آموزش پایتون - ویژگی ها

پایتون یک زبان اسکریپت‌نویسی غنی از امکانات، سطح بالا، مفسری، تعاملی و شیءگرا است. پایتون به دلیل ویژگی‌هایی مانند خوانایی، سادگی، کتابخانه‌های گسترده و بسیاری قابلیت‌های دیگر، زبانی انعطاف‌پذیر و بسیار محبوب برای برنامه‌نویسی است. در این آموزش، با ویژگی‌های مختلف پایتون آشنا می‌شویم که آن را به زبانی قدرتمند و انعطاف‌پذیر برای برنامه‌نویسی تبدیل می‌کنند.

مهم‌ترین ویژگی‌های پایتون عبارت‌اند از:

• یادگیری آسان
• دارای نوع‌دهی پویا
• مبتنی بر مفسر
• تعاملی
• پشتیبانی از چندین الگوی برنامه‌نویسی
• کتابخانه استاندارد
• متن‌باز و چندسکویی
• برنامه‌های رابط کاربری گرافیکی
• اتصال به پایگاه داده
• قابلیت توسعه‌پذیری
• جامعه فعال توسعه‌دهندگان

یادگیری آسان

این یکی از مهم‌ترین دلایل محبوبیت پایتون است. پایتون مجموعه محدودی از کلمات کلیدی دارد. ویژگی‌هایی مانند نحو ساده، استفاده از تورفتگی برای جلوگیری از شلوغی ناشی از آکولادها و نوع‌دهی پویا که نیازی به تعریف قبلی متغیر ندارد، به افراد مبتدی کمک می‌کنند پایتون را سریع و آسان یاد بگیرند.

دارای نوع‌دهی پویا

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی با نوع‌دهی پویا است. در پایتون، لازم نیست هنگام تعریف متغیر، نوع آن را مشخص کنید. به لطف ویژگی نوع‌دهی پویا، نوع متغیرها در زمان اجرا و بر اساس مقداری که به آن‌ها اختصاص داده شده است، تعیین می‌شود.

مبتنی بر مفسر

دستورالعمل‌های هر زبان برنامه‌نویسی باید به کد ماشین تبدیل شوند تا پردازنده بتواند آن‌ها را اجرا کند. زبان‌های برنامه‌نویسی یا مبتنی بر کامپایلر هستند یا مبتنی بر مفسر.

در روش مبتنی بر کامپایلر، نسخه‌ای به زبان ماشین از کل برنامه مبدأ تولید می‌شود. اگر حتی یک دستور اشتباه وجود داشته باشد، فرایند تبدیل با شکست مواجه می‌شود. به همین دلیل، فرایند توسعه برای افراد مبتدی دشوار و زمان‌بر است. زبان‌های خانواده C، از جمله C، C++، Java، C# و غیره، مبتنی بر کامپایلر هستند.

پایتون زبانی مبتنی بر مفسر است. مفسر هر بار یک دستور را از کد منبع دریافت می‌کند، آن را به کد ماشین تبدیل می‌کند و سپس اجرا می‌کند. دستورهای پیش از اولین خطای رخ‌داده اجرا می‌شوند. این ویژگی اشکال‌زدایی برنامه را آسان‌تر می‌کند و به همین دلیل برای برنامه‌نویسان مبتدی مفید است و به آن‌ها کمک می‌کند به‌تدریج اعتمادبه‌نفس بیشتری پیدا کنند. بنابراین، پایتون زبانی مناسب برای افراد مبتدی است.

تعاملی

توزیع استاندارد پایتون دارای یک پوسته تعاملی است که بر اساس اصل REPL (خواندن، ارزیابی، چاپ و تکرار) کار می‌کند. این پوسته اعلان پایتون >>> را نمایش می‌دهد. می‌توانید هر عبارت معتبر پایتون را وارد کنید و کلید Enter را فشار دهید. مفسر پایتون بلافاصله پاسخ را برمی‌گرداند و اعلان دوباره نمایش داده می‌شود تا عبارت بعدی را دریافت کند.

