آموزش متغیرها در پایتون (python)

مقدمه ای در مورد آموزش متغیرها در پایتون (python)

در زبان‌های برنامه نویسی، برای ذخیره‌ی مقادیر داده‌ها از متغیرها استفاده می‌کنیم. متغیر صرفا مکان هایی رزرو شده در حافظه هستند که مقادیری را در آن ها ذخیره می کنیم، این بدان معناست که در زمان ایجاد یک متغیر، فضای خاصی از حافظه اشغال شده و به آن متغیر تخصیص داده می شود. بسته به نوعی که داده ی متغییر به خود می گیرد، مفسر قسمتی از حافظه را رزرو کرده و تصمیم می گیرد چه مقداری در حافظه ی اختصاص داده شده، ذخیره گردد. با تخصیص نوع اطلاعات مختلف به متغییر ها، می توانیم اعداد صحیح (integer)، اعداد اعشاری (decimal) ، کاراکترها(character)  را در این نوع متغییر ها ایجاد کرد در زبان های برنامه نویسی دیگر مانند C و C++ ، باید متغیرها را قبل از استفاده، بر اساس نوع آن‌ها، تعریف کرد در پایتون اوضاع فرق  می کند برای تعریف متغییر ها در آن دستور خاصی وجود ندارد؛ و متغییر ها به محض مقدار دهی ایجاد می شوند و از قبل احتیاجی به تعریف متغییر ها و نوع آن نیست.

پایتون پنج نوع داده استاندارد دارد که می توانند در متغیرها ذخیره شوند. این 5 نوع داده عبارتند از:

1. اعداد (Numbers)
2. رشته ها (Strings)
3. لیست (List)
4. تاپل (Tuple)
5. دیکشنری (Dictionary)

تخصیص مقادیر به متغییر ها در زبان برنامه نویسی پایتون

برای اینکه بتوانیم مقادیری را به متغییر ها در پایتون تخصیص دهیم، باید از علامت (=) استفاده کنیم. در سمت چپ عملگر (=) نام متغییر قرار می گیرد و در سمت راست آن هم مقداری که می خواهیم به متغییر اختصاص دهیم قرار می گیرد. برای روشن تر شدن موضوع به مثال زیر توجه کنید :

همانطور که در مثال بالا می بینید 1320 و venomacademy مقادیری بودند که به متغییر ها اختصاص داده شدند که 1320 مقدار عددی است که به متغییر x اختصاص داده شده است و venomacademy هم مقدار رشته ای است که با (“) می توان رشته ها را تعریف کرد که  در مثال بالا به متغییر y اختصاص داده شده است.

یک مثال کاربردی متغییر ها در پایتون :

در یک مطالعه ای که در اقلیم شناسی در یک منطقه، مقادیر بارش یک ایستگاه هواشناسی مد نظر قرار می گیرد. در قدم اول قرار است مقدار مجموع سالانه بارش استفاده می شود. این مقدار برای ایستگاه مورد مطالعه عدد 580 میلی متر است.

حال اگر بخواهیم برای این مقدار یک متغیر تعریف کنیم، می توانیم از هر عبارتی استفاده نمایید. مثلاً برای بارش می توانیم متغیر p را در نظر بگیریم. پس به صورت زیر می نویسیم :

P = 580

به این ترتیب هر بار که متغییر P در برنامه فراخوانده شود، در واقع عدد 580 در محاسبات به کار گرفته می شود. در تصویر بالا می بینید که حرف P در داخل کلمه کلیدی print نوشته شده است که اگر اینتر را بزنید مفسر پایتون به شما عدد 580 را می دهد که همان مقداری بود که به متغییر p نسبت دادیم.

اختصاصی یک عدد به چنین متغییر :

حال می خواهیم یک عدد را همزمان به چندین متغییر نسبت دهیم . این یکی از قابلیت های بسیار خوب پایتون می باشد که به صورت همزمان می توان یک عدد را به چندین متغییر اختصاص داد. مانند :

a = b = c = 18

همانطور که در بالا می بینید متغییر های a یا b یا c را در داخل تابع print قرار داده ایم که مقدار 18 را که به 3 متغییری که در بالا دادیم همان عدد را به ما بر می گرداند به این دلیل که مقدار 18 را به هر سه متغییر همزمان اختصاص داده بودیم.

