برنامه نویسی پایتون چیست؟ — ۵ دلیل یادگیری برنامه نویسی پایتون

در این مقاله قصد داریم در مورد برنامه نویسی پایتون چیست؟ صحبت کنیم. پایتون یک زبان سطح بالا و چند منظوره است که به دلیل سادگی و خوانایی کد، بسیار محبوب است. این زبان در زمینه‌های مختلفی مانند وب‌سایت‌سازی، علم داده و یادگیری ماشین کاربرد دارد و با کتابخانه‌های غنی خود، به سرعت توسعه پروژه‌ها کمک می‌کند. به همین دلیل، پایتون گزینه‌ای عالی برای مبتدیان به شمار می‌آید. در مجله پی استور، منابع مفیدی برای یادگیری و تقویت مهارت‌های برنامه‌نویسی با پایتون در دسترس است.

برنامه نویسی پایتون چیست؟

پایتون «Python» یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا و چندمنظوره است که به دلیل سادگی و قابلیت‌های قدرتمندش بسیار محبوب است. طراحی آن به گونه‌ای است که نوشتن کدهایش آسان و خوانا باشد، به همین دلیل برای مبتدیان مناسب است. پایتون در زمینه‌های مختلفی از جمله توسعه وب، علم داده، یادگیری ماشین و اتوماسیون وظایف کاربرد دارد و دارای یک اکوسیستم غنی از کتابخانه‌ها و فریمورک‌هاست که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند پروژه‌های خود را به راحتی انجام دهند. همچنین، کدهای پایتون بر روی سیستم‌عامل‌های مختلف قابل اجرا هستند و وجود یک جامعه بزرگ و فعال نیز به یادگیری و حل مشکلات کاربران کمک می‌کند..

 

سینتکس‌های برنامه نویسی پایتون

در زبان برنامه‌نویسی پایتون، سینتکس‌ها به قواعد و روش‌هایی گفته می‌شود که برای نوشتن کدها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه  مقاله برنامه نویسی پایتون چیست؟ چند نمونه از سینتکس‌های اصلی پایتون و توضیحات مربوط به هر کدام آورده شده است:

۱. متغیرها (Variables): تا زمانی که نام متغیر به درستی تعریف شود، می‌توانید هر نوع مقداری را به آن اختصاص دهید.

x = 10
name = "Alice"

در این مثال، x یک متغیر عددی و name یک متغیر رشته‌ای است. پایتون به طور خودکار نوع داده را تشخیص می‌دهد.

۲. عملگرهای ریاضی (Mathematical Operators): پایتون عملگرهای ریاضی مثل جمع، تفریق، ضرب و تقسیم را به سادگی فراهم می‌کند.

sum = x + 5    # جمع
difference = x - 5  # تفریق
product = x * 2   # ضرب
quotient = x / 2  # تقسیم

۳. شرط‌ها (Conditional Statements): برای اجرای بلوک‌های مختلف کد بر اساس شرایط خاص، از دستورات شرطی استفاده می‌شود.

if x > 10:
    print("x بزرگتر از ۱۰ است.")
elif x == 10:
    print("x برابر با ۱۰ است.")
else:
    print("x کمتر از ۱۰ است.")

در اینجا، با توجه به مقدار x یکی از سه بلوک کد اجرا خواهد شد.

۴. حلقه‌ها (Loops): حلقه‌ها برای تکرار یک بلوک کد به کار می‌روند. دو نوع حلقه اصلی وجود دارد: for و while.

حلقه for:

for i in range(5):
    print(i)

این حلقه از ۰ تا ۴ (پنج‌تایی) شمارش می‌کند و هر عدد را چاپ می‌کند.

حلقه while:

while x < 15:
    print(x)
    x += 1

این حلقه تا زمانی که شرط برقرار باشد اجرا می‌شود و x را هر بار یکی افزایش می‌دهد.

