کاربرد پایتون در حوزه‌های مختلف

102
کاربرد پایتون

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا و همه‌منظوره است. مطابق این تعریف از پایتون برای اهداف مختلفی می‌توان استفاده کرد؛ از توسعه‌­ی وب گرفته تا علم داده، یادگیری ماشین و رباتیک. شرکت‌های مطرحی مانند گوگل، یوتیوب، فیس‌بوک، اینستاگرام، اسپاتیفای، نتفلیکس و… از پایتون برای توسعه‌ی برنامه‌های خود استفاده می‌کنند. پایتون جایگاه خود را به‌عنوان یکی از اصلی‌­ترین زبان‌­های سمت سرور گوگل به دست آورده است. اینستاگرام نیز با استفاده از پایتون توسعه پیدا کرده است. اسپاتیفای نیز از این زبان برای تحلیل داده­‌ها و توسعه‌ی بک‌اند خود استفاده می‌­کند. پایتون همچنین با کاربردهای هیجان‌انگیزش در حوزه‌ی رباتیک و کنترل سخت‌افزار در توسعه‌ی علوم و اکتشافات فضایی ابزاری حیاتی است. در ادامه، کاربرد پایتون در حوزه‌های مختلف را بررسی خواهیم کرد.


کاربرد پایتون در توسعه‌ی نرم‌افزار­های مختلف

اکوسیستم پایتون مجموعه­‌ای غنی از فریم‌ورک‌ها، ابزارها و کتابخانه­‌ها را فراهم می‌­کند که شما با استفاده از آن‌ها می‌توانید تقریباً هر برنامه‌ای را توسعه دهید. از پایتون می‌توان برای ساخت وب‌اپلیکیشن‌ها، پلتفرم‌­های دسکتاپ و موبایل و حتی بازی­‌های ویدئویی استفاده کرد.

توسعه‌ی وب

پایتون یکی از مهارت‌های موردتقاضا برای توسعه‌­ی وب‌اپلیکیشن‌ها است که فرصت‌­های زیادی را برای شما به همراه می‌آورد. در این حوزه، چندین فریم‌ورک، کتابخانه و ابزار پایتون از جمله Flask ،FastAPI ،Django و Tornado برای توسعه­‌ی برنامه‌های وب، APIها و… ایجاد شده‌اند. اگر می‌­خواهید مهارت‌های خود در زبان برنامه‌نویسی پایتون را در عمل تمرین کنید، می‌­توانید برای خود یک پورتفولیو بسازید. با وجود مشاغل و فرصت­‌های شغلی بسیار زیاد در زمینه‌ی پایتون، توسعه‌ی یک پورتفولیوی شخصی با پایتون ایده­‌ی خوبی برای تمرین و نمایش مهارت‌های شماست.

توسعه‌ی رابط خط فرمان

دومین کاربرد پایتون، توسعه­‌ی اپلیکیشن رابط خط فرمان (Command-Line Interface یا CLI) است. برنامه­‌های CLI همه‌جا هستند و به شما این امکان را می‌­دهند تا با ایجاد ابزارهای کوچک و بزرگ برای خط فرمان، کارهای تکراری و خسته‌کننده را در کارهای روزمره­‌ی خود به‌طور خودکار انجام دهید. ایجاد برنامه‌­ها با یک رابط خط فرمان کاربرپسند یک مهارت ارزشمند برای هر توسعه‌دهنده‌­ی پایتون است. در پایتون، شما مجموعه‌ای چشمگیر از کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌های CLI دارید که می‌توانند به شما کمک کنند تا ابزارهای خط فرمان را به‌سادگی ایجاد کنید؛ از جمله Click ،argparse و Typer.

توسعه­‌ی رابط کاربری گرافیکی

یکی دیگر از کاربردهای جذاب پایتون، ایجاد رابط‌های کاربری گرافیکی (Graphical User Interface یا GUI) برای محیط­‌های دسکتاپ است. اگر به ساخت این نوع برنامه­‌ها علاقه‌مند هستید، پایتون طیف گسترده­‌ای از کتابخانه­‌ها، فریم‌ورک‌ها و جعبه‌ابزارهای رابط کاربری گرافیکی را برای شما فراهم کرده است؛ از جمله tkinter ،Qt for Python ،PySimpleGUI ،PyQt ،Kivy و wxPython. می‌توانید برای شروع ساخت رابط‌های کاربری گرافیکی از tkinter که در کتابخانه‌ی استاندارد پایتون موجود است، استفاده کنید. سپس کار خود را گسترش داده و شروع به کار با سایر ابزارهای رابط کاربری گرافیکی کنید.

