زبان برنامه نویسی پایتون چیست؟

زبان برنامه نویسی پایتون (Python Programming Language)، یک زبان برنامه نویسی قدرتمند، سطح بالا، شی گرا و حرفه ای است که همواره در حال گسترش بوده و از همین رو بسیاری از برنامه نویسان مبتدی آن را به عنوان اولین زبان برنامه نویسی برای خود انتخاب می کنند، زیرا پایتون به عنوان یک زبان همه منظوره (General-Purpose Language) تولید و توسعه یافته و محدود به توسعه نوع خاصی از نرم افزارها نیست.

به بیان دیگر، میتوان از آن در هر زمینه فعالیتی، از تحلیل داده (Data Analysis) گرفته تا ساخت بازی های کامپیوتری استفاده نمود.

مطالب مرتبط: زبان برنامه نویسی چیست؟

همچنین از پایتون برای محاسبه معادلات پیچیده و تحلیل های داده استفاده می شود. و از نظر سطح علمی از محبوبیت بسیاری برخوردار است.

یادگیری پایتون برای برنامه نویسان این بستر را فراهم نموده تا با صرف وقت کم و تلاش، اصول اولیه این زبان را فراگرفته و اولین برنامه کاربردی خود را با این زبان طراحی نمایند. تعداد کلمات کلیدی در پایتون اندک، ساده و کاملا قابل درک است. این موضوع درک و یادگیری این زبان را برای افراد مبتدی بسیار ساده کرده است.

طبق نظرسنجی توسعه دهندگان Stack Overflow، در چند سال گذشته، پایتون در صدر فهرست محبوب ترین و پرطرفدارترین زبان های برنامه نویسی قرار گرفته است. پایتون توسط شرکت های معتبری مانند Intel و Facebook به کار گرفته میشود. پایتون یکی از چهار زبان اصلی در ساختار گوگل است و یوتیوب به صورت گسترده ای با پایتون طراحی شده است.

در این آموزش قصد دارم؛ شمارا با این زبان قدرتمند آشنا نموده و کاربردهای مهم آن را برای با شما مورد بررسی قرار دهم.

زبان برنامه نویسی پایتون چیست؟

به بیان فنی، پایتون (Python) یک زبان برنامه نویسی شی‌گرا (Object-Oriented) و سطح بالا (High-Level) با معناشناسی (Semantic) پویای یکپارچه شده برای وب و ساخت و توسعه نرم افزارهای کاربردی (Application software) می باشد.

این زبان برنامه نویسی که در سال ۱۹۹۱ برای اولین بار طراحی و منتشر شد، در زمینه توسعه نرم افزارهای کاربردی (Rapid Application Development) از جذابیت بسیاری برخوردار است. زیرا دارای انواع پویا (Dynamic Types) و انقیاددهنده پویا (Dynamic Binding) است.

پایتون یک زبان اسکریپتی می باشد که کدهای آن در پلتفرم های لینوکس، ویندوز، مکینتاش، سیستم عامل های موبایل و حتی پلی استیشن قابل اجراست. و شرکت های معتبر و بزرگی مانند گوگل، یاهو، اینستاگرام، ناسا، یوتیوب و... در سطوح بالایی از آن استفاده می کنند.

خواندن و ترجمه کدهای نوشته شده به زبان برنامه نویسی پایتون به دلیل شباهت بسیار به زبان انگلیسی، نسبت به دیگر زبان ها برای توسعه دهندگان (Developers) ساده تر می باشد.

مطالب مرتبط: معرفی انواع زبان های برنامه نویسی

علاوه بر این، زبان برنامه نویسی پایتون از ماژول‌ ها (modules) و بسته ها (packages) استفاده میکند. بدین معنا که برنامه های این زبان قابل طراحی به سبک ماژولار (modular) هستند و کدهای نوشته شده در یک پروژه در پروژه‌ های گوناگون دیگر نیز قابل استفاده مجدد می باشند.

هنگامی که یک کاربر، ماژول یا بسته مورد نیاز خود را توسعه داد، خودش یا دیگر علاقمندان (در صورتی که کد در اختیار عموم قرار بگیرد) می توانند آن را برای استفاده در دیگر پروژه ها گسترش دهند. (Import) و (Export) کردن این ماژول ها نیز کار آسانی است.

