با زبان برنامه‌نویسی پایتون و ویژگی‌ها و موارد کاربرد آن آشنا شوید

پایتون (Python) یک زبان برنامه نویسی سطح بالا، چند منظوره و شی گرا است. همانند PERL، پایتون نیز در میان برنانه‌نویس‌های باتجربه ++C و جاوا، محبوب است. کدهای نوشته شده به این زبان را می‌توان در چندین سیستم‌عامل از جمله UNIX ،MacOS ،MS-DOS ،OS/2 ،Windows 10 و Windows 11 تفسیر و مورد استفاده قرار داد. در این مطلب قصد داریم که شما را بیشتر با این زبان برنامه‌نویسی آشنا کنیم.

منشا پایتون و مزایای آن

پایتون حدود 3 دهه پیش به وجود آمد. مخترع هلندی این زبان یعنی گیدو ون روسوم (Guido van Rossum)، به دلیل علاقه به گروه کمدی Monty Python’s Flying Circus در آن زمان، نام این زبان برنامه‌نویسی را پایتون گذاشت. این زبان توانسته تا در میان برنامه‌نویس‌هایی که قصد رفع باگ‌ را داشته و یا اینکه می‌خواهند توانایی‌های کد خود را افزایش دهند، به محبوبیت برسد.

شهرت پایتون به دلیل قدرتمند بودن، سریع بودن و جذاب‌تر کردن برنامه‌نویسی است. کاربران این زبان می‌توانند به‌صورت پویا به تایپ متغیرها پرداخته و در این بین مجبور نیستند که نوع متغیر را مشخص کنند. کدنویس‌ها می‌توانند پایتون را به‌صورت رایگان دانلود کرده و سریعا کار را آغاز کنند. کد منبع (Source Code) این زبان به‌صورت رایگان در دسترس بوده و همچنین می‌توانید تغییرات گوناگونی را بر روی آن اعمال کرده و سپس مجددا از آن استفاده نمایید.

یکی از دلایل محبوبیت گسترده پایتون، تمیز بودن و خوانایی بالای کدهای نوشته شده با این زبان است. از این زبان معمولا در زمینه‌هایی همانند تحلیل داده، یادگیری ماشینی (ML) و توسعه وب استفاده می‌شود. کدهای نوشته شده به زبان پایتون، آسان خوانده شده و همچنین درک و یادگیری آن‌ها نیز دشوار نیست. نیازمندی‌های کم پایتون در زمینه عبارت‌های منبع باعث شده تا کدهای نوشته شده به این زبان، قدرتمند باشند و همچنین خوانش آن‌ها نیز آسان شود. اپلیکیشن‌هایی که به زبان پایتون نوشته شده‌اند، حجم کمتری نسبت به اپلیکیشن‌های نوشته شده با زبان‌هایی همانند جاوا دارند و دلیل این موضوع نیز به تعداد کمتر خطوط کد بازمی‌گردد.

یکی دیگر از دلایل محبوبیت زبان برنامه نویسی پایتون این است که مفسر (Interpreter) آن در پیدا کردن باگ‌ها و ایجاد Exceptionها، عملکرد خوبی دارد. در چنین مواردی، ورودی نامناسب باعث ایجاد خطای بخش‌بندی نمی‌شوند. از آنجایی هم که ابزار اشکال‌زدایی (Debugger) این زبان، مبتنی بر پایتون است، پس دیگر کاربران لازم نیست که نگران تداخل‌های بالقوه باشند. رشد زبان پایتون همچنان ادامه داشته و شرکت‌های بزرگ چند ملیتی نیز هم از آن استفاده کرده و هم اینکه راهنماها و منابع گوناگونی را در رابطه با آن، منتشر می‌کنند.

ویژگی‌های زبان پایتون

1. کدنویسی با استفاده از آن آسان است. پایتون یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا بوده و یادگیری آن در قیاس با زبان‌هایی همانند C، سی شارپ، جاوا اسکریپت، جاوا و …، آسان‌تر است. هر کسی در طول یک روز می‌تواند پایه‌های این زبان را فرا بگیرد.