۵. توابع (Functions): توابع برای سازماندهی و استفاده مجدد از کدها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

def greet(name):
    return "سلام " + name

print(greet("علی"))

در این مثال، یک تابع به نام greet تعریف شده که نام را به عنوان ورودی می‌گیرد و یک پیام سلام به همراه نام را برمی‌گرداند.

۶. لیست‌ها (Lists): لیست‌ها برای ذخیره مجموعه‌ای از داده‌ها استفاده می‌شوند.

fruits = ["سیب", "موز", "پرتقال"]
print(fruits[1])  # چاپ "موز"

در اینجا، لیستی از میوه‌ها ایجاد شده و با استفاده از اندیس می‌توان به موارد آن دسترسی پیدا کرد.

۷. دیکشنری‌ها (Dictionaries): دیکشنری‌ها مجموعه‌ای از جفت‌های کلید-مقدار هستند.

person = {"name": "علی", "age": 30}
print(person["name"])  # چاپ "علی"

در این مثال، دیکشنری person نام و سن یک شخص را ذخیره می‌کند.

۸. کلاس‌ها (Classes): پایتون از برنامه‌نویسی شیءگرا پشتیبانی می‌کند و می‌توان کلاس‌ها و اشیاء را تعریف کرد.

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def bark(self):
        return "Woof!"

my_dog = Dog("Rex")
print(my_dog.bark())  # چاپ "Woof!"

در اینجا، یک کلاس Dog تعریف شده که می‌تواند نام سگ را دریافت کرده و صدا کند.

۹. استثناها (Exceptions): برای مدیریت خطاها از بلاک‌های try و except استفاده می‌شود.

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("تقسیم بر صفر مجاز نیست.")

اگر در تلاش برای تقسیم بر صفر باشد، یک خطا رخ می‌دهد و پیام مربوطه چاپ خواهد شد.

۱۰. کامنت‌ها (Comments): برای افزودن توضیحات به کد از کامنت‌ها استفاده می‌شود.

# این یک کامنت است
print("Hello, World!")  # این خط "Hello, World!" را چاپ می‌کند

کامنت‌ها به کد نیازی ندارند اما برای توضیح کد برای سایر برنامه‌نویسان یا برای خودتان در آینده بسیار مفید هستند.

دلایل یادگیری برنامه نویسی پایتون چیست؟

یادگیری برنامه‌نویسی پایتون به دلایل زیر می‌تواند بسیار مفید و ارزشمند باشد:

۱. آسان برای یادگیری

پایتون یک زبان آسان برای تسلط است. این موضوع عمدتاً به دلیل شباهت آن به زبان انگلیسی است. سینتکس پایتون با قوانین و موارد خاص بسیار کمی مشخص می‌شود. می‌توان گفت که در پایتون، تمرکز بر روی آنچه می‌خواهید با کد انجام دهید، نه بر روی جزئیات زبان است. هر کسی می‌تواند به راحتی پایتون را یاد بگیرد. با تمرین، مبتدی‌ها می‌توانند در عرض چند روز یک بازی ساده بسازند. از دیگر جنبه‌های جذاب این زبان برنامه‌نویسی، کارایی و قابلیت خواندن آن است.

۲. سازگاری با پلتفرم‌های مختلف و منبع باز

بیش از ۲۰ سال است که این زبان به صورت چند پلتفرمی و منبع باز فعالیت دارد. چه در لینوکس، ویندوز، کد پایتون روی هر پلتفرمی کار می‌کند. نکته قابل توجه درباره پایتون این است که از سال‌ها آزمایش و اصلاح خطاها بهره‌مند است که تضمین می‌کند کد آن هر زمان که کاربر آن را اجرا کند به درستی کار می‌کند.

۳. زبان و پلتفرم چندکاره

پایتون همچنان در دنیای امروز بسیار مرتبط است زیرا می‌تواند در هر حالت عملیاتی یا توسعه نرم‌افزاری به کار رود، چه در مدیریت زیرساخت‌های محلی و ابری، کار با پایگاه داده SQL، توسعه تابع سفارشی برای Hive و Pig، پشتیبانی از طراحی شیءگرا یا حتی توسعه ابزاری کوچک برای کاربر.

