مجموعه آموزش برنامه نویسی پایتون (Python)

در این آموزش قصد داریم پایتون را از پایه آموزش دهیم و سعی می کنیم تمام مطالب مقدماتی لازم برای برنامه نویسی با پایتون را پوشش دهیم. چرا که برای انجام هر کاری با پایتون، نیازمند آشنایی با دانش مقدماتی و نحوه برنامه نویسی با پایتون هستیم. مخاطبان این آموزش نیاز به دانش قبلی از پایتون ندارند و سعی می شود تمام مطالب لازم در همین آموزش بیان شود. در پایان این آموزش شما قادر خواهید بود به راحتی با پایتون برنامه نویسی کنید و مسیر مورد علاقه خود را برای ادامه کار با پایتون انتخاب کنید.

این آموزش با این فرض تهیه شده است که مخاطب هیچ دانش و تجربه قبلی در زمینه برنامه نویسی پایتون نداشته و در طول آموزش با این زبان آشنا می شود. مفاهیم این آموزش با تشریح مبانی نظری و سپس با پیاده سازی مثال های عملی، تدریس می گردد. زبان پایتون یک زبان سطح بالا و همه منظوره است که خوانایی بالایی دارد و کتابخانه های فراوانی را نیز در اختیار کاربر قرار می دهد. این زبان که یکی از زبان های شی گرا محسوب می شود، از مدل های مختلف برنامه نویسی، از جمله: برنامه نویسی دستوری و تابع محور پشتیبانی می کند. در پایان این آموزش، مخاطب می تواند به زبان پایتون برنامه نویسی کند.

در این فرادرس مفاهیم شی گرایی در پایتون مانند: کلاس، ارث بری، پلی مورفیسم (Polymorphism)، سر بارگذاری و... با ساده ترین روش و با ذکر مثال آموزش داده می شود، به طوری که ابتدا مفاهیم به صورت تئوری آموزش داده می شود و سپس این مفاهیم در محیط عملی با مثال های متنوعی بررسی می شوند. هدف این فرادرس آموزش مهارت های عملی لازم برای پیاده سازی شی گرایی در پایتون است. این فرادرس می خواهد مباحث پایه و اساسی مرتبط با مفاهیم شی گرایی را به ساده ترین حالت ممکن بررسی نماید و نکاتی را مطرح نماید که رعایت آن ها اثر بسیار زیادی بر روی کیفیت برنامه نویسی خواهد داشت.

آموزش ارائه شده جهت تکمیل و بهینه سازی مباحث موجود در پایتون مقدماتی ارائه شده است. همچنین آشنایی با NumPy (در درس دوم) فاز جدیدی از برنامه نویسی در پایتون را بروی کاربران می گشاید.

هدف از این آموزش، معرفی و فراگیری کتابخانه قدرتمند کیوی برای زبان پایتون است. کیوی یک کتابخانه قدرتمند چند سکویی برای توسعه اپلیکیشن های موبایل چند لمسی، کاربرپسند و همچنین توسعه اپلیکیشن های دسکتاپ است که با پایتون و سایتون (Cython) در سال ۲۰۱۱ به وجود آمد است که توسط بیش از ۱۰ کمپانی کوچک و بزرگ حمایت می شود. برای فراگیری کیوی، باید به پایتون مسلط باشیم. مسیر یادگیری به این صورت است که ابتدا با لایوت ها و ابزارک ها آشنا شده و سپس اپلیکیشن های دسکتاپی را به کمک کیوی ایجاد می کنیم.

در این فرادرس، ما ربات های تلگرام را توسط زبان برنامه نویسی پایتون ۳ راه اندازی خواهیم کرد. استفاده از پایتون، به کاربر این قابلیت را می دهد که به جای تمرکز بر پیچیدگی های عموم زبان های برنامه نویسی در استفاده از دستورات و رسم الخط تنها بر توسعه الگوریتم و قابلیت های ربات خود تمرکز کند، همچنین برای علاقه مندانی که از قبل به هیچ زبان برنامه نویسی تحت وب مسلط نیستند یادگیری این زبان، سریع ترین راه رسیدن به مقصود، یعنی همان راه اندازی یک ربات تلگرام می باشد. در پایان این فرادرس خواهید آموخت که چگونه یک ربات تلگرام ساده بسازید و تا حد مقدماتی، آن را توسط زبان برنامه نویسی پایتون مدیریت نمایید.

