پایتون، سریع‌ترین و محبوب‌ترین زبان برنامه نویسی جهان نه تنها در میان مهندسان نرم افزار، بلکه در بین ریاضیدانان، تحلیلگران داده، دانشمندان، حسابداران، مهندسان شبکه و حتی بچه‌ها! زیرا این یک زبان برنامه نویسی بسیار مبتدی است. افراد از رشته‌های مختلف از پایتون برای کارهای مختلف مانند تجزیه و تحلیل داده‌ها و تجسم، هوش مصنوعی و ماشین لرنینگ، اتوماسیون و غیره استفاده می‌کنند. و آپلود آنها در سرور. پایتون تنها توسط توسعه دهندگان نرم افزار مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، بلکه توسط سایر حرفه‌ای‌ها نیز برای خودکارسازی وظایف و آسان کردن زندگی آنها استفاده می‌شود. پایتون یک زبان چند منظوره است، شما می‌توانید از پایتون برای ساخت اپلیکیشن‌های وب، اپلیکیشن‌های موبایل و اپلیکیشن‌های دسکتاپ و همچنین تست نرم افزار و حتی هک استفاده کنید.
تمام دلایل بالا کافی است تا به شما بگوییم که چرا پایتون محبوب‌ترین زبان در بین برنامه نویسان است و چرا باید آن را یاد بگیرید. حال سوال این است که چگونه پایتون را یاد بگیریم؟ پایتون را از کجا شروع کنیم؟ چگونه یک توسعه دهنده پایتون شویم؟ چقدر زمان برای یادگیری پایتون نیاز است؟ در حین مطالعه پایتون چه موضوعاتی را باید پوشش دهید؟ کتابخانه‌ها یا چارچوب‌های پایتون چیست؟ به عنوان یک مبتدی، در مورد اینکه ابتدا چه چیزی را انتخاب کنم دچار سردرگمی خواهید شد. آیا باید همه مفاهیم را از یک کتاب یاد بگیرم یا باید به سراغ آموزش آنلاین بروم؟ بیایید کل رودمپ تبدیل شدن به یک توسعه دهنده پایتون را مورد بحث قرار دهیم.
چرا پایتون؟ (هدف نهایی خود را تعیین کنید)
قبل از شروع سفر خود با پایتون باید یک هدف روشن در ذهن خود داشته باشید، چرا می‌خواهید پایتون را یاد بگیرید؟ دقیقاً می‌خواهید با این زبان چه کار کنید؟ آیا می‌خواهید برخی از کارهای کسل کننده یا خسته کننده را خودکار کنید یا می‌خواهید برخی از برنامه‌های وب بسازید؟ اکثر مبتدیان یک اشتباه رایج را مرتکب می‌شوند و فقط به خاطر یادگیری زبان شروع می‌کنند بدون اینکه هدفی در ذهن داشته باشند. به خاطر داشته باشید که یادگیری یک زبان چیز دیگری است و استفاده از آن برای ساختن برخی از برنامه‌های کاربردی در دنیای واقعی به عنوان یک برنامه نویس متفاوت است، هدف شما باید این باشد که بتوانید چیزهایی بسازید و نه فقط یادگیری یک زبان. بنابراین ابتدا هر زمینه را بررسی کنید و دریابید که علاقه شما در کجاست. ما قبلاً در زمینه های مختلفی که می‌توان از پایتون استفاده کرد صحبت کرده‌ایم. بنابراین، اول از همه، تصمیم بگیرید که دقیقاً چه چیزی را می‌خواهید بسازید، پس از تعیین هدف، به آن پایبند باشید و به مرحله بعدی بروید، یعنی پیدا کردن منابع.
منابع یادگیری پایتون
اسناد و ویدیوهای زیادی به صورت آنلاین موجود است، بنابراین بسیار گیج کننده است که یادگیری این زبان را از کجا شروع کنیم، به خصوص زمانی که پایتون می‌تواند در زمینه‌های مختلف استفاده شود. بدانید که یک کتاب یا دوره ویدیویی برای آموزش همه چیز در پایتون کافی نیست و در ابتدا به عنوان یک مبتدی، شما نیز با مفاهیم بسیار زیادی غرق خواهید شد، اما صبر داشته باشید، کاوش کنید و به آن متعهد بمانید. در زیر منابعی وجود دارد که ما برای شروع یادگیری پایتون فیلتر کرده‌ایم، اما مطمئن شوید که هر منبعی را که ترجیح می‌دهید، همراه با آن کدنویسی کنید.
