برنامه نویسی پایتون چیست و چه کاربردی دارد؟

در این چند سال اخیر دنیای برنامه نویسی به قدری گسترده شده که انتخاب یک زبان برنامه نویسی مناسب را برای افراد تازه‌وارد کمی دشوار کرده است. دلیل این دشواری به این مسئله برمی‌گردد که هر کدام از زبان‌های برنامه نویسی کارایی، توانایی‌ها و بازار کار مخصوص به خود را دارند. ازاین‌جهت لازم است تا برنامه‌نویسان موارد مختلفی را در هنگام انتخاب یک زبان مناسب در نظر بگیرند.

با این حال می‌توان گفت که یکی از پرکاربردترین و محبوب‌ترین زبان‌های برنامه نویسی دنیا پایتون (python) است که برای هوش مصنوعی یا برای پیاده‌سازی پروژه‌های مختلف در حوزه‌های متنوع علمی و تحقیقاتی به کار برده می‌شود. پایتون به‌عنوان پنج زبان محبوب برنامه نویسی دنیا شناخته می‌شود که اغلب انتخاب اول یا دوم برنامه‌نویسان برای یادگیری است. شما با برنامه نویسی پایتون می‌توانید از فرصت‌های شغلی متعددی بهره‌مند شوید و درآمدزایی اختصاصی خود را داشته باشید. اگر می‌خواهید با مزایا و معایب آموزش پایتون و کاربرد آن در حوزه‌های مختلف علمی و تحقیقاتی آشنا شوید، توصیه می‌کنیم تا در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.

معرفی زبان برنامه نویسی Python

اگر به دنبال آموزش پایتون هستید، لازم است بدانید که با یک زبان برنامه نویسی همه‌منظوره و سطح بالا روبه‌رو خواهید بود که پشتیبانی آن از انواع پویا، چند سکویی، چند پارادایمی و متن‌باز از دیگر خصوصیت‌های بارز این زبان برنامه نویسی محبوب است. شخصی به نام خیدو فان روسوم در اواخر سال 1980 زبان پایتون را خلق کرد که جایگزینی برای ABC Programming language یا زبان ABC بود. این زبان خود الهام گرفته شده از زبان برنامه نویسی SETL است. خالق زبان پایتون از طراحی این زبان اهدافی را در نظر داشت که توانست به همه آن‌ها دست پیدا کند. دلیل محبوبیت پایتون دسترسی به تمام این اهداف است. از جمله اهداف موردنظر خیدو فان روسوم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• یک زبان متن‌باز که همه افراد بتوانند در توسعه آن نقش داشته باشند.
• زبانی که رقیب قدرتمندی برای دیگر زبان‌های برنامه نویسی باشد و در عین حال برای همه افراد ساده و قابل‌درک باشد.
• امکان توسعه این زبان در یک بازه زمانی کوتاه وجود داشته باشد و به‌خوبی از پس وظایف روزانه برآید.
• کدهای این زبان مانند یک متن انگلیسی برای همه قابل‌درک شدن باشد.

آشنایی با پایتون و دیگر زبان‌های برنامه نویسی چه اهمیتی دارد؟

زمانی که شما شروع به آموزش پایتون و یک زبان برنامه نویسی جدید می‌کنید، لازم است تا انرژی یا وقت زیادی را برای یادگیری آن صرف کنید. البته آموزش Syntaxها و قواعد نوشتاری در اغلب موارد کار آسانی است؛ اما آن چه که وقت و انرژی بیشتری را از یک برنامه‌نویس می‌گیرد، تسلط کافی به زبان موردنظر است. شما زمانی نسبت به یادگیری یک زبان برنامه نویسی اشتیاق نشان خواهید داد که از کاربردهای آن باخبر باشید.

از این رو با نداشتن آگاهی نسبت به کاربرد زبان پایتون، احتمالاً در طول مسیر یادگیری سردرگم خواهید شد و انگیزه خود را از دست می‌دهید. برای مثال کسانی که آموزش زبان PHP را شروع می‌کنند، به دنبال این هستند تا به عنوان یک برنامه‌نویس وب فعالیت کنند. در واقع می‌توان به این نتیجه رسید که شما زمانی در آموزش پایتون یا هر زبان برنامه نویسی دیگری موفق خواهید شد که شناخت کافی نسبت به کاربردهای آن داشته باشید. از این رو ما در بخش‌های بعدی شما را با کاربردهای این زبان برنامه نویسی محبوب آشنا می‌کنیم.

