مقدمة إلى Python
Python اليوم من أشهر لغات البرمجة فما هي لغة Python...؟! ولأي التطبيقات يمكن أن تستخدم لغة Python..؟!! و ما هي بيئة العمل مع Python..؟! تعلم كتابة اكواد بايثون تعليمات إدخال البيانات وطباعة المخرجات والتعليقات Comments و الدالة الرئيسية Main()..!!
تعد لغة Python واحدة من أكثر اللغات شيوعًا واستخدامًا في العالم. إنها لغة برمجة سهلة ومرنة وتستخدم في العديد من المجالات البرمجية مثل الويب، العلوم، البيانات، الذكاء الاصطناعي، وغيرها الكثير.وهي الآن تعد واحدة من أكثر اللغات شعبية في العالم. في هذا المقال ومجموعة مقالات لاحقة نشرح لغة بايثون في البرمجة وتعليماتها، لنبدأ...
في هذا المقال نتعرف على:
لغة Python في البرمجة
لغة بايثون (Python Programming Language) هي لغة برمجة عالية المستوى High Level Language ومفتوحة المصدر. تعد اللغة البرمجة الأسهل والأكثر استخدامًا على نطاق واسع، فـ Python تصنف باستمرار باعتبارها واحدة من أكثر لغات البرمجة شيوعًا. اكواد Python واضحة للقراءة والكتابة، وهي مختصرة. مما يعني أنه يمكننا عادةً كتابة كود Python عدد سطوره أقل بكثير مما هو مطلوب لتطبيق مكافئ مكتوب بلغة اخرى مثل C# أو Java مثلاً.
بدأ العمل على Python في أواخر الثمانينيات كخلفية للغة برمجة ABC وإصدارها لأول مرة في عام 1991 باسم Python 0.9.0 . ثم إصدار Python 2.0 في عام 2000. و في عام 2008 ، كان إصدار Python 3.0 ، التي هي بمثابة مراجعة رئيسية لا تتوافق تمامًا مع الإصدارات السابقة مع الإصدارات السابقة. وتم إيقاف Python 2 بالإصدار 2.7.18 في عام 2020.
Python هي لغة مشتركة بين الأنظمة الأساسية: بشكل عام ، يمكن تشغيل برنامج Python نفسه على أنظمة Windows . وأنظمة شبية بـ Unix مثل Linux و BSD و Mac OS X.
من الممكن إنشاء برنامج Python ببساطة عن طريق نسخ الملف أو الملفات التي يتكون منها البرنامج إلى الآلة الهدف ، مع عدم الحاجة إلى "بناء" أو تجميع. التي تستخدم وظائف خاصة بالنظام الأساسي ، ولكن نادرًا ما يكون هذا ضروريًا نظرًا لأن جميع مكتبات Python القياسية تقريبًا ومعظم مكتبات الجهات الخارجية تعمل عبر الأنظمة الأساسية بشكل كامل وشفاف.
و تتمثل إحدى نقاط القوة في Python في أنها تأتي مع مكتبة قياسية كاملة للغاية - وهذا يسمح لنا بالقيام بأشياء مثل تنزيل ملف من الإنترنت أو فك ضغط ملف وأرشفة مضغوط أو إنشاء خادم ويب ، كل ذلك باستخدام واحد أو عدد قليل أسطر من التعليمات البرمجية.
بفضل مجموعة واسعة من المكتبات والوحدات القياسية المتاحة، يمكن للمطورين بناء تطبيقات Python لمختلف الاحتياجات. على سبيل المثال لتطوير تطبيق ويب ديناميكي يمكن استخدام إطار عمل مثل Django أو Flask، أو لتطوير تطبيق سطح مكتب يمكن استخدام PyQt أو Tkinter، وللتطوي تطبيق علمي نستخدم مكتبات مثل NumPy وPandas وSciPy، إن Python لديها المكونات اللازمة لتطوير تطبيقات متنوعة.