اگر قبلاً در برنامه نویسی تجربه دارید، از اسناد رسمی یاد بگیرید. همچنین می‌توانید برای برخی از آموزش‌ها یا دوره‌های ویدیویی آنلاین بروید، اما بیشتر دوره‌ها از سطح مبتدی شروع می‌شوند (این فقط اتلاف وقت است)، با این حال، این به شما و تجربه قبلی شما در کدنویسی بستگی دارد.
اگر مبتدی هستید و خواندن مستندات برای شما خسته کننده است، یک دوره آنلاین جامع پایتون را انتخاب کنید.
هر منبعی که ترجیح می‌دهید، مهلتی را برای پایان دوره تعیین کنید. اگر مبتدی هستید می‌توانید دوره را در مدت 10 تا 11 هفته تمام کنید و هر روز 2 تا 3 ساعت را به یادگیری اختصاص دهید. حالا بیایید به مرحله بعدی برویم و موضوعات مهم در پایتون را که باید پوشش دهید بررسی کنیم. به خاطر داشته باشید که چیزهای زیادی برای یادگیری وجود دارد، بنابراین پس از اتمام مباحث شروع به کاوش در زبان پایتون به تنهایی کنید.
موضوعات مهم در پایتون
1. Syntax و Basics را یاد بگیرید ابتدا با نصب پایتون در سیستم خود شروع کنید. فقط کافی است به سایت رسمی پایتون مراجعه کنید، آخرین نسخه را دانلود کنید و آماده هستید. پس از اتمام نصب، می‌توانید از IDLE برای نوشتن و اجرای کد پایتون استفاده کنید. اکنون می‌خواهیم موضوعاتی را برای شروع با یادگیری پایتون فهرست کنیم. تقریباً 1 تا 1.5 هفته طول می‌کشد تا همه چیزهای اساسی پوشش داده شود، اما به روند یادگیری شما بستگی دارد.
- پوسته پایتون، محاسبات پایه.
- ساختارهای کنترلی
- پذیرش ورودی کاربر، رشته‌ها و Typecasting.
- حلقه زدن در پایتون: حلقه‌های For & while.
- رسیدگی به استثنا.
- توابع، ماژول‌ها و واردات.
2. مفاهیم OOPs، ساختارهای داده داخلی و موارد دیگر این بخش کمی سخت خواهد بود به خصوص اگر در مورد مفاهیم برنامه نویسی شی گرا اطلاعاتی نداشته باشید. از منابعی که ذکر کردیم کمک بگیرید و با کمی تمرین متوجه مفاهیم خواهید شد. این مفاهیم به طور گسترده در ساخت برنامه‌های پیچیده مورد استفاده قرار خواهند گرفت، بنابراین این موضوعات را به خوبی درک کنید. ممکن است 1 تا 1.5 هفته طول بکشد تا یاد بگیرید.
- برنامه نویسی شی گرا در پایتون
- لیست‌ها و توابع فهرست
- عبارات با قاعده
- درک فهرست
- برش فهرست
- قالب بندی رشته
- لامبداس
- فهرست، لغت نامه‌ها و تاپل‌ها
پس از تسلط بر موضوعات بالا و تمرین کافی برای هر موضوع، وقت آن است که چیزی از آن بسازید. پایتون مجموعه خوبی از ماژول‌ها، بسته‌ها، کتابخانه‌ها و فریم ورک‌ها دارد که می‌توانید برای برنامه‌های مختلف از آنها استفاده کنید. بنابراین به جای ساختن همه چیز از ابتدا از چارچوب‌ها و کتابخانه‌های موجود در این زبان استفاده کنید. ساختن چیزی با استفاده از این موارد برای شما آسان‌تر خواهد بود. چارچوب یا کتابخانه‌ها را مطابق با هدف نهایی خود انتخاب کنید (توسعه وب، برنامه‌های کاربردی مبتنی بر دسکتاپ و غیره)
3. چارچوب‌هایی برای توسعه وب فریمورک‌های زیادی برای برنامه‌های کاربردی وب در پایتون وجود دارد که برخی از آنها جنگو، فلاسک، بطری، تورنادو و پیرامید هستند.
