پایتون چیست؟
پایتون یک زبان برنامه‌نویسی است که به‌طور گسترده در برنامه‌های وب، توسعه نرم‌افزار، علم داده‌ها و یادگیری ماشین (ML) استفاده می‌شود. توسعه‌دهندگان از پایتون استفاده می‌کنند زیرا کارآمد و یادگیری آن آسان است و می‌تواند روی پلتفرم‌های مختلف اجرا شود. نرم‌افزار پایتون رایگان است، به‌خوبی با انواع سیستم‌ها ادغام می‌شود و سرعت توسعه را افزایش می‌دهد.
مزایای پایتون چیست؟
مزایای پایتون شامل موارد زیر است:
- توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌های پایتون را به‌راحتی بخوانند و درک کنند زیرا دارای سینتکس ساده و شبیه به زبان انگلیسی است.
- پایتون توسعه‌دهندگان را بهره‌ورتر می‌کند زیرا می‌توانند برنامه‌ای را با خطوط کد کمتری نسبت به بسیاری از زبان‌های دیگر بنویسند.
- پایتون دارای یک کتابخانه استاندارد بزرگ است که شامل کدهای قابل‌استفاده مجدد برای تقریباً هر کاری است. در نتیجه، توسعه‌دهندگان نیازی به نوشتن کد از ابتدا ندارند.
- توسعه‌دهندگان می‌توانند به‌راحتی پایتون را با سایر زبان‌های برنامه‌نویسی محبوب مانند جاوا، C و C++ استفاده کنند.
- جامعه فعال پایتون شامل میلیون‌ها توسعه‌دهنده پشتیبان در سراسر جهان است. اگر با مشکلی مواجه شوید، می‌توانید به‌سرعت از جامعه پشتیبانی دریافت کنید.
- منابع مفید فراوانی در اینترنت برای یادگیری پایتون در دسترس است. برای مثال، می‌توانید ویدئوها، آموزش‌ها، مستندات و راهنماهای توسعه‌دهندگان را به‌راحتی پیدا کنید.
- پایتون در سیستم‌های عامل مختلف مانند ویندوز، مک‌او‌اس، لینوکس و یونیکس قابل‌حمل است.
پایتون چگونه استفاده می‌شود؟
زبان پایتون در توسعه برنامه‌ها چندین مورد استفاده دارد، از جمله نمونه‌های زیر:
توسعه وب سمت سرور
توسعه وب سمت سرور شامل توابع پیچیده پشت‌صحنه است که وب‌سایت‌ها برای نمایش اطلاعات به کاربر انجام می‌دهند. برای مثال، وب‌سایت‌ها باید با پایگاه‌های داده تعامل کنند، با وب‌سایت‌های دیگر ارتباط برقرار کنند و داده‌ها را هنگام ارسال از طریق شبکه محافظت کنند. پایتون برای نوشتن کدهای سمت سرور مفید است زیرا کتابخانه‌های متعددی ارائه می‌دهد که شامل کدهای از پیش نوشته‌شده برای توابع پیچیده پشت‌صحنه هستند. توسعه‌دهندگان همچنین از طیف گسترده‌ای از چارچوب‌های پایتون استفاده می‌کنند که تمام ابزارهای لازم برای ساخت سریع‌تر و آسان‌تر برنامه‌های وب را فراهم می‌کنند. برای مثال، توسعه‌دهندگان می‌توانند اسکلت برنامه وب را در چند ثانیه ایجاد کنند زیرا نیازی به نوشتن آن از ابتدا ندارند. سپس می‌توانند آن را با استفاده از ابزارهای تست چارچوب آزمایش کنند، بدون وابستگی به ابزارهای تست خارجی.
