زبان برنامه نویسی پایتون Python چیست؟ — راهنمای جامع

بسیاری از برنامه‌نویسان مبتدی، هنگام انتخاب زبان برنامه‌نویسی مناسب برای یادگیری، با گزینه‌های زیادی در این زمینه مواجه هستند. یکی از بهترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای یادگیری، به ویژه برای برنامه‌نویسان مبتدی، زبان پایتون است. در این مطلب، به سؤال «زبان پایتون چیست» پاسخ داده خواهد شد؛ ویژگی‌های پایتون که آن را از دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی متمایز می‌کند، معرفی خواهد شد. همچنین، موارد استفاده پایتون، مزایای یادگیری، مزایای کلیدی و معایب آن نیز تشریح خواهد شد.

پیش از اینکه قادر به یادگیری و استفاده از زبان برنامه‌نویسی پایتون برای توسعه دامنه مختلفی از برنامه‌های کاربردی باشید، لازم است تا ابتدا زبان پایتون را روی سیستم عامل مقصد خود نصب کنید. کاربران و مخاطبان این مطلب می‌توانند آموزش جامع نصب پایتون در سیستم‌های عامل مختلف را در اینجا مطالعه کنند. همچنین، مجموعه‌ای از آموزش‌های مرتبط با یادگیری پایتون و نصب نسخه 2 و 3 پایتون در سیستم‌های عامل ویندوز، لینوکس و مک نیز در اینجا گردآوری شده است.

زبان پایتون چیست؟

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی «شیءگرا» (Object-oriented) و «سطح بالا» (High-Level) محسوب می‌شود. این زبان برنامه‌نویسی، جزء زبان‌هایی است که به جای استفاده از «کامپایلر» (Compiler) برای اجرای دستورات، از «مفسر» (Interpreter) استفاده می‌کنند. زبان برنامه‌نویسی پایتون، یک «زبان پویا» (Dynamic Typed) محسوب می‌شود؛ یعنی نوع‌داده‌ای متغیرها در زمان اجرا و به‌طور خودکار توسط مفسر پایتون مشخص می‌شود.

فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

ساختارهای داده‌ای در زبان پایتون، به شکل «سطح بالا» (High-Level) تعریف شده‌اند و ترکیب آن‌ها با باویژگی‌هایی نظیر «مقیدسازی یا نسبت‌دهی پویا» (Dynamic Binding) و ویژگی پویا بودن پایتون در تعیین نوع داده‌ای متغیرها، زبان پایتون را به یک زبان و پلتفرم برنامه‌نویسی ایده‌آل جهت «توسعه سریع برنامه‌های کاربردی» (Rapid Application Development) تبدیل کرده است.

یکی از ویژگی‌های مهم و کاربردی زبان پایتون، قابلیت استفاده از آن به عنوان «زبان‌های چسبی یا چسبنده» (Glue Language) و یا «زبان‌های اسکریپتینگ» (Scripting Language) است. از چنین زبان‌هایی جهت به هم وصل کردن مؤلفه‌های مختلف نوشته شده به زبان‌های برنامه‌نویسی متفاوت و تولید یک برنامه کاربردی یکپارچه استفاده می‌شود.

این دسته از زبان‌ها، ابزار بسیار مفیدی برای «نمونه‌سازی» (Prototyping) سریع برنامه‌های کاربردی محسوب می‌شوند. به عبارت دیگر، این زبان‌ها به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهند که به جای توسعه کامل برنامه کاربردی در یک زبان واحد، چندین ابزار نرم‌افزاری موجود و نوشته شده توسط زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف را به سرعت به یکدیگر وصل و یک برنامه کاربردی یکپارچه تولید کنند.

سؤالی که ممکن است ذهن بسیاری از برنامه‌نویسان مبتدی را به خود مشغول کند این است که دلایل برتری زبان زبان پایتون چیست (به ویژه برای برنامه‌نویسان مبتدی). در پاسخ به این سؤال می‌توان اظهار کرد که زبان پایتون ساده است، یادگیری «قواعد نحوی» (Syntax) آن بسیار آسان است و کدهای نوشته شده به زبان پایتون، خوانایی بسیار بالایی دارند.

در هنگام طراحی زبان پایتون، تاکید بسیار زیادی روی «خوانایی» (Readability) این زبان شده است؛ همین ویژگی سبب شده است تا هزینه «نگه‌داری» (Maintenance) برنامه‌های نوشته شده به زبان پایتون به شکل قابل توجهی کاهش پیدا کند.