۴. کتابخانه‌های وسیع

پایتون با PyPI پشتیبانی می‌شود که دارای بیش از ۸۵,۰۰۰ اسکریپت و ماژول پایتون در دسترس کاربران است. این ماژول‌ها قابلیت‌هایی پیش‌ساخته را در محیط محلی پایتون برای کاربران فراهم می‌کنند.

۵. حقوق بالا

حقوق مهندسان پایتون نسبت به سایرین در صنعت به‌طور قابل توجهی بالاتر است. در ایالات متحده، یک توسعه‌دهنده پایتون به‌طور متوسط سالانه ۱۱۶,۰۲۸ دلار در می‌آورد. این پتانسیل بالای درآمد ناشی از پذیرش گسترده پایتون در صنایع مختلف، از جمله مالی، فناوری، بهداشت و درمان و غیره است. با تسلط پایتون بر بازار کار، حرفه‌ای‌هایی که مهارت‌های پایتون را دارند به دلیل توانایی در توسعه برنامه‌های پیچیده، کار با تحلیل داده‌ها و مشارکت در فناوری‌های پیشرفته مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین مورد تقاضا هستند.

 کاربردهای پایتون

پایتون به خاطر محبوبیت و پیشرفت‌های تکنولوژیکی‌اش، کاربردهای متعددی دارد و در زندگی واقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه به برخی از رایج‌ترین کاربردهای پایتون اشاره می‌کنیم:

توسعه وب

توسعه‌دهندگان به دلیل فریم‌ورک‌های آسان و غنی از ویژگی پایتون، این زبان را برای توسعه وب ترجیح می‌دهند. با استفاده از فریم‌ورک‌های پایتون می‌توان وب‌سایت‌های دینامیک با بهترین تجربه کاربری ایجاد کرد. برخی از این فریم‌ورک‌ها شامل Django برای توسعه‌های سمت سرور و Flask برای توسعه‌های سمت کاربر هستند. بیشتر شرکت‌های اینترنتی امروزه از فریم‌ورک‌های پایتون به‌عنوان فناوری اصلی خود استفاده می‌کنند، زیرا این روش نه‌تنها آسان است بلکه مقیاس‌پذیر و کارآمد نیز می‌باشد. توسعه وب یکی از بالاترین کاربردهای پایتون است که به طور گسترده‌ای در صنعت برای ایجاد وب‌سایت‌های کارآمد استفاده می‌شود.

علم داده

دانشمندان داده می‌توانند با استفاده از کدهای پایتون مدل‌های هوش مصنوعی قدرتمندی بسازند. به دلیل ویژگی قابل درک آن، این زبان به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد الگوریتم‌های پیچیده‌ای بنویسند. علم داده برای ایجاد مدل‌ها و شبکه‌های عصبی استفاده می‌شود که می‌توانند مانند مغز انسان یاد بگیرند، اما بسیار سریع‌تر از یک مغز انسانی عمل کنند. این علم برای استخراج الگوها از داده‌های گذشته و کمک به سازمان‌ها در تصمیم‌گیری‌شان استفاده می‌شود. همچنین، شرکت‌ها از این حوزه برای سرمایه‌گذاری‌های آینده خود بهره می‌برند.

طراحی‌های CAD

شما همچنین می‌توانید از پایتون برای کار روی طراحی‌های CAD (طراحی‌های کمکی کامپیوتری) استفاده کنید و مدل‌های 2D و 3D را به‌صورت دیجیتالی ایجاد کنید. نرم‌افزارهای مختص CAD در بازار موجود است، اما می‌توانید برنامه‌های CAD را نیز با استفاده از پایتون توسعه دهید. شما می‌توانید یک برنامه CAD مبتنی بر پایتون بر اساس نیازهای خاص و پیچیدگی پروژه‌تان توسعه دهید. استفاده از پایتون برای توسعه CAD امکان استقرار و یکپارچگی آسان را در پلتفرم‌های مختلف فراهم می‌کند.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