بالإضافة إلى المكتبة القياسية ، تتوفر الآلاف من مكتبات الطرف الثالث ، بعضها يوفر تسهيلات أكثر قوة وتعقيدًا من المكتبة القياسية - على سبيل المثال ، مكتبة Twisted networking library و مكتبة NumPy numeric library - بينما يوفر البعض الآخر وظائف متخصصة للغاية بحيث لا يمكن المضمنة في المكتبة القياسية - على سبيل المثال ، حزمة محاكاة SimPy simulation package. تتوفر معظم مكتبات الجهات الخارجية من Python Package Index على الرابط على الرابط .
يمكن أيضاً استخدام Python للبرمجة بأسلوب البرمجة الاجرائية Procedural Programming أو بأسلوب البرمجة الموجهة للكائنات Object-Oriented Programming, و بدرجة أقل ، بأسلوب البرمجة الوظيفية Functional Programming، على الرغم من أن لغة Python هي في جوهرها لغة موجهة للكائنات.(أساليب البرمجة تتضح في مقال بعنوان مصطلحات عامة في البرمجة).
أين تستخدم Python ..؟!
تعدد مجالات استخدام Python ومنها:
برمجة التطبيقات Programming Applications:
يمكن استخدام لغة Python الأغراض العامة لقراءة وإنشاء الملفات، وإنشاء واجهات المستخدم الرسومية وواجهات برمجة التطبيقات. فيمكن استخدام Python لتطوير تطبيقات المحمول باستخدام إطارات مثل Kivy و PyQT وغيرها. يمكنك بناء تطبيقات لنظامي التشغيل iOS و Android باستخدام Python.
تطوير الويب Web Development:
بفضل المكتبات والوحدات النمطية الشاملة التي تأتي مع أطر عمل Python، فإن الوظائف مثل الوصول إلى قاعدة البيانات وإدارة المحتوى وترخيص البيانات كلها ممكنة ويمكن الوصول إليها بسهولة. نظرًا لتعدد استخداماتها ، فليس من المستغرب أن يتم استخدام Python على نطاق واسع في تطوير الويب.تستخدم Python في تطوير تطبيقات الويب من خلال إطارات عمل مثل Django و Flask. توفر هذه الإطارات بنية قوية وأدوات متقدمة لتطوير تطبيقات ويب ديناميكية وسهلة الاستخدام.
الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة AI and Machine Learning:
لغة برمجة مستقرة ومرنة وبسيطة ، فهي مثالية لمختلف مشروعات التعلم الآله ML والذكاء الاصطناعي AI. تتوفر في Python العديد من برامج التعلم الآلي في Python ومكتبات وحزم الذكاء الاصطناعي المتاحة. فمثلاً:
- لتطوير الذكاء الاصطناعي: تستخدم Python في تطبيقات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة وتدريب النماذج العميقة. مكتبات مثل TensorFlow و Keras و PyTorch توفر واجهات برمجة التطبيقات القوية لتطوير نماذج الذكاء الاصطناعي.
- لتطوير الروبوتات: تستخدم Python في تطوير تطبيقات التحكم في الروبوتات. مكتبات مثل Robot Framework و ROSPy التي تساعد في كتابة الكود للتحكم في الروبوتات.
تصور البيانات Data Visualization:
ونعني بها تحويل البيانات إلى رؤى ذات مغزى Python توفر مجموعة متنوعة من مكتبات الرسوم البيانية مع جميع أنواع الميزات سواء لإنشاء تمثيل رسومي بسيط أو مخطط أكثر تفاعلية.
تحليل البيانات Data Analytics
تعتبر لغة Python لعلوم البيانات والتحليلات منطقية. اللغة سهلة التعلم ومرنة ومدعومة جيدًا، مما يعني أنها سريعة نسبيًا وسهلة الاستخدام لتحليل البيانات. عند العمل بكميات كبيرة من المعلومات ، يكون مفيدًا في معالجة البيانات وتنفيذ المهام المتكررة.ولهذا تعتبر Python لغة مفضلة للعلماء والباحثين في مجالات مثل العلوم البيانية و التحليل البياني والذكاء الاصطناعي. توفر مكتبات مثل NumPy و Pandas و SciPy و Matplotlib وغيرها من الأدوات القوية لمعالجة البيانات وتحليلها ورسمها.
