برنامه نویسی پایتون

توضیحات محصول

برنامه نویسی پایتون

آموزش برنامه نویسی پایتون برای مبتدیان

خلاصه جامع: آموزش پایتون برای مبتدیان 

مقدمه و کاربردهای پایتون

این آموزش با هدف ارائه دانش لازم برای شروع برنامه‌نویسی با پایتون به مخاطبانی طراحی شده که هیچ تجربه قبلی در این زمینه ندارند. پایتون به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی چندمنظوره است که در طیف وسیعی از وظایف قابل استفاده است.

کاربردهای اصلی پایتون:

• یادگیری ماشین (Machine Learning) و هوش مصنوعی (AI): پایتون به عنوان زبان شماره یک برای پروژه‌های یادگیری ماشین و علم داده شناخته می‌شود.
• توسعه وب (Web Development): با استفاده از پایتون و فریم‌ورک جنگو (Django)، می‌توان وب‌سایت‌های قدرتمند ساخت.
• اتوماسیون (Automation): پایتون ابزاری مؤثر برای خودکارسازی وظایف تکراری و در نتیجه افزایش بهره‌وری و صرفه‌جویی در زمان است.

نصب پایتون

برای شروع، لازم است آخرین نسخه پایتون از وب‌سایت رسمی python.org دانلود و نصب شود. در فرآیند نصب روی سیستم‌عامل ویندوز، فعال کردن گزینه "Add Python to PATH" یک مرحله حیاتی است که برای دنبال کردن صحیح آموزش ضروری می‌باشد.

نصب ویرایشگر کد

استفاده از یک ویرایشگر کد برای نوشتن و اجرای کدها ضروری است. محبوب‌ترین ویرایشگر برای پایتون، PyCharm است که از وب‌سایت jetbrains.com/pycharm قابل دریافت است. این آموزش استفاده از نسخه رایگان و متن‌باز Community Edition را توصیه می‌کند. پس از دانلود، کاربران مک باید آیکون برنامه را به پوشه Applications منتقل کنند و کاربران ویندوز مراحل نصب را از طریق ویزارد دنبال نمایند.

مفاهیم بنیادی برنامه‌نویسی پایتون

اولین برنامه: "Hello World"

پس از ایجاد یک پروژه جدید در PyCharm، اولین قدم ایجاد یک فایل پایتون (مثلاً app.py) است. اولین کد نوشته شده به شرح زیر است: print("Hello World")

• print: یک تابع داخلی (built-in function) در پایتون است که برای نمایش پیام در پنجره ترمینال استفاده می‌شود.
• "Hello World": یک رشته (string) یا دنباله‌ای از کاراکترهاست. در پایتون، رشته‌ها باید درون کوتیشن تکی (' ') یا دوتایی (" ") قرار گیرند.
• خروجی: پس از اجرای کد، پیام "Hello World" در پنجره‌ای به نام Terminal Window نمایش داده می‌شود.

متغیرها و انواع داده‌های اولیه

متغیرها برای ذخیره‌سازی موقت داده‌ها در حافظه کامپیوتر استفاده می‌شوند.

• نحوه تعریف: age = 20
• انواع داده‌های پایه (Primitive Types):
  • اعداد صحیح (Integer): اعداد کامل مانند age = 20.
  • اعداد اعشاری (Float): اعدادی که دارای نقطه اعشار هستند، مانند price = 19.95.
  • رشته‌ها (String): داده‌های متنی مانند first_name = "mosh". برای نام‌گذاری متغیرهای چند کلمه‌ای، از آندرلاین (_) استفاده می‌شود.
  • مقادیر بولی (Boolean): مقادیری که فقط می‌توانند True یا False باشند، مانند is_online = True. پایتون به بزرگی و کوچکی حروف حساس است (Case-Sensitive)، بنابراین True و False باید با حرف بزرگ شروع شوند.

دریافت ورودی از کاربر

تابع داخلی input() برای خواندن داده از کاربر از طریق ترمینال استفاده می‌شود.

• مثال: name = input("What is your name? ")
• نکته مهم: تابع input() همیشه یک مقدار از نوع رشته (string) برمی‌گرداند، حتی اگر کاربر یک عدد وارد کند.
• الحاق رشته‌ها (String Concatenation): با استفاده از عملگر + می‌توان رشته‌ها را به هم متصل کرد: print("Hello " + name)

تبدیل انواع داده (Type Conversion)

از آنجایی که input() همیشه رشته برمی‌گرداند، برای انجام عملیات ریاضی روی ورودی کاربر، باید نوع داده را تبدیل کرد. در صورت عدم تبدیل، برنامه با خطا مواجه می‌شود.

• توابع داخلی برای تبدیل نوع:
  • int(): تبدیل مقدار به عدد صحیح.
  • float(): تبدیل مقدار به عدد اعشاری.
  • str(): تبدیل مقدار به رشته.
  • bool(): تبدیل مقدار به مقدار بولی.
• مثال: age = 2020 - int(birth_year)

کار با رشته‌ها (Working with Strings)

در پایتون، رشته‌ها "شیء" (object) هستند و دارای توابع مرتبطی به نام متد (method) می‌باشند.

