نظرة عامة

وصف الدورة

سهلة التعلم

تعتبر بايثون لغة سهلة للغاية لتبدأ بها في تعلم البرمجة. بايثون تحتوي تراكيب سهلة بشكل غير معتاد، كما سبق ذكره. فبايثون تسعى جاهدة إلى بناء قواعد نحوية أبسط وأقل تشويشًا مع منح المطورين خيارًا في منهجية البرمجة الخاصة بهم. على النقيض من شعار بيرل «هناك أكثر من طريقة للقيام بذلك»، فإن بايثون تتخذ الشعار «يجب -ويفضل- أن تكون هناك طريقة واحدة واضحة للقيام بذلك» فلسفةً للتصميم. كتب أليكس مارتيلي، وهو زميل في مؤسسة بايثون للبرمجيات ومؤلف كتاب «بايثون»، أن «وصف شيء ما بأنه 'ذكي' لا يعتبر مجاملة في ثقافة بايثون».

حرة ومفتوحة المصدر

بايثون هي مثال على البرمجيات الحرة مفتوحة المصدر. بعبارات بسيطة، يمكنك بحرية توزيع نسخ من هذه البرمجيات، وقراءة الشيفرة (الكود) المصدرية، والقيام ببعض التغييرات عليها واستخدام أجزاء منها في برمجيات حرة جديدة، فالبرمجيات الحرة تقوم على مبدأ المجتمع الذي يتشارك المعرفة.

لغة برمجة عالية المستوى

عند تطوير البرامج ببايثون، لا داعي للاهتمام بالتفاصيل دقيقة المستوى مثل إدارة الذاكرة التي يستخدمها البايثون؛ فبايثون تستخدم نظام أنواع ديناميكيًّا ومزيجًا من التحديد الحلقي ومجمع القمامة والمحدد الحلقي (الدوري) لإدارة الذاكرة. كما تتميز أيضًا بتحليل الاسم الديناميكي (الربط المتأخر)، والذي يربط الطريقة وأسماء المتغيرات أثناء تنفيذ البرنامج.

محمولة

نظرا لطبيعتها البرمجية مفتوحة المصدر، فهي تعمل في العديد من المنصات. كل ما يكتب من برامج بايثون يمكن أن يعمل على أي من هذه المنصات دون أن يتطلب ذلك أي تغييرات على الإطلاق إذا كانت دقيقة بما فيه الكفاية لتجنب أي خصائص تعتمد على نظام بعينه.

يمكن استخدام بايثون على لينكس، ويندوز، فري بي ‌إس ‌دي، ماكينتوش، سولاريس، أو إس/2، أندرويد. والعديد من أنظمة التشغيل الأخرى.

كائنية التوجه

تدعم بايثون البرمجة الإجرائية وكذلك البرمجة الكائنية. في اللغات إجرائية التوجه، يتمحور البرنامج حول الإجراءات أو الدوال التي ليست سوى قطع من البرامج يمكن إعادة استخدامها. وفي اللغات كائنية التوجه، يتمحور البرنامج حول الكائنات التي تجمع بين البيانات والوظائف (الطرق). وبايثون لغة قوية جدًّا وأيضًا تبسيطية للقيام بالبرمجة الكائنية خاصة عند مقارنتها بلغات مثل سي++ أو جافا.

قابلة للامتداد

بدلاً من دمج جميع وظائفها (طرقها) في نواتها، صممت بايثون لتكون قابلة للامتداد بدرجة كبيرة. هذه الوحدة النمطية المدمجة جعلتها شائعة بشكل خاص كوسيلة لإضافة واجهات قابلة للبرمجة إلى التطبيقات الحالية. تنبأت رؤية فان روسم للغة أساسية صغيرة مع مكتبة قياسية كبيرة ومترجمة (مجمّعة) قابلة للتوسيع بسهولة مستفيدة من أخطاء آي بي سي، التي تبنت النهج المعاكس.

فلسفة بايثون

لخصت فلسفة اللغة الأساسية في وثيقة زن بايثون (بيب 20)، والتي تتضمن حِكمًا مثل:

• الجميل أفضل من القبيح.
• الصريح أفضل من الضمني.
• البسيط أفضل من المُركّب.
• المُركّب أفضل من المعقد.
• قابلية القراءة مهمة.