اتوماسیون با اسکریپت‌های پایتون
زبان اسکریپت‌نویسی، زبانی برنامه‌نویسی است که وظایفی را که معمولاً انسان‌ها انجام می‌دهند، خودکار می‌کند. برنامه‌نویسان به‌طور گسترده از اسکریپت‌های پایتون برای خودکارسازی بسیاری از وظایف روزمره مانند موارد زیر استفاده می‌کنند:
- تغییر نام تعداد زیادی فایل به‌صورت همزمان
- تبدیل یک فایل به نوع فایل دیگر
- حذف کلمات تکراری در یک فایل متنی
- انجام عملیات ریاضی پایه
- ارسال پیام‌های ایمیل
- دانلود محتوا
- انجام تحلیل اولیه لاگ
- یافتن خطاها در چندین فایل
علم داده‌ها و یادگیری ماشین
علم داده‌ها استخراج دانش ارزشمند از داده‌ها است و یادگیری ماشین (ML) به کامپیوترها می‌آموزد که به‌صورت خودکار از داده‌ها یاد بگیرند و پیش‌بینی‌های دقیقی انجام دهند. دانشمندان داده از پایتون برای وظایف علم داده‌ها مانند موارد زیر استفاده می‌کنند:
- اصلاح و حذف داده‌های نادرست، که به‌عنوان پاک‌سازی داده شناخته می‌شود
- استخراج و انتخاب ویژگی‌های مختلف داده‌ها
- برچسب‌گذاری داده‌ها، که افزودن نام‌های معنادار به داده‌ها است
- یافتن آمارهای مختلف از داده‌ها
- تجسم داده‌ها با استفاده از نمودارها مانند نمودارهای خطی، نمودارهای میله‌ای، هیستوگرام‌ها و نمودارهای دایره‌ای
دانشمندان داده از کتابخانه‌های یادگیری ماشین پایتون برای آموزش مدل‌های یادگیری ماشین و ساخت طبقه‌بندی‌کننده‌هایی استفاده می‌کنند که داده‌ها را به‌دقت طبقه‌بندی می‌کنند. افراد در زمینه‌های مختلف از طبقه‌بندی‌کننده‌های مبتنی بر پایتون برای انجام وظایف طبقه‌بندی مانند طبقه‌بندی تصویر، متن و ترافیک شبکه، تشخیص گفتار و تشخیص چهره استفاده می‌کنند. دانشمندان داده همچنین از پایتون برای یادگیری عمیق، یک تکنیک پیشرفته یادگیری ماشین، استفاده می‌کنند.
توسعه نرم‌افزار
توسعه‌دهندگان نرم‌افزار اغلب از پایتون برای وظایف توسعه مختلف و برنامه‌های نرم‌افزاری مانند موارد زیر استفاده می‌کنند:
- ردیابی اشکالات در کد نرم‌افزار
- ساخت خودکار نرم‌افزار
- مدیریت پروژه‌های نرم‌افزاری
- توسعه نمونه‌های اولیه نرم‌افزار
- توسعه برنامه‌های دسکتاپ با استفاده از کتابخانه‌های رابط کاربری گرافیکی (GUI)
- توسعه بازی‌های متنی ساده تا بازی‌های ویدئویی پیچیده‌تر
اتوماسیون تست نرم‌افزار
تست نرم‌افزار فرآیند بررسی این است که آیا نتایج واقعی از نرم‌افزار با نتایج مورد انتظار مطابقت دارد تا اطمینان حاصل شود که نرم‌افزار بدون خطا است.
- توسعه‌دهندگان از چارچوب‌های تست واحد پایتون، مانند Unittest، Robot و PyUnit، برای تست توابعی که می‌نویسند استفاده می‌کنند.
- تست‌کنندگان نرم‌افزار از پایتون برای نوشتن موارد تست برای سناریوهای مختلف تست استفاده می‌کنند. برای مثال، از آن برای تست رابط کاربری یک برنامه وب، اجزای مختلف نرم‌افزار و ویژگی‌های جدید استفاده می‌کنند.
