یادگیری پایتون آسونه

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه منظوره (General Purpose Language )، قدرتمند، سطح بالا، شی‌گرا، اسکریپتی، متن‌باز و با یادگیری آسان محسوب می‌شود. این زبان جزء زبان‌های مفسری می‌باشد. پایتون در اوایل سال 1990 توسط Guido Van Rossum در مؤسسه‌ی تحقیقات بین‌المللی ریاضیات و کامپیوتر هلند (CWI) معرفی شد. پایتون نام نوعی مار است، Guido این نام را زمانی که در حال مطالعه‌ی مطالبی در مورد گروه کمدی Monty Python Flying Circus بود، برای زبان برنامه‌نویسی خود انتخاب نمود. او می‌خواست نامی‌ کوتاه، منحصربه‌فرد و تا حدودی مرموز بر روی زبان برنامه‌نویسی خود بگذارد و اعتقاد داشت که نباید برخلاف بعضی از مخترعین، نام خود را بر روی آن بگذارد. فلسفه‌ی ایجاد آن تأکید بر دو هدف اصلی خوانایی بالای برنامه‌های نوشته شده و کوتاهی و بازدهی نسبی بالای آن است.

نحو یا دستور برنامه‌نویسی (syntax) پایتون، نسبت به سایر زبان‌های برنامه‌نویسی ساده بوده و باعث خوانایی و درک آسان‌تر کدها می‌شود. از این رو، این زبان برای اکثر علاقه‌مندان به برنامه‌نویسی به عنوان زبان اول برای یادگیری انتخاب می‌شود.

پایتون از جمله زبان‌های برنامه‌نویسی قدرتمندی است که در زمینه علم داده‌ها، یادگیری ماشینی، خودکارسازی سامانه‌ها، توسعه‌ی وب، واسط‌های برنامه‌نویسی و... به کار گرفته می‌شود و روش بسیار قدرتمند و ساده‌ای را برای کار با ابزارهای مختلف فراهم می‌آورد. این زبان کتابخانه‌ها یا ماژول‌های‌ وسیعی دارد که شامل توابع مختلفی هستند و برای کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شوند. برخی از این کتابخانه‌ها با نصب idle پایتون به‌صورت خودکار بر روی سیستم‌عامل نصب می‌شوند که به آن‌ها کتابخانه‌های ‌استاندارد پایتون گفته می‌شود. با استفاده از کتابخانه‌ها، توابع آن‌ها و بسته‌ها (packages) می‌توان برنامه‌هایی به سبک ماژولار (modular) نوشت. به کدهای داخل هر ماژول، بسته‌کد گفته می‌شود. به این معنا که با نوشتن برنامه به این سبک می‌توان از آن در پروژه‌های گوناگون استفاده نمود و با توسعه‌ی آن، دیگران نیز می‌توانند از این بسته‌کد به راحتی در انجام پروژه‌های خود استفاده نمایند یا برای یک پروژه‌ی خاص آن را گسترش دهند. ایمپورت (import) و اکسپورت (export) کردن این ماژول‌ها نیز کار آسانی است.

گوگل» (Google)، «یوتیوب» (Youtube)، «فیس‌بوک» (Facebook)، «ناسا» (NASA)، «دراپ‌باکس» (Dropbox)، «یاهو» (Yahoo)، «موزیلا» (Mozilla)، «کورا» (Quora)، «اینستاگرام» (Instagram)، «ردیت» (Reddit) و IBM تنها برخی از نام‌های بزرگ فناوری به شمار می‌آیند که از پایتون به طور گسترده برای اهداف گوناگون استفاده می‌کنند.

شاید برایتان پیش آمده باشد که هنگام کدنویسی در زمینه‌‌ی موضوع‌های مختلف، متوجه شده‌اید که برخی از کدها در اکثر موضوعات، مشترک هستند و فقط برخی از پارامترهای آن‌ها با هم متفاوت می‌باشند. به عنوان مثال فرض کنید برنامه‌ای در زمینه‌ی دریافت مشخصات، نمره‌ها، رشته و رتبه‌‌ی دانشجویان و محاسبه‌ی معدل و طبقه‌بندی آن‌ها براساس معدل، رتبه و رشته می‌خواهید بنویسید. مشاهده می‌کنید که برنامه برای دریافت و محاسبه‌ی پارامترهای مشخص شده برای همه‌ی دانشجویان مشابه است، روش ساده‌ی برنامه‌نوسی به این صورت است که برای هر دانشجو برنامه‌ی جداگانه‌ای نوشته شود که اصلا ایده‌ی جالبی نخواهد بود در این حالت اگر تعداد دانشجویان بسیار زیاد باشد تعداد دفعات کدنویسی تکراری امری بیهوده بوده و باعث خستگی و هدر رفتن وقت خواهد شد.

به عنوان مثال ساده‌ی دیگر فرض کنید که مدیر یک وب‌سایت فروشگاهی از شما خواسته است که برنامه‌ای بنویسید که آمار بازدید روزانه‌ی سایتش را مشخص کنید و براساس جنسیت تفکیک نمایید. همچنین از شما خواسته است که مشخص کنید چه تعداد از این افراد خرید انجام می‌دهدند. مدیر یک بیمارستان نیز از شما خواسته است برنامه‌ای بنویسید که اسامی افراد مراجعه کننده به اورژانس براساس جنسیت و نوع بیماری در برنامه وارد شود و برنامه بتواند تعداد افراد را مشخص نماید و آن‌ها را براساس جنسیت و نوع بیماری تفکیک نماید. یک برنامه‌نویس آماتور این دو برنامه را جدا از هم میبیند و برای هرکدام برنامه‌ای جدا می‌نویسد. این کار باعث کند شدن روند برنامه‌نویسی شده و باعث می‌شود در بازار رقابت برنامه‌نویسی این برنامه‌نویس نمی‌تواند با دیگر رقیبان، رقابت نماید. اگر به دقت به این دو برنامه‌ی به ظاهر متفاوت توجه نمایید متوجه خواهید شد که وجه مشترک دارند. شمارش تعداد افراد و تفکیک براساس یک سری پارامتر (در اولین برنامه تفکیک فقط براساس جنسیت می‌باشد؛ در برنامه‌ی دوم تفکیک براساس جنسیت و نوع بیماری است). این دو قسمت، وجه مشترک این دو برنامه هستند. در ادامه خواهیم آموخت که با استفاده از برنامه‌نویسی ماژولار چگونه می‌توان برنامه‌ی بهتری نوشت.