فیلم آموزش کاربرد ChatGPT در برنامه نویسی پایتون در فرادرس

کلیک کنید

زبان پایتون از «ماژول‌ها» (Modules) و «بسته‌های برنامه‌نویسی» (Packages) پشتیبانی می‌کند. در نتیجه، قابلیت «پیمانه‌ای بودن» (Modularity) و «استفاده مجدد» (Reuse) کدهای پایتون و یک برنامه نوشته شده به زبان پایتون، به شدت افزایش می‌یابد.

مفسر پایتون و کتابخانه استاندارد گسترده این زبان برنامه‌نویسی، در قالب «کدهای منبع یا باینری» (Source Code or Binary) و به شکل کاملا رایگان، جهت برنامه‌نویسی در پلتفرم‌های مختلف در اختیار عموم قرار گرفته شده‌اند.

دلایل علاقه برنامه‌نویسان به زبان پایتون چیست؟

بسیاری از برنامه‌نویسان به این دلیل به زبان پایتون علاقه‌مند می‌شوند که استفاده از آن برای توسعه برنامه‌های کاربردی، سبب افزایش بهره‌وری در فرایند برنامه‌نویسی می‌شود. از آنجایی که در زبان‌های مفسر نظیر پایتون، مرحله‌ای برای «کامپایل کردن» (Compiling) کدها وجود ندارد، در نتیجه چرخه «ویرایش-تست-اشکال‌زدایی» (Edit-Test-Debug) بسیار سریع‌تر است.

فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون + مثال های عملی در Python در فرادرس

کلیک کنید

اشکال‌زدایی از کدهای نوشته شده به زبان پایتون ساده است؛ ورودی‌های بد در برنامه‌های پایتون، سبب ایجاد «خطای قطعه‌بندی» (Segmentation Fault | Segfault) نخواهند شد. در عوض، زمانی که مفسر خطایی را در برنامه کشف می‌کند، پیامی در قالب «استثناء» (Exception) در خروجی نمایش داده می‌دهد. همچنین، در صورتی که استثناء در خروجی نمایش داده نشود، مفسر پایتون «ردیابی پشته» (Stack Trace) مرتبط با خطا را در خروجی نمایش می‌دهد.

خطای قطعه‌بندی، یکی از خطاهای شایع در برنامه‌ها است که سبب از کار افتادن برنامه‌های کاربردی می‌شود. خطای قطعه‌بندی معمولا زمانی اتفاق می‌افتد که برنامه قصد خواندن یا نوشتن یک «بلاک حافظه‌ای غیر مجاز» (Illegal Memory Location) را داشته باشد.

ویژگی دیگر زبان پایتون، اشکال‌زدایی در سطح کدهای منبع (توسط مفسر) است. در چنین حالتی، متغیرهای سراسری و محلی توسط مفسر بازرسی ، عبارات ارزیابی و از طریق بررسی خط به خط کدها، برنامه نوشته شده به زبان پایتون توسط مفسر اجرا می‌شوند.

مقایسه پایتون با دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی

در ادامه پاسخ به پرسش زبان پایتون چیست بد نیست این زبان برنامه‌نویسی را با دیگر زبان‌ها قیاس کنیم. زبان برنامه‌نویسی پایتون، معمولا با دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی نظیر جاوا، JavaScript ،C++‎ و سایر موارد مقایسه می‌شود. در این بخش، به طور خلاصه، زبان پایتون با دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی از جهات مختلف مقایسه می‌شود.

فیلم آموزش کاربرد ChatGPT در برنامه نویسی پایتون در فرادرس

کلیک کنید

در عمل، انتخاب زبان برنامه‌نویسی مناسب جهت کد نویسی و تولید برنامه‌های کاربردی، ارتباط مستقیمی با «قیدهای جهان واقعی» (Real-World Constraints) نظیر هزینه، در دسترس بودن، آموزش (به عنوان نمونه، زمان لازم برای یادگیری زبان) و سایر موارد دارد. از آنجایی که قیدها و عوامل ذکر شده به شدت متغیر هستند، برای مقایسه زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف با پایتون، روی مشکلات و مسائل موجود در این زبان‌ها تمرکز می‌شود.

تفاوت جاوا با زبان پایتون چیست؟

برای مقایسه درست میان قابلیت‌های پایتون و جاوا، باید به عوامل متفاوتی توجه کرد. برنامه‌های نوشته شده به زبان پایتون معمولا کندتر از برنامه‌های نوشته به زبان جاوا اجرا می‌شوند. با این حال، توسعه برنامه‌های کاربردی توسط زبان جاوا، زمان بیشتری نسبت به زبان پایتون می‌طلبد. برنامه‌های نوشته شده به زبان پایتون، معمولا 3 تا 5 برابر کوتاه‌تر از معادل آن‌ها در زبان جاوا هستند.