• تغییرناپذیری (Immutability): رشته‌ها در پایتون تغییرناپذیر هستند. متدها رشته اصلی را تغییر نمی‌دهند، بلکه یک رشته جدید را برمی‌گردانند.
• اپراتور  in: برای بررسی وجود یک کاراکتر یا دنباله‌ای از کاراکترها در یک رشته استفاده می‌شود و یک مقدار بولی (True یا False) برمی‌گرداند. مثال: 'Python' in course.

عملگرها در پایتون

عملگرهای حسابی (Arithmetic Operators)

این عملگرها برای انجام عملیات ریاضی استفاده می‌شوند.

• عملگر تخصیص افزوده (Augmented Assignment): راهی کوتاه‌تر برای نوشتن عملیات. برای مثال، x += 3 معادل x = x + 3 است.
• اولویت عملگرها (Operator Precedence): ترتیب اجرای عملیات مشابه ریاضیات است (ضرب و تقسیم بر جمع و تفریق اولویت دارند). برای تغییر این ترتیب می‌توان از پرانتز () استفاده کرد.

عملگرهای مقایسه‌ای (Comparison Operators)

برای مقایسه مقادیر استفاده می‌شوند و نتیجه آن‌ها یک عبارت بولی است.

عملگرهای منطقی (Logical Operators)

برای ساخت شروط پیچیده به کار می‌روند.

• and: اگر هر دو عبارت True باشند، نتیجه True است.
• or: اگر حداقل یکی از عبارت‌ها True باشد، نتیجه True است.
• not: یک مقدار بولی را معکوس می‌کند.

کنترل جریان برنامه

دستورات شرطی (Conditional Statements)

برای تصمیم‌گیری در برنامه استفاده می‌شوند.

• ساختار: if، elif مخفف else if، و else.
• تورفتگی (Indentation): در پایتون، بلوک‌های کد با تورفتگی تعریف می‌شوند، نه با آکولاد ({}). هر کدی که زیر یک دستور if با تورفتگی نوشته شود، بخشی از آن بلوک شرطی است.
• کامنت‌ها (Comments): با استفاده از علامت #  ایجاد می‌شوند و توسط مفسر پایتون نادیده گرفته می‌شوند.

حلقه‌های 

برای تکرار یک بلوک کد تا زمانی که یک شرط برقرار باشد، استفاده می‌شوند.

• ساختار: while condition:
• نکته مهم: باید مکانیزمی درون حلقه وجود داشته باشد (مانند افزایش یک شمارنده) تا شرط در نهایت False شود و از ایجاد حلقه بی‌نهایت جلوگیری گردد.

حلقه‌های 

برای پیمایش (iterate) روی آیتم‌های یک دنباله (مانند یک لیست) استفاده می‌شوند.

• ساختار: for item in numbers:
• در هر تکرار، متغیر حلقه (item) یکی از مقادیر دنباله را در خود نگه می‌دارد.
• این روش برای پیمایش لیست‌ها معمولاً ساده‌تر و خواناتر از حلقه‌های while است.

انواع داده‌های پیچیده

لیست‌ها (Lists)

برای نمایش لیستی از اشیاء استفاده می‌شوند.

• تعریف: با استفاده از براکت []، مانند names = ["John", "Bob"].
• دسترسی به عناصر: از طریق ایندکس، که از 0  شروع می‌شود. ایندکس منفی نیز پشتیبانی می‌شود (-1 به آخرین عنصر اشاره دارد.
• تغییر عناصر: می‌توان مقدار یک عنصر را در یک ایندکس مشخص تغییر داد: names[0] = "Jon".
• برش (Slicing): برای انتخاب محدوده‌ای از عناصر استفاده می‌شود: names[0:3]. این عمل یک لیست جدید ایجاد می‌کند.
• متدهای لیست:
  • .append(item): یک آیتم به انتهای لیست اضافه می‌کند.
  • .insert(index, item): یک آیتم را در ایندکس مشخصی درج می‌کند.
  • .remove(item): اولین وقوع یک آیتم را حذف می‌کند.
  • .clear(): تمام آیتم‌های لیست را حذف می‌کند.
• تابع  len(): تعداد عناصر یک لیست را برمی‌گرداند.

تابع 

یک تابع داخلی برای تولید دنباله‌ای از اعداد است.

• range(5): اعداد ۰ تا ۴ را تولید می‌کند.
• range(5, 10): اعداد ۵ تا ۹ را تولید می‌کند.
• range(5, 10, 2): اعداد ۵، ۷ و ۹ را (با گام ۲) تولید می‌کند.
• این تابع اغلب مستقیماً در حلقه‌های for استفاده می‌شود: for number in range(5):.

تاپل‌ها (Tuples)

تاپل‌ها بسیار شبیه به لیست‌ها هستند اما یک تفاوت کلیدی دارند.

• تعریف: با استفاده از پرانتز ()، مانند numbers = (1, 2, 3).
• ویژگی اصلی: تاپل‌ها تغییرناپذیر (Immutable) هستند. پس از ایجاد یک تاپل، نمی‌توان عناصر آن را تغییر داد، اضافه یا حذف کرد.
• کاربرد: زمانی که می‌خواهید لیستی از اشیاء ایجاد کنید و اطمینان حاصل کنید که این لیست به صورت تصادفی در برنامه تغییر نمی‌کند.