توسعه‌دهندگان می‌توانند از چندین ابزار برای اجرای خودکار اسکریپت‌های تست استفاده کنند. این ابزارها به‌عنوان ابزارهای ادغام مداوم/استقرار مداوم (CI/CD) شناخته می‌شوند. تست‌کنندگان و توسعه‌دهندگان نرم‌افزار از ابزارهای CI/CD مانند Travis CI و Jenkins برای خودکارسازی تست‌ها استفاده می‌کنند. ابزار CI/CD به‌صورت خودکار اسکریپت‌های تست پایتون را اجرا می‌کند و نتایج تست را هر زمان که توسعه‌دهندگان تغییرات جدیدی در کد معرفی می‌کنند، گزارش می‌دهد.
تاریخچه پایتون چیست؟
گیدو ون روسوم، یک برنامه‌نویس کامپیوتری در هلند، پایتون را ایجاد کرد. او کار روی آن را در سال ۱۹۸۹ در مرکز ریاضیات و انفورماتیک (CWI) به‌عنوان یک پروژه سرگرمی برای مشغول ماندن در طول کریسمس آغاز کرد. نام این زبان از برنامه تلویزیونی بی‌بی‌سی به نام «سیرک پرنده مونتی پایتون» الهام گرفته شده است، زیرا گیدو ون روسوم از طرفداران این برنامه بود.
تاریخچه انتشار پایتون
- گیدو ون روسوم اولین نسخه کد پایتون (نسخه ۰.۹.۰) را در سال ۱۹۹۱ منتشر کرد. این نسخه شامل ویژگی‌های خوبی مانند برخی انواع داده‌ها و توابع برای مدیریت خطاها بود.
- پایتون ۱.۰ در سال ۱۹۹۴ با توابع جدیدی برای پردازش آسان فهرست داده‌ها، مانند map، filter و reduce منتشر شد.
- پایتون ۲.۰ در ۱۶ اکتبر ۲۰۰۰ با ویژگی‌های مفید جدید برای برنامه‌نویسان، مانند پشتیبانی از کاراکترهای یونیکد و روشی کوتاه‌تر برای حلقه زدن در یک فهرست منتشر شد.
- در ۳ دسامبر ۲۰۰۸، پایتون ۳.۰ منتشر شد. این نسخه شامل ویژگی‌هایی مانند تابع print و پشتیبانی بیشتر برای تقسیم اعداد و مدیریت خطاها بود.
ویژگی‌های پایتون چیست؟
ویژگی‌های زیر زبان برنامه‌نویسی پایتون را منحصربه‌فرد می‌کنند:
زبان تفسیری
پایتون یک زبان تفسیری است، به این معنی که کد را خط به خط مستقیماً اجرا می‌کند. اگر خطاهایی در کد برنامه وجود داشته باشد، اجرای آن متوقف می‌شود. بنابراین، برنامه‌نویسان می‌توانند به‌سرعت خطاها را در کد پیدا کنند.
زبان آسان برای استفاده
پایتون از کلمات شبیه به زبان انگلیسی استفاده می‌کند. برخلاف سایر زبان‌های برنامه‌نویسی، پایتون از کروشه‌ها استفاده نمی‌کند. در عوض، از تورفتگی استفاده می‌کند.
زبان با نوع‌دهی پویا
برنامه‌نویسان نیازی به اعلام نوع متغیرها هنگام نوشتن کد ندارند زیرا پایتون آن‌ها را در زمان اجرا تعیین می‌کند. به همین دلیل، می‌توانید برنامه‌های پایتون را سریع‌تر بنویسید.
زبان سطح بالا
پایتون به زبان‌های انسانی نزدیک‌تر از برخی زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر است. بنابراین، برنامه‌نویسان نیازی به نگرانی درباره عملکردهای زیربنایی مانند معماری و مدیریت حافظه ندارند.
زبان شیءگرا
پایتون همه‌چیز را به‌عنوان یک شیء در نظر می‌گیرد، اما از انواع دیگر برنامه‌نویسی مانند برنامه‌نویسی ساخت‌یافته و تابعی نیز پشتیبانی می‌کند.