2. رایگان و متن باز است. پایتون یک زبان رایگان بوده که می‌توانید با مراجعه به این آدرس، آن را به‌صورت رایگان دانلود کنید. متن-باز بودن این زبان بدین معنا است که کد منبع آن نیز در دسترس عموم قرار دارد.

3. شی گرا است یکی از ویژگی‌های مهم این زبان، شی گرا بودن آن است. پایتون از مفاهیم شی گرایی، کلاس‌ها و کپسوله کردن اشیا، پشتیبانی می‌کند.
4. پشتیبانی از رابط کاربری گرافیکی. در پایتون با استفاده از PyQt5 ،PyQt4 ،wxPython و یا Tk می‌توانید رابط کاربری گرافیکی ایجاد کنید. PyQt5 محبوب‌ترین گزینه جهت ایجاد اپلیکیشن‌های گرافیکی با استفاده از پایتون است.
5. یک زبان سطح بالا است. سطح بالا بودن این زبان بدین معنا بوده که هنگامی‌که با استفاده از آن کدنویسی می‌کنید، لازم نیست که معماری سیستم را بلد باشید و همچنین نیازی هم به مدیریت حافظه ندارید.
6. قابلیت توسعه‌پذیری پایتون یک زبان برنامه نویسی توسعه‌پذیر است. کاربران می‌توانند کدهای پایتون را در داخل زبان‌های C و یا ++C نوشته و همچنین آن کد را در همین زبان‌ها نیز کامپایل کنند.
7. پایتون یک زبان پرتابل است. مثلا اگر مقداری کد پایتون برای ویندوز داشته باشید و بخواهید که آن را بر روی پلتفرمی دیگر همانند لینوکس، Unix و یا مک اجرا کنید، آنگاه لازم نیست که کد خود را تغییر دهید و سریعا می‌توانید آن را بر روی پلتفرم‌های دیگر نیز اجرا کنید.
8. یک زبان یکپارچه است. از آنجایی که می‌توانیم این زبان را با سایر زبان‌های دیگر همانند C و یا ++C ادغام کنیم، پس یک زبان یکپارچه به حساب می‌آید.
9. پایتون یک زبان تفسیر شده است. از آنجایی که کدهای پایتون به‌صورت خط به خط اجرا می‌شوند، پس می‌توان آن را یک زبان تفسیر شده به حساب آورد. در واقع نیاز نیست که پایتون را همانند زبان‌های C++ ،C، جاوا و … کامپایل کرد و همین باعث می‌شود که فرایند اشکال‌زدایی در این زبان، آسان‌تر باشد. کد منبع پایتون به یک فرم فوری به نام Bytecode تبدیل می‌شود.
10. کتابخانه استاندارد گسترده. کتابخانه استاندارد و وسیع پایتون، طیف گسترده‌ای از ماژول‌ها و عملکردها را ارائه می‌دهد، بنابراین لازم نیست که برای هر چیز کوچکی، خودتان شروع به کدنویسی کنید. از جمله این کتابخانه‌ها می‌توان به عبارات منظم، تست واحد، مرورگرهای وب و … اشاره کرد.
11. نوع متغیرهای آن از نوع پویا هستند. این ویژگی بدین معنا است که نوع متغیرها همانند int ،double ،long و … در زمان اجرا (Run Time) مشخص شده (نه از قبل) و به همین دلیل در هنگام کدنویسی نیازی به مشخص کردن نوع متغیرها ندارید.

موارد استفاده از زبان برنامه نویسی پایتون

پایتون نوع داده پویا، کلاس‌های از پیش آماده و رابط‌های بسیاری را در رابطه با فراخوان‌های سیستمی (System Call) و کتابخانه‌ها (Libraries) فراهم می‌کند. کاربران با استفاده از زبان‌های دیگر همانند C یا ++C می‌توانند زبان برنامه‌نویسی پایتون را گسترش دهند. ساختار داده سطح بالا، اتصال و متغیرهای پویا باعث شده‌اند تا پایتون در زمینه توسعه‌ سریع اپلیکیشن‌ها، بسیار پرکاربرد باشد.

