Python คืออะไร? การเขียนโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพและใช้งานง่าย

ตั้งแต่ปี 1991 ภาษาการเขียนโปรแกรม Python ถือเป็นช่องว่างซึ่งเป็นวิธีการเขียนสคริปต์ที่ "ทำให้สิ่งที่น่าเบื่อเป็นไปโดยอัตโนมัติ" (เป็นหนังสือยอดนิยมเล่มหนึ่งเกี่ยวกับการเรียนรู้ Python วางไว้) หรือเพื่อสร้างแอปพลิเคชันต้นแบบอย่างรวดเร็วที่จะนำไปใช้ในภาษาอื่น ๆ .

อย่างไรก็ตามในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Python ได้กลายเป็นพลเมืองชั้นหนึ่งในการพัฒนาซอฟต์แวร์สมัยใหม่การจัดการโครงสร้างพื้นฐานและการวิเคราะห์ข้อมูล ไม่ใช่ภาษายูทิลิตี้ด้านหลังอีกต่อไป แต่เป็นพลังสำคัญในการสร้างเว็บแอปพลิเคชันและการจัดการระบบและเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญของการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่และข้อมูลอัจฉริยะของเครื่อง

วิดีโอที่เกี่ยวข้อง: Python ช่วยให้การเขียนโปรแกรมง่ายขึ้นได้อย่างไร

Python เหมาะสำหรับงานไอทีช่วยลดความยุ่งยากในการทำงานหลายประเภทตั้งแต่ระบบอัตโนมัติไปจนถึงการทำงานในสาขาที่ทันสมัยเช่นการเรียนรู้ของเครื่อง

ข้อดีที่สำคัญของ Python 

ความสำเร็จของ Python เกี่ยวข้องกับข้อดีหลายประการที่มอบให้สำหรับผู้เริ่มต้นและผู้เชี่ยวชาญ

Python นั้นง่ายต่อการเรียนรู้และใช้งาน

จำนวนคุณสมบัติในภาษานั้นค่อนข้างน้อยซึ่งต้องใช้เวลาหรือความพยายามเพียงเล็กน้อยในการสร้างโปรแกรมแรกของคุณ ไวยากรณ์ Python ออกแบบมาให้อ่านง่ายและตรงไปตรงมา ความเรียบง่ายนี้ทำให้ Python เป็นภาษาที่เหมาะสำหรับการสอนและช่วยให้ผู้มาใหม่หยิบมันขึ้นมาได้อย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้นักพัฒนาจึงใช้เวลามากขึ้นในการคิดเกี่ยวกับปัญหาที่พวกเขากำลังพยายามแก้ไขและใช้เวลาน้อยลงในการคิดถึงความซับซ้อนของภาษาหรือการถอดรหัสรหัสที่ผู้อื่นทิ้งไว้

Python ได้รับการยอมรับและสนับสนุนอย่างกว้างขวาง

Python เป็นที่นิยมและใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีการจัดอันดับสูงในการสำรวจเช่น Tiobe Index และโครงการ GitHub จำนวนมากโดยใช้ Python attest Python ทำงานบนระบบปฏิบัติการและแพลตฟอร์มหลัก ๆ และส่วนใหญ่ก็เช่นกัน ไลบรารีหลัก ๆ และบริการที่ขับเคลื่อนด้วย API มีการผูก Python หรือ Wrapper ทำให้ Python เชื่อมต่อกับบริการเหล่านั้นได้อย่างอิสระหรือใช้ไลบรารีเหล่านั้นโดยตรง 

Python ไม่ใช่ภาษา "ของเล่น"

แม้ว่าการเขียนสคริปต์และระบบอัตโนมัติจะครอบคลุมกรณีการใช้งานของ Python จำนวนมาก (เพิ่มเติมในภายหลัง) Python ยังใช้เพื่อสร้างซอฟต์แวร์คุณภาพระดับมืออาชีพทั้งในรูปแบบแอปพลิเคชันแบบสแตนด์อโลนและบริการบนเว็บ Python อาจไม่ใช่ภาษาที่เร็วที่สุดแต่สิ่งที่ขาดความเร็วทำให้เกิดความคล่องตัว

Python ก้าวไปข้างหน้า

การแก้ไขภาษา Python แต่ละครั้งจะเพิ่มคุณสมบัติใหม่ที่มีประโยชน์เพื่อให้ทันกับแนวทางปฏิบัติในการพัฒนาซอฟต์แวร์สมัยใหม่ ตัวอย่างเช่นการดำเนินการแบบอะซิงโครนัสและโครูทีนปัจจุบันเป็นส่วนมาตรฐานของภาษาทำให้ง่ายต่อการเขียนแอป Python ที่ดำเนินการประมวลผลพร้อมกัน