کتابخانه‌های پایتون چیست؟
کتابخانه مجموعه‌ای از کدهای پرکاربرد است که توسعه‌دهندگان می‌توانند در برنامه‌های پایتون خود بگنجانند تا از نوشتن کد از ابتدا جلوگیری کنند. به‌صورت پیش‌فرض، پایتون با کتابخانه استاندارد ارائه می‌شود که شامل تعداد زیادی تابع قابل‌استفاده مجدد است. علاوه بر این، بیش از ۱۳۷,۰۰۰ کتابخانه پایتون برای برنامه‌های مختلف، از جمله توسعه وب، علم داده‌ها و یادگیری ماشین (ML) در دسترس است.
محبوب‌ترین کتابخانه‌های پایتون چیست؟
Matplotlib
توسعه‌دهندگان از Matplotlib برای ترسیم داده‌ها در گرافیک‌های دو بعدی و سه‌بعدی (2D و 3D) با کیفیت بالا استفاده می‌کنند. این کتابخانه اغلب در برنامه‌های علمی استفاده می‌شود. با Matplotlib، می‌توانید داده‌ها را با نمایش در نمودارهای مختلف مانند نمودارهای میله‌ای و خطی تجسم کنید. همچنین می‌توانید چندین نمودار را به‌صورت همزمان ترسیم کنید و گرافیک‌ها در تمام پلتفرم‌ها قابل‌حمل هستند.
Pandas
Pandas ساختارهای داده‌ای بهینه و انعطاف‌پذیر را ارائه می‌دهد که می‌توانید از آن‌ها برای دستکاری داده‌های سری زمانی و داده‌های ساخت‌یافته مانند جدول‌ها و آرایه‌ها استفاده کنید. برای مثال، می‌توانید از Pandas برای خواندن، نوشتن، ادغام، فیلتر کردن و گروه‌بندی داده‌ها استفاده کنید. بسیاری از افراد از آن برای علم داده‌ها، تحلیل داده‌ها و وظایف یادگیری ماشین استفاده می‌کنند.
NumPy
NumPy یک کتابخانه محبوب است که توسعه‌دهندگان از آن برای ایجاد و مدیریت آسان آرایه‌ها، دستکاری اشکال منطقی و انجام عملیات جبر خطی استفاده می‌کنند. NumPy از ادغام با بسیاری از زبان‌ها مانند C و C++ پشتیبانی می‌کند.
Requests
کتابخانه Requests توابع مفیدی را برای توسعه وب فراهم می‌کند. می‌توانید از آن برای ارسال درخواست‌های HTTP، افزودن هدرها، افزودن پارامترهای URL، افزودن داده‌ها و انجام وظایف بسیار دیگری هنگام ارتباط با برنامه‌های وب استفاده کنید.
OpenCV-Python
OpenCV-Python کتابخانه‌ای است که توسعه‌دهندگان از آن برای پردازش تصاویر در برنامه‌های بینایی کامپیوتری استفاده می‌کنند. این کتابخانه توابع متعددی برای وظایف پردازش تصویر مانند خواندن و نوشتن همزمان تصاویر، ساخت محیط سه‌بعدی از یک محیط دوبعدی و ضبط و تحلیل تصاویر از ویدئو فراهم می‌کند.
Keras
Keras کتابخانه شبکه عصبی عمیق پایتون است که پشتیبانی عالی برای پردازش داده‌ها، تجسم و موارد دیگر ارائه می‌دهد. Keras از بسیاری از شبکه‌های عصبی پشتیبانی می‌کند. این کتابخانه ساختار مدولاری دارد که انعطاف‌پذیری را در نوشتن برنامه‌های نوآورانه ارائه می‌دهد.
چارچوب‌های پایتون چیست؟
چارچوب پایتون مجموعه‌ای از بسته‌ها و ماژول‌ها است. ماژول مجموعه‌ای از کدهای مرتبط و بسته مجموعه‌ای از ماژول‌ها است. توسعه‌دهندگان می‌توانند از چارچوب‌های پایتون برای ساخت سریع‌تر برنامه‌های پایتون استفاده کنند زیرا نیازی به نگرانی درباره جزئیات سطح پایین مانند نحوه انجام ارتباطات در برنامه وب یا نحوه افزایش سرعت برنامه توسط پایتون ندارند. پایتون دو نوع چارچوب دارد:
- چارچوب کامل شامل تقریباً همه‌چیز مورد نیاز برای ساخت یک برنامه بزرگ است.