یکی از قابل توجه ترین مزایای زبان برنامه نویسی پایتون، دارا بودن کتابخانه (Library) و مفسر استاندارد (Standard Interpreter)، هم به صورت «دودویی» (binary) و هم «منبع» (source) به صورت رایگان می باشد. در پایتون هیچ انحصاری وجود ندارد، زیرا همه ابزارهای لازم برای آن در تمامی پلتفرم های اصلی موجود هستند. بنابراین، پایتون برای توسعه دهندگانی که نمی خواهند دغدغه هزینه های بالای توسعه را داشته باشند گزینه‌ای مناسب به شمار می آید.

کاربرهای زبان برنامه نویسی پایتون

همانطور که پیش تر هم گفته شد پایتون یک زبان چند منظوره است به این معنی که میتوان از آن در بخش های مختلف توسعه نرم افزار استفاده نمود. در این بخش چند مورد از کاربرد های پایتون را برای شما شرح خواهیم داد.

طراحی سایت با پایتون

بیشتر توسعه دهندگان از زبان های برنامه نویسی مانند PHP و ASP برای طراحی وبسایت ها استفاده می کنند. این در حالیست که پایتون نیز دارای قدرت بالایی در زمینه توسعه وب می باشد.

فریمورک های پایتون بسیاری برای توسعه وب وجود دارد، مانند جنگوDjango و فلسک Flask. این فریمورک ها برای ایجاد سایت ها و اپلیکیشن هایی مانند Spotify، Reddit و Mozilla استفاده شده اند.

به دلیل وجود کتابخانه ها و ماژول های گسترده ای که با فریمورک های پایتون ارائه می شوند، عملکردهایی مانند دسترسی به پایگاه داده، مدیریت محتوا و مجوز داده ها همگی امکان پذیر و به آسانی قابل دسترسی هستند. تطبیق پذیری زبان پایتون، سبب شده که به طور گسترده در توسعه وب مورد استفاده قرار گیرد.

هوش مصنوعی و ماشین لرنینگ با پایتون

از زبان برنامه نویسی پایتون به دلیل ماهیت پایدار، انعطاف ‌پذیری و سادگی،‌ به‌ طور گسترده در زمینه‌ های یادگیری ماشین (ML) و هوش مصنوعی (AI) استفاده می‌ شود. الگوریتم های یادگیری ماشین از اهمیت بالایی برخوردار بوده و کاربردهای فراوانی دارند. برای نمونه گوگل برای جستجو از الگوریتم های ماشین لرنینگ استفاده می کند. پایتون در یادگیری ماشین عملکرد بسیار عالی داشته و بسیاری از افراد فعال در این حوزه از کتابخانه های پایتون استفاده می کنند.

تجزیه و تحلیل داده ها با پایتون

تجزیه و تحلیل داده ها یکی دیگر از زمینه های در حال توسعه است و زبان پایتون به دلیل سادگی و انعطاف پذیری، در این زمینه بسیار کاربرد دارد. روش ها و الگوریتم های مختلفی برای داده کاوی وجود دارد، اما به جرأت میتوان گفت بهترین زبان برنامه نویسی برای تجزیه و تحلیل داده و داده‌کاوی، پایتون می باشد. زبان برنامه نویسی پایتون دارای کتابخانه های بسیار گسترده و کاربردی در زمینه داده کاوی است.

در حال حاضر یعنی هنگامی که ما روزانه داده های بسیاری تولید می کنیم، پلتفرم‌ های کارآمد مانند پایتون برای تجزیه و تحلیل، دستکاری و مدیریت و سازماندهی داده ها تقاضای بسیاری دارند. تحلیل داده می تواند اطلاعات بسیار مفیدی در اختیار افراد و شرکت ها قرار دهد.

ساخت بازی رایانه ای با پایتون

زبان های برنامه نویسی و موتورهای بازی سازی بسیار پیشرفته ای برای ساخت بازی های رایانه ای وجود دارد. زبان پایتون از جمله زبان های برنامه نویسی بسیار قوی و کاربردی در این زمینه است. وجود کتابخانه های کاربردی و رایگان، پایتون را به گزینه ای مناسب در این زمینه تبدیل نموده است. کتابخانه های وب مانند جنگو و فلسک، نه گفتن به پایتون را در انجام فعالیت های مربوط به توسعه وب بسیار دشوار می کنند. زبان پایتون به جهت توسعه نمونه های اولیه بازی ها بسیار کارآمد است.