فیلم آموزش برنامه نویسی جاوا Java در فرادرس

کلیک کنید

دلیل این امر را می‌توان به نوع‌های داده‌ای تعبیه شده و سطح بالا و همچنین، پویا بودن زبان پایتون (نوع داده‌ای متغیرها در زمان اجرا و به طور خودکار توسط مفسر مشخص می‌شود) نسبت داد. به عنوان نمونه، برنامه‌نویسان پایتون زمان با ارزش خود را صرف مشخص کردن و نوشتن نوع داده‌ای برای متغیرها نمی‌کنند. همچنین، ساختارهای داده‌ای قدرتمند در پایتون نظیر «لیست‌های چندشکلی» (Polymorphic List) و Dictionary را می‌توان برای نوشتن هر نوع برنامه کاربردی مورد استفاده قرار داد.

به دلیل مشخص شدن نوع داده‌ای متغیرها در زمان اجرا، ماژول‌های اجرای برنامه‌ها در پایتون، زمان پردازشی بیشتری نسبت به جاوا می‌طلبند. به عنوان نمونه، برای اجرای دستور a+b در پایتون، ابتد اشیاء مورد بازرسی قرار می‌گیرند تا نوع داده‌ای آن‌ها مشخص شود. در نقطه مقابل، زبان جاوا عملیات ریاضی + روی اعداد صحیح و اعشاری را به شکل سریع‌تر و موثرتری انجام می‌دهد. با این حال، برای اجرای درست عملیات محاسباتی در زبان جاوا، نیاز است تا نوع داده‌ای متغیرها در هنگام نوشتن برنامه مشخص شود.

به چنین دلایلی زبان پایتون، زبان بهتری برای به هم وصل کردن مؤلفه‌های مختلف نوشته شده به زبان‌های متفاوت است. در حالی که جاوا، زبان یک زبان پیاده‌سازی «سطح پایین» (Low-Level) برای توسعه برنامه‌های کاربردی محسوب می‌شود.

فیلم آموزش مقدماتی چت جی پی تی ChatGPT برای برنامه نویسی وب و ساخت سایت در فرادرس

کلیک کنید

نکته بسیار جالب و مهمی که در مورد جاوا و پایتون وجود دارد این است که ترکیب این دو زبان و استفاده از زبان پایتون برای به هم وصل کردن مؤلفه‌های نوشته شده به زبان جاوا، علاوه بر اینکه منطقی است، ممکن است فرایند تولید برنامه‌های کاربردی با انسجام و قدرتمند را بهبود بخشد.

به عبارت دیگر، مؤلفه‌های مختلف یک زبان برنامه‌نویسی را می‌توان توسط زبان جاوا نوشت و آن‌ها را توسط زبان پایتون با یکدیگر ترکیب کرد تا یک برنامه کاربردی واحد و یکپارچه شکل بگیرد. همچنین، می‌توان از زبان پایتون برای نمونه‌سازی مؤلفه‌های مختلف استفاده کرد تا در مراحل بعدی، مؤلفه‌ها به شکل بهتری توسط زبان جاوا پیاده‌سازی شوند.

برای پشتیبانی از چنین کاربردی، یک پیاده‌سازی نوشته شده به زبان جاوا از زبان برنامه‌نویسی پایتون در حال آماده‌سازی است که اجازه اجرای کدهای پایتون در جاوا و برعکس را به کاربران و برنامه‌نویسان می‌دهد. در این پیاده‌سازی، کدهای منبع پایتون به «بایت‌کُدهای» (Bytecodes) جاوا ترجمه می‌شوند (برای چنین کاری و جهت پشتیبانی از «معناشناسی پویا» (Dynamic Semantics) تعریف شده در زبان پایتون، از یک «کتابخانه زمان اجرا» (Run-time Library) استفاده می‌شود). منظور از معناشناسی، رابطه میان علائم و کلمات‌ با مفهوم آن‌ها در زبان‌های برنامه‌نویسی است.