4. برای ساخت برنامه‌های دسکتاپ، کتابخانه‌های Tkinter، PyQT، Kivy، WxPython، یا PyGUI برای ساخت برنامه های مبتنی بر دسکتاپ بسیار خوب هستند.
5. برای تجزیه و تحلیل داده‌های Numpy، Pandas، Seaborn، Bokeh، SciPy، و Matplotlib این کتابخانه‌ها برای تجزیه و تحلیل داده‌ها خوب هستند. این کتابخانه‌ها برای کسانی که می‌خواهند تحلیلگر داده/دانشمند داده شوند مفید است. یادگیری Numpy یا Panda ها حدود 1 هفته طول می‌کشد.
یادگیری پایتون
درک اصول اولیه پایتون
راه‌اندازی محیط
گام اول برای یادگیری پایتون، راه‌اندازی محیط توسعه‌ی شماست. نصب پایتون بر روی کامپیوتر شما فرآیندی ساده است. به وب‌سایت رسمی پایتون مراجعه کنید و آخرین نسخه را برای سیستم عامل خود دانلود و نصب کنید. راهنمای نصب شما را از طریق فرآیند هدایت خواهد کرد تا راه‌اندازی به‌سرعت انجام شود.
مقدمه‌ای درباره‌ی پایتون
هنگامی که محیط شما آماده است، زمان آشنایی با مفاهیم اساسی پایتون است. وارد جهان متغیرها، انواع داده‌ها و عملگرهای اصلی پایتون شوید. مفاهیم سازنده برنامه‌نویسی پایتون را درک کنید، از جمله اعداد صحیح، اعشاری، رشته‌ها، لیست‌ها، تاپل‌ها و دیکشنری‌ها. با عملیات ورودی/خروجی اصلی پایتون آشنا شوید و پایه‌ای‌ترین ابزارهای برنامه نویسی پایتون را متوجه شوید.
جریان کنترل
مسلط شدن بر جریان کنترل برای نوشتن کدهای کارآمد در پایتون ضروری است. یاد بگیرید چگونه از دستورات if برای تصمیم‌گیری استفاده کنید؛ با حلقه‌های for توالی‌ها را پیمایش کنید و با حلقه‌های while بلوک‌های کد را به طور تکراری اجرا کنید. مفهوم جریان کنترل به شما امکان می‌دهد کدی شفاف، مختصر و ساختارمند بنویسید که به شرایط مختلف به طور شفاف پاسخ می‌دهد.
توابع
توابع به عنوان سازوکارهای ساختاری و قابل استفاده مجدد در پایتون عمل می‌کنند. مفاهیم تعریف و فراخوانی توابع را درک کنید، پارامترها را به توابع منتقل کرده و مقادیر را از توابع بازگردانی کنید. از توابع ساده تا الگوریتم‌های پیچیده، چگونگی استفاده از توابع را برای کدنویسی پایتون برایتان باز کنید.
ماژول‌ها و بسته‌ها
جامعه وسیع پایتون بر روی ماژول‌ها و پکیج‌ها بنا شده است. با مفهوم ماژول‌ها و نحوه وارد کردن آنها به پروژه‌های خود آشنا شوید و به کتابخانه استاندارد پایتون بپیوندید که تنوعی از ماژول‌های قبلی را فراهم می‌کند. با بسته‌های third party آشنا شوید تا توانایی‌های پایتون خود را گسترش دهید و روند توسعه خود را بهینه‌سازی کنید.
اصول کاربردی پایتون
مدیریت فایل
مدیریت فایل‌ها یکی از کارهای متداول در توسعه نرم‌افزار است. یاد بگیرید چگونه از پایتون برای خواندن از و نوشتن به فایل‌ها استفاده کنید. تکنیک‌های مدیریت فایل را برای کار با فایل‌های متنی، فایل‌های دودویی و کار با اشیاء فایل به طور کارآمدی بیاموزید. از قدرت مدیریت فایل برای پردازش داده‌ها، ذخیره اطلاعات و تعامل با منابع خارجی به طور بی‌دردسر استفاده کنید.