ساخت اپلیکیشن موبایل با پایتون

یکی از جذاب ترین کاربرد های پایتون استفاده از آن جهت تولید اپلیکیشن های موبایل است. هر چند که اکثر برنامه نویسان با زبان‌ اندروید اقدام به ایجاد اپلیکیشن موبایل می کنند، اما پایتون نیز یکی از گزینه های مناسب برای انجام این کار است. برای فعالیت در این زمینه می توانید از فریم ورک Kivy و BeeWare استفاده نمایید.

زبان پایتون از تمامی سیستم عامل های محبوب پشتیبانی می کند. همان کدها میتوانند بدون کامپایل مجدد روی پلتفرم های مختلف اجرا شوند.

مزایای زبان برنامه نویسی پایتون

زبان پایتون دارای کاربردهای متنوعی در شرکت های توسعه نرم‌افزار است. این موارد متنوع موجب شده پایتون جایگاه ویژه ای در میان زبان های برنامه نویسی پیدا کند. در ادامه برخی از مزایای این زبان برای شما توضیح خواهیم داد.

چند منظوره بودن

پایتون یک زبان برنامه نویسی همه منظوره با طیف وسیعی از کاربردهاست. از توسعه وب سایت گرفته تا توسعه بازی و توسعه رابط کاربری گرافیکی دسکتاپ، پایتون یک زبان بسیار کاربردی و همچنین یک انتخاب مناسب برای عملیات های امنیتی می باشد. امنیت اطلاعات، امنیت وب سایت و امنیت سایبری همگی قابلیت هایی هستند که با زبان پایتون قابل پیاده سازی می باشند. چندمنظوره بودن و وجود کتابخانه های گسترده و کدهای تمیز، بهره وری برنامه نویسان را به نسبت کار با زبان هایی مانند VB، «پِرل» (Perl)، جاوا، C++ ،C و C# دو تا ده برابر می‌کند.

کتابخانه های گسترده

بزرگترین مزیت پایتون تعداد کتابخانه هایی است که از آن پشتیبانی می کند. کتابخانه های پایتون یک قطعه کد از پیش نوشته شده هستند که می توانید آن را در پروژه خود یا مجموعه ای از ماژول ها قرار دهید. کتابخانه استاندارد Python که به زبان C نوشته شده است، مجهز به سینتکس، توکن ها و ماژول های اصلی می باشد. از این کتابخانه ها می توان برای نوشتن اسناد، تست خودکار، اسکریپت نویسی مرورگرهای وب، مدیریت پایگاه های داده، گرافیک و CGI، سرورهای ایمیل و... استفاده نمود.

پایتون دارای کتابخانه های استاندارد بسیاری در زمینه های گوناگون مانند عملیات روی رشته ها، اینترنت، ابزارهای وب سرویس، رابط های سیستم عامل و پروتکل هاست. اغلب وظایف پرکاربرد در برنامه نویسی، با پایتون اسکریپت نویسی شده اند تا تعداد خطوط کد مورد نیاز برای نوشتن یک برنامه کاهش یابد.

جامعه در حال توسعه

جامعه توسعه دهندگان پایتون بسیار فعال است. با به کارگیری پایتون در فناوری های جدید مانند یادگیری ماشین یا هوش مصنوعی و امنیت سایبری، محبوبیت آن همچنان افزایش می یابد. تقریباً در 5 سال گذشته، تعداد برنامه نویسانی که از زبان پایتون استفاده می کنند، دو برابر شده است. در حال حاضر بیش از یک میلیون وبسایت، از پایتون برای برنامه نویسی بک اند استفاده می کنند.

پایتون دارای یک جامعه بزرگ برای پشتیبانی است. این ویژگی سبب می‌شود به آسانی بتوانید مشکلات پیش آمده در مراحل یادگیری را برطرف کنید.

سادگی در استفاده و یادگیری

برنامه نویسی پایتون از کلمات انگلیسی برای انتقال مفاهیم استفاده می کند و دارای نحوی آسان برای یادگیری است و همچنین خطوط کدهای نوشته شده در پایتون به آسانی قابل خواندن هستند. خوانایی کدها و طراحی کاربر پسند، از جنبه های مهم یک زبان برنامه نویسی هستند. پایتون برای درک و استفاده آسان از طراحی منظم، تمیز و ساختار یافته استفاده می کند.