با استفاده از کتابخانه‌هایی مانند pandas و TensorFlow، متخصصان می‌توانند روی تحلیل داده و برنامه‌های یادگیری ماشین برای تحلیل‌های آماری و تغییرات داده کار کنند. پایتون یکی از پرکاربردترین زبان‌های برنامه‌نویسی در این حوزه است و به‌عنوان زبان تخصصی هوش مصنوعی و یادگیری ماشین شناخته می‌شود. پایتون به‌خاطر مجموعه وسیع کتابخانه‌ها و پشتیبانی جامعه بزرگش، به این حوزه کمک زیادی کرده است. همچنین، حوزه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به‌سرعت در حال توسعه است، بنابراین استفاده از پایتون نیز به‌طور چشمگیری افزایش خواهد یافت.

توسعه بازی

پایتون همچنین می‌تواند توسط توسعه‌دهندگان برای ساخت بازی‌ها با استفاده از Pygame برای توسعه بازی‌های 2D و 3D استفاده شود. پایتون یک کتابخانه به نام Pygame دارد که برای ساخت بازی‌های جالب استفاده می‌شود. از آنجا که صنعت بازی در سال‌های اخیر بازار زیادی پیدا کرده است، استفاده از اینگونه توسعه‌ها به طور چشمگیری افزایش یافته است. همچنین، استفاده از این کتابخانه برای ساخت بازی‌ها بسیار آسان است و شما می‌توانید تلاش کنید تا برخی بازی‌های ساده را بسازید.

مزایای برنامه‌ نویسی پایتون چیست؟

در اینجا به برخی از مهم‌ترین مزایای استفاده از پایتون می‌پردازیم که شامل ویژگی‌های برنامه‌نویسی دینامیک و سهولت کار با آن در هنگام توسعه می‌شود.

۱. رایگان و منبع باز

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی رایگان و منبع باز است و یکی از مزایای کلیدی آن، دسترسی و تنوع بالا است. این ویژگی یکی از مزایای اصلی زبان برنامه‌نویسی پایتون به شمار می‌آید و به همین دلیل محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. مجوز منبع باز تأیید شده OSI که پایتون تحت آن توسعه یافته، اجازه استفاده و توزیع آسان آن را، از جمله برای مقاصد تجاری، می‌دهد. این موضوع هزینه‌های نگهداری شما را کاهش می‌دهد. همچنین توسعه‌دهندگان پایتون می‌توانند آن را به اشتراک بگذارند، کپی کنند و تغییر دهند. جامعه پایتون از این فرصت برای به اشتراک گذاشتن دانش با متخصصان جوان‌تر بهره‌مند می‌شود.

۲. ساده برای یادگیری

پایتون یادگیری آسانی دارد، حتی برای مبتدیان. این یک زبان برنامه‌نویسی دینامیک و سطح بالا است که سینتکس آن شبیه به زبان انگلیسی است. این عوامل به سهولت یادگیری و پذیرش آن توسط توسعه‌دهندگان کمک می‌کند. در مقایسه با زبان‌های Java و C، پایتون می‌تواند همان کار را با خطوط کد کمتری انجام دهد. اصول پایتون اجازه اجرای سریع‌تر کدها را در مقایسه با سایر زبان‌ها به دلیل سهولت درک آن می‌دهند. این یکی از بهترین مزایای پایتون است.

۳. پشتیبانی از کتابخانه‌های گسترده

پایتون شامل یک کتابخانه بزرگ است که کاربران می‌توانند به آن دسترسی داشته باشند. استفاده از زبان‌های سطح بالا برای توسعه مزایای زیادی دارد. کتابخانه استاندارد پایتون بسیار بزرگ است و تقریباً هر تابعی که تصور کنید شامل می‌شود. این امر به دلیل وجود عضویت زیاد و علاقه‌مند در جامعه و همچنین پشتیبانی شرکتی است. کاربران هنگام کار با پایتون نیازی به استفاده از کتابخانه‌های خارجی ندارند.