Python ใช้สำหรับอะไร

กรณีการใช้งานขั้นพื้นฐานที่สุดสำหรับ Python คือภาษาสคริปต์และภาษาอัตโนมัติ Python ไม่ใช่แค่การแทนที่เชลล์สคริปต์หรือแบตช์ไฟล์ นอกจากนี้ยังใช้เพื่อโต้ตอบกับเว็บเบราว์เซอร์หรือ GUI ของแอปพลิเคชันโดยอัตโนมัติหรือทำการจัดเตรียมและกำหนดค่าระบบในเครื่องมือเช่น Ansible และ Salt แต่การเขียนสคริปต์และระบบอัตโนมัติเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของภูเขาน้ำแข็งด้วย Python

การเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชันG eneral ด้วย Python

คุณสามารถสร้างแอปพลิเคชัน GUI ทั้งบรรทัดคำสั่งและข้ามแพลตฟอร์มด้วย Python และปรับใช้เป็นไฟล์ปฏิบัติการในตัว Python ไม่มีความสามารถดั้งเดิมในการสร้างไบนารีแบบสแตนด์อโลนจากสคริปต์ แต่สามารถใช้แพ็คเกจของบุคคลที่สามเช่น cx_Freeze และ PyInstaller เพื่อทำสิ่งนั้นให้สำเร็จ

วิทยาศาสตร์ข้อมูลและการเรียนรู้ของเครื่องด้วย Python

การวิเคราะห์ข้อมูลที่ซับซ้อนได้กลายเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีการเคลื่อนไหวเร็วที่สุดของไอทีและเป็นหนึ่งในกรณีการใช้งานของ Python ไลบรารีส่วนใหญ่ที่ใช้สำหรับวิทยาศาสตร์ข้อมูลหรือแมชชีนเลิร์นนิงมีอินเทอร์เฟซ Python ทำให้ภาษาเป็นอินเทอร์เฟซคำสั่งระดับสูงที่ได้รับความนิยมสูงสุดสำหรับไลบรารีการเรียนรู้ของเครื่องและอัลกอริทึมตัวเลขอื่น ๆ

บริการเว็บและ RESTful API ใน Python

ไลบรารีเนทีฟของ Python และเว็บเฟรมเวิร์กของบุคคลที่สามมอบวิธีที่รวดเร็วและสะดวกสบายในการสร้างทุกอย่างตั้งแต่ REST API แบบธรรมดาในโค้ดไม่กี่บรรทัดไปจนถึงไซต์ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลเต็มรูปแบบ เวอร์ชันล่าสุดของ Python มีการสนับสนุนอย่างดีเยี่ยมสำหรับการดำเนินการแบบอะซิงโครนัสทำให้ไซต์ต่างๆสามารถจัดการกับคำขอนับหมื่นต่อวินาทีด้วยไลบรารีที่เหมาะสม

Metaprogramming และการสร้างโค้ดใน Python

ใน Python ทุกอย่างในภาษาเป็นวัตถุรวมถึงโมดูล Python และไลบรารีด้วย สิ่งนี้ช่วยให้ Python ทำงานเป็นตัวสร้างโค้ดที่มีประสิทธิภาพสูงทำให้สามารถเขียนแอพพลิเคชั่นที่ปรับแต่งฟังก์ชันของตัวเองและมีความสามารถในการขยายที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะดึงออกมาในภาษาอื่น ๆ

Python ยังสามารถใช้ในการขับเคลื่อนระบบสร้างรหัสเช่น LLVM เพื่อสร้างโค้ดในภาษาอื่น ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

“ รหัสกาว” ใน Python

Python มักถูกอธิบายว่าเป็น "ภาษากาว" ซึ่งหมายความว่าสามารถปล่อยให้โค้ดที่แตกต่างกัน (โดยทั่วไปคือไลบรารีที่มีอินเทอร์เฟซภาษา C) ทำงานร่วมกัน การใช้งานในวิทยาศาสตร์ข้อมูลและการเรียนรู้ของเครื่องอยู่ในเส้นเลือดนี้ แต่นั่นเป็นเพียงการกำเนิดใหม่ของแนวคิดทั่วไป หากคุณมีแอปพลิเคชันหรือโดเมนโปรแกรมที่คุณต้องการผูกปม แต่ไม่สามารถพูดคุยกันโดยตรงคุณสามารถใช้ Python เพื่อเชื่อมต่อได้