توسعه‌ی بازی

بسیاری از افراد به برنامه‌نویسی علاقه‌مند می‌شوند چون عاشق بازی‌های کامپیوتری هستند و می‌­خواهند بازی‌­های خودشان را بسازند. توسعه‌­ی بازی‌های رایانه‌ای می‌تواند یک ماجراجویی سرگرم‌کننده و باارزش و تجربه‌ای فوق‌العاده باشد. ابزارها، کتابخانه‌ها و فریم‌ورک‌های پایتون بسیاری مانند PyGame ،Arcade و pyglet وجود دارند که به شما کمک می‌کنند تا بازی‌های خود را به‌سرعت ایجاد کنید. می‌توانید از پایتون برای ایجاد بازی‌های آرکاید، بازی‌های ماجراجویی و بازی‌های پازلی استفاده کرده و در عرض چند ساعت آن‌ها را پیاده‌سازی کنید. همچنین می‌توانید از پایتون برای کدنویسی بازی‌های کلاسیک مانند دوز و سنگ کاغذ قیچی و… استفاده کنید.


کاربرد پایتون در علوم داده و ریاضیات

علم داده حوزه­‌ای است که آمار، ریاضیات، برنامه­‌نویسی و مهارت­‌های حل مسئله را ترکیب می‌­کند و شامل پاکسازی، آماده‌سازی و تحلیل داده­‌ها برای استخراج اطلاعات مفید از آن‌ها است. کاربرد پایتون در زمینه­‌های علم داده و ریاضیات بسیار گسترده است. این زبان به‌دلیل خوانایی، بهره‌­وری، انعطاف‌پذیری و انتقال‌پذیری در بین دانشمندان علوم پایه و ریاضیات بسیار محبوب شده است. پایتون شامل ابزارهایی برای یادگیری ماشین، هوش مصنوعی، محاسبات علمی، تحلیل داده و مصورسازی داده­‌ها است. این زبان همچنین ابزارهای کارآمدی را برای جمع‌آوری، استخراج و دست‌کاری داده­‌ها فراهم می‌­کند.

یادگیری ماشین

یادگیری ماشین می‌­تواند اولین قدم برای افرادی باشد که به هوش مصنوعی علاقه‌مند هستند. یادگیری ماشین الگوریتم‌­هایی را مطالعه می‌­کند که از طریق تجربه یاد می‌­گیرند. این الگوریتم­‌ها مدل‌­هایی را بر اساس نمونه­‌هایی از داده­‌های آموزشی برای پیش‌­بینی و تصمیم‌گیری ایجاد می‌کنند. برخی از محبوب‌­ترین ابزارهای پایتون برای استفاده در زمینه‌ی یادگیری ماشین عبارت‌اند از scikit-learn ،PyTorch ،NLTK ،Keras و TensorFlow.

ممکن است علاقه‌مند باشید: یادگیری ماشین چیست؟

محاسبات علمی

زمینه­‌ی دیگری که کاربرد پایتون در آن نقش بسزایی دارد، محاسبات علمی است. دانشمندان از قابلیت‌های محاسباتی پیشرفته‌ای که از طریق ابررایانه‌ها، خوشه‌های رایانه و حتی رایانه‌های رومیزی و لپ‌تاپ در دسترس است برای درک و حل مسائل پیچیده استفاده می‌کنند. برخی از کتابخانه‌ها و ابزارهای پایتون که می‌توان از آن‌ها برای محاسبات علمی استفاده کرد عبارت‌اند از: SciPy ،NumPy و SimPy. برخی از این کتابخانه‌­ها و ابزارها، اجزای اصلی کتابخانه­‌های سطح بالاتر مورد استفاده در یادگیری ماشین، تحلیل داده­ و… هستند.

تحلیل داده و مصورسازی

تحلیل داده­، فرایند جمع‌آوری، بررسی، پاکسازی، تبدیل و مدل‌سازی داده­‌ها برای کشف اطلاعات مفید، انجام پیش‌بینی­‌ها، نتیجه‌گیری، پشتیبانی از فرایندهای تصمیم‌گیری و… است. تحلیل داده ارتباط نزدیکی با مصورسازی داده­‌ها برای نمایش گرافیکی آن‌ها دارد. در پایتون، کتابخانه­‌هایی شناخته‌شده مانند pandas ،Matplotlib ،Dash ،Bokeh و Seaborn برای تحلیل و مصورسازی داده­‌ها وجود دارد.