برنامه‌نویسی شی‌ءگرا از طریق کلاس و ارث‌بری در پایتون

1lass Vehicle:
2    def __init__(self, color, model):
3        self.color = color
4        self.model = model
5
6class Device:
7    def __init__(self):
8        self._voltage = 12
9
10class Car(Vehicle, Device):
11    def __init__(self, color, model, year):
12        Vehicle.__init__(self, color, model)
13        Device.__init__(self)
14        self.year = year
15
16    @property
17    def voltage(self):
18        return self._voltage
19
20    @voltage.setter
21    def voltage(self, volts):
22        print("Warning: this can cause problems!")
23        self._voltage = volts
24
25    @voltage.deleter
26    def voltage(self):
27        print("Warning: the radio will stop working!")
28        del self._voltage

برنامه‌نویسی شی‌ءگرا از طریق کلاس و ارث‌بری در جاوا

1public class Vehicle {
2
3    private String color;
4    private String model;
5
6    public Vehicle(String color, String model) {
7        this.color = color;
8        this.model = model;
9    }
10
11    public String getColor() {
12        return color;
13    }
14
15    public String getModel() {
16        return model;
17    }
18}
19
20public interface Device {
21    int getVoltage();
22}
23
24public class Car extends Vehicle implements Device {
25
26    private int voltage;
27    private int year;
28
29    public Car(String color, String model, int year) {
30        super(color, model);
31        this.year = year;
32        this.voltage = 12;
33    }
34
35    @Override
36    public int getVoltage() {
37        return voltage;
38    }
39
40    public int getYear() {
41        return year;
42    }
43}

تفاوت جاوا اسکریپت با زبان پایتون چیست؟

روش برنامه‌نویسی مبتنی بر اشیاء در زبان پایتون، تقریبا شبیه به زبان جاوا اسکریپت است. زبان پایتون، مانند جاوا اسکریپت و بر خلاف جاوا، سبک خاصی از برنامه‌نویسی را پشتیبانی می‌کند که در آن امکان تعریف و استفاده از توابع و متغیرهای ساده را بدون درگیر شدن با تعاریف کلاسی، برای کاربران و برنامه‌نویسان فراهم می‌کند. با این حال، استفاده از مفاهیم شیءگرایی در زبان جاوا اسکریپت، به همین جا ختم می‌شود.

فیلم آموزش جاوا اسکریپت JavaScript در فرادرس

کلیک کنید

در نقطه مقابل، پایتون امکان استفاده از سبک واقعی برنامه‌نویسی شیءگرا را با استفاده از مفاهیمی نظیر «ارث‌بری» (Inheritance)، کلاس و «چندریختی» (Polymorphism) به کاربران و برنامه‌نویسان می‌‌دهد. پشتیبانی از شیءگرایی واقعی در پایتون، سبب ایجاد برنامه‌های خواناتر با توابع بزرگ‌تر و نوع‌های داده‌ای پیچیده‌تر می‌شود که قابلیت استفاده مجدد (Reuse) به مراتب بهتری نسبت به کدهای جاوا اسکریپت دارند.

تفاوت پرل (Perl) با زبان پایتون چیست؟

اگر چه زبان پایتون و Perl زیربنای مشترکی دارند (هر دو زبان بر اساس Unix Scripting بنا نهاده شده‌اند) و ویژگی‌هی مشابه زیادی دارند، با این حال فلسفه طراحی و توسعه آن‌ها کاملا متفاوت از یکدیگر است. زبان Perl، تاکید زیادی بر پشتیبانی از ویژگی‌های مرتبط با با برنامه‌های کاربردی نظیر «عبارات منظم» (Regular Expression)، خواندن فایل‌ها و تولید گزارش دارد.

فیلم آموزش مقدماتی زبان برنامه نویسی پرل Perl در فرادرس

کلیک کنید

در نقطه مقابل، پایتون تاکید زیادی روی ویژگی‌های مرتبط با روش‌های برنامه‌نویسی نظیر طراحی ساختارهای داده‌ای و برنامه‌نویسی شیءگرا دارد و از طریق فراهم آوردن علائم و قواعد دستوری مناسب برای کد نویسی، برنامه‌نویسان را به نوشتن کدهای خوانا، قابل استفاده مجدد و قابل نگه‌داری تشویق می‌کند.

تفاوت Tcl با زبان پایتون چیست؟

زبان Tcl، مانند پایتون، هم برای به هم وصل کردن مؤلفه‌های نوشته شده به زبان مختلف در قالب یک برنامه کاربردی واحد و یکپارچه (زبان چسبی یا اسکریپتینگ) به کار می‌رود و هم می‌تواند به عنوان پلتفرمی مستقل از دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی برای نوشتن و توسعه برنامه‌های کاربردی به کار گرفته شود.

