آموزش پایتون (Python Tutorial)
امروزه، پایتون یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی در جهان است. اگرچه این زبان یک زبان عمومی (General-purpose) محسوب می‌شود، اما در حوزه‌های مختلفی مانند یادگیری ماشین (Machine Learning)، هوش مصنوعی (AI)، توسعه وب، اینترنت اشیاء (IoT) و موارد دیگر استفاده می‌شود.
این آموزش پایتون برای مبتدیان نوشته شده است تا به آن‌ها در درک مفاهیم پایه تا پیشرفته زبان برنامه‌نویسی پایتون کمک کند. پس از تکمیل این آموزش، خود را در سطح بالایی از مهارت در پایتون خواهید یافت، جایی که می‌توانید مسیر خود را برای تبدیل‌شدن به یک مهندس نرم‌افزار در سطح جهانی ادامه دهید.این آموزش پایتون بر اساس نسخه‌ی جدید Python 3.13 تهیه شده است.
پایتون چیست؟ (What is Python?)
پایتون یک زبان برنامه‌نویسی بسیار محبوب، سطح بالا، تعاملی، شی‌گرا، و مفسری است که برای اهداف عمومی استفاده می‌شود. پایتون زبانی است که به‌صورت پویا نوع‌دهی می‌شود (Dynamically-typed) و جمع‌آوری خودکار زباله (Garbage-collected) را انجام می‌دهد. این زبان توسط گویدو ون روسوم (Guido van Rossum) در بازه زمانی ۱۹۸۵ تا ۱۹۹۰ ایجاد شد. مشابه زبان Perl، کد منبع پایتون نیز تحت مجوز عمومی همگانی گنو (GNU GPL) در دسترس است.
پایتون از چندین پارادایم برنامه‌نویسی پشتیبانی می‌کند، از جمله برنامه‌نویسی رویه‌ای (Procedural)، شی‌گرا (Object-Oriented) و تابعی (Functional). فلسفه طراحی پایتون بر خوانایی کد تأکید دارد و از فاصله‌گذاری (Indentation) معنادار برای ساختاردهی کد استفاده می‌کند.این آموزش پایتون درک کاملی از زبان برنامه‌نویسی پایتون ارائه می‌دهد؛ از مفاهیم پایه‌ای گرفته تا مفاهیم پیشرفته. این آموزش با رویکردی ساده و عملی شما را در مسیر یادگیری زبان برنامه‌نویسی پایتون همراهی خواهد کرد.
برنامه “سلام دنیا” در پایتون (Python “Hello, World!”)
برای شروع برنامه‌نویسی با پایتون، اولین برنامه‌ای که معمولاً نوشته می‌شود، چاپ عبارت “Hello, World!” است. شما می‌توانید از تابع print() برای این کار استفاده کنید. در ادامه نمونه‌ای از کد پایتون برای چاپ “Hello, World!” آمده است:
# Python code to print "Hello, World!"
print ("Hello, World!")
کامپایلر آنلاین پایتون (Python Online Compiler)
آموزش برنامه‌نویسی پایتون ما شامل مثال‌های متنوعی است که برای توضیح مفاهیم مختلف ارائه شده‌اند. ما یک کامپایلر/مفسر آنلاین پایتون نیز در اختیار شما قرار داده‌ایم. شما می‌توانید تقریباً تمام مثال‌ها را مستقیماً از مرورگر خود و بدون نیاز به راه‌اندازی محیط توسعه، ویرایش و اجرا کنید.
سعی کنید روی دکمه‌ی اجرای کد (آیکون Run) کلیک کنید تا کد پایتون زیر اجرا شده و عبارت متداول “Hello, World!” چاپ شود.در جعبه کد زیر، این امکان را دارید که مقدار داخل کد را تغییر دهید. سعی کنید مقدار داخل تابع print() را عوض کرده و دوباره اجرا کنید تا نتیجه‌ی جدید را مشاهده نمایید.
# This is my first Python program.
# This will print 'Hello, World!' as the output
print ("Hello, World!");
ویژگی‌های پایتون
در ادامه، ویژگی‌های مهم زبان برنامه‌نویسی پایتون آورده شده است:
- این زبان از روش‌های برنامه‌نویسی تابعی (Functional) و ساختاریافته (Structured) و همچنین برنامه‌نویسی شی‌گرا (OOP) پشتیبانی می‌کند.
- می‌توان از آن به عنوان یک زبان اسکریپت‌نویسی استفاده کرد یا آن را به بایت‌کد کامپایل نمود تا برنامه‌های بزرگ ساخته شود.
- انواع داده‌ی پویا در سطح بالا را ارائه می‌دهد و از بررسی نوع پویا پشتیبانی می‌کند.
- از جمع‌آوری زباله (Garbage Collection) به‌صورت خودکار پشتیبانی می‌کند.
- به‌راحتی می‌تواند با زبان‌های C، C++، COM، ActiveX، CORBA و Java یکپارچه شود.
کاربردهای پایتون
پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه‌منظوره است که به خاطر خوانایی بالا شناخته شده است. این زبان در حوزه‌های مختلفی به‌طور گسترده استفاده می‌شود.