>>> 2*3+1
7
>>> print ("Hello World")
Hello World

حالت تعاملی به‌ویژه برای آشنایی با یک کتابخانه و آزمایش قابلیت‌های آن مفید است. می‌توانید پیش از نوشتن یک برنامه، قطعه‌کدهای کوچک را در حالت تعاملی آزمایش کنید.

پشتیبانی از چندین الگوی برنامه‌نویسی

پایتون زبانی کاملاً شیءگرا است. هر چیزی در یک برنامه پایتون، یک شیء محسوب می‌شود. با این حال، پایتون به‌گونه‌ای انعطاف‌پذیر طراحی شده است که می‌توان از قابلیت‌های شیءگرایی آن در کنار سبک‌های برنامه‌نویسی دستوری یا رویه‌ای، مانند C، استفاده کرد. پایتون همچنین قابلیت‌هایی دارد که به برنامه‌نویسی تابعی شباهت دارند. افزون بر این، ابزارهای شخص ثالثی توسعه یافته‌اند که از الگوهای برنامه‌نویسی دیگری مانند برنامه‌نویسی جنبه‌گرا و برنامه‌نویسی منطقی پشتیبانی می‌کنند.

کتابخانه استاندارد

با وجود اینکه پایتون کلمات کلیدی بسیار کمی دارد (فقط سی‌وپنج کلمه)، نرم‌افزار آن همراه با یک کتابخانه استاندارد شامل تعداد زیادی ماژول و بسته توزیع می‌شود. بنابراین، پایتون به‌صورت پیش‌فرض از نیازهای برنامه‌نویسی مانند سریال‌سازی، فشرده‌سازی داده‌ها، پردازش داده‌های اینترنتی و بسیاری موارد دیگر پشتیبانی می‌کند. پایتون به رویکرد «همه امکانات موردنیاز از ابتدا فراهم است» شهرت دارد.

برخی از ماژول‌های محبوب پایتون عبارت‌اند از:

• NumPy
• Pandas
• Matplotlib
• Tkinter
• Math

متن‌باز و چندسکویی

توزیع استاندارد پایتون را می‌توان بدون هیچ محدودیتی از نشانی https://www.python.org/downloads/ دانلود کرد. همچنین می‌توانید نسخه‌های ازپیش‌کامپایل‌شده آن را برای سیستم‌عامل‌های مختلف دریافت کنید. علاوه بر این، کد منبع پایتون نیز به‌صورت رایگان در دسترس است؛ به همین دلیل، این زبان در دسته نرم‌افزارهای متن‌باز قرار می‌گیرد.

نرم‌افزار پایتون، همراه با مستندات آن، تحت مجوز بنیاد نرم‌افزار پایتون توزیع می‌شود. این مجوز از نوع مجوزهای آزادگیرانه به سبک BSD است و با مجوز عمومی همگانی گنو (GNU GPL) سازگاری دارد.

پایتون زبانی چندسکویی است. نسخه‌های ازپیش‌کامپایل‌شده آن برای استفاده در سیستم‌عامل‌های مختلفی مانند Windows، Linux، Mac OS و Android OS در دسترس هستند. پیاده‌سازی مرجع پایتون CPython نام دارد و با زبان C نوشته شده است. می‌توانید کد منبع آن را دانلود کنید و برای سیستم‌عامل خود کامپایل کنید.

برنامه پایتون ابتدا به بایت‌کد میانی و مستقل از پلتفرم کامپایل می‌شود. سپس ماشین مجازی موجود در مفسر، این بایت‌کد را اجرا می‌کند. این سازوکار باعث می‌شود پایتون زبانی چندسکویی باشد و بتوان برنامه‌های پایتون را به‌آسانی از یک سیستم‌عامل به سیستم‌عامل دیگر منتقل کرد.

