- 3.0/5.0
- (2 نظرات)
- تعداد قسمت 57
- مدت زمان 07:03:55
- انتشار 1402/10/07
- آخرین ویرایش 1402/10/07
علی استادی
مدرس دانشسرا
آموزش مقدماتی پایتون برای دیتا ساینس و هوش مصنوعی
- 3.0/5.0
- تعداد مهارتجو 79
- آخرین ویرایش 1402/10/07
- انتشار 1403/02/04
توضیحات آموزش مقدماتی پایتون برای دیتا ساینس و هوش مصنوعی
زبان برنامه نویسی پایتون چیست؟
پایتون (Python) یک زبان برنامه‌نویسی شی‌گرا (Object Oriented) و سطح بالا (High Level) یکپارچه شده برای وب و ساخت و توسعه نرم‌افزارهای کاربردی است. این زبان برنامه‌نویسی در زمینه توسعه سریع نرم‌افزارهای کاربردی (Rapid Application Development) دارای جذابیت بالایی محسوب .
پایتون، زبان برنامه‌نویسی نسبتا ساده‌ای است که یادگیری آن به دلیل دارا بودن یکتایی که بر قابلیت خوانایی تمرکز دارد آسان است. خواندن و ترجمه کدهای نوشته شده این زبان برنامه نویسی نسبت به بقیه زبان‌ها برای توسعه‌دهندگان راحت تر محسوب می‌شود. این موضوع خود هزینه‌های نگهداری و توسعه برنامه‌های نوشته شده با این زبان را کاهش می‌دهد زیرا امکان همکاری تیم‌ها بدون مواجهه با موانع زبانی و وجود تجربیات کاری متفاوت در میان اعضای تیم را به دست می‌دهد.
زبان برنامه نویسی پایتون از ماژول‌ها و بسته‌ها استفاده می‌کند و برنامه‌های این زبان قابل طراحی به سبک ماژولار هستند و کدهای نوشته شده در یک پروژه در پروژه‌های گوناگون دیگر نیز قابل استفاده مجدد است. زمانی که کاربری ماژول یا بسته مورد نیاز خود را توسعه داد، خودش یا دیگر علاقمندان می‌توانند آن را برای استفاده در دیگر پروژه‌ها گسترش دهند.
یکی از مهم ترین مزایای پایتون آن است که کتابخانه و مفسر استاندارد آن، هم به صورت دودویی ( باینری ) و هم منبع به رایگان در دسترس همگان قرار دارند. در پایتون هیچ انحصاری وجود ندارد، زیرا همه ابزارهای لازم برای آن در کلیه پلتفرم‌های اصلی موجود هستند. پس پایتون برای توسعه‌دهندگانی که نمی‌خواهند هزینه‌های بالای توسعه را داشته باشند گزینه‌ای جذاب به شمار می‌آید.
دلایل محبوبیت پایتون چه هستند؟
ممکن است میانگین درآمد برنامه‌نویس‌های پایتون بالا باشد، اما این موضوع نمی‌تواند توضیح دهد چرا بسیاری از افراد آن را به عنوان زبان برنامه‌نویسی محبوب خود انتخاب می‌کنند.
- غول‌های فناوری دنیا این زبان را دوست دارند: گوگل، یوتیوب ، فیس‌بوک، ناسا ، دراپ‌باکس، یاهو، موزیلا، کورا، اینستاگرام ، ردیت و IBM تنها برخی از نام‌های بزرگ فناوری به شمار می‌آیند که از زبان برنامه نویسی پایتون به طور گسترده برای اهداف گوناگون استفاده می‌کنند و به طور مستمر به دنبال استخدام مهندس‌های پایتون هستند.
- به طور گسترده در یادگیری ماشین مورد استفاده قرار می‌گیرد: با رشد علم داده، محبوبیت زبان برنامه نویسی پایتون به عنوان یک زبان علمی اوج گرفت. کتابخانه‌های یادگیری ماشین بسیار زیادی برای پایتون نوشته شده‌اند. در عین حال، ابزارهای زیادی نیز با فراهم آوردن امکان استفاده از آن، انجام پروژه‌های یادگیری ماشین را راحت تر می‌سازند.
- مناسب بودن برای مبتدی‌ها: پایتون انتخاب خیلی خوبی برای برنامه‌نویس‌های مبتدی محسوب می‌شود چرا که ساده بحساب می آید و انعطاف‌پذیری دارد. با این زبان برنامه نویسی ، می‌توان به سرعت و سادگی برنامه‌های قابل استفاده‌ای ساخت.