جنگو (Django)، یک وب فریمورک پایتونی رایگان و اپن سورس (Open-source) است که با هدف توسعه سریع، آسان و کارآمد، توسط توسعه دهندگان با تجربه، ساخته شده است. در جنگو می توانید بدون اختراع مجدد چرخ، فقط روی نوشتن برنامه خود تمرکز کنید. جنگو حرفه ای بودن را در کنار سادگی و سرعت به ارمغان می آورد.

بدون شک پایتون یکی از بهترین و پرکاربردترین و قدرتمندترین زبان های برنامه نویسی جهان است. یکی از قابلیت های بسیار جالب این زبان همه منظوره, نوشتن برنامه تحت دسکتاپ (شبیه Windows Form در #C) است. اگر پایتون کار کردید یا می خواهید شروع کنید، حتماً لازمه آن دانستن حداقل یک واسط گرافیکی (GUI) از واسط های گرافیکی بسیاری که برای آن نوشته شده است، می باشد.

بالا رفتن قدرت محاسباتی سیستم ها، افزایش حافظه ها و همچنین دسترسی آسان به داده های موجود در وب، باعث شده است تا پژوهشگران حوزه علوم داده به استفاده از داده های حجیم تحت وب، علاقه مند شوند. با توجه به این که سایت ها، شرکت ها و بنگاه های تجاری اینترنتی، داده های خود را به سادگی در اختیار دیگران نمی گذارند، پژوهشگران و برنامه نویسان، روش ها و ابزارهای قدرتمندی را برای جمع آوری و ذخیره سازی داده های وب توسعه داده اند که به آن خزش یا کرال در وب (Web Crawling) می گویند. آن ها با استفاده از این ابزار ها، داده ها و اطلاعات داخل وب سایت ها را کرال کرده و در قالب های معمول و قابل استفاده برای تحلیل های خود ذخیره می کنند و پس از آن می توانند به شکل یک فایل از آن استفاده کرده و یا برای پژوهش های حوزه داده کاوی از طریق وب، در اختیار عموم قرار دهند. موتورهای جستجو نیز برای ایندکس کردن (Indexing) صفحات وب از کرال و خزش در بین این صفحات استفاده می کنند.

امروزه با فراگیر شدن تنوع سیستم ها شامل: موبایل ها، برنامه های تحت وب و اینترنت اشیا برای استفاده از سرویس ها موجب شده تا استفاده از مفهوم Web API ها به طور گسترده تر مورد توجه قرار گیرد. API مخفف کلمه Application Programming Interface بوده و سیستم های مختلف از طریق پروتکل HTTP اجازه ارتباط با آن را خواهند داشت. یکی از راه های پیاده سازی این مفهوم، استفاده از فریم ورک Django REST Framework است. این فریم ورک به صورت Open Source با زبان پایتون (Python) توسعه داده شده و به خاطر ویژگی های بارز آن بنا شد تا در این فرادرس به آموزش مفاهیم این فریم ورک قدرتمند بپردازیم.

از میان انواع زبان های برنامه نویسی، زبان پایتون (Python) به علت سهولت نسبی در یادگیری و داشتن کتابخانه های غنی و گسترده از بهترین گزینه ها برای تولید نرم افزارهای کاربردی در صنایع مختلف و تحت سیستم عامل های ویندوز (Windows)، لینوکس (Linux) و اندروید (Android) به حساب می آید. از آنجا که ابزار توسعه در این درس برمبنای پای‌ کیوت (PyQt) است در عین حال که از سادگی زبان پایتون بهره مند هستیم، از ابزار بسیار قدرتمند و شناخته شده کیوتی سی پلاس پلاس استفاده می کنیم. در این فرادرس، با نحوه تولید این نرم افزارها آشنا خواهید شد و می توانید در هر تخصصی که مشغول به فعالیت هستید نرم افزار مورد نیازتان را ایجاد کنید.