Web Scraping

یکی از مهم ترین منابع اطلاعاتی برای انجام فرایندهای علوم داده، وب است. فرایند جمع‌آوری و تجزیه داده‌های خام از وب با یک ابزار خودکار (Crawler) به‌عنوان Web Scraping شناخته می‌شود. پایتون مجموعه‌­ای عالی از ابزارها و کتابخانه­‌ها برای تحلیل و شناسایی اطلاعات از وب دارد. از جمله‌ی این ابزارها می‌توان به Scrapy ،requests ،Beautiful Soup و urllib.request اشاره کرد.


کاربرد پایتون در خودکارسازی فرایندها و سرعت بخشیدن به گردش کار

کامپیوترها در انجام کارهای تکراری و خسته‌کننده بسیار خوب عمل می‌کنند. آن‌ها می‌­توانند یک کار را برای مدت طولانی بدون اشتباه تکرار کنند. این یک ویژگی ارزشمند است که می‌­تواند به شما کمک کند تا کارهای روزانه­‌ی خود را راحت‌تر و با بهره‌وری بیشتری انجام دهید. شما با استفاده از پایتون می‌­توانید بسیاری از فرایندها را در گردش کار خود، خودکار کنید؛ می‌توانید عملیات DevOps خود را خودکار و مدیریت کنید، یک محیط توسعه­‌ی مؤثر پایتون بسازید، فرایند استقرار را در چرخه‌­ی توسعه مدیریت کنید، نرم‌­افزارهای توسعه‌یافته را آزمایش کنید، سیستم­‌های پایگاه داده­‌ی خود را مدیریت کنید و…

DevOps

DevOps شامل توسعه‌­ی نرم‌افزار و عملیات‌های کلی IT است. DevOps به شما این امکان را می‌دهد که کل چرخه‌ی عمر برنامه‌­ها و محصولات نرم‌افزاری از جمله توسعه، آزمایش و استقرار را مدیریت کنید. پایتون یکی از فناوری‌­های اولیه است که از آن در حوزه‌ی DevOps استفاده می‌شود. انعطاف‌پذیری و دردسترس‌بودن پایتون، آن را به یک ابزار کارآمد در این زمینه تبدیل کرده و به تیم‌های توسعه‌دهنده این امکان را می‌دهد که گردش کار خود را بهبود بخشیده و کارآمدتر و سازنده‌تر کار کنند. برخی از ابزارهای محبوب DevOps مانند Ansible و Docker Compose به زبان پایتون نوشته شده­‌اند.

محیط توسعه

ساخت یک محیط کارآمد و مؤثر برای تیم بخش اساسی توسعه‌­ی هر نرم‌افزاری است. برای این منظور، پایتون مجموعه‌­ای عالی از ابزارها دارد که به شما این امکان را می­‌دهد که بسته­‌ها، کتابخانه­‌ها و نسخه­‌ی پایتون خود را در محیط­‌های مجازی هر پروژه، مجزا کنید. یادگیری نحوه­‌ی ایجاد یک محیط توسعه با استفاده از پایتون پایتون خلاقیت شما را در مسیر توسعه‌ی نرم‌افزار افزایش خواهد داد. بنابراین مهم است که برای تقویت این مهارت وقت بگذارید. برخی از ابزارهای محبوب پایتون برای این منظور عبارت‌اند از: pipx ،Pipenv، pip ،conda و pyenv

پکیجینگ و استقرار نرم‌افزار

یکی دیگر از بخش‌های حیاتی چرخه­‌ی توسعه‌ی نرم‌افزار، بسته‌بندی، توزیع و استقرار محصولات برای کاربران نهایی یا مشتریان است. در پایتون، یک راه سریع و محبوب برای استقرار برنامه‌ها و کتابخانه‌ها، انتشار آن‌ها در PyPI است. همچنین از ابزارهای پایتون مانند setuptools ،PyInstaller ،Poetry ،Flit و Twine می‌توان برای بسته‌بندی و استقرار برنامه‌ها، کتابخانه‌ها و بسته‌های پایتون را برای کاربران نهایی، مشتریان استفاده کرد.

سیستم‌­های پایگاه داده

اکثر برنامه­‌هایی که در حرفه‌­ی خود به‌عنوان یک توسعه‌دهنده خواهید ساخت، به‌نوعی با داده­‌ها تعامل دارند. این تعامل معمولاً از طریق یک سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) اتفاق می‌افتد که امکان تعریف، ساخت، نگهداری و دسترسی به پایگاه­‌های داده را برای شما فراهم می‌کند. برای اتصال و دست‌کاری پایگاه‌های داده با پایتون می‌توانید از بسته­‌های استاندارد کتابخانه و بسته­‌ها و کتابخانه­‌های شخص ثالث استفاده کنید. شما همچنین می‌توانید از پایگاه­‌های داده­‌ی SQL و NoSQL در پایتون استفاده کنید. ابزارهای ORM نیز نوع مهم دیگری از ابزارها هستند که می‌توانید از آن‌ها برای کار با پایگاه­‌های داده در پایتون استفاده کنید. شما می‌توانید از کتابخانه‌ها­ی پایتون مانند SQLAlchemy ،PyMongo ،Psycopg ،MySQL Connector ،MongoEngine و sqlite3 برای اتصال و راه‌­اندازی پایگاه‌های داده استفاده کنید.