کاربرد زبان برنامه نویسی پایتون

خالق زبان پایتون با ایده‌های بی‌نظیری که داشت، توانست زبانی را طراحی کند که تنها به یک حوزه منحصر به فرد محدود نشود. در واقع افراد زیادی با آموزش زبان پایتون می‌توانند در حوزه فعالیتی مربوط به خود برای پروژه‌های مختلف اقدام کنند. به عبارت بهتر فردی که به‌عنوان یک برنامه‌نویس پایتون شناخته می‌شود، می‌تواند در بیشتر حوزه‌ها ورود کند.

برخی از زبان‌های برنامه نویسی این قابلیت را ندارند و تنها به یک حوزه خاص مربوط می‌شوند. کتابخانه‌های متعددی که در پایتون وجود دارد از مهم‌ترین دلایلی است که توانستند آن را به حوزه‌های مختلف وارد کنند. کتابخانه‌ها به پایتون اجازه دادند تا به‌عنوان یک برنامه توسعه‌پذیر عمل کند. از دیگر جذابیت‌های این زبان می‌توان به خاصیت چسبندگی آن اشاره کرد. خاصیت چسبندگی به این معناست که پایتون قابلیت ادغام شدن با کدهای دیگر زبان‌ها را دارد یا به عبارت بهتر می‌تواند به آن‌ها بچسبد، یعنی با کمک این قابلیت شما قادر خواهید بود یک کد از زبان C یا هر زبان دیگری را به پروژه موردنظر خود بیفزایید. بر اساس تمام آن چه که در این بخش گفته شد می‌توان موارد زیر را جزء کاربردهای پایتون دانست:

ساخت اپلیکیشن موبایل

شاید با خود بگویید که زبان‌های اصلی برنامه نویسی مخصوص اندروید، زبان‌های جاوا و کاتلین هستند و توسعه‌دهندگان سیستم‌عامل iOS از swift استفاده می‌کنند؛ اما تنها این زبان‌ها مخصوص ساخت اپلیکیشن نیستند. شما با یادگیری پایتون از طریق فریم‌ورک‌های Kivy قادر به تولید اپلیکیشن موبایل خواهید بود. با رفتن Kivy سراغ Raspberry Pi، پایتون توانست به توسعه رزبری پای نیز پا بگذارد. از این رو شما با آموزش پایتون در تولید و توسعه برنامه‌های کاربردی موفق خواهید بود.

توسعه وب و دنیای اینترنت

اکثر ما طراحی سایت و توسعه وب را با زبان برنامه نویسی PHP یا ASP می‌شناسیم. البته این امری کاملاً طبیعی است؛ چون اکثر طراحی‌های سایت بر اساس این دو زبان کاربردی صورت می‌گیرد. با توسعه پایتون ما شاهد توانایی‌های کاربردی آن در دنیای وب بودیم و برنامه‌نویسان از آن برای ساخت برنامه‌های تحت وب نیز کمک گرفتند. با روی کار آمدن فریم‌ورک‌های پایتون در حوزه طراحی وب استفاده از آن برای توسعه وب شدت گرفت.

فریم‌ورک‌های Django و همین‌طور میکرو فریم‌ورک‌هایی مانند Flask باعث محبوبیت بیشتر پایتون شدند. باید بدانید که Django از محبوب‌ترین فریم‌ورک‌های دنیا برای طراحی سایت است که در رتبه ششم قرار دارد. برای پیاده‌سازی پروژه‌های بزرگی مانند پینترست، ناسا و اینستاگرام از این فریم‌ورک استفاده کرده‌اند. این فریم‌ورک‌های محبوب پایتون با پشتیبانی از الگوی طراحی MVC کار می‌کنند که بزرگ‌ترین مزیت در طراحی صفحات وب شناخته می‌شود. برنامه‌نویسان، MVC را به‌عنوان یک استاندارد مهم می‌شناسند. علاوه بر این به دلیل پشتیبانی پایتون از برنامه نویسی شیءگرا، طراحی سیستم‌های پیچیده بسیار راحت خواهد بود. پیش‌فرض کار با داده‌ها در پایتون از طریق پایگاه‌داده SQLite صورت می‌گیرد. ماژول‌های sqlite با ادغام دیتابیس‌ها با پایتون توانستند انتخابی مناسب برای پروژه‌های کوچک و متوسط باشند.

