مقدمه پایتون . در این سلسله مقالات صفر تا صد پایتون رو اموزش دیده و با مثال هایی در مباحث به تخصص میرسید.
1. معرفی زبان برنامهنویسی پایتون
پایتون (Python) یک زبان برنامهنویسی سطح بالا، قدرتمند و با هدف سادگی و خوانایی طراحی شده است. این زبان توسط گیدو وان راسوم در اوایل دهه 1990 توسعه یافت و از آن زمان تا کنون تبدیل به یکی از محبوبترین زبانهای برنامهنویسی در دنیای نرمافزار شده است.
ویژگیهای اصلی پایتون
1.1 سادگی و خوانایی:
پایتون با استفاده از سینتکس (نحو) ساده و قابل فهم برای برنامهنویسان طراحی شده است. برخلاف بسیاری از زبانهای برنامهنویسی دیگر، پایتون کدهای پیچیده را به سادگی بیان میکند.
مثال:
print("Hello, World!")
در این مثال، تنها با یک خط کد، میتوان متنی را به کنسول چاپ کرد.
1.2 مفسری بودن:
پایتون یک زبان مفسری است، یعنی کدهای نوشته شده به طور مستقیم توسط مفسر اجرا میشوند و نیازی به کامپایل کردن آنها به کد ماشین نیست.
1.3پشتیبانی از چند پارادایم برنامهنویسی:
پایتون از چندین پارادایم برنامهنویسی پشتیبانی میکند، از جمله:
برنامهنویسی شیگرا (OOP): این امکان را میدهد که از اشیاء و کلاسها برای سازماندهی کد استفاده کنید.
برنامهنویسی تابعی (Functional): در پایتون میتوان از توابع بهعنوان موجودیتهای درجه یک استفاده کرد.
برنامهنویسی امری (Imperative): کدها به ترتیب دستوراتی که باید اجرا شوند نوشته میشوند.
کتابخانههای غنی و پشتیبانی از ماژولها: پایتون یک اکوسیستم وسیع از کتابخانهها و ماژولها دارد که میتوانند در برنامهنویسی وب، علم داده، یادگیری ماشین، پردازش تصویر، اتوماسیون و بسیاری از زمینههای دیگر استفاده شوند.
1.4 چندپلتفرمی:
پایتون میتواند در سیستمعاملهای مختلف از جمله ویندوز، لینوکس و macOS اجرا شود.
1.5مناسب برای یادگیری:
به دلیل ساده بودن و قدرت زیاد، پایتون یکی از زبانهای محبوب برای شروع یادگیری برنامهنویسی است.
1.6 تاریخچه پایتون
پایتون در سال 1991 توسط گیدو وان راسوم منتشر شد. او هدفش از ایجاد پایتون را ساختن زبان برنامهنویسیای با طراحی خوانا و مفهومی شبیه به زبانهای طبیعی (مانند انگلیسی) بیان کرد. نام “پایتون” از برنامه تلویزیونی بریتانیایی “Monty Python’s Flying Circus” گرفته شده است و هیچ ارتباطی به خزندگان ندارد!
2. چرا باید از پایتون استفاده کنیم؟
به طور کلی می توان گفت پایتون زبان سطح بالایی است و به همین دلیل بین بسیاری از افراد محبوب است. همچنین می توانیم به چند دلیل زیر چرایی استفاده از پایتون را شرح دهیم:
2.1 سادگی و خوانایی کد
پایتون یکی از سادهترین و خواناترین زبانهای برنامهنویسی است. دستور زبان این زبان به گونهای طراحی شده است که بیشتر شبیه به انگلیسی است، بنابراین برای کسانی که تازه وارد دنیای برنامهنویسی میشوند، یادگیری آن راحتتر است.
مثال: کد ساده پایتون برای چاپ «!Hello world»:
print("Hello world!")
2.2 یادگیری سریع
به دلیل سادگی و ساختار واضح کد، بسیاری از مبتدیان میتوانند پایتون را نسبت به سایر زبانها سریعتر یاد بگیرند. این ویژگی پایتون را به یک زبان محبوب برای شروع آموزش برنامهنویسی تبدیل کرده است.
2.3 کاربرد گسترده
پایتون به دلیل قابلیتهای متعددش، در زمینههای مختلف برنامهنویسی کاربرد دارد. از توسعه وب (با فریمورکهایی مانند Django و Flask) تا علم داده (Data Science)، یادگیری ماشین (Machine Learning)، هوش مصنوعی (AI)، اتوماسیون و اسکریپتنویسی، پایتون در بسیاری از حوزهها استفاده میشود. این امر باعث میشود که یادگیری پایتون برای شروع کار در دنیای برنامهنویسی انتخابی بسیار مناسب باشد.