- در علم داده (Data Science)، کتابخانه‌هایی مانند Numpy، Pandas و Matplotlib برای تحلیل و نمایش داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- فریم‌ورک‌هایی مانند Django و Pyramid توسعه و پیاده‌سازی برنامه‌های وب را آسان می‌کنند.
- این زبان همچنین کاربردهای خود را به حوزه‌هایی مانند بینایی ماشین و پردازش تصویر نیز گسترش داده است.
- همچنین در بسیاری از وظایف مانند اتوماسیون، زمان‌بندی کارها (Job Scheduling)، توسعه رابط‌های گرافیکی (GUI) و غیره نیز محبوب است.
قابلیت‌های پایتون
آخرین نسخه منتشر شده‌ی پایتون 3.x است. همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، پایتون یکی از پرکاربردترین زبان‌ها در وب است. در اینجا به چند مورد از ویژگی‌های آن اشاره می‌کنم:
- یادگیری آسان − پایتون دارای کلمات کلیدی کم، ساختار ساده و نحوی (Syntax) کاملاً تعریف‌شده است. این موضوع باعث می‌شود یادگیری آن برای دانشجویان سریع‌تر باشد.
- خوانایی بالا − کدهای پایتون تعریف‌شده و به‌راحتی قابل مشاهده هستند.
- نگهداری آسان − کد منبع پایتون نسبتاً به‌راحتی قابل نگهداری است.
- کتابخانه استاندارد گسترده − بیشتر کتابخانه‌های پایتون قابل حمل و با سیستم‌عامل‌های UNIX، ویندوز و مکینتاش سازگار هستند.
- حالت تعاملی (Interactive Mode) − پایتون از حالتی تعاملی پشتیبانی می‌کند که امکان تست و اشکال‌زدایی تعاملی تکه‌های کد را فراهم می‌سازد.
- قابل حمل بودن − پایتون می‌تواند روی طیف گسترده‌ای از سخت‌افزارها اجرا شود و در همه‌ی آن‌ها رابط کاربری مشابهی ارائه دهد.
- قابلیت توسعه‌پذیری − شما می‌توانید ماژول‌های سطح پایین را به مفسر پایتون اضافه کنید. این ماژول‌ها به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهند ابزارهای خود را توسعه یا شخصی‌سازی کنند تا بهره‌وری بیشتری داشته باشند.
- پایگاه‌های داده − پایتون واسط‌هایی برای اتصال به تمام پایگاه‌های داده تجاری بزرگ فراهم می‌کند.
- برنامه‌نویسی گرافیکی (GUI) − پایتون از برنامه‌های رابط کاربری گرافیکی پشتیبانی می‌کند که می‌توان آن‌ها را به بسیاری از تماس‌های سیستمی، کتابخانه‌ها و سیستم‌های ویندوزی مانند Windows MFC، مکینتاش و X Window در یونیکس منتقل کرد.
- مقیاس‌پذیری − پایتون ساختار و پشتیبانی بهتری برای برنامه‌های بزرگ در مقایسه با اسکریپت‌نویسی شِل فراهم می‌کند.
فرصت‌های شغلی پایتون (Python Jobs)
امروزه پایتون بسیار پرتقاضا است و تمامی شرکت‌های بزرگ به دنبال برنامه‌نویسان ماهر پایتون هستند تا برای آن‌ها وب‌سایت، اجزای نرم‌افزاری و اپلیکیشن توسعه دهند یا در حوزه‌هایی مانند علم داده، هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) فعالیت کنند.در زمانی که ما این آموزش را در سال ۲۰۲۲ تهیه می‌کردیم، کمبود شدیدی از برنامه‌نویسان پایتون وجود داشت، زیرا بازار به علت کاربردهای فراوان این زبان در یادگیری ماشین و هوش مصنوعی، تقاضای بیشتری برای برنامه‌نویسان پایتون دارد.
امروزه، یک برنامه‌نویس پایتون با ۳ تا ۵ سال سابقه کاری، حدود ۱۵۰,۰۰۰ دلار حقوق سالیانه درخواست می‌کند، و این زبان برنامه‌نویسی، پرتقاضاترین زبان در ایالات متحده آمریکا محسوب می‌شود. البته این مبلغ بسته به محل شغل ممکن است متفاوت باشد.فهرست همه شرکت‌هایی که از پایتون استفاده می‌کنند غیرممکن است، اما چند شرکت بزرگ عبارت‌اند از:
- گوگل (Google)
- اینتل (Intel)
- ناسا (NASA)
- پی‌پال (PayPal)
- فیسبوک (Facebook)
- آی‌بی‌ام (IBM)
- آمازون (Amazon)
- نتفلیکس (Netflix)
- پینترست (Pinterest)
- اوبر (Uber)
- و بسیاری دیگر…
بنابراین، ممکن است شما کارمند آینده‌ی یکی از این شرکت‌های بزرگ باشید. ما برای شما منابع آموزشی فوق‌العاده‌ای تهیه کرده‌ایم تا زبان برنامه‌نویسی پایتون را یاد بگیرید. این آموزش‌ها به شما کمک می‌کند تا برای مصاحبه‌های فنی و آزمون‌های گواهینامه‌ی پایتون آماده شوید.
