پایتون چیست؟ ۵ کاربرد واقعی + راهنمای شروع تا پیشرفته

پایتون (python) یک زبان «همه‌منظوره» است؛ یعنی مثل آچار فرانسه در جعبه‌ابزار برنامه‌نویس عمل می‌کند. براساس گزارش معتبر وب‌سایت Statista، پایتون سومین زبان پراستفاده در میان تمام توسعه‌دهندگان در سراسر جهان است. در این مقاله، به‌طور کامل و جامع بررسی می‌کنیم پایتون چیست و چه کاربردی دارد. با خواندن این مطلب با اهمیت یادگیری آن آشنا خواهید شد. 

پایتون چیست؟ معرفی پایتون به زبان ساده

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه‌فن‌حریف و قدرتمند است که برای ساخت وب‌سایت‌ها و نرم‌افزارهای پیشرفته، خودکار کردن کارهای تکراری و حتی تحلیل داده‌های پیچیده و هوش مصنوعی به کار می‌رود.سادگی، خوانایی بالا و یادگیری سریع، باعث شده پایتون به گزینه‌ای ایده‌آل برای تازه‌کارها و حرفه‌ای‌ها تبدیل شود. یک نکته جالب راجع به پایتون به نقل از وب‌سایت Coursera:

نام «پایتون» از گروه کمدی Monty Python گرفته شده است. زمانی که گیدو ون روسوم در حال ساخت زبان برنامه‌نویسی پایتون بود، هم‌زمان متن نمایش‌های تلویزیونی Monty Python’s Flying Circus از شبکه BBC را می‌خواند. او احساس کرد نام «Python» هم کوتاه است، هم کمی مرموز.

چرا پایتون را انتخاب کنیم؟ نگاهی بر اهمیت یادگیری زبان برنامه نویسی پایتون

شاید از خودتان بپرسید میان این همه هیاهوی برنامه‌نویسان، محبوبیت پایتون برای چیست و چرا این زبان توانسته قلب میلیون‌ها برنامه‌نویس را در سراسر جهان تسخیر کند. در این قسمت سراغ اهمیت، مزایا و معایب برنامه نویسی با پایتون می‌رویم. 

۱. سادگی روان: کدی که مثل زبان مادری می‌خوانید

تصور کنید کدی بنویسید که بیشتر شبیه به خواندن یک متن انگلیسی ساده باشد تا دستورات پیچیده و رمزآلود؛ دقیقا همان کاری است که پایتون انجام می‌دهد. سینتکس روان و مینیمال آن به شما اجازه می‌دهد به جای کلنجار رفتن با نقطه‌ویرگول‌ها و پرانتزهای تودرتو، تمام تمرکز خود را روی حل مسئله و خلق کردن بگذارید؛ درنتیجه پروژه‌ها سریع‌تر به سرانجام می‌رسند و توسعه آن‌ها لذت‌بخش‌تر می‌شود.

۲. آچار فرانسه دنیای برنامه‌نویسی: از وب‌سایت تا هوش مصنوعی

پایتون یک متخصص تک‌رشته‌ای نیست؛ یک استاد همه‌فن‌حریف است. فرقی نمی‌کند می‌خواهید یک وب‌سایت قدرتمند بسازید، داده‌های عظیم را تحلیل کنید، به دنیای یادگیری ماشین و هوش مصنوعی قدم بگذارید یا حتی بازی بسازید؛ پایتون ابزار مناسب را در اختیار شما قرار می‌دهد.

۳. بهترین دوست برنامه‌نویسان تازه‌کار

ورود به دنیای برنامه‌نویسی کمی ترسناک است اما پایتون منحنی یادگیری ملایمی دارد که باعث شده محبوب‌ترین انتخاب برای افراد مبتدی باشد. یادگیری آسان و منابع آموزشی در دسترس آن باعث می‌شود حتی بدون پیش‌زمینه فنی، بتوانید وارد دنیای کدنویسی شوید.

هاست اختصاصی وردپرس

شروع از ماهانه 80 هزار تومان

خرید هاست

۴. کاملا رایگان و متن‌باز و با کتابخانه‌ها و ماژول‌های بی‌پایان

پایتون متن‌باز (Open Source) است؛ درنتیجه می‌توانید بدون پرداخت یک ریال به‌صورت رایگان از آن استفاده کنید. علاوه‌براین، گنجینه عظیم از کتابخانه و ابزارهای آماده دراختیارتان می‌گذارد که به هر مشکلی بخورید، احتمالا از قبل راه‌حلی برای آن وجود داشته است.