تست نرم‌افزار

یادگیری برنامه‌نویسی را احتمالاً با ایجاد برنامه­‌ها و اسکریپت‌­های کوچکی شروع می‌­کنید که می‌­توانید به‌راحتی آن‌­ها را اجرا کرده و به‌صورت دستی آزمایش کنید تا مطمئن شوید همان طور که انتظار دارید کار می‌­کنند. با این حال، زمانی که برنامه‌­های شما پیچیده‌­تر می‌­شوند، آزمایش آن‌ها به‌صورت دستی تقریباً غیرممکن است. بنابراین، شما به یک فرایند تست نیاز دارید که در شناسایی اشکالات و جلوگیری از وارد کردن آن‌ها به محصول نهایی کمک کنند. تست نرم‌افزار همچنین می‌تواند طراحی کد شما را هدایت کرده و به شما کمک کند عملکرد، امنیت، قابلیت استفاده، انطباق با مقررات و… را بررسی کنید. از برخی ابزارهای تست نرم‌افزار پایتون مانند tox ،pytest ،doctest و unittest می‌­توان برای نوشتن تست­‌ها و اجرای خودکار آن‌ها استفاده کرد.


کاربرد پایتون در توسعه‌ی امبددسیستم‌ها و ربات‌ها

نوشتن برنامه­‌های وب یا دسکتاپ جالب است، اما نوشتن کدی که نحوه­‌ی عملکرد سیستم­‌های سخت‌افزاری و ربات­‌ها را کنترل می‌­کند، می‌­تواند حتی جالب‌­تر باشد. زمینه­‌هایی مانند اینترنت اشیا، اتوماسیون خانگی، خودروهای خودران و رباتیک با پیشرفت علم و فناوری، محبوبیت بیشتری پیدا کرده­‌اند. پایتون نیز به‌تدریج وارد دنیای حسگرها، موتورهای الکتریکی، مدارها، میکروکنترلرها و ربات‌­ها شده است. امروزه می‌­توانید پروژه­‌های پایتون زیادی را بیابید که در این جهت حرکت می‌­کنند؛ مانند: Raspberry Pi ،PythonRobotics ،MicroPython ،CircuitPython ،BBC micro:bit و rospy.


پایتون در چه زمینه‌هایی کاربرد ندارد؟

پایتون یک زبان بسیار همه­‌کاره است و کارهای زیادی را می‌­توان با کمک آن انجام داد. با این حال مواردی وجود دارد که پایتون اصلاً برای آن‌ها مناسب نیست. به‌عنوان یک زبان مفسری، پایتون در تعامل با دستگاه‌های سطح پایین مشکل دارد. به‌عنوان مثال اگر بخواهید یک سیستم‌عامل با پایتون بنویسید، مشکل خواهید داشت. بنابراین برای برنامه­‌های سطح پایین بهتر است از C یا C++ استفاده کنید.

با این حال، این موضوع ممکن است در درازمدت دیگر درست نباشد و افرادی هستند که روی پروژه‌هایی کار می‌کنند که قابلیت استفاده‌­ی پایتون را به تعاملات سطح پایین گسترش می‌دهند. MicroPython و CircuitPython تنها برخی از این پروژه‌ها هستند که قابلیت‌های سطح پایین را برای پایتون طراحی می‌کنند.


این فهرست از کاربرد پایتون در حوزه‌های مختلف کامل نیست و هنوز زمینه­‌های بی‌شمار دیگری وجود دارد که می‌­توانید در آن‌ها از پایتون استفاده کنید. پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه­‌کاره با کاربردهای متنوع در زمینه­‌های مختلف است. داشتن یک درک اولیه از آنچه که می‌­توانید با پایتون انجام دهید به شما کمک می‌کند تا مهارت‌­های پایتون خود را ارتقا دهید. شما می‌­توانید پایتون را در زمینه­‌های مختلف، از توسعه‌­ی اپلیکیشن‌ها گرفته تا رباتیک استفاده کنید.

نسرین نادری

اشتراک در
اطلاع از
guest

0 دیدگاه‌
بازخورد (Feedback) های اینلاین
View all comments