۴. بهره‌وری بالاتر

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی بسیار کارآمد است. ویژگی سادگی پایتون به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد بر روی حل مشکلات با این زبان تمرکز کنند. کاربران پایتون با یادگیری سینتکس و رفتار زبان برنامه‌نویسی زمان خود را صرفه‌جویی می‌کنند و نه اینکه کار بیشتری انجام دهند. این یکی از مزایای اصلی پایتون نسبت به زبان‌های دیگر است و به همین دلیل بسیاری از توسعه‌دهندگان ترجیح می‌دهند برای توسعه از پایتون استفاده کنند.

۵. زبان تفسیر شده

پایتون یک زبان تفسیر شده است، به این معنی که کد منبع آن قبل از اجرا به بایت‌کد تبدیل می‌شود. مزایا و معایب زیادی در زبان ماشین وجود دارد و پایتون به عنوان یکی از مناسب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای یادگیری ماشین شناخته می‌شود. پایتون نسبت به زبان‌های اصلی کامپایل شده مانند C و ++C متفاوت است به این معنا که کد پایتون نیازی به ساخت و پیوند ندارد همانطور که کد برای این زبان‌ها نیاز دارد.

۶. قابلیت حمل

پایتون به گونه‌ای طراحی شده است که قابلیت حمل دارد. برنامه‌های پایتون با هر سیستم‌عامل مدرن سازگارند. اسکریپت‌های پایتون به دلیل ویژگی سطح بالای خود قابل تفسیر هستند، بنابراین می‌توان آنها را بدون نیاز به تغییرات، برای تفسیر در لینوکس، ویندوز، مک او اس و یونیکس نوشت. برنامه‌های پایتون همچنین امکان ایجاد رابط‌های کاربری گرافیکی قابل حمل را فراهم می‌کنند.

۷. نوع‌گذاری دینامیک

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی با نوع‌گذاری دینامیک است. این زبان تا زمان اجرای کد از نوع متغیر بی‌خبر است. در نتیجه، اعلام نوع متغیر بی‌فایده است. پایتون مقدار را در یک مکان حافظه ذخیره می‌کند و سپس نام متغیر را به این مکان حافظه متصل می‌کند. به این ترتیب، محتویات آن مکان به وسیله نام متغیر قابل دسترسی می‌شود. در نتیجه، نوع داده مهم نیست زیرا پایتون نوع مقدار را در زمان اجرا می‌آموزد.

معایب برنامه‌ نویسی پایتون چیست؟

معایب پایتون شامل نکات زیر است پس با ما همراه باشید.

۱. کارایی پایین حافظه

پایتون مقدار زیادی حافظه مصرف می‌کند. این یکی از محدودیت‌های اصلی پایتون است و به همین دلیل برخی توسعه‌دهندگان از آن استفاده نمی‌کنند. سازگاری پایتون با انواع مختلف داده‌ها باعث مصرف زیاد حافظه می‌شود. اگر کاربر بخواهد مصرف حافظه را بهینه کند، پایتون انتخاب مناسبی برای کارهای پرمصرف حافظه نخواهد بود.

۲. سرعت پایین

از نظر سرعت، پایتون از زبان‌هایی مانند جاوا یا سی کندتر است. پایتون یک زبان تفسیر شده و نوع‌گذاری دینامیک است. به این معنی که از آنجایی که پایتون یک زبان تفسیر شده است، هر خط کد باید قبل از اجرا به دقت تنظیم و خوانده شود. این فرآیند وقت‌گیرتر بوده و باعث کندی در اجرای کد می‌شود. ساختار دینامیک پایتون نیز نیاز به انجام کارهای اضافی در حین اجرای کد دارد که باز هم سرعت را پایین می‌آورد. به این ترتیب، پایتون گزینه ثانویه‌ای برای برنامه‌هایی است که به سرعت بالا نیاز دارند.