فیلم آموزش کاربرد ChatGPT در برنامه نویسی پایتون در فرادرس

کلیک کنید

با این حال، زبان Tcl تمامی داده‌ها را در قالب نوع داده‌ای «رشته» (String) ذخیره می‌کند و از لحاظ تعریف ساختارهای داده‌ای بسیار ضعیف‌تر از پایتون است. همچنین، سرعت اجرای دستورات در زبان Tcl بسیار کندتر از سرعت اجرای دستورات در زبان پایتون است.

زبان Tcl، فاقد ویژگی‌های لازم برای نوشتن برنامه‌های بلند نظیر «فضاهای اسمی پیمانه‌ای» (Modular Namespaces) است. همچنین، برای نوشتن برنامه‌های کاربردی بلند در زبان Tcl، از قطعه کدهای نوشته شده به زبان C یا C++‎ استفاده می‌شود که تنها برای همان برنامه کاربردی قابل استفاده خواهند بود. این در حالی است که برای نوشتن همان برنامه‌های کاربردی به زبان پایتون، نیازی به استفاده از کدهای نوشته شده زبان‌های دیگر وجود ندارد و یک برنامه کاربردی را از صفر تا صد می‌توان توسط کدهای خالص پایتون نوشت.

از سوی دیگر، نوشتن برنامه‌های کاربردی به زبان پایتون، به مراتب سریع‌تر از نوشتن مؤلفه‌های یک برنامه کاربردی به زبان زبان C یا C++‎ و اشکال‌‌زدایی آن‌ها در محیط برنامه‌نویسی Tcl است. مهم‌ترین ویژگی زبان Tcl، کیت توسعه Tk toolkit است.

تفاوت Smalltalk با زبان پایتون چیست؟

شاید بزرگ‌ترین تفاوت میان پایتون و زبان Smalltalk، قواعد دستوری قابل قبول‌تر و عامه‌پسندتر پایتون در مقایسه با Smalltalk است که سبب یادگیری آسان‌تر زبان پایتون نسبت به زبان Smalltalk می‌شود. زبان پایتون، مانند زبان Smalltalk، از ویژگی‌های نظیر مقیدسازی یا نسبت‌دهی پویا و پویا بودن در تعیین نوع داده‌ای متغیرها برخوردار است. همچنین، تمامی عناصر در زبان پایتون «شیء» (Object) هستند.

فیلم آموزش کاربرد ChatGPT در برنامه نویسی پایتون در فرادرس

کلیک کنید

با این حال، زبان پایتون میان نوع‌های داده‌ای تعبیه شده (نوع‌های داده‌ای اصلی در زبان پایتون که از نوع کلاس هستند) و نوع‌های داده‌ای تعریف شده به وسیله کاربر تمایز قائل می‌شود و اجازه ارث‌بری از نوع‌های داده‌ای اصلی را به کاربران و برنامه‌نویسان نمی‌دهد.

کتابخانه استاندارد تعریف کننده مجموعه نوع‌های داده‌ای زبان Smalltalk، مرتب‌تر و ساخت‌یافته‌تر است. این در حالی است که کتابخانه‌های پایتون، امکانات بیشتری جهت کار کردن با موجودیت‌های اینترنتی و وب نظیر ایمیل، HTML و FTP در اختیار کاربران و برنامه‌نویسان قرار می‌دهد.

زبان پایتون، فلسفه طراحی و توسعه متفاوت‌تری در رابطه با محیط‌های توسعه برنامه کاربردی و توزیع کد دارد. در زبان Smalltalk، سیستم یکپارچه‌ای برای مدیریت کتابخانه‌ها (Libraries) و بسته‌های نرم‌افزاری (Packages) در اختیار کاربران و برنامه‌نویسان قرار داده می‌شود و تمامی کتابخانه‌ها و بسته‌ها فقط درون این سیستم مدیریت می‌شوند. در این سیستم یکپارچه (System Image)، تمامی کتابخانه‌های استاندارد و بسته‌های تعریف شده به وسیله کاربر، در کنار یکدیگر مدیریت می‌شوند.

در زبان پایتون، هم ماژول‌ها و کتابخانه‌های استاندارد و هم ماژول‌ها و کتابخانه‌های تعریف شده توسط کاربر، در فایل‌های جداگانه‌ای ذخیره می‌شوند که امکان بازمرتب‌سازی و توزیع این ماژول‌ها و کتابخانه‌ها را، خارج از سیستم، برای کاربر و برنامه‌نویس فراهم می‌کند. در نتیجه، از آنجایی که زبان پایتون، کتابخانه تعبیه شده‌ای برای طراحی «واسط کاربری گرافیکی» (Graphical User Interface) ندارد، این امکان برای کاربران و برنامه‌نویسان وجود دارد که بیش از یک کتابخانه (منظور، کتابخانه تعریف شده توسط کاربر یا کتابخانه شخص ثالث) را برای تعریف واسط کاربری گرافیکی در برنامه خود مورد استفاده قرار دهند.