مدیریت شرط‌ها
مدیریت استثناء قوی برای نوشتن کد پایتون قابل اعتماد یک ویژگی اساسی است. درک نحوه مدیریت خطاها و استثناءها به شکل کامل از طریق بلوک‌های try، except، else و finally ضروری است. شرایط غیرمنتظره را با فرمت مدیریت کنید تا برنامه‌های شما حتی در مواجهه با مشکلات، به عملکرد خود ادامه دهند.
برنامه‌نویسی شی‌گرا (OOP)
پشتیبانی پایتون از برنامه‌نویسی شی‌گرا (OOP) به شما اجازه می‌دهد تا کد خود را به طور مؤثر سازماندهی و ساختاردهی کنید. درک مفاهیم OOP مانند کلاس‌ها، اشیاء، ارث‌بری، چندگانگی و فشرده‌سازی اینجا بسیار مهم است. با مسلط شدن بر روی طراحی سیستم‌های شی‌گرا انعطاف‌پذیر و قابل نگهداری با استفاده از اصول شی‌گرایی، عملکرد و ساختار برنامه‌های بر مبنای پایتون خود را به شکل هدفمند‌تری ارائه و اجرا کنید.
عبارات باقاعده
عبارات باقاعده قابلیت‌های قدرتمندی را برای تطبیق الگو در پایتون فراهم می‌کنند. یاد بگیرید که چگونه از نحوه قابل انعطاف عبارات باقاعده برای پردازش و تطبیق الگوها در متن استفاده کنید. با ماژول re در پایتون آشنا شوید و تکنیک‌هایی را برای جستجو، تطبیق و استخراج الگوها از داده‌های متنی بیاموزید. قدرت کامل عبارات باقاعده را برای مقابله با وظایف پیچیده پردازش متن با اطمینان بیشتر به دست آورید.
کار با داده
مدیریت داده در مرکز بسیاری از برنامه‌های پایتون قرار دارد. کتابخانه‌های محبوب مانند NumPy و Pandas را برای مدیریت و تجزیه و تحلیل داده به طور کارآمد بررسی کنید. یاد بگیرید چگونه با آرایه‌های چندبعدی کار کنید، عملیات ریاضی انجام دهید و ساختارهای داده جدولی را به طور آسان مدیریت کنید. از قدرت تحلیلی پایتون برای به دست آوردن بینش‌ها از داده و تصمیم‌گیری‌های آگاهانه استفاده کنید.
مباحث پیشرفته پایتون
OOP پیشرفته
به عمق دنیای برنامه‌نویسی شی‌گرایی با مفاهیم پیشرفته OOP دید دقیق‌تری داشته باشید. از روش‌های کلاس، روش‌های استاتیک، خواص و متدهای Dunder برای دستکاری دقیق تر روی کلاس‌های پایتون خود استفاده کنید. همچنین به تکنیک‌های پیشرفته را برای طراحی سیستم‌های شی‌گرا انعطاف‌پذیر و قابل گسترش مسلط شوید.
همروندی و موازی‌سازی
در منظر محاسبات امروزی، بهره‌برداری از همروندی و موازی‌سازی برای ساختن برنامه‌های پایتون قابل مقیاس و واکنش‌پذیر اساسی است. یاد بگیرید که از موضوعاتی مانند چندبعدی، چندپردازشی و برنامه‌نویسی ناهمگام استفاده کنید تا از توانایی‌های کامل ساختارهای سخت‌افزاری مدرن بهره‌مند شوید. می‌توانید از کتابخانه‌هایی مانند asyncio و concurrent.futures برای نوشتن کدهای پایتون کارآمد و همروند استفاده کنید که کارایی و استفاده از منابع را به حداکثر می‌رساند.
توسعه وب
برای توسعه وب می‌توانید فریمورک‌های توسعه وب مانند فلسک و جنگو را با حداکثر امکانات به کار ببندید. هر کدام از این فریم‌ورک‌ها با قدرت‌ها و کاربردهای خاص خود ویژگی موردنیاز شما را برای توسعه وب با پایتون فراهم می‌کند. با استفاده از پایتون، هنر طراحی APIهای RESTful، رندرینگ صفحات وب پویا و مدیریت احراز هویت و مجوزهای کاربر را به طور حرفه‌ای بسازید و کنترل کنید. حالا می‌توانید سفری برای ساخت برنامه‌های وب قوی و قابل مقیاس با استفاده از اکوسیستم توسعه وب قدرتمند پایتون آغاز کنید.