يسعى مطورو بايثون جاهدين لتجنب التحسين السابق لأوانه، ويرفضون التصحيحات للأجزاء غير الحرجة من تطبيق (تنفيذ) سي بايثون المرجعي الذي من شأنه أن يوفر زيادات هامشية في السرعة على حساب الوضوح. فعندما تكون السرعة مهمة، يمكن لمبرمج بايثون نقل الوظائف (الدوال) الحساسة زمنياً إلى نماذج التمديد المكتوبة بلغات مثل سي، أو باستخدام باي باي، وهو مترجم (مجمّع) آنيّ. سييثون متاح أيضًا، والذي يترجم نص بايثون لنص بلغة سي ويقوم بإجراء استدعاءات واجهة برمجة التطبيقات (API) مباشرة على مستوى اللغة سي إلى مفسر بايثون.

أحد الأهداف المهمة لمطوري بايثون هو الحفاظ على المتعة في الاستخدام. ينعكس هذا في اسم اللغة - تكريمًا لمجموعة بريطانية للكوميديا السيريالية مونتي بايثون - وفي المناهج المرحة أحيانًا للبرامج التعليمية والمواد المرجعية، مثل الأمثلة التي تشير إلى البريد العشوائي والبيض (من الألبوم المشهور لمونتي بايثون) والاستعاضة عن ذلك بفو بار القياسية.

النحو (بناء اللغة) والدلالات

صممت بايثون لتكون لغة ذات مقروئية عالية، تنسيقها مرتب بصرياً؛ فهي عادةً ما تستخدم كلمات إنجليزية شائعة الاستخدام في حين تستخدم لغات البرمجة الأخرى علامات الترقيم. على النقيض من العديد من اللغات الأخرى، لا تستخدم بايثون الأقواس المعقوفة { } لتحديد كتل الكود، والفاصلة المنقوطة ; بعد العبارات البرمجية اختيارية. لدى بايثون استثناءات نحوية وحالات خاصة أقل بكثير من لغة سي أو باسكال.

إزاحة

تستخدم بايثون الإزاحة بالفراغات بدلًا من الأقواس المعقوفة { } أو الكلمات المفتاحية لتحديد كتل الكود. الزيادة في الإزاحة تأتي بعد بعض العبارات؛ إنقاص الإزاحة علامة على انتهاء الكتلة الحالية. وبالتالي، فإن البنية المرئية للبرنامج تمثل بدقة البنية الدلالية للبرنامج. تُسمى هذه الميزة أحيانًا قاعدة التسلل (بالإنجليزية: off-side rule)، والتي تشترك فيها بعض اللغات الأخرى، ولكن في معظم لغات البرمجة، ليس للإزاحة أي معنًى دلالي.

العبارات البرمجية والتحكم بالتدفق

تتضمن عبارات بايثون البرمجية (من بين أمور أخرى):