تفاوت C++‎ با زبان پایتون چیست؟

تقریبا تمامی مواردی که در رابطه با مقایسه ویژگی‌های پایتون و جاوا بیان شده است، در مورد زبان C++‎ نیز صدق می‌کند؛ با این تفاوت که اگر کدهای یک برنامه نوشته شده به زبان پایتون، تنها 3 تا 5 برابر کوتاه‌تر از کدهای همان برنامه در زبان جاوا باشند، این کدها در مقایسه با کدهای همان برنامه در زبان C++‎، چیزی حدود 5 تا 10 برابر کوتاه‌تر خواهند بود.

فیلم آموزش برنامه نویسی C++‎ سی پلاس پلاس در فرادرس

کلیک کنید

شواهد عینی و واقع‌گرایانه نشان می‌دهد که یک برنامه‌نویس پایتون، برای کد نویسی برنامه‌ای که نوشتن آن در زبان C++‎ چیزی حدود 1 سال زمان می‌برد، تنها به دو ماه زمان نیاز خواهد داشت. همچنین، از زبان پایتون می‌توان برای به هم وصل کردن مؤلفه‌های نوشته شده به زبان C++ ‎در قالب یک برنامه کاربردی واحد و یکپارچه استفاده کرد.

برنامه‌نویسی شی‌ءگرا از طریق کلاس و ارث‌بری در پایتون

1class B1:
2    def f1(self):
3        print "In f1"
4
5class B2:
6    def f2(self):
7        self.f1()
8
9class D (B1, B2):
10    def fD(self):
11        self.f2()

برنامه‌نویسی شی‌ءگرا از طریق کلاس و ارث‌بری در C++‎

1class B1 {
2    public:
3    virtual ~B1() {}
4    virtual void f1() { cout << "In f1" << endl; }
5};
6
7template <typename Derived>
8class B2 {
9    public:
10    virtual ~B2() {}
11    virtual void f2() { dynamic_cast<Derived *>(this)->f1(); }
12};
13
14class D : public B1, public B2<D> {
15    public:
16    void fD() { f2(); }
17};

تفاوت Common Lisp و ‎Scheme با زبان پایتون چیست؟

معناشناسی پویای (Dynamic Semantics) این دو زبان، شباهت زیادی به زبان پایتون دارد ولی رویکرد آن‌ها به قواعد دستوری کاملا متفاوت است. قواعد دستوری پایتون، نسبت به این دو زبان، بسیار ساده‌تر و یادگیری آن‌ به مراتب ساده‌تر است. همچنین، قابلیت مهم پایتون، امکان «ساختن» (Build) و اجرای «تکه‌هایی از برنامه‌» (Program Fragments)، در هنگام اجرای برنامه اصلی و بدون ایجاد وقفه در آن است.

فیلم آموزش کاربرد ChatGPT در برنامه نویسی پایتون در فرادرس

کلیک کنید

مزایای کلیدی زبان پایتون چیست؟

موفقیت پایتون در میان جامعه برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان، به دلیل ویژگی‌ها و مزایایی است که در اختیار برنامه‌نویسان مبتدی و توسعه‌دهندگان حرفه‌ای قرار می‌دهد.

فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

سادگی استفاده و یادگیری زبان پایتون

اگر از هر کدام از کاربرانی که به طور حرفه‌ای یا به شکل مبتدی با پایتون برنامه‌نویسی کرده‌اند، پرسیده شود که مهم‌ترین ویژگی زبان پایتون چیست و کدام ویژگی پایتون، آن‌ها را به استفاده بیشتر از پایتون ترغیب کرده است، بدون شک سادگی استفاده و یادگیری پایتون جزء ویژگی‌های ذکر شده خواهد بود.

یادگیری قواعد نحوی پایتون زمان کمی می‌طلبد و برای نوشتن اولین برنامه خود به زبان پایتون، به زمان زیادی نیاز ندارید. قواعد دستوری زبان برنامه‌نویسی پایتون به گونه‌ای طراحی شده‌اند که خوانا و صریح باشند. در نتیجه، پایتون زبان ایده‌آلی برای آموزش برنامه‌نویسی به مبتدیان و حتی کودکان است. این ویژگی مهم پایتون سبب می‌شود تا برنامه‌نویسان وقت بیشتری برای فکر کردن به حل مسأله داشته باشند و زمان کمتری را برای فکر کردن به پیچیدگی‌های زبان برنامه‌نویسی یا فهمیدن کدهای نوشته توسط دیگر برنامه‌‌نویسان صرف کنند.