ماژول چیست؟

ماژول به انگلیسی ( module ) یا قطعه کد به مجموعه کدهایی گفته می‌شود که برای یک منظور و هدف خاص نوشته می‌شود و در یک ساختار پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ماژول نرم‌افزاری (software module) قطعه‌کد نسبتا کاملی است که توسط یک برنامه‌نویس، برنامه‌نویسی شده است و در پروژه‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ماژول را می‌توان با استفاده از دستورات پایه‌ای نوشت یا از یک یا چند تابع ( Function ) نیز در داخل آن استفاده کرد. به خود تابع نیز مفهوم ماژول اطلاق می‌شود. به بیان ساده‌تر ماژول قسمت کوچکی از یک برنامه‌ی بزرگ و پیچیده است که برای هدف خاصی ایجاد شده‌است و با دریافت یکسری پارامتر به عنوان ورودی (ماژول می‌تواند حتی پارامتر ورودی هم نداشته باشد) به صورت مستقل کار می‌کند و به هدف خاصی که طراحی شده‌است منجر می‌شود.

اگر بخواهیم در حالت سخت‌افزاری (hardware) ماژول را تعریف کنیم، یک قطعه‌ی سخت‌افزاری جدا می‌باشد که در بیشتر سخت‌افزارها می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال کارت حافظه یک قطعه‌ی سخت‌افزاری ماژولاری می‌باشد که در سخت‌افزارهای مختلفی مانند کامپیوتر، گوشی موبایل و ... قابل استفاده است.

اصطلاح منبع باز یا متن باز (open source) اشاره به چیزی است که بدلیل ساختار قابل دسترس توسط عموم، مردم می‌توانند آنرا تغییر داده و به اشتراک بگذارند. 

پروژه‌ها و محصولات متن باز یا منبع باز به تبادل باز، همکاری مشارکتی، نمونه‌سازی سریع، شفافیت، شایسته سالاری و توسعه جامعه محور (community-oriented development) مشهور شده‌اند. 

نرم افزار متن باز یا منبع باز (open source) چیست؟

نرم افزار متن باز یا منبع باز به نرم افزاری اطلاق می‌شود که کد منبع (source code) آن توسط هر کسی قابل بازبینی، بررسی، ویرایش و توسعه است. یعنی برنامه‌نویسان رایانه می توانند با دستکاری و ایجاد تغییر در بخشی از نرم‌افزار یا برنامه عملکرد آن را تغییر دهند. برنامه‌نویسان رایانه که به کد منبع نرم‌افزار دسترسی دارند، میتوانند اشکالات آنرا رفع و یا ویژگی‌های جدیدی نیز به آن اضافه نمایند تا عملکردی بهتری داشته باشد.

برنامه‌نویسی شی‌گرا (Object-Oriented Programming) یا به اختصار OOP یک الگو یا شیوه‌ی تفکر در برنامه‌نویسی است که برگرفته از دنیای واقعی بوده و از دهه ۱۹۶۰ میلادی مطرح گشته است. به زبانی که از این الگو پشتیبانی کند، «زبان شی‌گرا» گفته می‌شود. ایده‌ی شی‌گرایی در پاسخ به برخی از نیازها که الگوهای موجود پاسخ‌گوی آن‌ها نبودند به وجود آمد؛ نیازهایی مانند: توانایی حل تمامی مسائل پیچیده (Complex)، «پنهان‌سازی داده» (Data Hiding)، «قابلیت استفاده مجدد» (Reusability) بیشتر، وابستگی کمتر به توابع، انعطاف بالا، کپسوله سازی و...

رویکرد برنامه‌نویسی شی‌گرا «از پایین به بالا» (Bottom-Up) است؛ یعنی ابتدا واحدهایی کوچک از برنامه ایجاد می‌شوند و سپس با پیوند این واحدها، واحدهایی بزرگتر و در نهایت شکلی کامل از برنامه به وجود می‌آید. برنامه‌نویسی شی‌گرا در قالب دو مفهوم «کلاس» (Class) و «شی» (Object) ارائه می‌گردد. هر کلاس واحدی از برنامه است که تعدادی داده و عملیات‌ را در خود نگه‌داری می‌کند و هر شی نیز حالتی (State) مشخص از یک کلاس می‌باشد.

پایتون یکی از محبوب ترین و قدرتمندین زبان‌های برنامه‌نویسی به شمار می‌رود. این زبان یک زبان سطح بالا به شمار می‌رود. به این معنی که بسیار به زبان انسان نزدیک است.

به همین علت درک کدهای نوشته شده با پایتون بسیار آسان می‌باشد. به عنوان مثال به عبارت «x زوج است اگر به 2 بخش‌پذیر باشد، وگرنه فرد است» توجه نمایید. اکنون کد همین عبارت را به همین صورت که بیان کردیم در پایتون می‌نویسیم:

(print('x is even' if x%2==0 else 'x is odd' <<<

مشاهده می‌کنید که همه‌ی کد در یک خط نوشته شد و درک آن چقدر آسان است.