تطوير الألعاب Games Development:
لاتعد Python الأفضل في تطوير الألعاب ولكن من الممكن إنشاء ألعاب بسيطة باستخدام لغة البرمجة ، مما يعني أنها يمكن أن تكون أداة مفيدة لتطوير نموذج أولي بسرعة. فيمكن استخدام Python في تطوير الألعاب باستخدام مكتبة Pygame. توفر Pygame واجهة برمجة التطبيقات (API) لتطوير ألعاب الكمبيوتر وألعاب الجوال بسهولة.
هذه مجرد بعض الاستخدامات الشائعة للغة Python، ولكن هناك المزيد من التطبيقات والمجالات التي يمكن استخدام Python فيها بنجاح. تعتبر Python لغة متعددة الاستخدامات ومرونة عالية، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للعديد من المشاريع والتطبيقات.
بيئة العمل مع Python
يمكن العمل مع Python مع أي محرر اكواد متوفر ولكن قبل هذا لابد أن يتم تثبيت اللغة على الجهاز من خلال زيارة الرابط واختيار النسخة الملائمة لنوع نظام التشغيل الخاص بك وللتأكد من تثبيت اللغة أو للاطلاع على نسخة الـ Python المثبتة على الجهاز علينا فتح الـ Command Prompt أو Windows Power Shell في أجهزة Windows أو الـ Terminal لأجهزة نظام الـ Mac ثم كتابة الأمر :
python --version
كما يتضح معنا في الشكل التالي:
نلاحظ عرض نسخة الـ Python التي تم تثبيتها .
يمكن تشغيل كود Python بواسطة الأوامر الخطية من خلال cmd و Windows powershell لأجهزة Windows و الـ Terminal في الاجهزة شبية بـ Unix حيث يتم كتابة الأمر Python من ثم كتابة تعليمات Python . وللخروج من نمط تعليمات الـ Python نستخدم الدالة exit() كما يوضح الشكل التالي:
وبهذه الطريقة يمكن تشغيل اي ملف للتعليمات الـ Python ( file.py) فقط علينا الانتقال الى المجلد الذي يحتوي الملف وكتابة الامر Python متبوع باسم الملف مع الامتداد .py مثلاَ ( python file_name.py)
ذكرنا كذلك أن Python يمكنها العمل مع أي محرر فقط علينا انشاء ملف بإمتداد (.py) ومن ثم كتابة تعليمات Python. بالإضافة إلى ذلك، توفر Python بيئة تطوير متكاملة (IDE) تسهل عملية كتابة واختبار الأكواد. يعتبر PyCharm و Jupyter Notebook بيئتي تطوير شائعتين توفران ميزات تحرير وتصحيح الأخطاء وتشغيل التطبيقات بسهولة، و أشهر محررات الاكواد المستخدمة مع Python هي :
- PyCharm الذي يوفر بيئة متكاملة للعمل مع Python وخصوصاً للمبتدئيين و تتوفر منه نسخة مجانية واخرى مدفوعة .
- Jupyter هو مشروع مفتوح المصدر وغير ربحي أي هو برنامجًا مفتوح المصدر بنسبة 100%، ومجانيًا للاستخدام للجميع، جاء تطوراً لمشروع IPython تم تطويره في عام 2014 لدعم علوم البيانات التفاعلية والحوسبة العلمية عبر جميع لغات البرمجة.و لبايثون يعتبر Jupyter Notebook مفكرة تفاعلية.
- ايضاً يمكن العمل مع Visual Studio Code المجاني بعد تنزيل الاضافة الخاصة باللغة وهي Python .