۵ نمونه از مهم‌ترین کاربردهای پایتون

پایتون به‌خاطر سادگی، انعطاف‌پذیری و جامعه‌ فعالش، حتی بین کسانی که برنامه‌نویس حرفه‌ای نیستند (مثل حسابداران، پژوهشگران یا فریلنسرها) طرفداران زیادی پیدا کرده است.

۱. تحلیل داده و یادگیری ماشین: پادشاه دنیای داده‌ها

پایتون قلب تپنده‌ دنیای داده است. اگر داده‌ها را نفت خام قرن ۲۱ بدانیم، پایتون پالایشگاه آن است. با کتابخانه‌هایی مثل Pandas، NumPy، TensorFlow و Keras می‌توانید داده‌ها را تحلیل و الگوها را پیدا کنید، مدل‌های هوش مصنوعی بسازید و نمودارهای زیبا و حرفه‌ای رسم کنید. از رسم نمودارهای ساده گرفته تا ساخت الگوریتم‌های پیش‌بینی رفتار کاربران در اپلیکیشن‌ها همه با چند خط کد پایتون انجام می‌شود.

۲. توسعه وب: ساخت موتور قدرتمند وب‌سایت‌ها

پس از بررسی کاربرد پایتون در داده سراغ کاربرد آن در وب می‌رویم. وقتی از یک وب‌سایت یا اپلیکیشن استفاده می‌کنید، فقط ظاهر آن را می‌بینید. اما تمام منطق، پردازش اطلاعات و ارتباط با پایگاه داده در پشت صحنه (Back-end) اتفاق می‌افتد. پایتون در این بخش یک متخصص تمام‌عیار است. 

وظایفی مانند ارسال و دریافت داده از سرور، مدیریت پایگاه داده، مسیریابی URL و تأمین امنیت، همگی با فریمورک‌های محبوبی مانند Django و Flask به‌سادگی قابل پیاده‌سازی هستند. اگر دنبال شغلی به عنوان مهندس بک‌اند، فول-استک یا دواپس هستید، پایتون یکی از کلیدی‌ترین مهارت‌ها برای شما محسوب می‌شود.

۳. اتوماسیون و اسکریپت‌نویسی: خداحافظی با کارهای تکراری!

اگر کاری هست که مجبورید بارها و بارها آن را تکرار کنید، پایتون بهترین دوست شما خواهد بود. به فرآیند نوشتن کدی که این کارهای تکراری را خودکار می‌کند، اسکریپت‌نویسی می‌گویند. در دنیای کدنویسی، از اتوماسیون برای کارهایی مثل بررسی خطا، تبدیل فرمت فایل‌ها، انجام محاسبات ریاضی ساده یا حذف داده‌های تکراری استفاده می‌شود. حتی افراد مبتدی هم می‌توانند کارهای ساده کامپیوتری را با پایتون خودکار کنند؛ برای مثال:

سرور مجازی ارزان

شروع از ماهانه 100 هزارتومان

خرید سرور

• دانلود محتوای اینترنتی
• پر کردن فرم‌های آنلاین
• تغییر نام گروهی فایل‌ها
• ارسال ایمیل یا پیام در زمان مشخص
• پاک‌سازی داده‌ها یا حذف موارد تکراری

۴. تست نرم‌افزار و ساخت نمونه‌های اولیه

در فرآیند توسعه نرم‌افزار، پایتون به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا کیفیت محصول خود را تضمین کنند. با ابزارهایی مانند Green و Requestium، می‌توانید تست‌های خودکار برای ویژگی‌های جدید نرم‌افزار بنویسید تا از عملکرد صحیح آن‌ها مطمئن شوید. این کار سرعت توسعه را بیشتر کرده و باگ‌ها را به حداقل می‌رساند.

۵. جادوی پایتون در زندگی روزمره: فراتر از کدنویسی

پایتون فقط برای برنامه‌نویس‌ها و تحلیلگران داده نیست. روزنامه‌نگاران، صاحبان کسب‌وکارهای کوچک و حتی فعالان شبکه‌های اجتماعی می‌توانند از قدرت آن برای ساده‌سازی کارهایشان بهره ببرند؛ برای مثال:

• تقسیم وظایف خانه 
• یادآوری هوشمند هواشناسی
• مدیریت لیست خرید و به‌روزرسانی هوشمند
• پر کردن خودکار فرم‌های آنلاین بدون نیاز به تایپ کردن اطلاعات تکراری
• پیگیری قیمت سهام یا ارزهای دیجیتال با نوشتن اسکریپتی که قیمت‌ها را هر لحظه به شما گزارش دهد.