برای پردازش زبان های طبیعی، نیاز به یک ابزار و یا به عبارتی به یک زبان برنامه نویسی داریم، بنابراین با توجه به سهولت کدنویسی و همچنین وجود بسته های نرم افزاری زیاد، زبان برنامه نویسی پایتون و مهم ترین ابزار آن برای پردازش زبان های طبیعی یعنی NLTK را برمی گزینیم، البته شایان ذکر است که این درس با عنوان مبانی پردازش زبان و گفتار برای دانشجویان کامپیوتر در برخی از دانشگاه ها ارائه می گردد ولی از آن جا که بیشتر به صورت تئوری ارائه می شود و منبع فارسی عملی نیز برای آن وجود ندارد بر آن شدیم که این درس را ارائه دهیم.

پایتون (Python) یک زبان شی گرا است که در زمینه ها و گرایش های مختلفی کاربرد دارد و به صورت فوق العاده گسترده در حال پیشرفت و گسترش می باشد. در مهندسی نرم افزار، الگوی طراحی برای حل یک مشکل در طراحی نرم افزار، ارائه می شود. الگوهای طراحی، یکی از مسائل داغ در طراحی نرم افزار است. استفاده از پایتون، موجب کاهش زمان مورد نیاز برای ساخت و توسعه یک نرم افزار می باشد. در این فرادرس ما به دنبال ارائه الگوهای طراحی برای مشکل های موجود در برنامه نویسی به زبان پایتون می باشیم.

یکی از روش های بازی سازی با استفاده از زبان پایتون، کار با کتابخانه Pygame است که در این آموزش نحوه کار با این کتابخانه را فراخواهید گرفت. کتابخانه Pygame به منظور ساخت بازی ایجاد شده است و از Pygame برای ساخت بازی برای پلتفرم های مختلفی مانند سیستم عامل اندروید نیز می توان استفاده کرد. یکی از ویژگی های مهم کتابخانه Pygame متن باز بودن آن است که امکان توسعه این کتابخانه را برای برنامه نویسان فراهم می کند. ما در این آموزش نحوه کار با این کتابخانه برای ساخت بازی در سیستم عامل ویندوز را بررسی خواهیم کرد.

برای ساخت نرم افزارهای مختلف و ذخیره داده های مربوط به آن، نیاز به استفاده از پایگاه داده است. امروزه برنامه نویسان زیادی تمایل به یادگیری زبان برنامه نویسی پایتون (Python) دارند و برای ساخت برنامه های مختلف نیاز به اتصال به پایگاه داده خواهند داشت. از این رو، یادگیری نحوه کار با پایگاه داده برای هر برنامه نویسی ضروری است. امروزه پایگاه های داده مختلفی مانند: MySQL, SQLite, Access و... وجود دارد که هر کدام ویژگی های خاصی دارند. در این آموزش قصد داریم نحوه اتصال به بعضی از پایگاه های داده مهم از طریق زبان برنامه نویسی پایتون را بررسی کنیم.

در برنامه نویسی، یکی از اصلی ترین نکات، تکرار نکردن است (Don't repeat yourself). یعنی هر جا با مساله ای رو به رو شدید که نیاز به نوشتن کدهای تکراری داشت و یا Copy و Paste کردن های زیاد داشت، اغلب مفید است که به دنبال یک روش ظریف تر باشید. در پایتون معمولا این مسائل در دسته بندی Metaprogramming حل می شوند. به طور خلاصه Metaprogramming درباره ایجاد توابع و کلاس هایی است که هدف اصلی آن ها مدیریت (Manipulate) کد می باشد. هدف از این فرادرس، کاوش کردن روش های Metaprogramming مختلف می باشد و ارائه مثال هایی از این که چطور این روش ها می توانند برای رسیدن به اهدافمان در پایتون به ما کمک کنند.

زبان برنامه نویسی پایتون در حال حاضر یکی از قدرتمندترین و محبوب ترین زبان های برنامه نویسی دنیا است که در زمینه های مختلفی کاربرد دارد. استفاده از آموزش های پروژه محور می تواند به یادگیری این زبان برنامه نویسی کمک شایانی کند. ما در این فرادرس قصد داریم به صورت پروژه محور با ساخت یک برنامه هواشناسی آنلاین ساده که وضعیت آب و هوای یک شهر را در لحظه نشان می دهد، به آموزش این زبان برنامه نویسی بپردازیم.

