آموزش پایتون قسمت سوم (پردازش‌های علمی و عددی )

پردازش‌های علمی و عددی

پایتون به طور گسترده‌ای در پردازش‌های علمی و عددی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از جمله کتابخانه‌هایی که در این راستا قابل استفاده‌اند 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 دودویی 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 «چند لمسی» (multitouch)
  • Qt باpyqt و pyside

جعبه ابزارهای ویژه پلتفرم‌های خاص نیز برای پایتون موجود هستند که از این جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

  • +GTK
  • 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 فرآیند تولید و نگهداری نرم‌افزار مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از قابلیت‌های پایتون در همین راستا عبارتند از:

  • SCons برای ساخت کنترل
  • Buildbot و Apache Gump برای تست و کامپایل خودکار مداوم
  • Roundup یاTrac برای ردیابی باگ و مدیریت پروژه

کاربردهای تجاری

  • پایتون برای ساخت سیستم‌های «برنامه‌ریزی منابع سازمانی» (Enterprise Resource Planning | 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.

چه نسخه‌ای از پایتون را باید استفاده کرد؟

دو نسخه اصلی از پایتون وجود دارد که انتخاب از میان آن‌ها ممکن است کار را برای افراد مبتدی و برنامه‌نویسان تازه‌کار کمی گیج‌کننده کند. دو نسخه پایتون ۲ و ۳ هستند. خبر خوب آن است که در زمینه «نحو» (Syntax) این زبان‌ها باید گفت که بسیار مشابه هستند و توسعه هر دو نسخه قابل قبول است.

پایتون نسخه ۳.۵ (یا بیشتر) به صورت فعالی در حال توسعه است. با توجه به اینکه جامعه متن‌باز آن همواره در حال توسعه این نسخه از پایتون است، به طور ثابت ویژگی‌ها و عملکردهای جدیدی به آن افزوده می‌شود. بنابراین به افرادی که تمایل به داشتن ویژگی‌ها و پشتیبانی پیشرفته دارند استفاده از این نسخه توصیه می‌شود.

پایتون نسخه ۲.۷ تا ۳.۴ (از جمله ۳.۲) همچنان به طور فعالی تعمیر و نگهداری می‌شوند. این مساله در صورت نیاز به کمک یا مواجهه با مشکل حائز اهمیت است. نسخه ۲.۷، به دلیل اینکه مدت زیادی از انتشار آن می‌گذرد دارای بیشترین پشتیبانی از کتابخانه‌های شخص ثالث است. بسیاری از افراد با در نظر گرفتن کتابخانه‌های هر نسخه، در صورتی که کتابخانه مورد نظرشان به نسخه‌های جدید پایتون پورت نشده باشد، از همان نسخه‌های قدیمی استفاده می‌کنند.

مهم‌تر آنکه هنگام استفاده از نسخه قدیمی‌تر پایتون، پرش از یک نسخه به نسخه دیگر کار دشواری نیست. در صورتی که کاربر به نسخه جدید مهاجرت کند، تنها نیاز به یادگیری ویژگی‌ها و توابع جدید دارد. افرادی که از نسخه‌های جدید به قدیمی‌ترها جا‌به‌جا می‌شوند معمولا با مشکلی روبه‌رو نمی‌شوند، اگرچه ممکن است با توابعی مواجه باشند که با نسخه‌های قدیمی‌تر ناسازگار است.

قصه انتخاب نسخه پایتون سر دراز دارد و کاملا بسته به کاربر است که با توجه به نیاز خود اقدام به انتخاب کدام نسخه از پایتون کند. هیچ پاسخ درست یا غلطی وجود ندارد. جا‌به‌جایی بین نسخه‌های گوناگون پایتون سخت نیست و افراد پس از آشنایی بیشتر با این زبان و قابلیت‌های هر نسخه می‌توانند به نسخه مورد نظر خودشان مهاجرت کنند.

راه‌اندازی محیط پایتون چگونه است؟

یکی از مهم‌ترین موضوعات هنگام کار کردن با هر زبان برنامه‌نویسی «راه‌اندازی» (setup) یک «محیط توسعه» (Development Environment) برای آن است که امکان اجرای کدهای نوشته شده به آن زبان را می‌دهد. بدون این محیط توسعه، کاربر هرگز قادر به بررسی اینکه کدی که نوشته کار می‌کند یا نه و آیا دارای خطا است یا خیر، نخواهد بود.

برای زبان برنامه‌نویسی پایتون، به چیزی با عنوان «مفسر» (interpreter) نیز نیاز است که کد را تبدیل به آنچه می‌کند که برای کامپیوتر قابل خواندن و اجرا است (و در واقع کل برنامه نوشته شده را می‌سازد). برای تبدیل کد، ابتدا باید از «شِل پایتون» (Python shell) استفاده کرد که اغلب مفسر را از طریق چیزی که خط «بَنگ» (bang) نامیده می‌شود فراخوانی می‌کند.

همانطور که برای ساخت یک برنامه کاربری یا فایل دو راه وجود دارد، برای این کار نیز دو روش موجود است. می‌توان برنامه را با یک «ویرایش‌گر متن» (text editor) ساده مانند WordPad یا ++Notepad ساخت. همچنین، می‌توان برنامه را با استفاده از شل پایتون آماده کرد. مزایا و معایبی برای هر روش وجود دارد که در ادامه تشریح خواهند شد.