همچنین می توانیم چندین شی را هم به چندین متغییر اختصاص دهیم. به عنوان مثال :

همانطور که در بالا می بینید ما چندین مقدار را به چندین متغییر اختصاص داده ایم. و به ترتیب به متغییر اول مقدار 1 و به متغیر دوم مقدار 2  و به متغییر سوم مقدار رشته ای veomacademy  را اختصاص داده ایم. هر بار که متغییر ها را با تابع print صدا می زنیم مقدار مربوط به آن متغییر نمایش داده می شود.

قواعد نام گذاری متغییر ها در پایتون :

متغییر ها در پایتون باید دارای یک قواعد خاصی برای نام گذاری باشند. یک متغییر می تواند دارای یک اسم کوتاه مانند (x, y) باشد و یا یک نامی که توصیف دقیق تری را از متغییر بیان کند مانند (age , user) ولی با این حال باید متغییر ها در پایتون قواعدی را برای نام گذاری آن ها باید رعایت کرد :

• نام متغیر باید با یک حرف یا “_”  شروع شود.
• نام متغیر با یک شماره نمی تواند شروع شود.
• نام متغیر فقط می تواند شامل نویسه های عددی، حروف و آندرلاین باشد. ( _ , Az, 0-9 )
• نام متغیرها به حروف بزرگ و کوچک حساس هستند (AGE, age, Age و سه متغیر مختلف است )
• همچنین برخی کلمات در پایتون به صورت رزرو شده هستند و نمی توانید از آنها استفاده کنید.

برای اینکه بتوانید تمامی لیست کلمات رزرو شده در پایتون را مشاهده کنید. می توانید از دستورات زیر استفاده کنید :

import keyword

keyword.kwlist

اعداد در پایتون :

نوع داده های عددی مقادیر عددی را ذخیره می کنند. اشیا number زمانی ایجاد می شوند که مقداری را به آن اختصاص دهید.

شما می توانید با استفاده از عبارتdel ، مرجع یک شیء را حذف کنید. به مثال زیر توجه کنید:

شما می توانید با استفاده از عبارت del یک شی واحد یا چندین اشیاء را حذف کنید. به عنوان مثال:

همانطور که در بالا مشاهده می کنید ما متغییر هایی را با نام های var1 و var2 تعریف کرده ایم و با دستور print آن مقادیر را چاپ کرده ایم ولی وقتی که از دستور del  برای حذف کردن یک متغییر استفاده می کنیم کلا متغییر را از حافظه حذف می کند و دوباره با دستور print متغییر ها را فراخوانی کرده ایم و همانطور که در بالا می بینید با یک خطا مواجه می شویم که اعلان کرده است که متغییری تعریف نشده است چون قبلا ما آن متغییر را با دستور del حذف کرده بودیم.

پایتون از چهار نوع عددی مختلف پشتیبانی می کند که عبارتند از:

• Int ( اعدد صحیح )
• long ( اعدد صحیح طولانی )
• float ( مقادیر اعشاری )
• complex ( اعداد پیچیده )

در اینجا چند نمونه از اعداد آورده شده است:

رشته ها در پایتون

رشته ها در پایتون با علامت های نقل قول شناخته می شوند. پایتون اجازه می دهد برای نمایش رشته ها از تک کوتیشن یا دابل کوتیشن استفاده کنید.

علامت (+) برای اتصال رشته ها به کار میرود. علامت ستاره (*) نیز یک عملگر تکرار است. به عنوان مثال:

لیست ها در پایتون  :

لیست ها در پایتون یکی از پرکاربردترین و متنوع ترین نوع داده ای است که تقریبا در تمامی برنامه های خود از آن استفاده می کنیم. تا حدودی می توان گفت که لیست ها شبیه به آرایه ها در زبان C هستند.با این تفاوت که داده های یک لیست می توانند از انواع متفاوتی باشند. اگر بتوانیم در کار با لیست های پایتون به مهارت کافی برسیم می توانیم، روند برنامه نویسی ما سرعت بیشتر خواهد گرفت. اگر تا به حال حتی یک خط برنامه نویسی کرده باشید، حتماً برایتان سوال شده که چگونه می‌توان تعداد بسیار زیادی داده را در برنامه نگهداری کرد؟ فرض کنید بخواهیم نمرات یک دانشجو را در برنامه خود وارد کرده و روی آن پردازش‌هایی انجام دهیم. اگر بخواهیم برای هر درس این دانشجو یک متغیر در نظر بگیریم، برنامه بسیار پیچیده خواهد شد! از طرفی تعداد دروس دانشجو مشخص نیست و ما نمی‌دانیم چه تعداد متغیر باید در نظر بگیریم. به کمک لیست‌ها خواهیم توانست تعداد مقادیر زیادی را در یک متغیر نگه داشته و حتی روی آن عملیات‌های مختلفی را اجرا کنیم.