انعطاف پذیری، خوانایی و داشتن یک مفسّر ابرقدرت، پایتون را به یکی از ساده ترین زبان های شی گرا برای استفاده تبدیل کرده است.

این زبان همچنین از پارادایم های برنامه نویسی متعدد مانند تابعی و شی گرا پشتیبانی می کند که امکان پیاده سازی آسان را فراهم میکند.

مقیاس پذیری

همانطور گه پیش تر گفته شد، شما می توانید بدون هیچ نگرانی در مورد بازنویسی یا تطبیق کد برای سایر پلتفرم ها، تنها با افزایش مقیاس، نوشتن کد های برنامه را در پایتون انجام دهید.

معایب زبان برنامه نویسی پایتون

اگرچه پایتون مزایای بسیاری دارد، اما معایبی نیز وجود دارد که می تواند مانع روند توسعه شما شود. این مهم است که محدودیت ها را درک کنید و پروژه خود را بر اساس آن برنامه ریزی نمائید. در این بخش برخی از معایب پایتون را بررسی میکنیم.

سرعت پایین

اگرچه زبان پایتون بهره وری و سرعت توسعه بالایی دارد، اما در مورد زمان اجرا دارای یک نقطه ضعف است. از آنجایی که پایتون به جای استفاده از کامپایلر از مفسّر استفاده می کند، در مقایسه با سایر زبان های برنامه نویسی محبوب مانند جاوا یا C++ کند است. از سوی دیگر، پایتون برای بسیاری از کاربردهای وب سریع به شمار می آید.

استفاده بسیار از حافظه

برنامه های پایتون به دلیل فلسفه طراحی خود حافظه بسیاری اشغال می کنند. ایدئولوژی "هر چیزی که نیاز دارید از پیش ساخته شده است" به این معنی است که پایتون یک فریمورک شگفت انگیز، سنگین و یکپارچه است. و کار با پایتون با فضای حافظه محدود، انتخاب مناسبی نیست.

نامناسب جهت پردازش موبایل

زبان پایتون قابلیت کافی برای تولید یک اپلیکیشن موبایل کامل را به تنهایی ندارد. زبان های دیگر مانند JAVA یا C++ برای توسعه موبایل بسیارمؤثرتر خواهند بود. اما برنامه های رابط کاربری گرافیکی جدید مانند KIvy و BeeWare ایجاد شده که می توانند برای اپلیکیشن های موبایلی بومی و چند پلتفرمی استفاده شود. پایتون جایگاه خود را در میان سکوهای دسکتاپ و سرور تثبیت کرده، اما در پردازش موبایل ضعیف عمل نموده است. به همین دلیل است که برنامه های کاربردی موبایل تاحدودی به کمک آن ساخته می شوند. از جمله برنامه های موبایل ساخته شده با پایتون می توان به Carbonnelle و Spotify اشاره نمود.

خطاهای زمان اجرا (Runtime Errors)

از آنجایی که زبان پایتون تایپ پویا می باشد، بنابراین دارای محدودیت های طراحی بسیاری است. که توسط برخی توسعه دهندگان این زبان بیان شده اند. این زبان نیاز به زمان تست بیشتری دارد و هنگامی که در نهایت برنامه ها در آن اجرا می شوند با خطاهایی رو به رو می شود.

لایه‌های دسترسی پایگاه داده توسعه نیافته

در مقایسه با دیگر فناوری های محبوب مانند JDBC و ODBC، لایه دسترسی به پایگاه داده پایتون اندکی تحت توسعه و ابتدایی به نظر می رسد و از همین رو قابلیت اعمال بر کسب و‌کارهایی که نیاز به تعامل‌های روان برای داده های پیچیده دارند، را ندارد.

نتیجه گیری

در این مقاله به معرفی زبان برنامه نویسی پایتون، دلایل محبوبیت آن، ویژگی ها و کاربردها، مزایا و معایب و نسخه های گوناگون این زبان پرداختیم.

یکی از مهمترین دغدغه های افرادی که به تازگی قصد دارند وارد دنیای برنامه نویسی شوند، انتخاب زبان برنامه‌نویسی مناسب است.

در صورتی که شما هم به یادگیری این زبان علاقه‌مند هستید این اطلاعات می‌تواند برای شما مفید واقع شود. همچنین پیشنهاد بنده این است که در دوره های آموزشی مبتدی تا پیشرفته زبان برنامه نویسی پایتون در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران شرکت نمائید.