پشتیبانی و استفاده گسترده از زبان پایتون

در بیشتر معیارهای موجود برای سنجش میزان محبوبیت نظیر Tiobe Index، پایتون به عنوان یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی در جهان شناخته شده است. همچنین، تعداد فوق‌العاده زیاد پروژ‌ه‌های برنامه‌نویسی موجود در سایت Github، گواه این ادعا است که پایتون یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین زبان‌های برنامه‌نویسی در دنیا است. پایتون در بسیاری از پلتفرم‌ها و سیستم‌های عامل اصلی (و حتی پلتفرم‌ها و سیستم‌های عامل جزئی) اجرا می‌شود.

فیلم آموزش کاربرد ChatGPT در برنامه نویسی پایتون در فرادرس

کلیک کنید

بسیاری از سرویس‌های تحت وب و کتابخانه‌های برنامه‌نویسی، به برنامه‌نویسان پایتون اجازه می‌دهند که از سرویس‌ها و کتابخانه‌های خود به رایگان استفاده کنند. زبان پایتون ممکن است سریع‌ترین زبان برنامه‌نویسی نباشد ولی بدون شک، تنوع کتابخانه‌ها و بسته‌های برنامه‌نویسی در زبان پایتون کم‌نظیر است.

برنامه‌نویسی حرفه‌ای با پایتون

اگر چه اسکریپتینگ و «خودکارسازی» (Automation) وظایف و فرایندها، بیشترین استفاده‌های موردی از زبان پایتون محسوب می‌شوند، ولی از زبان پایتون برای تولید برنامه‌های کاربردی حرفه‌ای و با کیفیت نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد (تولید برنامه‌های کاربردی Desktop و سرویس‌های تحت وب).

معایب زبان پایتون چیست؟

با اینکه زبان برنامه‌نویسی پایتون یک زبان «همه منظوره» (General Purpose) محسوب می‌شود، با این حال ویژگی‌های منحصر به فرد آن سبب می‌شود تا برای برخی از کاربردهای خاص زبان‌های برنامه‌نویسی مناسب نباشد. در دادمه، برخی از کاستی‌ها و معایب پایتون به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی همه منظوره ذکر خواهد شد.

فیلم آموزش برنامه نویسی پایتون + مثال های عملی در Python در فرادرس

کلیک کنید

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا محسوب می‌شود و برای برنامه‌نویسی در سطح سیستمی مناسب نیست. در نتیجه، از زبان پایتون نمی‌توان برای کد نویسی «برنامه راه‌اندازی دستگاه‌ها» (Device Drivers) و یا «هسته سیستم‌های عامل» (OS Kernels) استفاده کرد.

همچنین در شرایطی که نیاز توسعه «باینری‌های مستقل چندسکویی» (Cross-Platform Standalone Binaries) از برنامه‌های کاربردی پیاده‌سازی شده باشد، استفاده از پایتون مناسب نیست. البته، توسعه یک نرم‌افزار، برای سیستم‌های عامل ویندوز، مک و لینوکس، در زبان برنامه‌نویسی پایتون امکان‌پذیر است ولی کار ساده‌ای نیست.

در نهایت، در صورتی که اولویت و نیاز اول و آخر سازمانی در هنگام توسعه برنامه کاربردی، سرعت بهینه اجرا در تمامی جنبه‌های برنامه مورد نظر باشد، استفاده از زبان برنامه‌نویسی پایتون بهترین انتخاب نخواهد بود. در چنین حالتی، بهتر است از زبان‌های دیگر نظیر C یا C++‎ یا جاوا استفاده شود.

موارد استفاده از زبان پایتون چیست؟

مهم‌ترین استفاده موجود از زبان پایتون، اسکریپتینگ و خودکارسازی فرایندها و وظایف است. با این حال، پایتون تنها زبانی برای اسکریپتینگ و خودکارسازی فرایندها محسوب نمی‌شود؛ از پاتون برای خودکارسازی تعامل کاربران با مرورگرهای وب یا واسط کاربری گرافیگی برنامه‌های کاربردی و یا ایجاد تنظیمات و تغییرات سیستمی در ابزارهایی نظیر Ansible و Salt نیز استفاده می‌شود.