- پایتون می‌تواند تنها زبان مورد نیاز کاربر باشد: از آنجا که پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه منظوره است، کاربر می‌تواند برای کلیه پروژه‌ها از آن استفاده کند.
ویژگی‌های پایتون
- زبان برنامه نویسی پایتون را اغلب می‌توان با زبان پرل ، روبی، پی‌اچ‌پی و جاوا مقایسه کرد. این موضوع به دلیل قدرت فوق‌العاده پایتون به عنوان یک زبان شی‌گرا است.
- زبان برنامه نویسی پایتون از نحو ظریفی استفاده می‌کند که موجب می‌شود خوانایی برنامه‌های نوشته شده به این زبان بالا باشد. این امر به این دلیل که زبان برنامه نویسی پایتون به جای نزدیک بودن به زبانی که کامپیوترها برای خواندن و تفسیر کد استفاده می‌کنند، یک زبان سطح بالا محسوب می‌شود که به زبان انسان نزدیک است . برای مثال دستور print آنچه را به آن داده شود نمایش می‌دهد.
- پایتون زبانی که استفاده از آن آسان است و بالا آوردن برنامه‌ها و اجرای آن‌ها راحت خواهد بود. به همین دلیل است که پایتون زبانی ایده‌آل برای ساخت پیش‌نمونه و دیگر وظایف برنامه‌نویسی اد-هاک محسوب می‌شود. این ویژگی برای تعمیر و نگهداری نرم‌افزار نیز بسیار مفید است.
- پایتون با کتابخانه‌های استاندارد پایتون، پشتیبانی قابل توجهی را برای انواع وظایف برنامه‌نویسی مانند همگام‌سازی با مرورگرهای وب، جست‌و‌جو از طریق متن و ویرایش فایل‌ها ارائه می‌کند. در اکثر زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر، نیاز به ساخت این محتوا از پایه است.
- این زبان دارای یک حالت تعاملی است که تست کردن نرم‌افزار برای تکه‌های کوتاه کد را آسان می‌سازد. حتی یک محیط توسعه یکپارچه نیز برای پایتون و با آن ارائه می‌شود. محیط توسعه، راه‌اندازی را بسیار آسان‌تر و سریع‌تر می‌سازد.
- پایتون در یک برنامه کاربردی قابل توکارشدن است. این امر یک رابط قابل برنامه‌نویسی برای کاربران آن نرم‌افزار کاربردی فراهم می‌کند. این ویژگی در شرایطی که کاربر برنامه‌ای برای آموزش کدنویسی می‌سازد و یا در پروژه‌هایی که نیاز به کار با پایتون در ترمینال است بسیار مفید محسوب می‌شود.
- زبان برنامه نویسی پایتون با گستره وسیعی از کامپیوترها و سیستم‌های عامل مانند گنو/لینوکس، ویندوز، MacOS، بسیاری از برندهای یونیکس، OS/2 و بسیاری از دیگر گزینه‌ها سازگار است.
- پایتون واقعا رایگان است زیرا دانلود یا استفاده از آن هیچ هزینه‌ای ندارد و هیچ هزینه پروانه‌ای برای آن وجود ندارد
مزایای پایتون
برخی از مزایای این زبان :
- کتابخانه‌های پشتیبان گسترده پایتون دارای کتابخانه‌های استاندارد بسیاری در زمینه‌های گوناگون مانند عملیات روی رشته‌ها، اینترنت، ابزارهای وب سرویس، رابط‌های سیستم‌عامل و پروتکل‌ها است که زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند و در پایتون اسکریپت‌نویسی شده‌اند تا تعداد خطوط کد مورد نیاز برای نوشتن یک برنامه کاهش پیدا کند.
- یکپارچگی ویژگی‌ها پایتون «Enterprise Application Integration» را یکپارچه می‌سازد و توسعه سرویس‌های وب را با فراخوانی مولفه‌های COM یا COBRA افزایش می‌دهد. این زبان دارای توانایی‌های کنترلی قدرتمندی است، زیرا قابلیت فراخوانی مستقیم توسط C++ ،C یا جاوا با جایتون را دارد. پایتون همچنین می‌تواند XML و دیگر زبان‌های نشانه‌گذاری را پردازش کند .