هک و تست نفوذ

زمانی که پای هک و نفوذ در سیستم‌های مختلف در میان باشد، پایتون حرفی برای گفتن دارد. همه ما می‌دانیم که هکرها افراد باهوشی هستند که در زمینه‌های مختلف علوم کامپیوتر فعالیت می‌کنند. آن‌ها از طریق برنامه نویسی می‌توانند به آنچه که نیاز دارند به‌راحتی دست پیدا کنند. یادگیری زبان پایتون برای آن‌ها بسیار سودمند خواهد بود تا با کمک آن تمام مسائل غیرممکن را برای خود ممکن کنند. اسکریپت‌های زبان پایتون، بازدهی بالایی را در ساخت برنامه‌های کوچک از خود نشان می‌دهند و این مهم‌ترین دلیلی است که باعث شده تا هکرها برای تسلط بر زبان پایتون به‌صورت حرفه‌ای عمل کنند. کتابخانه‌هایی که در برنامه نویسی پایتون ارائه شده است، بیشترین تأثیر را در مبحث هک و تست نفوذ می‌گذارد. پایتون، کتابخانه‌های مختلفی مانند NetworkX، NAPALM و Plusar را برای برنامه نویسی در این مبحث در بردارد.

یادگیری ماشین

یادگیری ماشین یک مبحث گسترده در بیشتر زبان‌های برنامه نویسی است که در صورت آشنایی با الگوریتم‌های یادگیری شاید متوجه حضور آن در بخشی از زندگی روزمره خود شده باشیم. ساده‌ترین مثالی که در این باره می‌توان زد، جستجوهایی است که ما روزانه در سایت گوگل انجام می‌دهیم تا گوگل لیستی از نتایج موردنظر ما را به نمایش گذارد. در واقع با این کار ما در حال بهره‌مندی از الگوریتم‌های یادگیری ماشین هستیم. همچنین اگر تا به حال با دستیارهای صوتی مانند Siri یا Cortana و یا سیستم‌های تشخیص چهره کارکرده باشید؛ درواقع در حال استفاده از مباحث یادگیری ماشین بوده‌اید. بسیاری از متخصصان یادگیری ماشین از کتابخانه‌های machine learning پایتون برای انجام پروژه‌ها و تجزیه‌وتحلیل مسائل مختلف خود استفاده می‌کنند.

ساخت رابط کاربری گرافیکی

این روزها رابط کاربری خطی که کاربرد زیادی داشت جای خود را به رابط گرافیکی داده است که عملکرد راحت‌تری را در اختیار کاربران قرار می‌دهد. کتابخانه‌های +GTK و WxPython ازجمله کتابخانه‌های مختلفی هستند که پایتون برای ساخت رابط گرافیکی در اختیار کاربران خود قرار می‌دهد. شما با کمک این کتابخانه‌ها می‌توانید بعدازاین که کدهای برنامه خود را نوشتید و منطق آن  را ساختید، رابط گرافیکی متناسب را به پروژه موردنظر خود بیفزایید. بسیاری از توسعه‌دهندگان اعتقاد دارند که کتابخانه Tkinter جزء استانداردترین کتابخانه‌های پایتون است که می‌توان برای طراحی رابط کاربری از آن استفاده کرد. با نصب PyQt نیز در لینوکس یا ویندوز و بهره‌گیری از رابط کاربری جذاب و آسان آن می‌توانید طراحی محیط موردنظر خود را به شکل گرافیکی انجام دهید.

داده‌کاوی و Big Data

از دیگر کاربردهای پایتون می‌توان به مبحث داده‌کاوی اشاره کرد. به علم بررسی داده‌ها، داده‌کاوی گفته می‌شود. موتور جستجوی گوگل یا اینستاگرام روزانه بیش از هزار گیگابایت داده را از سمت کاربران خود  دریافت کرده و به تجزیه‌وتحلیل آن‌ها می‌پردازند. از طریق Data Mining امکان آنالیز چندین پایگاه‌داده بزرگ فراهم می‌شود که می‌توان با کمک تجزیه‌وتحلیل آن‌ها اطلاعات مفیدی را به دست آورد. مهندسین برای این که بتوانند الگوریتم‌ها را برای خود قابل‌فهم کنند باید به سراغ برنامه نویسی بروند. برای انجام این کار زبان برنامه نویسی پایتون به دلیل داشتن کتابخانه‌های کاربردی در میان دیگر زبان‌های برنامه نویسی مانند C یا R بهترین گزینه خواهد بود. با کمک گرفتن از کتابخانه‌های متنوع پایتون، داده‌کاوی کاری بسیار راحت خواهد بود. به‌عنوان مثال شما می‌توانید از کتابخانه NumPy در ایجاد آرایه‌های n بعدی و فرمول‌های ریاضی متنوع مانند توابع جبر خطی یا تبدیل فوریه کمک بگیرید. همچنین بررسی داده‌ها از طریق خزیدن در وب به‌وسیله کتابخانه Scarpy ممکن خواهد بود.