۳. دسترسی به پایگاه داده

پایتون برنامه‌نویسی را ساده می‌کند. اما هنگام تعامل با پایگاه داده، با چندین مشکل مواجه می‌شود. در مقایسه با فناوری‌های شناخته شده‌ای مانند JDBC و ODBC، پایتون در زمینه تعامل با پایگاه داده و لایه دسترسی به داده تحت‌توسعه و ابتدایی است. به همین دلیل، پایتون در میان شرکت‌های بزرگ که به تعامل آسان با داده‌های پیچیده و قدیمی نیاز دارند، کمتر محبوب است.

۴. ضعف در محاسبات موبایل

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی بسیار قدرتمند در سمت سرور است و روی پلتفرم‌های سرور و دسکتاپ عملکرد خوبی دارد. اما از سوی دیگر، پایتون برای توسعه تلفن همراه نسبتا ضعیف و نامناسب است. از آنجایی که پایتون کارایی حافظه خوبی ندارد و به مقدار زیادی توان پردازشی نیاز دارد، برنامه‌های تلفن همراه زیادی به صورت پیش‌فرض وجود ندارد. برنامه Carbonnelle نمونه‌ای از یک برنامه پایتون پیش‌نصب شده است.

۵. خطاهای زمان اجرا

کاربران پایتون مشکلات متعددی را در طراحی این زبان مطرح کرده‌اند. خطاهای زمان اجرا در پایتون به عنوان یکی از معایب اصلی خانواده زبان‌های برنامه‌نویسی پایتون شناخته می‌شود. از آنجایی که پایتون یک زبان نوع‌گذاری دینامیک است، نوع داده هر متغیر می‌تواند در هر زمان تغییر کند. به همین دلیل، باید بیشتر مورد آزمایش قرار گیرد و مشکلات در زبان در زمان اجرا مشخص می‌شوند.

مثال برنامه نویسی پایتون

مثال ۱: چاپ یک متن

این برنامه یک پیام ساده را چاپ می‌کند.

print("سلام به دنیای پایتون!")

مثال ۲: جمع دو عدد
این برنامه دو عدد را دریافت کرده و مجموع آن‌ها را چاپ می‌کند.

# دریافت دو عدد از کاربر
a = float(input("عدد اول را وارد کنید: "))
b = float(input("عدد دوم را وارد کنید: "))

# محاسبه و چاپ مجموع
sum = a + b
print("مجموع دو عدد:", sum)

مثال ۳: استفاده از شرط‌ها
در این برنامه عددی که کاربر وارد کرده است، بررسی می‌شود که آیا زوج است یا فرد.

number = int(input("یک عدد وارد کنید: "))

if number % 2 == 0:
    print("عدد زوج است.")
else:
    print("عدد فرد است.")

سخن آخر

زبان برنامه‌نویسی پایتون به‌عنوان یکی از محبوب‌ترین زبان‌ها در دنیای فناوری اطلاعات شناخته می‌شود و به خاطر سادگی و خوانایی بی‌نظیرش، انتخاب اول بسیاری از توسعه‌دهندگان، خصوصاً مبتدیان است. سینتکس پایتون حاوی ساختارهایی نزدیک به زبان طبیعی است که فرایند یادگیری را تسهیل می‌کند و به برنامه‌نویسان این امکان را می‌دهد که کدهای خود را به‌وضوح و به‌راحتی بنویسند. پایتون به‌واسطه کتابخانه‌های گسترده‌ای که در حوزه‌های مختلف مانند علم داده، هوش مصنوعی، توسعه وب و اتوماسیون موجود است، انعطاف‌پذیری بی‌نظیری را ارائه می‌دهد و این زبان را به ابزاری کارآمد برای حل مسائل پیچیده تبدیل می‌کند.

با این حال، با توجه به تقاضای بالا برای مهارت‌های پایتون در بازار کار و حقوق رقابتی مرتبط با آن، یادگیری این زبان به‌عنوان یک سرمایه‌گذاری ارزشمند برای آینده شغلی افراد تلقی می‌شود و به‌ویژه در حوزه‌های مرتبط با داده و تحلیل، به‌وضوح توانمندی‌های آن را نشان می‌دهد.