• عبارة مساواة (تستخدم إشارة المساواة =) تعمل بشكل مختلف عن بقية لغات البرمجة الأمرية وهذه الآلية الأساسية التي تتضمن «طبيعة إصدارات بايثون الخاصة بالمتغيرات» تنير الطريق للعديد من ميزات اللغة الأخرى. نأخذ مثالاً عن المساواة في لغة سي: x = 2، يُترجم إلى «اسم المتغير المكتوب x يتلقى نسخة من القيمة العددية 2». تنسخ القيمة (اليمنى) في موقع تخزين مخصص بحيث يكون اسم المتغير (الأيسر) هو العنوان الرمزي. الذاكرة المخصصة للمتغير كبيرة بما يكفي (من المحتمل أن تكون كبيرة جدًا) للنوع المعرّف. في أبسط حالة لإسناد بايثون (assignment)، وإذا قمنا بنفس العملية في بايثون (أي x = 2)، فإنه يُترجم إلى «اسم (generic عام) x يستقبل مرجعًا لكائن منفصل مُخصص ديناميكيًا نوعه العددي (int عدد صحيح) قيمته 2». هذا يسمى ربط الاسم بالكائن (binding). نظرًا لأن موقع تخزين الاسم لا يحتوي على القيمة المشار إليها، فمن غير المناسب تسميته متغيرًا. قد يتم إعادة الأسماء لاحقًا في أي وقت إلى كائنات من أنواع مختلفة اختلافًا كبيرًا، بما في ذلك السلاسل النصية strings والإجراءات والكائنات المعقدة مع البيانات والطرق، وغير ذلك. التعيينات (مساواة) المتتالية لقيمة مشتركة لأسماء متعددة، على سبيل المثال، x = 2؛ y = 2؛ z = 2 ينتج عن تخصيص مساحة تخزين (على الأكثر) لثلاثة أسماء وكائن عددي واحد، يتم ربط جميع الأسماء الثلاثة به. نظرًا لأن الاسم هو حامل مرجع عام (generic reference holder)، فمن غير المعقول ربط نوع بيانات ثابت به. ومع ذلك، في وقت معين، سيتم ربط الاسم بكائن ما، والذي سيكون له نوع؛ وبالتالي هناك كتابة ديناميكية.
• العبارة إذا if، التي تنفذ مجموعة الكود بشكل مشروط (أي لا ينجز إلا إذا توفّر هذا الشرط)، وتستخدم مع عبارة عدا ذلك else وelif اختصاراً لعبارة (عدا ذلك إذا else-if).
• العبارة من أجل for، التي تتكرر فوق كائن قابل للتكرار بشكل حلقي، حيث تلتقط كل عنصر في متغير محلي لاستخدامه بواسطة مجموعة الكود البرمجي المرفقة.
• العبارة طالما while، التي تنفذ مجموعة الكود البرمجية طالما تحقق الشرط.
• العبارة جرّب try، التي تسمح بالتعامل مع الاستثناءات المرفوعة في مجموعة الكود المرفق والتعامل معها باستثناء except البنود؛ يضمن أيضًا تشغيل كود التنظيف في مجموعة الكود البرمجية الأخيرة دائمًا بغض النظر عن كيفية خروج الكتلة.
• العبارة رفع raise تستخدم لرفع استثناء محدد أو إعادة رفع استثناء تم اكتشافه.
• العبارة صنف class، التي تقوم بتنفيذ مجموعة من الكود وتربط مساحة الاسم المحلية الخاصة بها بصنف، لاستخدامها في البرمجة كائنية التوجه.
• العبارة تعريف def، التي تُعرّف دالة أو طريقة.
• العبارة مع with، من بايثون2.5 التي صدرت في سبتمبر 2006 ، والتي ترفق كتلة الكود داخل مدير السياق (على سبيل المثال، الحصول على قفل قبل تشغيل كتلة الكود وإطلاق القفل بعد ذلك، أو فتح ملف ثم إغلاقه)، والسماح لاكتساب الموارد الذي هو سلوك يشبه التهيئة (RAII) ويحل محل العبارة الاصطلاحية محاولة/أخيراً try/finally.
• العبارة توقف break تعني أخرج من الحلقة.
• العبارة تابع continue تتجاوز التكرارية الحالية وتتابع للعنصر التالي.
• العبارة تجاوز pass، والتي تُستخدم في حالة «لا عملية». تُستعمل عند الحاجة لإنشاء كتلة كود فارغة.
• العبارة تأكيد assert، المستخدمة أثناء تصحيح الأخطاء للتحقق من الشروط التي يجب تطبيقها.
• العبارة تحصيل yield تعيد قيمة من الدالة المولّدة. بدءاً من بايثون 2.5،yield هي أيضاً عملية. هذا الشكل يستخدم عادةً لتنفيذ الروتينات المساعدة.
• العبارة استيراد import، وتستخدم لاستيراد نماذج يمكن استخدام دوالها ومتغيراتها في البرنامج الحالي. يوجد ثلاث طرق لاستخدام العبارة استيراد import:

1. import <module name> [as <alias>]
2. from <module name> import *
3. from <module name> import <definition 1> [as <alias 1>], <definition 2> [as <alias 2>],....

• العبارة اطبع print والتي تغيرت إلى دالة اطبع()print في بايثون 3.

بايثون لا تدعم التحسين الخاص الاستدعاء الذيلي أو (استمرارية الدرجة الأولى)، كما أعلن غايدو فان روسم أنه لن تدعم أبداً. ومع ذلك، يتوفر دعم أفضل للوظائف الشبيهة بالروتين المساعد في النسخة 2.5، من خلال توسيع مولدات بايثون. قبل نسخة 2.5، كانت المولدات مكررات كسولة، والتي يتم تمرير المعلومات من اتجاه واحد خارج المولد. ابتداءً من بايثون 2.5، صار من الممكن تمرير المعلومات مرة أخرى إلى دالة المولد، وبدءاً من بايثون 3.3، صار من الممكن أيضا تمرير المعلومات من خلال تعدد مستويات المكدس.

تعبيرات

المتطلبات

• حاسوب