2.4 پشتیبانی از کتابخانهها و فریمورکهای قدرتمند
پایتون دارای مجموعهای عظیم از کتابخانهها و فریمورکها است که به توسعهدهندگان این امکان را میدهد تا به سرعت پروژههای پیچیده را ایجاد کنند. برای مثال:
Django و Flask برای توسعه وب.
NumPy و Pandas برای پردازش داده.
TensorFlow و PyTorch برای یادگیری ماشین.
Matplotlib و Seaborn برای تجزیه و تحلیل داده و مصور سازی.
2.5 جامعه بزرگ و منابع آموزشی فراوان
پایتون دارای یکی از بزرگترین جوامع برنامهنویسی است. این بدان معناست که اگر به مشکلی برخوردید، میتوانید به راحتی از افراد متخصص و منابع آنلاین کمک بگیرید. بسیاری از سوالات در سایتهای پرسش و پاسخ مانند StackOverflow پاسخ داده شده است، بنابراین مشکلات کدنویسی به سرعت قابل حل هستند.
2.6 پرتابل بودن (Portability)
کدهای پایتون به راحتی بر روی پلتفرمهای مختلف اجرا میشوند. شما میتوانید برنامههای پایتون را در سیستمعاملهای مختلف مانند ویندوز، لینوکس و macOS اجرا کنید بدون اینکه نیاز به تغییر کدهای خاصی داشته باشید.
2.7 مناسب برای پروژههای کوچک و بزرگ
پایتون هم برای پروژههای کوچک و هم پروژههای بزرگ و پیچیده مناسب است. از آنجایی که نوشتن کد در پایتون سریع است و به سادگی قابل فهم است، میتوان از آن برای توسعه سریع و مؤثر نرمافزارها و پروژههای مختلف استفاده کرد.
2.8 مناسب برای یادگیری سایر زبانها
پایتون به دلیل سادگیاش، برای یادگیری زبانهای برنامهنویسی دیگر هم مفید است. وقتی با اصول پایتون آشنا شدید، یادگیری زبانهای دیگر مثل JavaScript، Java یا C++ به مراتب راحتتر خواهد بود.
نتیجهگیری:
در کل، استفاده از پایتون به دلیل سادگی، کاربرد گسترده، پشتیبانی از کتابخانهها و فریمورکهای متعدد، و جامعه بزرگ توسعهدهندگان است. به همین دلیل، پایتون انتخابی عالی برای کسانی است که میخواهند به سرعت وارد دنیای برنامهنویسی شوند و پروژههای مختلف را توسعه دهند.
3. نحوه نصب پایتون
3.1 دانلود و نصب پایتون در Windows
برای نصب پایتون، ابتدا باید نسخه مناسب سیستم عامل خود را از سایت رسمی پایتون (https://www.python.org/downloads/windows/) دانلود کنید. توجه داشته باشید فایل دانلود شده باید (با پسوند .exe) باشد.
به صفحه دانلود پایتون بروید و آخرین نسخه پایدار را انتخاب کنید.
در فرآیند نصب، گزینه “Add Python to PATH” را فعال کنید تا پایتون به راحتی از خط فرمان قابل دسترسی باشد.
پس از نصب، شما میتوانید با استفاده از دستور “python –version” یا “python3 –version” در Command Prompt نسخه پایتون را چک کنید.
3.2 دانلود و نصب پایتون در Linux
نصب با استفاده از APT:
برای نصب پایتون در اوبونتو یا سایر توزیعهای مبتنی بر دبیان از دستور زیر استفاده کنید:
sudo apt update sudo apt install python3
نصب با استفاده از apt:
اگر شما به نسخههای خاصی از پایتون نیاز دارید، میتوانید پکیجهای خاص را نصب کنید. به عنوان مثال:
"sudo apt install python3.9"
پس از نصب، با دستور زیر نسخه پایتون نصب شده را بررسی کنید.
python3 --version
مدیریت نسخههای مختلف پایتون:
در صورتی که نیاز به مدیریت چندین نسخه از پایتون دارید، ابزارهایی مانند pyenv میتوانند مفید باشند.