شل پایتون در مقایسه با فایل متنی

«شِل» (Shell) برنامه یا ابزاری است که برای تعامل با سیستم قابل استفاده محسوب می‌شود. برای مثال، شِل سیستم‌عامل ویندوز با بهره‌گیری از «ترمینال» یا خط فرمان برای نوشتن «فرمان‌ها» (commands) و «آرگومان‌ها» (arguments) قابل استفاده است. با بهره‌گیری از پایتون، کارها کمی متفاوت‌تر از شِل سیستم‌عامل پیش می‌رود. شِل پایتون برای تعامل با مفسری مورد استفاده قرار می‌گیرد که کد را به فرم قابل درک کامپیوتر به آن می‌خوراند.

هنگامی که برنامه پایتون نوشته شده توسط کاربر اجرا می‌شود، مفسر کد را خوانده و آن را به دستورات قابل استفاده مبدل می‌کند. مهم‌ترین مساله‌ای که در این رابطه باید به آن توجه کرد آن است که همه این کارها پس از آن که برنامه اجرا شد انجام می‌شوند. با یک شِل، تفسیر – یا تبدیل – در زمان واقعی که کد در کامپیوتر یا سیستم نوشته می‌شود صورت می‌پذیرد. این یعنی برنامه واقعی هنگام تایپ اجرا نیز می‌شود. این امر موجب می‌شود تا کاربر دیدگاهی پیرامون آنکه کد نهایی چگونه به نظر خواهد رسید و چه کاری را در نهایت انجام خواهد داد داشته باشد.

هنگامی که کد در یک فایل متنی نوشته می‌شود، هیچ یک از موارد بیان شده به وقوع نمی‌پیوندد تا مستندات به یک مفسر خورانده شوند. اگر پایتون روی کامپیوتر کاربر نصب باشد، می‌توان مفسر را با استفاده از خط فرمان فراخوانی کرد، اما این گام پس از آنکه کد نوشته شد انجام می‌شود. این امر، کشف خطاها در کد را دشوارتر می‌کند و همچنین اگر مفسر با مساله‌ای مواجه شود خسته کننده خواهد شد زیرا ممکن است در صورت استفاده از شِل خطاها آنگونه که هستند ظاهر نشوند. هنوز هم توسعه‌دهندگان بسیاری ترجیح می‌دهند از ابزارهای ویرایشگر متن استفاده کنند به دلیل آنکه ساده و استفاده از آن‌ها آسان است. ویرایشگرهای متن با کارکردهای افزوده‌ای مانند «++Notepad» وجود دارند که هدف اصلی ساخت آن‌ها برنامه‌نویسی و توسعه نرم‌افزار بوده است.

بهترین راه برای آغاز

فراگیران پیش از آنکه کاری با زبان برنامه‌نویسی انجام دهند، نیاز به پیکربندی محیط توسعه دارند. اکنون، به چگونگی راه‌اندازی پایتون و مفسری که می‌تواند برنامه‌های سفارشی کاربر را اجرا کند پرداخته خواهد شد. پایتون در سیستم‌عامل «مَک» (Mac) و بسیاری از توزیع‌های «لینوکس» (Linux) از پیش نصب شده است. اگرچه، امکان دارد نیاز به دانلود یک نسخه به روز شده از آن با توجه به قدمت سیستم‌عامل نصب شده روی سیستم کاربر وجود داشته باشد.

نکته: نسخه پایتون نصب شده روی سیستم را می‌توان به سادگی با باز کردن ترمینال و اجرای دستور زیر بررسی کرد:

1 python -V

کاربرانی که سیستم‌عامل ویندوز را روی سیستم خود نصب دارند، می‌توانند نرم‌افزار پایتون را از مسیر بیان شده در بخش بعدی دانلود کنند.

چگونگی دریافت پایتون

برای افرادی که نیاز به نصب پایتون دارند، بهترین راه وب‌سایت رسمی آن (+) است. در این وب‌سایت می‌توان نسخه‌ای از پایتون که مناسب سیستم‌عامل نصب شده روی سیستم کاربر است (۳۲ یا ۶۳ بیت) را نصب کرد. راهکار نصب پایتون در سه پلتفرم معروف و محبوب دسکتاپ در ادامه آمده است.

  • مَک: اغلب کامپیوترهایMac OS X پایتون نسخه ۲ را به صورت نصب شده دارند که برای استفاده بسیار مناسب است. بهترین راه برای نصب آخرین نسخه استفاده از «سیستم مدیریت بسته» (package management system) رایگان و متن‌باز «Homebrew» (+) برای فعال‌سازی و مدیریت آن‌ها است. دستورالعمل‌های چگونگی استفاده از آن در اینجا (+) موجود است.
  • لینوکس: پایتون در اغلب توزیع‌های لینوکس وجود دارد. کاربران باید نسخه کنونی نصب شده روی سیستم خود را بررسی کرده و در صورت نیاز آن را با استفاده از مدیر بسته نصب شده روی سیستم عامل خود ارتقا دهند.
  • ویندوز: کافی است پایتون از PSF دانلود شود.

نکته: کاربرانی که از ویندوز استفاده می‌کنند، باید اطمینان حاصل کنند که گزینه افزودن Python.exe به مسیر سیستم را در طول نصب بزنند. این کار را می‌توان با انتخاب گزینه «Add python.exe to path» انجام داد و سپس هارد درایو اصلی را به عنوان محل نصب انتخاب کرد.

 

یک دیدگاه بگذارید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.


*