ويعد هذين المحررين من محررات الأكواد الأشهر والأسهل في الاستخدام ومجانية كما يمكن استخدام أي محرر اكواد أخر حسب ما يفضل المستخدم.
وتبقى الحرية للمستخدم في اختيار الطريقة المناسبة للعمل مع Python.
تعليمات Python - Python Codes
لبدء العمل مع لغة بايثون هنالك بعض التعليمات الأساسية التي لابد من معرفتها، مثل :
و فيما يلي تفصيل لكلاً منها :
إدخال وطباعة البيانات مع Inputs and Outputs in Python
في بداية العمل مع أي لغة برمجية لابد من معرفة الدوال المستخدمة في هذه اللغة لاستقبال البيانات من المستخدم Inputs و للطباعة المخرجات Outputs وفي Python تستخدم :
- الدالة input() لتلقي البيانات من المستخدم والدالة.
- print() لطباعة المخرجات للبرنامج.
لنرى المثال التالي:
name = input("What is your name? ")
print("Nice to meet you,", name)
التعليقات في Comments in Python
التعليقات او الملاحظات التي يضيفها المبرمج لإيضاح تعليمة معينة من الكود او شرح الخطوة التالية للإشارة إلى أن التالي هو تعليق Comment وليس من تعليمات البرنامج ( الكود البرمجي) وتستخدم رموز لإيضاح أن مانكتب الآن ليس امر برمجي وإنما Comment لكل لغة برمجية رموزها و لكتابة التعليقات في لغة Python نستخدم :
- الرمز (#) لكتابة تعليق Comment من سطر واحد.
- لكتابة تعليق من عدة أسطر نكتب ثلاث من علامات الاقتباس Double Quotations في بداية ونهاية التعليق ("""………""").
لنرى في المثال التالي كيف يتم كتابتها :
# for one line comment
""""
For multiple line comments
""
Main in python
في أغلب لغات البرمجة توجد الداله main() التي منها ينطلق التشغيل البرنامج فالترتيب التعليمات فيها يعني طريقة وأسلوب التنفيذ البرنامج، أي عندما نريد تشغيل البرنامج من دالة معينة نستخدم الدالة التي تنفذ بشكل تلقائي عند التشغيل وهي الدالة main().
ولتحديد الـ Block الخاص بالدالة main() تستخدم بعض اللغات الأقواس المعكوفة Curly brackets أما python فتعتمد على قابلية قراءة الكود باستخدام مسافة بادئة كبيرة. أي يتم تحديد مسافة بادئة بمقدار Tap لكل عنصر داخل الـ block وهذا ينطبق على كل تعليمات جُمل التحكم على أساسها يتم تنفيذ تعليمات معينة مثل جّمل اتخاذ القرار والتكرار وحتى الدوال كما سنرى في المثال نطاق دالة Main().
def main():
name = input("What is your name? ")
print("Nice to meet you,", name)
#The main function call
if __name__ == "__main__":
main()
كما نرى طريقة تعريف الدالة main في python نستخدم def اختصار define وتكتب من بداية السطر ثم اسم الدالة والأقواس( ) ونقطتين رأسيتين (:) ثم Enter حيث ما بعد (:) يتبع للدالة ونرى أن python ترك مسافة Tap قبل الجملة التالية للدلالة أنها تتبع الدالة main.
الأكواد لهذا المقال متوفرة هنا.
إلى هنا ينتهي هذا المقال الذي تعرفنا من خلاله على لغة بايثون Python في البرمجة واستخدامها وبيئة العمل مع Python مع نظرة سريعة على التعليمات البرمجية للغة Python .و بالنظر إلى مميزات لغة Python واستخداماتها الواسعة، فإنها تعتبر لغة برمجة رائعة للمبتدئين والمحترفين على حد سواء. إذا كنت ترغب في تعلم لغة برمجة جديدة أو تطوير مهاراتك في البرمجة، فإن لغة Python هي خيار ممتاز للاستكشاف والتعلم.