup

§        BeautifulSoup

§        Scrapy

§        MechanicalSoup

§        Selenium

13. پردازش تصویر و طراحی گرافیک

با استفاده از پایتون، می توان تصاویر را با استفاده از کتابخانه هایی مانند Opencv و Scikit Image پردازش کرد. اینها اخیراً برای تجزیه و تحلیل تصویر، به ویژه در زمینه تحقیقاتی، محبوب شده اند.

از پایتون در زمینه های انیمیشن نیز استفاده می شود. بسیاری از برنامه های دو بعدی مانند GIMP، Paint Shop Pro و Scribus و برنامه های انیمیشن سه بعدی مانند Blender، Maya، Lightwave و 3ds Max از Python در بک اند استفاده می کنند.

14. پردازش متن

پردازش متن به معنای پردازش خودکار متن الکترونیکی است. این شامل وظایفی مانند جستجو، فرمت است.

ng، تولید محتوا و فیلتر کردن بر اساس متن.

شاید نام NLP (پردازش زبان طبیعی) را شنیده باشید. اگر نشنیده بودید، حداقل از آن استفاده می کردید. پیشنهاداتی که صفحه کلید موبایل ما می دهد به دلیل NLP است. این یکی از برنامه های پردازش متن با استفاده از پایتون است.

15. علم داده و تجزیه و تحلیل داده ها

علم داده و تجزیه و تحلیل داده ها دو رشته پررونق در بازار هستند. این شامل تجزیه و تحلیل حجم عظیمی از داده ها، یافتن روابط و انجام پیش بینی های آینده است. ماژول های پایتون مانند NumPy، Pandas، Matplotlib و Seaborn به این منظور خدمت می کنند.

16. برنامه های صوتی و تصویری

می توانیم از پایتون برای ساخت برنامه های پخش کننده صوتی و تصویری استفاده کنیم. همچنین این برنامه‌هایی که با استفاده از پایتون ساخته شده‌اند، عملکرد بهتری نسبت به سایر برنامه‌ها نشان می‌دهند. برخی از نمونه ها عبارتند از CPlay و TimePlayer.

17. یکپارچه سازی با سیستم های جاسازی شده

سیستم های جاسازی شده و اینترنت اشیا در بسیاری از مکان ها محبوب و ضروری می شوند. اینها از Embedded C به عنوان زبان پشتیبان استفاده می کنند. از آنجایی که پایتون بر روی زبان برنامه نویسی C ساخته شده است، می تواند با این دستگاه ها ارتباط برقرار کند. یکی از دستگاه های معروفی که از پایتون استفاده می کند، Raspberry Pi است.

18. ساخت برنامه های CAD

CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) به ابزاری رایج برای مهندسان و معماران تبدیل شده است. آنها از آن برای ایجاد طرح هایی استفاده می کنند که برای ساخت به ابزارهای پیشرفته نیاز دارد. پایتون با ویژگی های کاربر پسند خود برای این منظور خدمت می کند. یکی از برنامه های CAD که از پایتون استفاده می کند Fandango است.

19. دسترسی به پایگاه داده

پایتون همچنین می تواند با پایگاه های داده ادغام شود. پایتون دارای:

§        رابط های سیستم های مدیریت پایگاه داده مانند MYSQL، Oracle، MS SQL server، PostgreSQL و غیره.

§        API استاندارد پایگاه داده

§        اتصال به پایگاه داده های شی مانند ZODB و Durus.

20. رباتیک

در رباتیک، پایتون یک زبان محبوب است که هم توسط افراد سرگرمی و هم توسط شرکت ها استفاده می شود. از جمله کاربردهای آن می توان به رزبری پای برای ساخت مدل های رباتیک اشاره کرد. پایتون همچنین در شرکت‌های اتوماسیون فرآیند روباتیک (RPA) برای ساخت بازوهای کاری و مدل‌های دیگر استفاده می‌شود.

21. برنامه های مبتنی بر کنسول

Python به دلیل اصل REPL (Read-Eval-Print Loop) به عنوان یک انتخاب مناسب برای ساخت برنامه های کاربردی مبتنی بر کنسول عمل می کند. همچنین وجود کتابخانه‌هایی که می‌توانند آرگومان‌های خط فرمان را مدیریت کنند به این امر می‌افزاید.

برخی از کتابخانه های پیشرفته در پایتون نیز می توانند برای ساخت برنامه های کاربردی مبتنی بر کنسول استفاده شوند.

سوالات مصاحبه در مورد برنامه های کاربردی پایتون

بیایید برخی از سؤالات موضوع "کاربردهای پایتون" را مورد بحث قرار دهیم.

سوال 1. به نظر شما دلایل اصلی این تنوع کاربردهای پایتون چیست؟

پاسخ 1. دلیل اصلی طیف گسترده برنامه های کاربردی آن، ویژگی های برنامه نویس پسند آن است. که برخی از آنها عبارتند از:

§        سادگی

§        کتابخانه های وسیع

§        شی گرا و کاربردی

§        قابل حمل بودن

§        توسعه پذیری و قابلیت جاسازی

سوال 2. مناطقی که پایتون می تواند برای توسعه استفاده شود کجا هستند؟

پاسخ 2. علاوه بر فیلدهایی که پایتون پوشش می دهد، می توان آن را در موارد زیر نیز اعمال کرد:

§        بلاک چین: از آنجایی که درک پایتون آسان است، می توان از آن برای توسعه بلاک چین استفاده کرد. چارچوب هایی مانند درخواست های Flask و HTTP می توانند به ادغام آن با اینترنت کمک کنند.

§        برنامه های کاربردی خط فرمان: به دلیل اصل Read-Eval-Print-Loop (REPL)، پایتون برای این منظور مناسب است.

§        برنامه های صوتی و تصویری: امروزه فایل های صوتی و تصویری در اینترنت در حال بارگیری هستند. کابین پایتون برای تجزیه و تحلیل آنها با استفاده از کتابخانه هایی مانند OpenCV و PyDub استفاده می شود

سوال 3. به نظر شما چه زمینه هایی وجود دارد که پایتون توصیه نمی شود یا باید بهبود یابد؟

پاسخ 3. هر زبانی برای انطباق با نیازهای آینده نیاز به پیشرفت دارد. به همین ترتیب، پایتون نیز با اضافات مداوم از این قانون پیروی می کند. برخی از زمینه هایی که ممکن است فاقد آن باشد عبارتند از:

§        برنامه نویسی سیستم: به دلیل سرعت پایین آن، کمتر برای اهداف برنامه نویسی سیستم استفاده می شود.

§        توسعه بازی: پایتون برای ساخت بازی های پایه مناسب است. اما برای توسعه بازی‌های سطح بالا که امروزه محبوب شده‌اند، از پس آن برنمی‌آید.

§        توسعه اپلیکیشن: به ندرت برای این منظور استفاده می شود. دلایل اصلی این امر سرعت پایین، ناکارآمدی حافظه و مشکلات امنیتی است.

§        سیستم های جاسازی شده: باز هم دلایل مشابه، سرعت پایین و کارایی حافظه!

نتیجه

بنابراین، پایتون یک زبان همه کاره است و دست خود را در توسعه چندین زمینه دارد.

منتظر چه هستید؟ خودتان را برای ساخت پروژه ها در طیف گسترده ای از زمینه ها آماده کنید یا می توانید یکی را به این لیست اضافه کنید!