کاربرد پایتون در سئو و بهینه‌سازی وب 

با کمک پایتون، می‌توانید بسیاری از کارهای تکراری و زمان‌بر سئو را خودکار کرده، داده‌های وب را تحلیل کنید و تصمیم‌های بهتری برای بهینه‌سازی سایت بگیرید؛ برای مثال:

• بررسی لینک‌های خراب، استخراج متا تگ‌ها، تحلیل sitemap و جمع‌آوری داده‌های صفحات همه این کارها با چند خط کد پایتون قابل انجام است. 
• با کتابخانه‌های قدرتمندی مثل Pandas و NumPy می‌توانید داده‌های ترافیک، رتبه سایت، کلمات کلیدی و رفتار کاربران را پردازش کنید.
• پایتون به کمک ابزارهای پردازش زبان طبیعی (NLP) محتوای سایت شما را تحلیل کرده، موضوعات مهم را استخراج می‌کند. سپس بررسی می‌کند محتوا با نیت کاربران و الگوریتم‌های موتورهای جستجو همخوانی داشته باشد.
• با پایتون می‌توانید داده‌ها را از Google Search Console یا دیگر منابع جمع‌آوری کرده و گزارش‌ها و نمودارهای تحلیلی بسازید.

 کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌های پایتون؛ از ابزارهای کاربردی تا غول‌های برنامه‌نویسی

کتابخانه در پایتون مجموعه‌ای از کدهای آماده است که توسعه‌دهندگان می‌توانند در پروژه‌های خود استفاده کنند؛ درنتیجه دیگر مجبور نیستند هر بار همه چیز را از صفر بنویسند. بیش از ۱۳۷ هزار کتابخانه پایتون برای کاربردهای مختلف مثل توسعه وب، تحلیل داده، یادگیری ماشین (ML) و حتی بینایی ماشین (Computer Vision) وجود دارد. در ادامه با معروف‌ترین و پرکاربردترین کتابخانه‌های پایتون آشنا شوید:

Matplotlib

اگر بخواهید داده‌ها را به‌صورت نمودارهای زیبا و قابل فهم نمایش دهید، Matplotlib بهترین انتخاب است. این کتابخانه امکان رسم نمودارهای دو و سه‌بعدی مثل نمودار میله‌ای، خطی و پراکندگی را فراهم می‌کند. به کمک آن می‌توانید چندین نمودار را هم‌زمان رسم کرده و خروجی را روی هر پلتفرمی اجرا کنید.

Pandas

تقریبا هر کسی که در حوزه تحلیل داده یا علم داده کار می‌کند، با Pandas سروکار دارد. پانداس ابزارهایی برای مدیریت، فیلتر، گروه‌بندی، ادغام و ذخیره داده‌ها ارائه می‌دهد. چه برای پردازش داده‌های جدول‌گونه (مثل اکسل) و چه تحلیل داده‌های زمانی، Pandas همیشه همراه شماست.

سرور مجازی ویندوز

Remote Access & Full Admin

خرید سرور مجازی

NumPy

NumPy پایه و اساس بسیاری از کتابخانه‌های علمی در پایتون است. این ابزار به شما کمک می‌کند آرایه‌ها و ماتریس‌ها را به‌صورت حرفه‌ای مدیریت کنید و محاسبات جبری را با سرعت بالا انجام دهید. جالب است بدانید NumPy با زبان‌های C و C++ هم سازگار است. 

Requests

اگر بخواهید با وب‌سایت‌ها ارتباط برقرار کنید، باید سراغ Requests بروید. با این کتابخانه می‌توانید درخواست‌های HTTP ارسال کنید، داده بفرستید، هدر اضافه کنید یا از APIها داده بگیرید.

OpenCV-Python

اگر با تصویر یا ویدیو کار می‌کنید، OpenCV-Python یکی از ابزارهای جادویی شماست. از تشخیص چهره گرفته تا ساخت مدل‌های بینایی ماشین و پردازش تصاویر سه‌بعدی از روی عکس‌های دوبعدی، همه را می‌توانید با آن انجام دهید.