- میکروچارچوب یک چارچوب پایه است که عملکردهای حداقلی را برای ساخت برنامه‌های ساده پایتون فراهم می‌کند. همچنین در صورت نیاز برنامه‌ها به توابع پیچیده‌تر، افزونه‌هایی ارائه می‌دهد.
محبوب‌ترین چارچوب‌های پایتون چیست؟
توسعه‌دهندگان می‌توانند از چندین چارچوب پایتون برای کارآمدتر کردن توسعه خود استفاده کنند، از جمله چارچوب‌های زیر:
Django
Django یکی از پرکاربردترین چارچوب‌های وب کامل پایتون برای توسعه برنامه‌های وب در مقیاس بزرگ است. این چارچوب چندین ویژگی مفید ارائه می‌دهد، از جمله یک سرور وب برای توسعه و تست، یک موتور قالب برای ساخت وب‌سایت و مکانیزم‌های امنیتی مختلف.
Flask
Flask یک میکروچارچوب برای توسعه برنامه‌های وب کوچک است. ویژگی‌های آن شامل پشتیبانی قوی از جامعه، مستندات خوب نوشته‌شده، موتور قالب، تست واحد و یک سرور وب داخلی است. همچنین افزونه‌هایی برای پشتیبانی از اعتبارسنجی، لایه‌های نگاشت پایگاه داده و امنیت وب ارائه می‌دهد.
TurboGears
TurboGears چارچوبی است که برای ساخت سریع‌تر و آسان‌تر برنامه‌های وب طراحی شده است. برخی از ویژگی‌های محبوب آن عبارتند از:
- ساختار جدول پایگاه داده خاص
- ابزارهایی برای ایجاد و مدیریت پروژه‌ها
- موتور قالبی برای ساخت پایگاه‌های داده
- موتور قالبی برای ساخت فرونت اند
- مکانیزم‌هایی برای مدیریت امنیت وب
Apache MXNet
Apache MXNet یک چارچوب یادگیری عمیق سریع، انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر است که توسعه‌دهندگان از آن برای ساخت نمونه‌های اولیه تحقیقاتی و برنامه‌های یادگیری عمیق استفاده می‌کنند. این چارچوب از چندین زبان برنامه‌نویسی، از جمله جاوا، C++، R و Perl پشتیبانی می‌کند. مجموعه‌ای غنی از ابزارها و کتابخانه‌ها را برای پشتیبانی از توسعه ارائه می‌دهد. برای مثال، می‌توانید یک کتاب یادگیری ماشین تعاملی، کیت‌های ابزار بینایی کامپیوتری و مدل‌های یادگیری عمیق برای پردازش زبان طبیعی (NLP) که زبان طبیعی مانند متن و گفتار را پردازش می‌کند، پیدا کنید.
PyTorch
PyTorch یک چارچوب یادگیری ماشین است که بر روی کتابخانه منبع باز Torch ساخته شده است. توسعه‌دهندگان از آن برای برنامه‌هایی مانند پردازش زبان طبیعی، رباتیک و بینایی کامپیوتری، یافتن اطلاعات معنادار در تصاویر و ویدئوها استفاده می‌کنند. همچنین از آن برای اجرای این برنامه‌ها در CPUها و GPUها استفاده می‌کنند.
محیط‌های توسعه یکپارچه پایتون (IDE) چیست؟
محیط توسعه یکپارچه (IDE) نرم‌افزاری است که ابزارهای مورد نیاز توسعه‌دهندگان برای نوشتن، ویرایش، تست و اشکال‌زدایی کد را در یک مکان فراهم می‌کند.