چرا باید پایتون یاد بگیریم؟ (Why to Learn Python?)
پایتون به طور مداوم به عنوان یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی جهان رتبه‌بندی می‌شود. یادگیری پایتون نسبتاً آسان است، بنابراین اگر تازه قصد دارید یادگیری زبان برنامه‌نویسی را شروع کنید، پایتون می‌تواند انتخابی عالی برای شما باشد. امروزه مدارس، کالج‌ها و دانشگاه‌های مختلف، پایتون را به عنوان زبان برنامه‌نویسی اصلی آموزش می‌دهند. دلایل زیادی وجود دارد که پایتون را به انتخاب برتر هر برنامه‌نویسی تبدیل کرده است:
- پایتون منبع‌باز (Open Source) است، یعنی رایگان در دسترس همه قرار دارد.
- پایتون ساده و بسیار آسان برای یادگیری است.
- پایتون چندمنظوره است و می‌توان با آن انواع پروژه‌ها را ایجاد کرد.
- پایتون دارای کتابخانه‌های قدرتمندی در حوزه‌هایی مانند هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) است.
- پایتون بسیار پرتقاضا است و درآمد بالایی را تضمین می‌کند.
پایتون برای دانشجویان و افراد شاغل ضروری است تا به مهندسین نرم‌افزار حرفه‌ای تبدیل شوند، به‌ویژه اگر در حوزه توسعه وب فعالیت می‌کنند. در ادامه برخی از مزایای کلیدی یادگیری پایتون را بیان می‌کنم:
- پایتون زبان تفسیرشده است (Python is Interpreted) − پایتون در زمان اجرا توسط مفسر پردازش می‌شود. نیازی به کامپایل کردن برنامه پیش از اجرای آن ندارید. این ویژگی شبیه به زبان‌های PERL و PHP است.
- پایتون تعاملی است (Python is Interactive) − می‌توانید در محیط خط فرمان پایتون بنشینید و مستقیماً با مفسر تعامل کنید تا برنامه خود را بنویسید.
- پایتون شی‌گراست (Python is Object-Oriented) − پایتون از سبک برنامه‌نویسی شی‌گرا پشتیبانی می‌کند که کد را درون اشیاء کپسوله‌سازی می‌کند.
- پایتون زبان مناسب مبتدیان است (Python is a Beginner’s Language) − پایتون زبان بسیار خوبی برای برنامه‌نویسان سطح مبتدی است و از توسعه‌ی انواع مختلف برنامه‌ها از پردازش متن ساده گرفته تا مرورگرهای وب و بازی‌ها پشتیبانی می‌کند.
مشاغل مرتبط با پایتون (Careers with Python)
اگر پایتون را به‌خوبی بلد باشید، آینده شغلی بسیار خوبی در پیش خواهید داشت. در اینجا فقط چند مورد از مشاغلی که پایتون یک مهارت کلیدی در آن‌هاست آورده شده است:
- توسعه‌دهنده بازی (Game developer)
- طراح وب (Web designer)
- برنامه‌نویس پایتون (Python developer)
- توسعه‌دهنده فول‌استک (Full-stack developer)
- مهندس یادگیری ماشین (Machine learning engineer)
- دانشمند داده (Data scientist)
- تحلیلگر داده (Data analyst)
- مهندس داده (Data engineer)
- مهندس DevOps
- مهندس نرم‌افزار
- و بسیاری نقش‌های دیگر…
دانلود پایتون (Download Python)
شما می‌توانید پایتون را از وب‌سایت رسمی آن دانلود کنید: https://www.python.org/downloads/
به‌روزرسانی‌ها و ویژگی‌های جدید پایتون (Python Updates & New Features)
نسخه پایدار فعلی پایتون نسخه‌ی ۳.۱۳ است که در تاریخ ۷ اکتبر ۲۰۲۴ منتشر شد. نسخه‌ی ۳.۱۴ پایتون هنوز در مرحله توسعه است و دارای ویژگی‌ها و تغییرات جدید زیادی است:
- PEP 649: ارزیابی به‌تأخیر افتاده‌ی annotations
- PEP 741: رابط پیکربندی C برای پایتون
- PEP 761: جایگزینی امضاهای PGP با Sigstore برای تأیید
- بهبود پیام‌های خطا
مخاطبان هدف: چه کسانی می‌توانند پایتون یاد بگیرند؟
این آموزش برای مبتدیان تهیه شده است تا به آن‌ها در درک مفاهیم پایه تا پیشرفته زبان برنامه‌نویسی پایتون کمک کند. پس از اتمام این آموزش، خود را در سطح بالایی از تخصص در برنامه‌نویسی پایتون خواهید یافت، جایی که می‌توانید خود را به مراحل بعدی ارتقاء دهید.
اگرچه این آموزش برای مبتدیان است، ما فرض می‌کنیم که خوانندگان با یک محیط برنامه‌نویسی آشنایی دارند و مفاهیم پایه‌ای مانند متغیرها، دستورات و نحو (syntax) را می‌دانند.