فیلم آموزش کاربرد ChatGPT در برنامه نویسی پایتون در فرادرس

کلیک کنید

برنامه‌نویسی عمومی کاربردی با پایتون

این امکان برای برنامه‌نویسان پایتون وجود دارد که برنامه‌های کاربردی (با واسط کاربری گرافیکی) و برنامه‌های «خط دستوری» (Command Line) را در قالب فایل‌های اجرایی و برای استفاده عموم، به‌کاراندازی و منتشر کنند. زبان پایتون، قابلیت تولید فایل‌های باینری (Binary Files) مستقل از فایل‌های اسکریپت را ندارد. با این حال، «کتابخانه‌ها و بسته‌های برنامه‌نویسی شخص ثالث» (Third-Party Libraries and Packages) نظیر cx_Freeze و  PyInstaller برای زبان پایتون ارائه شده است که امکان تولید فایل‌های باینری متناظر با اسکریپت‌ها را به کاربران و برنامه‌نویسان می‌دهند.

علم داده و یادگیری ماشین با پایتون

امروزه، تحلیل پیشرفته داده‌ها به یکی از حوزه‌های اصلی علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات و همچنین، یکی از حوزه‌های اصلی و کاربردی زبان برنامه‌نویسی پایتون تبدیل شده است. بخش عظیمی از بسته‌ها و کتابخانه‌های برنامه‌نویسی که در علم داده و یادگیری ماشین مورد استفاده قرار می‌گیرند، واسط‌های برنامه‌نویسی کاربردی» (Application Programming Interface) برای زبان پایتون منتشر کرده‌اند.

فیلم آموزش یادگیری ماشین و پیاده سازی در پایتون Python – بخش یکم در فرادرس

کلیک کنید

در نتیجه، زبان پایتون به محبوب‌ترین واسط دستوری و زبان برنامه‌نویسی مقصد برای توسعه کتابخانه‌های یادگیری ماشین و دیگر الگوریتم‌های محاسبات عددی تبدیل شده است. کتابخانه‌هایی نظیر SciPy ،Pandas ،Python و NumPy از جمله مهم‌ترین کتابخانه‌های پایتون برای مقاصد علم داده و یادگیری ماشین هستند.

سرویس‌های تحت وب و واسط‌های برنامه‌نویسی کاربردی RESTful در پایتون

کتابخانه‌های داخلی (تعبیه شده) پایتون و چارچوب‌های تحت وب شخص ثالث، روش‌های سریع و راحتی برای تولید واسط‌های برنامه‌نویسی کاربردی RESTful و «سایت‌های داده محور» (Data-Driven Sites) در اختیار کاربران و برنامه‌نویسان قرار می‌دهد.

فیلم آموزش فریم ورک جنگو در پایتون – ساخت Web APIs با Django Rest در فرادرس

کلیک کنید

نسخه‌های به روز شده از زبان برنامه‌نویسی پایتون، پشتیبانی قدرتمندی از «عملیات ناهمگام» (Asynchronous Operations) فراهم کرده‌اند. پشتیبانی پایتون از عملیات ناهمگام به سایت‌ها این امکان را می‌دهد که با در اختیار داشتن ابزارهای مناسب، ده‌ها هزار «درخواست» (Request) در ثانیه را پاسخگو باشند.

از جمله دیگر کاربردها و موارد استفاده مهم پایتون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تولید بازی‌های ویدیویی توسط پایتون
• تولید آموزش‌های تعاملی علم داده توسط Jupyter Notebooks
• نوشتن آزمون‌های مختلف جهت صحت‌سنجی وضعیت زیرساخت‌های IT
• کدنویسی C و پایتون توسط زبان برنامه‌نویسی پایتون

فیلم مجموعه آموزش برنامه نویسی پایتون Python – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

مجموعه آموزش‌های مرتبط با زبان برنامه‌نویسی پایتون که در مجله فرادرس تهیه شده‌اند و برای عموم مخاطبان و خوانندگان در دسترس قرار گرفته‌اند، در اینجا گردآوری شده‌اند. در صورتی که تمایل دارید با زبان برنامه‌نویسی پایتون و نحوه کدنویسی در این زبان آشنا شوید، توصیه می‌شود که آموزش‌های ارائه شده در این مطب را مطالعه کنید.

اگر نوشته بالا برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• مجموعه آموزش‌های برنامه‌نویسی پایتون Python
• گنجینه آموزش‌های برنامه نویسی پایتون (Python)
• مجموعه آموزش‌های برنامه‌نویسی
• زبان برنامه نویسی پایتون (Python) — از صفر تا صد
• ترفندهای برنامه‌نویسی در پایتون — از صفر تا صد
• نصب پایتون — از صفر تا صد
• آموزش پایتون (Python) — مجموعه مقالات جامع وبلاگ فرادرس

^^