نصب pyenv
برای مدیریت نسخههای مختلف پایتون، شما میتوانید از pyenv استفاده کنید. دستور نصب در اوبونتو به این صورت است:
curl https://pyenv.run | bash
آپدیت و ارتقاء پایتون در لینوکس می توانید کد زیر را در ترمینال اجرا کنید:
sudo apt upgrade python3
3.3 دانلود پایتون در MacOS
استفاده از Homebrew:
در صورتی که Homebrew روی سیستم شما نصب است، به راحتی میتوانید با دستور زیر پایتون را نصب کنید:
brew install python
دانلود از وبسایت پایتون:
به صفحه رسمی دانلود پایتون (https://www.python.org/downloads/macos/) بروید و فایل نصبی (با پسوند .pkg) را دانلود و نصب کنید.
پس از نصب، برای اطمینان از نصب صحیح، در ترمینال دستور زیر را وارد کنید:
"python3 --version"
4. محیط های توسعه (IDE)
برای نوشتن کدهای پایتون، استفاده از یک محیط توسعه مناسب میتواند کمک زیادی به بهرهوری و راحتی کدنویسی کند. محیط توسعه (IDE) ابزارهایی هستند که شامل ویرایشگر کد، اشکالزدایی (debugging)، تکمیل خودکار کد، و امکانات مختلف دیگر برای تسهیل برنامهنویسی میشوند. در اینجا به 3 تا از بهترین و محبوبترین محیطهای توسعه برای پایتون اشاره خواهیم کرد.
4.1 PyCharm
Pycharm یکی از معروفترین IDEها برای پایتون است که توسط JetBrains ساخته شده است. این IDE امکانات گستردهای برای توسعه پایتون فراهم میکند.
ویژگیها:
تکمیل خودکار کد
ابزارهای اشکالزدایی قدرتمند
سیستم مدیریت نسخه Git و GitHub
محیط کاربری جذاب و قابل تنظیم
پشتیبانی از فریمورکهای مختلف مانند Django، Flask، و سایر ابزارهای پایتون
قابلیت تست خودکار کد و ابزارهای یکپارچهسازی آن
معایب:
مصرف زیاد منابع سیستم
نسخه رایگان محدودتر از نسخه حرفهای است
مثال: در PyCharm میتوانید به راحتی پروژههای پایتون خود را مدیریت کنید. با استفاده از ویژگی “Run” میتوانید کد خود را به سرعت اجرا کرده و از ابزار debugger برای یافتن مشکلات استفاده کنید.
4.2 Visual Studio Code (VS Code)
Visual Studio Code (VS Code) یک ویرایشگر کد سبک و قدرتمند است که توسط مایکروسافت ساخته شده است. این ویرایشگر با افزودن پلاگینها به یک محیط توسعه کامل تبدیل میشود.
ویژگیها:
سبک و سریع
پشتیبانی از پلاگینها برای پایتون و سایر زبانها
تکمیل خودکار کد با IntelliSense
قابلیت اشکالزدایی
پشتیبانی از Git و GitHub بهطور مستقیم
محیط کاربری انعطافپذیر
پشتیبانی از ویژگیهای مختلف پایتون مانند virtual environments و pip
معایب:
برای استفاده کامل از امکانات باید پلاگینها نصب شوند
در مقایسه با IDEهای کاملتر مانند PyCharm، امکانات خاص پایتون ممکن است کمی محدودتر باشد
مثال: در VS Code، پس از نصب افزونه پایتون، میتوانید با استفاده از خط فرمان (Terminal) کد پایتون خود را اجرا کنید یا از دکمههای Run و Debug برای اجرا و اشکالزدایی استفاده کنید.
4.3 Jupyter Notebook
Jupyter Notebook بیشتر برای علم داده و تجزیه و تحلیل دادهها (Data Science) استفاده میشود، اما بهطور کلی یکی از محیطهای محبوب پایتون است. این ابزار به شما اجازه میدهد تا کد، متن توضیحی، و گرافها را در یک محیط یکپارچه بنویسید و اجرا کنید.
ویژگیها:
مناسب برای تجزیه و تحلیل دادهها و یادگیری ماشین
امکان نوشتن متنهای Markdown به همراه کد
مشاهده گرافها و نمودارها بهطور مستقیم در محیط
قابل استفاده برای پروژههای تحقیقاتی و مستندسازی
معایب:
بیشتر برای تجزیه و تحلیل دادهها مناسب است و برای برنامهنویسیهای عمومی مناسب نیست
برای برنامهنویسیهای بزرگتر و پروژههای پیچیدهتر مناسب نیست
مثال: در Jupyter، شما میتوانید کد پایتون را به همراه توضیحات نوشتاری و نتایج گرافیکی در سلولهای مختلف بنویسید و آنها را به ترتیب اجرا کنید. این ویژگی باعث میشود که برای تحلیل دادهها و یادگیری ماشین بسیار مفید باشد.