زبان برنامه نویسی پایتون از بهترین و کامل ترین و پرکاربردترین زبان های برنامه نویسی موجود است که در سالیان اخیر بسیار محبوب و پراستفاده شده است. به جرات می توان گفت پایتون در همه زمینه ها کاربردهایی دارد. پایتون در کنار زبان های دیگر مانند سی شارپ و سی پلاس پلاس، مبحث برنامه نویسی دسکتاپ به صورت رابط گرافیکی را تحت پوشش قرار داده است. هدف از این فرادرس یادگیری برنامه نویسی گرافیکی پایتون و استفاده از پایگاه داده SQLite3 در برنامه است. به جرات می توان گفت استفاده از پایگاه داده در هر برنامه لازم و ضروری است. در این درس ابتدا شما را با ماژول Tkinter آشنا می کنیم و سپس به سراغ پایگاه داده SQLite3 در پایتون می رویم. چند پروژه GUI به همراه پایگاه داده را پیاده سازی می کنیم.

پایتون زبان محبوب، پر کاربرد و قدرتمند دنیای تکنولوژی محسوب می شود که با توجه به قدرت فوق العاده خود باعث شده است تا توسعه دهندگان، ابزارهای فراوانی نظیر: کتابخانه ها، فریم ورک ها و ماژول ها را به وسیله پایتون برای انجام تحقیقات و محاسبات مختلف بسازند که از جمله آن ها می توان به: فریم ورک جنگو (Django) و مینی فریم ورک فلسک (Flask)، در زمینه محاسبات علمی NumPy, SciPy و Pandas، در زمینه توسعه GUI فریم ورک های PySide2 ،PyQt5 ،Kivy و رابط گرافیکی TKinter اشاره کرد. هدف از این فرادرس، ارائه مباحث تکمیلی و ایجاد چند برنامه به کمک فریم ورک PySide2 است تا مباحث مقدماتی این فریم ورک را پوشش دهد و لذا آن دسته از علاقه مندانی که کار توسعه GUI با پایتون را هدف قرار داده اند، باید با مباحث مقدماتی PySide2 مانند کار با ویجت ها آشنایی لازم را داشته باشند، هر چند که در درس اول مروری بر آن خواهیم داشت.

امروزه زبان برنامه نویسی پایتون (Python) برنامه نویسان زیادی را به سمت خود جذب کرده است. سادگی برنامه نویسی با این زبان، قدرتمند بودن آن و وجود کتابخانه های فراوان برای این زبان، روز به روز بر میزان محبوبیت آن اضافه می کند و برنامه نویسان زیادی تمایل دارند پایتون را یاد بگیرند. یکی از بهترین روش های یادگیری یک زبان برنامه نویسی، آموزش های به صورت پروژه محور است. ما در این فرادرس قصد داریم با استفاده از زبان برنامه نویسی پایتون، به نحوه ساخت یک Music Player ساده بپردازیم که امکان Load کردن موسیقی، پخش، توقف و همچنین امکان کم و زیاد کردن صدای آن را داشته باشد.

با توجه به گسترش روزافزون زبان برنامه نویسی پایتون (Python) و توسعه آن برای اکثر پلتفرم های موجود، نیاز به یادگیری کتابخانه های مختلف این زبان بسیار ضروری است. در پایتون کتابخانه ای وجود دارد به نام PySide که در کنار PyQt محصول کمپانی معتبر QT هستند و کار آن ها توسعه اپلیکیشن های GUI است. در این فرادرس، PySide2 را مورد بررسی و آموزش قرار می دهیم و در ابتدا نیاز است که با مباحث پایه ای و مقدماتی پایتون آشنا باشید. در این فرادرس PySide را مورد بررسی قرار می دهیم و تفاوت های آن را با PyQt بیان خواهیم کرد. ویجت های (Widget) توسعه را ایجاد می کنیم و با QML آشنا می شویم.