ساخت بازی‌های رایانه‌ای

این روزها بازی‌های رایانه‌ای به صنعت پر درآمدی در برخی از کشورها تبدیل شده است. هم‌زمان با رشد تکنولوژی ما شاهد پیشرفت بازی‌های رایانه‌ای بودیم. برای طراحی بازی‌های پیشرفته می‌توان  از موتورهای بازی‌سازی مانند Unity یا Unreal استفاده کرد. شاید برخی از برنامه‌نویسان با ادغام زبان برنامه نویسی #C و موتور بازی‌سازی Unity به انجام این کار بپردازند. پایتون با طراحی بی‌نظیر خود به این عرصه نیز پا گذاشته است. کتابخانه رایگان PyGame که از نوع Cross Platform است با بهره‌گیری از عناصری مانند گرافیک کامپیوتری و صدا توانسته به هماهنگی خوبی با زبان برنامه نویسی پایتون برسد. این کتابخانه که قدمتی بسیار طولانی دارد در تولید بازی‌های سبک و ساده عملکرد مناسبی را از خود ارائه می‌دهد؛ اما هنوز هم به قدرتمندی موتورهای بازی‌ساز Cry Engine یا Unity نخواهد بود.

توسعه‌دادن زبان‌های برنامه نویسی

از زمان طراحی پایتون تاکنون، ماژول‌های آن و نحوه معماری طراحی‌اش توانست منبع الهام‌پذیری برای تولید و طراحی دیگر زبان‌های برنامه نویسی باشد. زبان‌های برنامه نویسی کبرا، کافی اسکریپت، اوکمل و بو جزء زبان‌هایی هستند که برای تولید و طراحی آن از زبان برنامه نویسی پایتون کمک گرفته شده است. ما شباهت‌های زیادی را بین این زبان‌ها با زبان برنامه نویسی پایتون مانند نحو و دندانه‌گذاری و یا مدل شی می‌بینیم.

 طراحی سیستم‌عامل‌های مختلف

شاید باورتان نشود که پایتون در پس‌زمینه بسیاری از سیستم‌عامل‌ها پنهان شده است. برای مثال توزیع‌های گوناگونی که در سیستم‌عامل لینوکس وجود دارد بر اساس زبان پایتون خلق شده است. علاوه بر این، نصاب برنامه‌های آناکوندا فدورا و ردهت اینترپرایز و همین‌طور نصاب برنامه ubiquity اوبونتو با زبان برنامه نویسی پایتون نوشته شده‌اند. لازم به ذکر است که توزیع لینوکس جنتو با بهره‌گیری از سیستم مدیریت بسته Python Portage خلق شده است. اغلب از زبان برنامه نویسی C و پایتون برای طراحی سیستم‌عامل‌های مختلف استفاده می‌کنند.

جمع‌بندی

با توجه به آن چه که در این مقاله گفته شد حتماً متوجه شده‌اید که زبان برنامه نویسی پایتون در میان برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان وب تا چه اندازه کاربردی و محبوب است، زیرا در عین این که آموزش پایتون بسیار ساده و راحت است در گرایش‌های مختلفی از IT و علوم کامپیوتر نقش دارد و از پس انجام کارهای بسیاری برخواهد آمد. مهندسان و دانشمندان بسیاری از پایتون در حوزه‌های مختلف هوش مصنوعی برای رسیدن به جواب مسئله خود کمک می‌گیرند. کتابخانه‌های متنوع و کاربردی پایتون در کنار فهم آسانی که دارد، بزرگ‌ترین دلیل محبوبیت آن در میان دیگر زبان‌های برنامه نویسی دنیاست. درواقع وجود این کتابخانه‌های متنوع و توانایی ترکیب آن با دیگر زبان‌های برنامه نویسی است که راه ورود به دیگر حوزه‌های علمی را برای محققان و برنامه‌نویسان بازکرده است.