- بهبود بهره‌وری برنامه‌نویس‌ها این زبان دارای کتابخانه‌های پشتیبان و طراحی شی‌گرای تمیزی است که بهره‌وری برنامه‌نویس‌ها را به نسبت کار با زبان‌هایی چند برابر می‌کند.
- بهره‌وری فرآیندهای یکپارچه‌سازی قدرتمند، چارچوب تست واحد و توانایی‌های کنترل بهبود یافته‌ای که پایتون دارد، موجب افزایش سرعت و بهره‌وری برنامه‌های کاربردی می‌شود.
معایب پایتون
برخی از محدودیت‌های پایتون :
- دشواری در استفاده از دیگر زبان‌ها کاربرانی که با ویژگی‌ها و کتابخانه‌های گسترده این زبان اُنس گرفته‌اند ممکن است در کار یا یادگیری دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی دچار مشکل شوند.
- ضعیف در پردازش موبایل پایتون جایگاه خود را در بسیاری از سکوهای دسکتاپ و سرور به دست آورده و تثبیت کرده، اما در پردازش موبایل ضعیف به نظر می‌رسد.
- کاهش سرعت پایتون به جای استفاده از کامپایلر با بهره‌گیری از یک مفسر اجرا می‌شود و این امر می‌تواند موجب کاهش سرعت آن شود.
- خطاهای زمان اجرا زبان پایتون به طور پویایی تایپ می‌شود، بنابراین دارای محدودیت‌های طراحی زیادی است که توسط برخی توسعه‌دهندگان این زبان بیان شده‌اند.
- لایه‌های دسترسی پایگاه داده توسعه نیافته : در مقایسه با دیگر فناوری‌های محبوب ، لایه دسترسی به پایگاه داده پایتون اندکی تحت توسعه و ابتدایی به نظر می‌رسد و از همین رو قابل اعمال بر کسب‌و‌کارهایی نیست که نیاز به تعامل‌های روان برای داده‌های میراثی پیچیده دارند.
کاربردهای پایتون چیست؟
پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه منظوره است و می‌توان از پایتون تقریبا برای همه کار استفاده کرد. نکته مهم آن است که پایتون یک زبان تفسیری به شمار می‌آید و کد نوشته شده به این زبان در زمان اجرا به فرمت قابل خواندن برای کامپیوتر ترجمه نمی‌شود.
استفاده از پایتون در پروژه‌های گوناگون با افزایش محبوبیت آن رشد قابل توجهی کرده است. بسیاری از برنامه‌ها و پلتفرم‌های تحت وب از پایتون استفاده می‌کنند. مثل : موتور جست‌و‌جوی گوگل ،یوتیوب و سیستم‌های تراکنش مبتنی بر وب بازار بورس نیویورک اشاره کرد.
ناسا نیز از پایتون برای برنامه‌نویسی تجهیزات و ماشین‌آلات فضایی خود بهره می‌برد. فوق‌العاده است، نه؟ پایتون همچنین برای پردازش متن، نمایش اعداد یا تصاویر، حل معادلات علمی و ذخیره‌سازی داده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به بیان کوتاه، این زبان در پشت صحنه برای پردازش عناصر زیادی که کاربر ممکن است نیاز داشته باشد یا در دستگاه خود با آن مواجه شود مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برخی از این موارد کاربرد پایتون :
توسعه وب و اینترنت
پایتون قابلیت‌های زیادی را برای توسعه وب فراهم می‌کند . مانند :
چارچوب‌هایی مانند جنگو، پیرامید و چری‌پای میکرو چارچوب‌ها
سیستم‌های مدیریت محتوای پیشرفته مانند پلون (Plone) و جنگو سی‌ام‌اس.
کتابخانه‌های استاندارد پایتون از پروتکل‌های اینترنتی متعددی پشتیبانی می‌کنند که برخی از آن‌ها در زیر آمده‌اند
HTMو XML
JSON پردازش ایمیل
پشتیبانی از FTP، IMAP
رابط سوکت» (Socket Interface) با استفاده آسان و دیگر بسته‌های قدرتمندی که برای توسعه وب قابل استفاده‌اند از جمله موارد زیر:
- Requests: یک کتابخانه قدرتمند برای کلاینتHTTP
- BeautifulSou: یک پارسر HTML است که انواع HTMLهای عجیب و غریب را مدیریت می‌کند.