Keras

Keras ستاره دنیای یادگیری عمیق (Deep Learning) است. کتابخانه‌ای ساده اما قدرتمند برای ساخت شبکه‌های عصبی، آموزش مدل‌های هوش مصنوعی و پردازش داده‌ها به‌شمار می‌رود. به لطف ساختار ماژولار و قابل توسعه‌اش، Keras برای پروژه‌های تحقیقاتی و تجاری گزینه‌ای فوق‌العاده است.

فریم‌ورک‌های پایتون چیست؟

حالا که با کتابخانه‌ها آشنا شدیم، سراغ فریم‌ورک‌ها (Frameworks) می‌رویم. فریم‌ورک مجموعه‌ای از پکیج‌ها و ماژول‌هاست که ساختار و چهارچوب لازم برای توسعه سریع‌تر برنامه‌ها را فراهم می‌کند. با استفاده از فریم‌ورک‌ها، دیگر لازم نیست درگیر جزئیات سطح پایین مثل مدیریت درخواست‌های وب یا بهینه‌سازی عملکرد برنامه شوید. فریم‌ورک‌ها به دو نوع تقسیم می‌شوند:

• فریم‌ورک فول‌استک (Full-Stack): همه‌چیز را برای ساخت یک اپلیکیشن کامل در اختیار شما می‌گذارد.
• میکروفریم‌ورک (Microframework): ساده‌تر بوده و برای پروژه‌های کوچک کاربرد دارد، اما با افزونه‌ها بسیار قدرتمند خواهد شد.

Django

یکی از معروف‌ترین و قدرتمندترین فریم‌ورک‌های فول‌استک در دنیاست. از وب‌سرور داخلی برای تست گرفته تا موتور قالب برای طراحی رابط کاربری، سیستم احراز هویت و امنیت قوی Django تقریبا همه‌چیز دارد. اگر قصد ساخت یک سایت یا اپلیکیشن بزرگ دارید، جنگو انتخابی بی‌نظیر است.

Flask

اگر پروژه‌تان کوچک‌تر است و دنبال سادگی می‌گردید، Flask بهترین گزینه است. فریم‌ورکی سبک، با مستندات عالی و پشتیبانی قوی از جامعه برنامه‌نویسان است. همچنین می‌توانید با نصب افزونه‌ها امکانات بیشتری مثل امنیت، دیتابیس و اعتبارسنجی به آن اضافه کنید.

TurboGears

TurboGears برای ساخت سریع‌تر اپلیکیشن‌های وب طراحی شده است. امکاناتی مثل ایجاد پروژه با ساختار از پیش آماده، قالب‌سازی رابط کاربری و کنترل امنیت وب از ویژگی‌های آن محسوب می‌شود.

Apache MXNet

فریم‌ورکی قدرتمند برای یادگیری عمیق و تحقیقات هوش مصنوعی محسوب می‌شود. MXNet از چندین زبان برنامه‌نویسی از جمله Python، C++، Java و R پشتیبانی می‌کند. همچنین ابزارها و مدل‌های آماده برای بینایی ماشین و پردازش زبان طبیعی (NLP) دارد.

PyTorch

این فریم‌ورک که بر پایه کتابخانه Torch ساخته شده، برای پروژه‌های یادگیری ماشین، بینایی کامپیوتر، رباتیک و NLP استفاده می‌شود. قابلیت اجرا روی CPU و GPU باعث شده انتخاب اول بسیاری از محققان و توسعه‌دهندگان هوش مصنوعی باشد.

محدودیت پایتون چیست؟

با وجود تمام مزایا و اهمیت یادگیری زبان برنامه نویسی پایتون، محدودیت‌هایی هم دارد که باید قبل از انتخاب در نظر بگیرید. از آن‌جا که پایتون یک زبان مفسری است، سرعت اجرای آن نسبت به زبان‌های کامپایل‌شده مثل C یا C++ پایین‌تر بوده و برای پروژه‌هایی که نیاز به عملکرد بسیار بالا دارند، گزینه‌ ایده‌آلی نیست. همچنین در پردازش‌های هم‌زمان کارایی کمتری دارد. مصرف حافظه‌ بالا و نبود فریم‌ورک‌های قوی برای توسعه اپلیکیشن‌های موبایل از دیگر نقاط ضعف این زبان به شمار می‌روند.