ที่ Python สั้น

สิ่งที่น่าสังเกตอีกอย่างคืองานประเภทต่างๆที่ Python ไม่เหมาะสำหรับ

Python เป็นภาษาระดับสูงดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการเขียนโปรแกรมระดับระบบไดรเวอร์อุปกรณ์หรือเคอร์เนลระบบปฏิบัติการไม่อยู่ในภาพ

นอกจากนี้ยังไม่เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่เรียกร้องให้มีไบนารีแบบสแตนด์อโลนข้ามแพลตฟอร์ม คุณสามารถสร้างแอป Python แบบสแตนด์อโลนสำหรับ Windows, MacOS และ Linux ได้ แต่ไม่ใช่อย่างหรูหราหรือเรียบง่าย

สุดท้าย Python ไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อความเร็วเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในทุกแง่มุมของแอปพลิเคชัน ด้วยเหตุนี้คุณควรใช้ C / C ++ หรือภาษาอื่นที่มีความสามารถนั้นดีกว่า

Python ทำให้การเขียนโปรแกรมเป็นเรื่องง่ายได้อย่างไร

ไวยากรณ์ของ Python มีไว้เพื่อให้อ่านได้และสะอาดโดยมีข้ออ้างเล็กน้อย มาตรฐาน“ สวัสดีชาวโลก” ใน Python 3.x ไม่มีอะไรมากไปกว่า:

พิมพ์ (“ Hello world!”)

Python มีองค์ประกอบทางไวยากรณ์มากมายเพื่อแสดงโฟลว์โปรแกรมทั่วไปอย่างกระชับ พิจารณาโปรแกรมตัวอย่างสำหรับการอ่านบรรทัดจากไฟล์ข้อความไปยังวัตถุรายการโดยขีดฆ่าแต่ละบรรทัดของอักขระขึ้นบรรทัดใหม่ระหว่างทาง:

โดยเปิด ('myfile.txt') เป็น my_file:

    file_lines = [x.rstrip ('\ n') สำหรับ x ใน my_file]

with/asก่อสร้างเป็นผู้จัดการบริบทซึ่งมีวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการยกตัวอย่างวัตถุสำหรับบล็อกของรหัสแล้วทิ้งมันนอกที่บล็อก ในกรณีนี้อ็อบเจ็กต์ถูกmy_fileสร้างอินสแตนซ์ด้วยopen() ฟังก์ชัน สิ่งนี้เกิดขึ้นแทนหลายบรรทัดของสำเร็จรูปเพื่อเปิดไฟล์อ่านทีละบรรทัดจากนั้นจึงปิด

[x … for x in my_file]ก่อสร้างเป็นอีกหนึ่งนิสัยงูหลามที่เข้าใจรายการ ช่วยให้รายการที่มีรายการอื่น ๆ (ที่นี่my_fileและบรรทัดที่มี) สามารถทำซ้ำได้และช่วยให้แต่ละองค์ประกอบที่ทำซ้ำ (นั่นคือแต่ละรายการx) ได้รับการประมวลผลและต่อท้ายรายการโดยอัตโนมัติ

คุณสามารถเขียนสิ่งนั้นให้เป็นfor… ลูปทางการใน Python ได้เหมือนกับที่คุณเขียนในภาษาอื่น ประเด็นก็คือ Python มีวิธีแสดงสิ่งต่างๆในเชิงเศรษฐกิจเช่นการวนซ้ำที่วนซ้ำบนวัตถุหลาย ๆ ชิ้นและดำเนินการง่ายๆกับแต่ละองค์ประกอบในลูปหรือเพื่อทำงานกับสิ่งที่ต้องการการสร้างอินสแตนซ์และการกำจัดอย่างชัดเจน

โครงสร้างเช่นนี้ช่วยให้นักพัฒนา Python มีความสมดุลระหว่างความยาวและความสามารถในการอ่าน

คุณลักษณะภาษาอื่น ๆ ของ Python มีขึ้นเพื่อเสริมกรณีการใช้งานทั่วไป ประเภทอ็อบเจ็กต์สมัยใหม่ส่วนใหญ่เช่นสตริง Unicode สร้างขึ้นในภาษาโดยตรง โครงสร้างข้อมูลเช่นรายการพจนานุกรม (เช่นแฮชแมปหรือที่เก็บคีย์ - ค่า) ทูเปิล (สำหรับจัดเก็บคอลเล็กชันของอ็อบเจ็กต์ที่ไม่เปลี่ยนรูป) และชุด (สำหรับการจัดเก็บคอลเลกชันของอ็อบเจ็กต์ที่ไม่ซ้ำกัน) จะมีให้ใช้งานเป็นรายการปัญหามาตรฐาน