- Feedparser: برای parsing خوراک‌های RSS/Atom
- Paramiko: پیاده‌سازی پروتکل SSH2
- Twisted Python: چارچوبی برای برنامه‌نویسی شبکه ناهمگام
پردازش‌های علمی و عددی
از جمله کتابخانه‌هایی قابل استفاده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :
- SciPy :مجموعه‌ای از بسته‌های ریاضیاتی، علمی و مهندسی است.
- Pandas :یک کتابخانه تحلیل داده و مدل‌سازی است.
- IPython : یک «شِل» (Shell) تعاملی قدرتمند است که امکان ویرایش و ثبت آسان جلسات کاری را فراهم و از بصری‌سازی و پردازش موازی پشتیبانی می‌کند.
آموزش
پایتون زبانی فوق‌العاده برای آموزش برنامه‌نویسی هم در سطح مقدماتی و هم دوره‌های پیشرفته‌تر است. جاوا برای سال‌ها زبان برنامه‌نویسی منتخب بسیاری از دانشگاه‌ها، مدارس و موسسات آموزشی برای آموزش دادن به دانشجویان، دانش‌آموزان و فراگیران بود. اما پایتون توانست این جایگاه را تصاحب کند و در حال حاضر به دلایل گوناگونی از جمله سادگی، امکان یادگیری سریع و آسان و توانایی‌هایی که در پردازش‌های علمی دارد توانسته زبان اول آموزش در جهان شود.
واسط‌های گرافیکی کاربر دسکتاپ
کتابخانه واسط گرافیکی کاربر TkInter در بیشتر توزیع‌های باینری پایتون وجود دارد.
برخی از ابزارهایی که در همین راستا در سکوهای گوناگون به طور مجزا موجود هستند عبارتند از:
- wxWidgets
- Kivy برای نوشتن برنامه‌های کاربردی
- Qt با pyqt و pyside
- اغلب کلاس‌های بنیاد مایکروسافت از طریق افزونه‌های win 32
توسعه نرم‌افزار
پایتون اغلب به عنوان یک زبان پشتیبان توسط توسعه‌دهندگان نرم‌افزار برای ساخت، کنترل و مدیریت، تست و کارهای دیگر مورد نیاز در فرآیندتولید و نگهداری نرم‌افزار مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از قابلیت‌های آن عبارتند از:
- SCons برای ساخت کنترل
- Buildbot و Apache Gump برای تست و کامپایل خودکار مداوم
- Roundup یا Trac برای ردیابی باگ و مدیریت پروژه
کاربردهای تجاری
پایتون برای ساخت سیستم‌های برنامه‌ریزی منابع سازمانی (ERP) مورد استفاده قرار می‌گیرد. Odoo یک نرم‌افزار مدیریت همه در یک (all-in-one) نوشته شده به زبان پایتون است که یک مجموعه کامل از برنامه‌های کاربردی مدیریت کسب‌و‌کار به شمار می‌آیند.
جنگو چیست؟
جنگو یک چارچوب برنامه‌های کاربردی وب متن باز نوشته شده به زبان پایتون است. این چارچوب چیزی بیش از یک مجموعه از ماژول‌ها که توسعه را آسان‌تر می‌کنند نیست. این ماژول‌ها با هم گروه‌بندی شده‌اند و به کاربر امکان ساخت برنامه‌های کاربردی یا وب‌سایت‌ها را از یک منبع موجود به جای نوشتن آن‌ها از پایه می‌دهند.
سایت رسمی پروژه پایتون جنگو چنین معرفی می‌کند: «چارچوب وب پایتون سطح بالا که توسعه سریع، تمیز و طراحی عمل‌گرا را امکان‌پذیر می‌سازد. این چارچوب توسط توسعه‌دهندگان با تجربه ساخته شده و به حل بسیاری از مشکلات توسعه وب کمک می‌کند، بنابراین کاربر می‌تواند برنامه خود را بدون نیاز به اختراع چرخ بسازد. این چارچوب رایگان و متن‌باز است».
قسمت های آموزش مقدماتی پایتون برای دیتا ساینس و هوش مصنوعی
فایل پیوست آموزش مقدماتی پایتون برای دیتا ساینس و هوش مصنوعی
آموزش مقدماتی پایتون برای دیتا ساینس و هوش مصنوعی
---