پایتون گاهی اوقات به‌عنوان یک زبان اتصال دهنده یا اسکریپتینگ مورد استفاده قرار گرفته و به وسیله آن، اجزاهای گوناگون به یکدیگر متصل می‌شوند. یکی از موارد کاربرد در این زمینه، استفاده از پایتون در فناوری Microsoft Active Server Page است. موارد کاربرد اصلی زبان برنامه نویسی پایتون شامل موارد زیر هستند:

• یادگیری ماشینی
• توسعه وب سمت سرور
• توسعه نرم‌افزار
• اسکریپت‌نویسی سیستم

هر کسی که با فیسبوک، گوگل، اینستاگرام، Reddit، اسپاتیفای و یا یوتیوب استفاده کرده باشد، آنگاه با کدهای پایتون نیز مواجه شده است. این زبان همچنین در سیستم تابلوی امتیازات زمین کریکت ملبورن استرالیا، مورد استفاده قرار گرفته است. Z Object Publishing Environment نیز یک اپلیکیشن سرور محبوب بوده که با استفاده از پایتون، برنامه‌نویسی شده است.

نسخه‌ فعلی، محیط توسعه و ابزارهای مورد پشتیبانی

Python 3.0 به سال 2008 بازمی‌گردد و همچنان آخرین نسخه از این زبان است. برخلاف آپدیت‌های پیشین که بر روی اشکال‌زدایی نسخه‌های قبلی پایتون متمرکز شده بودند، Python 3 سازگاری و سبک کد این زبان را رو به جلو حرکت داده است. در نتیجه این موضوع، نسخه‌های قدیمی‌تر توسط Python 3 پشتیبانی نمی‌شوند. دستور نوشتار کد (Syntax) به تکرار و افزونگی محدود شده و همین باعث می‌شود تا به روش‌های مختلف با یک وظیفه خاص برخورد شود. این تغییر کوچک باعث شده تا یادگیری این زبان برای تازه‌کارها، آسان‌تر شود.

Integrated Development and Learning Environment یا همان IDLE، محیط توسعه استاندارد این زبان است. این محیط از طریق پنجره Python Shell، دسترسی به حالت تعاملی این زبان را امکان‌پذیر می‌کند. کاربران همچنین از طریق Python IDLE می‌توانند نسبت به ایجاد و یا ویرایش فایل‌های منبع پایتون، اقدام کنند.

PythonLauncher به توسعه‌دهنده‌ها این امکان را می‌دهد که اسکریپت‌های این زبان را از طریق دسکتاپ اجرا کنند. در این رابطه کافی است که PythonLauncher را به‌عنوان اپلیکیشن پیش‌فرض اجرا کننده فایل‌های py.، انتخاب کنید. PythonLauncher در زمینه شیوه اجرای اسکریپت‌های پایتون، گزینه‌های مختلفی را در اختیار کاربران قرار می‌دهد. Anaconda یک توزیع متن-باز پیشرو برای زبان‌های پایتون و R بوده که دارای بیش از 300 کتابخانه مخصوص توسعه پروژه‌های یادگیری ماشینی است. هدف اصلی Anaconda، ساده‌سازی توسعه و مدیریت پکیج‌ها است.

هنگامی‌که کتابخانه گسترده و رایگان این زبان و مفسر آن با یکدیگر ترکیب شوند، آنگاه می‌توان زبان پایتون را یک گزینه مقرون‌به‌صرفه به حساب آورد. پایتون موارد کاربرد مختلفی دارد. به‌عنوان نمونه کاربران بدون نیاز به طی کردن گام‌های تلفیقی می‌توانند وارد چرخه ویرایش، تست و اشکال‌زدایی شوند. به چنین دلایلی، توسعه‌دهندگان جهت افزایش بهره‌وری و کارایی خود، از این زبان استفاده می‌کنند.