پایتون و هوش مصنوعی

پشت محبوبیت افسانه‌ای پایتون یک دلیل قدرتمند قرار دارد: اکوسیستم فوق‌العاده‌ پایتون، سادگی و قدرت را همزمان به ارمغان می‌آورد. به جای درگیر شدن با جزئیات فنی و قواعد پیچیده‌ی زبانی، توسعه‌دهندگان می‌توانند تمام تمرکز خود را روی خلق و بهینه‌سازی مدل‌های هوشمند بگذارند. پایتون با تکیه بر ابزارهای قدرتمند و استاندارد، مسیر توسعه هوش مصنوعی را هموار کرده است:

• غول‌های یادگیری عمیق: فریم‌ورک‌های صنعتی و معروف مثل TensorFlow (با پشتیبانی گوگل) و PyTorch (با پشتیبانی متا) امکان ساخت و آموزش شبکه‌های عصبی پیچیده مثل CNN و RNN را در مقیاس بزرگ فراهم می‌کنند.
• سادگی با Keras: کتابخانه Keras که روی TensorFlow یا PyTorch اجرا می‌شود، ساخت مدل‌های Deep Learning را به چند خط کد ساده تبدیل می‌کند؛ یعنی می‌توانید ایده‌ها و فرضیه‌هایتان را سریع آزمایش و نمونه‌سازی کنید. 
• ابزارهای بنیادین تحلیل: کتابخانه‌هایی مثل scikit-learn برای الگوریتم‌های کلاسیک یادگیری ماشین و NumPy/Pandas برای پردازش، پاک‌سازی و مدیریت داده‌های بزرگ، زیرساختی حرفه‌ای برای تحلیل داده فراهم کردند.

یادگیری پایتون چقدر زمان می‌برد؟

اینکه آموزش گام به گام زبان برنامه نویسی پایتون برای شما چقدر طول می‌کشد، به تجربه قبلی‌تان در برنامه‌نویسی، هدفی که دنبال می‌کنید، انگیزه و زمانی که می‌خواهید برای یادگیری اختصاص دهید، بستگی دارد. خبر خوب این است حتی اگر هیچ تجربه‌ای هم نداشته باشید، در کمتر از ۳۰ ساعت می‌توانید اصول پایه‌ای پایتون را یاد بگیرید و برای هر هدفی از آن استفاده کنید.

جمع بندی: پایتون؛ بلیط فتح قله‌های فناوری

در این مقاله پاسخ سوال «پایتون چیست» را به‌طور کامل بررسی کردیم و با کتابخانه‌ها و انواع فریم ورک پایتون آشنا شدیم. پایتون به عنوان یک زبان همه‌فن حریف است که با آن می‌توانید داده‌ها را تحلیل کرده و وب‌سایت‌های حرفه‌ای بسازید. همچنین می‌توانید کارهای تکراری را با آن خودکار کنید و به‌کمک سادگی پایتون دنیای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین را نیز فتح کنید.

سوالات متداول

پایتون چیست و چه مزیتی در مقایسه با سایر زبان‌های برنامه‌نویسی دارد؟

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا، تفسیری و همه‌منظوره است. اصلی‌ترین مزیت آن، سادگی و خوانایی (Readability) فوق‌العاده است. کدهای پایتون شبیه زبان انگلیسی نوشته می‌شوند و سرعت توسعه پروژه و نگهداری کد در آن به مراتب بالاتر از زبان‌های پیچیده‌تر مانند جاوا (Java) و سی‌پلاس‌پلاس است.

۲. آیا پایتون برای پروژه‌های بزرگ و مقیاس‌پذیر مناسب است؟

بله. پایتون توسط شرکت‌های بزرگی مانند گوگل، اینستاگرام، اسپاتیفای و نتفلیکس برای مدیریت پروژه‌های عظیم و با ترافیک بالا استفاده می‌شود.

۳.  آیا پایتون رایگان است؟

بله. پایتون متن‌باز است و بدون هزینه می‌توانید از آن استفاده کنید.علاوه‌براین، هزاران کتابخانه و ماژول آماده برای پروژه‌های مختلف در دسترس است.

۴. برای توسعه وب سایت‌های بزرگ و پیچیده، Django بهتر است یا Flask؟

Django یک فریم‌ورک فول‌استک (Full-Stack) است که برای پروژه‌های بزرگ و کسب‌وکارهایی که به سرعت توسعه و قابلیت‌های آماده نیاز دارند، انتخابی ایده‌آل است. Flask یک میکروفریم‌ورک سبک است. برای پروژه‌های کوچک، APIهای ساده یا پروژه‌هایی که می‌خواهید خودتان ابزارها و کتابخانه‌های جانبی را انتخاب کنید، بهترین است.