محبوب‌ترین IDEهای پایتون چیست؟
PyCharm
JetBrains، یک شرکت چک که ابزارهای نرم‌افزاری توسعه می‌دهد، PyCharm را ایجاد کرد. این IDE دارای یک نسخه رایگان جامعه‌ای مناسب برای برنامه‌های کوچک پایتون و یک نسخه حرفه‌ای پولی مناسب برای ساخت برنامه‌های پایتون در مقیاس بزرگ است، با مجموعه کامل ویژگی‌های زیر:
- تکمیل خودکار کد و بازرسی کد
- مدیریت خطاها و اصلاحات سریع
- پاک‌سازی کد بدون تغییر عملکرد
- پشتیبانی از چارچوب‌های برنامه وب مانند Django و Flask
- پشتیبانی از زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر مانند JavaScript، CoffeeScript، TypeScript، AngularJS و Node
- ابزارها و کتابخانه‌های علمی مانند Matplotlib و NumPy
- قابلیت اجرا، اشکال‌زدایی، تست و استقرار برنامه‌ها در ماشین‌های مجازی از راه دور
- یک اشکال‌زدا برای یافتن خطاها در کد، یک پروفایلر برای شناسایی مشکلات عملکرد در کد و یک اجراکننده تست برای اجرای تست‌های واحد
- پشتیبانی از پایگاه‌های داده
IDLE
محیط توسعه و یادگیری یکپارچه (IDLE) IDE پیش‌فرض پایتون است که تنها با پایتون و با استفاده از کیت ابزار رابط کاربری گرافیکی Tkinter توسعه یافته و ویژگی‌های زیر را ارائه می‌دهد:
- کار در سیستم‌های عامل مختلف مانند ویندوز، یونیکس و مک‌او‌اس
- ارائه یک پنجره پوسته برای اجرای دستورات و نمایش خروجی
- ارائه یک ویرایشگر متنی چندپنجره‌ای که از برجسته‌سازی سینتکس کد و تکمیل خودکار کد پشتیبانی می‌کند
- دارای اشکال‌زدای خود
Spyder
Spyder یک IDE منبع باز است که بسیاری از دانشمندان و تحلیلگران داده از آن استفاده می‌کنند. این IDE تجربه توسعه جامعی با ویژگی‌هایی برای تحلیل داده‌های پیشرفته، تجسم داده‌ها و اشکال‌زدایی ارائه می‌دهد. همچنین شامل ویژگی‌های زیر است:
- یک ویرایشگر کد غنی که از چندین زبان پشتیبانی می‌کند
- یک کنسول تعاملی IPython
- یک اشکال‌زدای پایه
- کتابخانه‌های علمی مانند Matplotlib، SciPy و NumPy
- قابلیت کاوش متغیرها در کد
- قابلیت مشاهده مستندات در زمان واقعی
Atom
Atom یک ویرایشگر رایگان است که توسط GitHub توسعه یافته و از کدنویسی در بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی، از جمله پایتون، پشتیبانی می‌کند. با استفاده از Atom، توسعه‌دهندگان می‌توانند مستقیماً با GitHub، وب‌سایتی که می‌توانید کد خود را به‌صورت مرکزی ذخیره کنید، کار کنند. Atom ویژگی‌های زیر را ارائه می‌دهد:
- قابلیت استفاده در سیستم‌های عامل مختلف
- نصب آسان یا ایجاد بسته‌های جدید
- تکمیل خودکار سریع‌تر کد
- قابلیت جستجوی فایل‌ها و پروژه‌ها
- سفارشی‌سازی آسان رابط کاربری
کیت‌های توسعه نرم‌افزار پایتون (SDK) چیست؟
کیت توسعه نرم‌افزار (SDK) مجموعه‌ای از ابزارهای نرم‌افزاری است که توسعه‌دهندگان می‌توانند از آن‌ها برای ایجاد برنامه‌های نرم‌افزاری در یک زبان خاص استفاده کنند. اکثر SDKها برای پلتفرم‌های سخت‌افزاری و سیستم‌های عامل مختلف خاص هستند. SDKهای پایتون شامل ابزارهای متعددی مانند کتابخانه‌ها، نمونه‌های کد و راهنماهای توسعه‌دهندگان هستند که توسعه‌دهندگان هنگام نوشتن برنامه‌ها مفید می‌دانند.