پایتون یک زبان برنامه نویسی بسیار قدرتمند که استفاده از آن روز به روز در حال افزایش است و می توان با آن خیلی راحت برنامه نویسی کرد و ایده ها را توسعه داد، اما یک مصالحه بین توسعه راحت کد و اجرای برنامه با بیشترین سرعت ممکن وجود دارد. یعنی این که گاهی استفاده از روش های راحت برای برنامه نویسی در پایتون موجب کاهش سرعت برنامه ها می شود و برای افزایش سرعت نیازمند استفاده از روش های پیشرفته تری هستیم.

زبان پایتون یکی از بهترین زبان های برنامه نویسی دنیا است که در زمینه های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد و این موضوع باعث شده که روز به روز بر تعداد برنامه نویسان این زبان افزوده گردد. یکی از جذاب ترین مباحثی که در برنامه نویسی وجود دارد، مبحث بازی سازی است. در زبان های مختلف کتابخانه های مختلفی وجود دارد که برای ساخت بازی به کمک برنامه نویسان می آید و در زبان پایتون نیز مانند سایر زبان های برنامه نویسی، کتابخانه هایی وجود دارد که ساخت بازی را برای برنامه نویسان تسهیل می نماید. در این فرادرس قصد داریم شما را با کتابخانه Arcade که برای ساخت بازی های دوبعدی در پایتون مورد استفاده قرار می گیرد، آشنا کنیم.

در این فرادرس، مخاطب با گرافیک کامپیوتری در پایتون و رسم اشکال مختلف آشنا خواهد شد که می تواند مقدمه ای برای مباحث پیشرفته طراحی های کامپیوتری و به خصوص ساخت بازی و انیمیشن به کمک این زبان برنامه نویسی باشد و همچنین برای افرادی که هیچ آشنایی با مباحث گرافیک کامپیوتری ندارند، می تواند مناسب و مفید باشد. یکی از کتابخانه های پایتون، کتابخانه Turtle (لاک پشت) است که در این فرادرس مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با کتابخانه Turtle می توانید اشکال و الگوهای مختلفی را ترسیم کنید و در واقع به وسیله آن می توان یک لاک پشت ایجاد کرد که با کنترل روی آن می توان اشکال مختلفی را رسم نمود.

در این فرادرس، ارسال ایمیل انبوه به عنوان یک رویکرد تبلیغاتی در سطح مقدماتی و به زبان برنامه نویسی Python پیاده سازی می شود، به گونه ای که مخاطب خواهد آموخت چگونه به انبوهی از کاربران که از قبل آدرس پست الکترونیکی به انضمام جرایدی از اطلاعات شخصی آن ها را در دست دارد، چنین پیغامی ارسال کند و همچنین با پروتکل SMTP به عنوان یکی از پرکاربردترین پروتکل های نقل و انتقال پست الکترونیک آشنا می شود.

در این فرادرس، با حل رنج وسیعی از مسائل محاسباتی با پایتون آشنا می‌شویم و قادر خواهیم بود برای حل مسائل مختلف محاسباتی با پایتون کد بنویسیم و نتایج محاسبات را به نمایش درآوریم. همچنین ما از IPython و Jupyter نیز استفاده می‌کنیم که برای انجام محاسبات علمی بسیار قدرتمند بوده و امکانات مختلفی را برای محاسبات و نمایش نتایج در اختیار ما قرار می‌دهد. در پایان این آموزش، با مطالب جدیدی که می‌آموزیم قادر خواهیم بود که عملیات‌های مهم و پرکاربردی را در محاسبات علمی با پایتون انجام دهیم و با انواع تکنیک‌های رسم نتایج آشنا می‌شویم که می‌تواند کاربرد بسیاری در مسیر علمی و کاری ما داشته باشد.

در این فرادرس شما به صورت پیشرفته با برنامه‌نویسی پایتون آشنا می‌شوید، این بدین معنی است که بسیاری از کارهایی که پیش از این نمی‌دانستید چگونه انجام دهید را یاد گرفته و همچنین بسیاری از کارهایی که می‌توانستید انجام دهید را نیز با راه حل‌هایی ساده‌تر و سریع‌تر می‌آموزید. در این آموزش ما سعی می‌کنیم که جنبه‌های مختلفی از برنامه‌نویسی پایتون و مخصوصا، داده ساختارها، الگوریتم‌ها و رشته و متن را آموزش دهیم. با رنج وسیعی از عملیات بر روی داده ساختارها و الگوریتم‌های بهینه برای این عملیات آشنا می‌شوید، با رشته‌ها و فایل‌‌های متنی کار کرده و برای عملیات پرتکرار و پر استفاده با رشته‌ها و متن‌ها، روش‌های بهینه‌ای را فرا می‌گیرید. در واقع در این فرادرس سعی بر این است تا المان‌های لازم برای برنامه‌نویسی حرفه‌ای با پایتون آموزش داده شود.