برنامه‌های رابط کاربری گرافیکی

توزیع استاندارد پایتون دارای یک کتابخانه گرافیکی بسیار خوب به نام TKinter است. این کتابخانه، نسخه‌ای از ابزار بسیار محبوب ساخت رابط کاربری گرافیکی TCL/Tk برای پایتون است. با استفاده از پایتون می‌توانید برنامه‌های رابط کاربری گرافیکی جذاب و کاربرپسند بسازید. ابزارهای ساخت رابط کاربری گرافیکی معمولاً با زبان‌های C/C++ نوشته می‌شوند. بسیاری از آن‌ها برای پایتون نیز توسعه داده شده‌اند. از جمله این ابزارها می‌توان به PyQt، WxWidgets، PySimpleGUI و غیره اشاره کرد.

اتصال به پایگاه داده

تقریباً می‌توان از هر نوع پایگاه داده‌ای به‌عنوان بخش پشتیبان یک برنامه پایتون استفاده کرد. DB-API مجموعه‌ای از مشخصات برای نرم‌افزارهای درایور پایگاه داده است که امکان ارتباط پایتون با پایگاه‌های داده رابطه‌ای را فراهم می‌کند. پایتون با کمک کتابخانه‌های شخص ثالث متعددی می‌تواند با پایگاه‌های داده غیررابطه‌ای یا NoSQL مانند MongoDB نیز کار کند.

قابلیت توسعه‌پذیری

اصطلاح توسعه‌پذیری به توانایی افزودن قابلیت‌های جدید یا تغییر قابلیت‌های موجود اشاره دارد. همان‌طور که پیش‌تر گفته شد، CPython که پیاده‌سازی مرجع پایتون است، با زبان C نوشته شده است. بنابراین، می‌توان ماژول‌ها و کتابخانه‌ها را به‌آسانی با زبان C نوشت و آن‌ها را در کتابخانه استاندارد گنجاند. پیاده‌سازی‌های دیگری نیز از پایتون وجود دارند؛ از جمله Jython که با زبان Java نوشته شده است و IPython که با زبان C# نوشته شده است. بنابراین، امکان نوشتن و ادغام قابلیت‌های جدید در این پیاده‌سازی‌ها به‌ترتیب با استفاده از Java و C# وجود دارد.

جامعه فعال توسعه‌دهندگان

به دلیل محبوبیت پایتون و متن‌باز بودن آن، تعداد زیادی از توسعه‌دهندگان پایتون به‌طور مرتب در انجمن‌های آنلاین و کنفرانس‌ها با یکدیگر تعامل دارند. بنیاد نرم‌افزار پایتون نیز اعضای بسیاری دارد که در راستای مأموریت این سازمان، یعنی «ترویج، حفاظت و پیشبرد زبان برنامه‌نویسی پایتون»، فعالیت می‌کنند.

پایتون از حمایت قابل‌توجه نهادها و شرکت‌ها نیز برخوردار است. شرکت‌های بزرگ فناوری اطلاعات مانند گوگل، مایکروسافت و متا با تهیه مستندات و منابع دیگر، سهم قابل‌توجهی در توسعه آن دارند.

علاوه بر ویژگی‌های ذکرشده در بالا، پایتون فهرست بلند دیگری از قابلیت‌های مفید نیز دارد که برخی از آن‌ها در ادامه آمده‌اند:

• از روش‌های برنامه‌نویسی تابعی و ساخت‌یافته و همچنین برنامه‌نویسی شیءگرا (OOP) پشتیبانی می‌کند.

• می‌توان از آن به‌عنوان یک زبان اسکریپت‌نویسی استفاده کرد یا آن را به بایت‌کد کامپایل کرد تا برنامه‌های بزرگ ساخته شوند.

• انواع بسیار سطح بالای داده با نوع‌دهی پویا ارائه می‌دهد و از بررسی پویای نوع داده‌ها پشتیبانی می‌کند.

• از جمع‌آوری خودکار زباله‌های حافظه پشتیبانی می‌کند.

• می‌توان آن را به‌آسانی با C، C++، COM، ActiveX، CORBA و Java یکپارچه کرد.