تعامل با پایگاه داده
تعامل با پایگاه‌های داده در بسیاری از برنامه‌های پایتون ضروری است. یاد بگیرید که چگونه پایتون را با پایگاه‌های داده رابطه‌ای با استفاده از کتابخانه‌هایی مانند SQLAlchemy و Django ORM یکپارچه کنید. به تکنیک‌هایی برای پرس و جوی داده، اجرای معاملات و مدیریت اتصالات پایگاه داده را به طور بی‌دردسری مسلط شوید. علاوه بر این موارد بهتر است تا توانایی تعامل با پایگاه‌های داده پایتون را برای ساخت برنامه‌های مبتنی بر داده که اطلاعات را ذخیره، بازیابی و تغییر می‌دهند، با اطمینان بیشتر به دست آورید.
تست‌نویسی
تست‌نویسی یکی از اصولی‌ترین بخش‌های توسعه نرم‌افزار با پایتون است. اطمینان از قابلیت صحت و استحکام کد پایتون شما ضروری است. اهمیت تست در توسعه نرم‌افزار را درک کنید و با چارچوب‌های تست پایتون مانند unittest و pytest آشنا شوید. تکنیک‌هایی را برای نوشتن تست‌های واحد، تست‌های ادغام و تست‌های کارکردی به طور جامعی آموزش ببینید تا رفتار کد پایتون خود را به طور کامل اعتبارسنجی کنید. رویکرد توسعه مبتنی بر تست را به کار بگیرید تا برنامه‌های پایتون خود را با اطمینان بیشتری بسازید و حفظ کنید.
مباحث ویژه
یادگیری علم داده و یادگیری ماشین
پایتون به عنوان زبانی برجسته در حوزه یادگیری عمیق و علم داده ظاهر شده است. در دنیای یادگیری ماشین، می‌توانید با کتابخانه‌هایی مانند scikit-learn، TensorFlow و PyTorch آشنا شوید. یاد بگیرید که چگونه مدل‌های یادگیری ماشین را استفاده کنید، ارزیابی کنید و بهبود ببخشید. همچنین از توانایی‌های پایتون برای تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ (big data) به شکل بهینه و برای حل مسائل واقعی در حوزه علم داده استفاده کنید
استخراج از وب
یاد بگیرید که چگونه اطلاعات را از وب به کمک کتابخانه‌هایی مانند BeautifulSoup و Scrapy جمع آوری کنید. فنون جمع‌آوری داده از صفحات وب را برای به دست آوردن اطلاعات مفید از وب‌سایت‌ها به طور کامل بیاموزید. از داده‌های جمع‌آوری شده برای تحلیل و استفاده در پروژه‌های داده‌محور و حتی مباحث تحقیقات بازار و سئو خود بهره بگیرید.
اتوماسیون و اسکریپت‌نویسی
پایتون ابزاری قدرتمند برای اتوماسیون و اسکریپت‌نویسی است. یاد بگیرید چگونه وظایف تکراری را به طور اتوماتیک انجام دهید و اسکریپت‌هایی بنویسید که جریان کارهای شما را بهبود ببخشند. از ابزارها و کتابخانه‌های پایتون برای ارتقاء بهره‌وری و اتوماسیون وظایف روزمره خود استفاده کنید.
راه‌اندازی و DevOps
درک نحوه راه‌اندازی برنامه‌های پایتون و مدیریت زیرساخت با استفاده از ابزارهایی مانند Docker و Kubernetes از اهمیت بالایی برخوردار است. شیوه‌های کاربردی DevOps را درک کنید و از اتوماسیون، یکپارچه‌سازی مداوم (CI) و تحویل مداوم (CD) برای بهبود فرآیندهای توسعه و راه‌اندازی استفاده کنید. تکنیک‌های مانیتورینگ، مقیاس‌پذیری و مدیریت برنامه‌های پایتون در محیط‌های تولیدی را برای اطمینان از پایداری، مقیاس‌پذیری و عملکرد بالا بیاموزید.