Python 2 กับ Python 3

Python มีให้เลือกสองเวอร์ชันซึ่งแตกต่างกันมากพอที่จะเพิ่มจำนวนผู้ใช้ใหม่ ๆ Python 2.x ซึ่งเป็นสาขา "ดั้งเดิม" ที่เก่ากว่าจะได้รับการสนับสนุนต่อไป (นั่นคือรับการอัปเดตอย่างเป็นทางการ) จนถึงปี 2020 และอาจยังคงมีอยู่อย่างไม่เป็นทางการหลังจากนั้น Python 3.x ซึ่งเป็นรูปแบบของภาษาในปัจจุบันและอนาคตมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์และสำคัญมากมายที่ไม่พบใน Python 2.x เช่นคุณสมบัติทางไวยากรณ์ใหม่ (เช่น "ตัวดำเนินการ walrus") การควบคุมการทำงานพร้อมกันที่ดีขึ้นและอื่น ๆ ล่ามที่มีประสิทธิภาพ

การนำ Python 3 มาใช้ช้าเป็นเวลานานที่สุดเนื่องจากไม่มีการสนับสนุนไลบรารีของบุคคลที่สาม ไลบรารี Python จำนวนมากรองรับเฉพาะ Python 2 ทำให้ยากต่อการสลับ แต่ในช่วงสองสามปีที่ผ่านมาจำนวนไลบรารีที่รองรับเฉพาะ Python 2 ลดน้อยลง ขณะนี้ไลบรารียอดนิยมทั้งหมดเข้ากันได้กับทั้ง Python 2 และ Python 3 วันนี้ Python 3 เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับโครงการใหม่ ไม่มีเหตุผลที่จะเลือก Python 2 เว้นแต่คุณจะไม่มีทางเลือก หากคุณติด Python 2 คุณมีกลยุทธ์มากมายให้คุณเลือกใช้

ไลบรารีของ Python

ความสำเร็จของ Python ขึ้นอยู่กับระบบนิเวศที่สมบูรณ์ของซอฟต์แวร์ของบุคคลที่หนึ่งและบุคคลที่สาม Python ได้รับประโยชน์จากทั้งไลบรารีมาตรฐานที่แข็งแกร่งและไลบรารีที่หาได้ง่ายและใช้งานง่ายจากนักพัฒนาบุคคลที่สาม Python ได้รับการเสริมสร้างจากการขยายและการมีส่วนร่วมหลายทศวรรษ

ไลบรารีมาตรฐานของ Python มีโมดูลสำหรับงานการเขียนโปรแกรมทั่วไปเช่นคณิตศาสตร์การจัดการสตริงการเข้าถึงไฟล์และไดเร็กทอรีเครือข่ายการดำเนินการแบบอะซิงโครนัสเธรดการจัดการหลายกระบวนการและอื่น ๆ แต่ยังรวมถึงโมดูลที่จัดการงานการเขียนโปรแกรมระดับสูงทั่วไปที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันสมัยใหม่เช่นการอ่านและเขียนรูปแบบไฟล์ที่มีโครงสร้างเช่น JSON และ XML การจัดการไฟล์บีบอัดการทำงานกับอินเทอร์เน็ตโปรโตคอลและรูปแบบข้อมูล (หน้าเว็บ URL อีเมล) โค้ดภายนอกส่วนใหญ่ที่แสดงอินเทอร์เฟซฟังก์ชันแปลกปลอมที่เข้ากันได้กับ C สามารถเข้าถึงได้ด้วยctypesโมดูลของ Python

การกระจาย Python เริ่มต้นยังมีไลบรารี GUI ข้ามแพลตฟอร์มพื้นฐาน แต่มีประโยชน์ผ่าน Tkinter และสำเนาฝังตัวของฐานข้อมูล SQLite 3

ไลบรารีของบุคคลที่สามหลายพันรายการที่มีอยู่ใน Python Package Index (PyPI) ถือเป็นงานแสดงที่แข็งแกร่งที่สุดสำหรับความนิยมและความเก่งกาจของ Python

ตัวอย่างเช่น:

  • ไลบรารี BeautifulSoup มีกล่องเครื่องมือแบบ all-in-one สำหรับการขูด HTML แม้แต่ HTML ที่ยุ่งยากและเสียและดึงข้อมูล
  • คำขอทำให้การทำงานกับคำขอ HTTP ในระดับที่ไม่ยุ่งยากและเรียบง่าย
  • เฟรมเวิร์กเช่น Flask และ Django ช่วยให้สามารถพัฒนาบริการเว็บได้อย่างรวดเร็วซึ่งครอบคลุมทั้งกรณีการใช้งานขั้นสูง
  • สามารถจัดการบริการคลาวด์หลายบริการผ่านโมเดลวัตถุของ Python โดยใช้ Apache Libcloud
  • NumPy, Pandas และ Matplotlib ช่วยเร่งการดำเนินการทางคณิตศาสตร์และสถิติและทำให้ง่ายต่อการสร้างภาพข้อมูล

การประนีประนอมของ Python

เช่นเดียวกับ C #, Java และ Go Python มีการจัดการหน่วยความจำที่เก็บรวบรวมขยะซึ่งหมายความว่าโปรแกรมเมอร์ไม่จำเป็นต้องใช้โค้ดเพื่อติดตามและปล่อยวัตถุ โดยปกติการรวบรวมขยะจะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติในพื้นหลัง แต่หากเป็นปัญหาด้านประสิทธิภาพคุณสามารถเรียกใช้งานได้ด้วยตนเองหรือปิดใช้งานทั้งหมดหรือประกาศพื้นที่ทั้งหมดของวัตถุที่ยกเว้นจากการรวบรวมขยะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพ

สิ่งสำคัญของงูหลามเป็นของมันอย่างแคล่วคล่อง ทุกอย่างในภาษารวมถึงฟังก์ชันและโมดูลจะถูกจัดการเป็นอ็อบเจกต์ สิ่งนี้มาพร้อมกับค่าใช้จ่ายของความเร็ว (เพิ่มเติมในภายหลัง) แต่ทำให้ง่ายต่อการเขียนโค้ดระดับสูง นักพัฒนาสามารถดำเนินการปรับแต่งวัตถุที่ซับซ้อนได้โดยใช้คำสั่งเพียงไม่กี่คำและยังถือว่าบางส่วนของแอปพลิเคชันเป็นนามธรรมที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้หากจำเป็น

การใช้ช่องว่างที่สำคัญของ Python ได้รับการอ้างถึงว่าเป็นทั้งคุณลักษณะที่ดีที่สุดและแย่ที่สุดของ Python การเยื้องในบรรทัดที่สองด้านล่างไม่ได้มีไว้เพื่อให้อ่านง่ายเท่านั้น เป็นส่วนหนึ่งของไวยากรณ์ของ Python ล่าม Python จะปฏิเสธโปรแกรมที่ไม่ใช้การเยื้องที่เหมาะสมเพื่อบ่งชี้โฟลว์การควบคุม

โดยเปิด ('myfile.txt') เป็น my_file:

    file_lines = [x.rstrip ('\ n') สำหรับ x ใน my_file]

พื้นที่สีขาวสังเคราะห์อาจทำให้จมูกย่นและบางคนปฏิเสธ Python ด้วยเหตุผลนี้ แต่กฎการเยื้องที่เข้มงวดนั้นมีผลกระทบน้อยกว่าในทางปฏิบัติแม้ว่าจะมีตัวแก้ไขโค้ดน้อยที่สุดก็ตามและผลลัพธ์ก็คือโค้ดที่สะอาดและอ่านง่ายกว่า

การพลิกกลับที่เป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่มาจากภาษาเช่น C หรือ Java คือวิธีที่ Python จัดการกับการพิมพ์ตัวแปร โดยค่าเริ่มต้น Python จะใช้การพิมพ์แบบไดนามิกหรือ "เป็ด" - เหมาะสำหรับการเขียนโค้ดอย่างรวดเร็ว แต่อาจมีปัญหาในฐานรหัสขนาดใหญ่ เมื่อไม่นานมานี้ Python ได้เพิ่มการสนับสนุนสำหรับการบอกใบ้ประเภทเวลาคอมไพล์ที่เป็นทางเลือกดังนั้นโครงการที่อาจได้รับประโยชน์จากการพิมพ์แบบคงที่สามารถใช้งานได้

Python ช้าหรือไม่? ไม่จำเป็น

ข้อแม้ทั่วไปอย่างหนึ่งเกี่ยวกับ Python คือมันช้า อย่างเป็นกลางมันเป็นเรื่องจริง โดยทั่วไปโปรแกรม Python จะทำงานช้ากว่าโปรแกรมที่เกี่ยวข้องใน C / C ++ หรือ Java โปรแกรม Python บางโปรแกรมจะทำงานช้าลงตามลำดับขนาดหรือมากกว่า