برنامه نویسی رابط کاربری گرافیکی برای دسکتاپ اهمیت بالایی دارد. به کمک GUI می توان برنامه هایی را برای دسکتاپ، ویندوز، مک، لینوکس ایجاد کرد. زبان پایتون دارای ابزارهایی برای توسعه GUI است. هدف از این فرادرس آن است که بتوانیم برنامه های گرافیکی خود را به کمک پایتون پیاده سازی کنیم و در این فرادرس به سراغ کتابخانه Tkinter خواهیم رفت که دارای مزایایی است از جمله: سبک بودن، راحت بودن استفاده، نداشتن مشکلات در هنگام نصب. برای شروع برنامه نویسی GUI در پایتون باید مباحث مقدماتی را از این زبان فرا گرفته باشید. این فرادرس برای توسعه دهندگان پایتونی دسکتاپ بسیار مفید است.

امروزه زبان پایتون (Python) به دلیل سادگی طرفداران زیادی پیدا کرده است. بنابراین شما می‌توانید با کمترین کدنویسی در سریع‌ترین زمان ممکن به نتیجه برسید. موضوع دیگری که باعث محبوبیت زبان پایتون شده، چند پلتفرم بودن آن است که شما می‌توانید برنامه‌های خود را با تغییرات اندک بر روی سیستم عامل‌های ویندوز (Windows)، مکینتاش (Macintosh)، لینوکس (Linux) و… اجرا کنید. یکی از جذابیت‌های پایتون وجود رابط‌های گرافیکی مختلف مانند: PyQt و Tkinter است که ما در این فرادرس PyQt را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

در این آموزش شما می توانید با به کارگیری یکی از قدرتمندترین زبان های برنامه نویسی یعنی پایتون و یکی از قدرتمندترین بسترهای محاسبات علمی یعنی SciPy، بسیاری از محاسبات علمی و عددی لازم در تحقیقات و مطالعات خود را به انجام برسانید. در این آموزش، مقدمات محاسبات علمی با پایتون و کتابخانه NumPy برای محاسبات برداری و SymPy برای محاسبات نمادین بررسی می گردند. این دو کتابخانه مبانی محاسبات علمی در ادامه بوده و در آموزش هایی که در ادامه این آموزش اولیه هستند، جنبه های مختلفی از محاسبات علمی با پایتون و کتابخانه SciPy مورد بحث قرار می گیرند.

Web Scraping قابلیت ارتباط با سایت‌های اینترنتی و استخراج اطلاعاتی که برای ما اهمیت دارند را به صورت طبقه‌بندی شده با سرعت و دقت بالایی برای ما فراهم می‌آورد و در نتیجه می‌‌توان دیتابیس (Database) مربوط به داده‌‌های در دسترس هر سایت اینترنتی را در مدت زمان کمی جمع‌آوری کرد. به غیر از دقت بالا، مقایسه زمانی عملکرد Web Scraping با جمع‌آوری دستی اطلاعات، شگفت‌آور خواهد بود. اگر شما گوگل باشید، اطلاعات سایت‌های مختلف را برای نمایش بهترین نتایج جست‌و‌جوها استخراج می‌کنید و یا اگر یک تحلیل‌‌گر اقتصادی باشید که قصد بررسی وضعیت بازار را دارد یا در بورس فعال باشید و یا حتی صاحب استارتاپی هستید که اطلاعات اینترنتی را جمع‌آوری و تحلیل کرده و به فروش می‌رسانید، به هر حال شما برای پیشرفت در کار خود و کیفیت بخشیدن به آن در دنیای امروز، حتما به Web Scraping نیاز خواهید داشت.