ساخت پروژه‌ها
تا به حال تقریباً همه چیز را در پایتون پوشش داده‌ایم و اکنون مرحله نهایی ساخت پروژه‌ها است. تمام یادگیری در پایتون تنها زمانی معنا پیدا می‌کند که بتوانید چند پروژه بسازید. به یاد داشته باشید که بهترین راه برای آزمایش مهارت‌های برنامه نویسی خود، کار بر روی یک پروژه پیچیده است که یک مشکل را حل می‌کند. ساختن یک پروژه پیچیده برای مبتدیان کار آسانی نیست، پس کاری کوچک را شروع کنید. ابتدا یک پروژه ساده بسازید و سپس به تدریج پیش بروید. اگر می‌خواهید یک پروژه پیچیده بسازید با یک ماژول کوچک و ساده شروع کنید، سپس به اضافه کردن ویژگی‌ها به آن ادامه دهید. شما پیشرفت خود را همراه با پروژه خود خواهید دید و خواهید فهمید که چگونه برنامه نویسان مسائل پیچیده دنیای واقعی را حل می‌کنند. پروژه‌ها واقعاً در تقویت مهارت‌های شما مفید هستند. در حین کار بر روی یک پروژه با ناامیدی، موانع متعدد، چالش‌ها و مشکلات روبرو خواهید شد. وقتی روی این چالش‌ها و مشکلات کار می‌کنید، مهارت‌های خوبی به دست می‌آورید. حل این چالش‌ها به شما تجربه کافی در حل مسئله با استفاده از پایتون می‌دهد. اکنون چندین پروژه وجود دارد که می‌توانید با استفاده از پایتون بسازید. ماشین حساب علاقه ساده / EMI، برنامه آب و هوا، خزنده ساده همه اینها پروژه‌های ساده‌ای هستند که می‌توانید انجام دهید. اگر در مورد پروژه‌های پیچیده صحبت می‌کنیم، می‌توانید یک سایت تجارت الکترونیک کاملاً کاربردی، یک خزنده مبتنی بر وب، که به صورت پویا یک صفحه وب خاص را می‌خزد، یا یک تولیدکننده CV آنلاین، که یک CV را با فرمت PDF از متن خام تولید می‌کند، بسازید.
نکات:
- صبور باشید، این فقط در مورد یادگیری پایتون نیست، بلکه در مورد یادگیری زبان دیگر نیز صدق می‌کند. یادگیری زبان اول همیشه به تلاش و زمان بیشتری نیاز دارد، بنابراین درک کنید که غرق کردن همه چیز به زمان نیاز دارد.
- به هدف و زبان خود پایبند باشید. فقط syntax را یاد نگیرید و به یک زبان برنامه نویسی جدید بپرید.
- ناامیدی و درد بخشی از فرآیند یادگیری است، به جای اجتناب از آنها، آنها را در آغوش بگیرید.
- به دلیل برخی اصطلاحات، خطاها و مسائل پیچیده، احساس تسلیم شدن خواهید کرد. این کار را نکنید، این برای همه در برنامه نویسی اتفاق می‌افتد. کمی زمان به خود اختصاص دهید و موضوع را با استفاده از منابع دیگر و با ذهنی متمرکز درک کنید.
- ثابت قدم باشید، اگر در یادگیری ثابت نباشید، زمان و تلاش بسیار بیشتری می‌طلبد.
- ساختن یک پروژه همیشه در ایجاد اعتماد مفید است، بنابراین اهمیت آن را نادیده نگیرید.
چه در حال آماده شدن برای اولین مصاحبه شغلی خود باشید و چه قصد ارتقاء مهارت در این چشم انداز فناوری همیشه در حال تحول را دارید، یادگیری پایتون برای شما لازم است. این یک طرح جامع است که به شما یک پایه محکم در پایتون می‌دهد. با این حال، یادگیری یک فرایند مداوم است و نیاز به فداکاری و تلاش دارد، بنابراین مطمئن شوید که هر روز کدنویسی را تمرین کنید و برای درک مفاهیمی که در حال یادگیری هستید، وقت بگذارید. موفق باشید!