نوع داده‌ای لیست یکی از انواع داده مجموعه‌ای یا Collections در این زبان محبوب است. لیست شامل مجموعه‌ای از عناصر به صورت ترتیبی و قابل تغییر است. لیست در پایتون ( با کروشه یا براکت یا bracket به شکل [] مشخص می‌شود؛) به طوری که با علامت کروشه باز ] لیست آغاز شده و تا علامت کروشه بسته [ ادامه می‌یابد. هر عنصر درون لیست به وسیله کاماویرگول انگلیسی یا (comma) به شکل , از یکدیگر جدا شده و می‌تواند از هر نوع داده دلخواهی باشد.
[crayon-60a457eb6b563499130663/]

تاپل در پایتون  :

tuple، ساختار داده‌ای غیر قابل تغییر در پایتون است. tuple مانند لیست، دنباله‌ای است. تفاوت لیست و tuple  در این است که tuple بعد از تعریف شدن، قابل تغییر نیست.

تفاوت های اصلی بین لیست ها و تاپل ها عبارتند از: لیست ها در براکت ها محصور می شوند ([]) و عناصر و اندازه آنها قابل تغییر است در حالی که تاپل ها در پرانتز محصور شده اند (()) و نمی توان آنها را به روز کرد.

مزایای تاپل نسبت به لیست در پایتون :

از آنجا که تاپل‌ها کاملا شبیه به لیست‌ها هستند، هر دوی آن‌ها در شرایط مشابهی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگرچه، مزایای خاصی برای پیاده‌سازی تاپل، در مقایسه با لیست، وجود دارد. در ادامه، برخی از مزایای اصلی آورده شده‌اند.

• از نوع داده تاپل در پایتون معمولا برای نوع داده‌های ناهمگون (متفاوت) استفاده می‌شود و لیست برای نوع داده‌های همگون (مشابه) استفاده می‌شود.
• از آنجا که تاپل غیر قابل تغییر است، حلقه زدن در تاپل (تکرار)، سریع‌تر از لیست انجام می‌شود. بنابراین، کارایی به میزان کمی تقویت می‌شود.
• به دلیل آنکه تاپل‌ها حاوی عناصر غیر قابل تغییر هستند، می‌توان از آن‌ها به عنوان کلید دیکشنری استفاده کرد. انجام چنین کاری با استفاده از لیست امکان‌پذیر نیست.
• تاپل‌ها حاوی عناصر غیر قابل تغییری هستند که می‌توان از آن‌ها به عنوان کلید دیکشنری استفاده کرد. با استفاده از لیست، این کار امکان‌پذیر نیست.
• اگر کاربر داده‌هایی داشته باشند که تغییر نمی‌کنند، پیاده‌سازی آن به عنوان تاپل، تضمین می‌کند که داده‌ها در مقابل نوشتن امن هستند (write-protected) و فقط خواندنی باقی می‌مانند.

[crayon-60a457eb6b564562123513/]

دیکشنری در پایتون  :

دیکشنری (Dictionary) در زبان فارسی معادل فرهنگ لغت یا واژه‌نامه است. در یک کتاب فرهنگ لغت، یک کلمه با معادلش مرتبط می‌شود. این معادل می‌تواند یکی بوده یا چندین مورد باشد، اما کلمه اصلی یکی است! در اصل یک یا چند معنی معادل را به یک کلمه مرتبط کرده‌ایم. در دیکشنری پایتون هم دقیقاً مشابه چنین کاری را انجام می‌دهیم؛ یک کلمه (که آن را به عنوان کلید می‌شناسیم) با یک مقدار (رشته متنی، عدد، رفرنس شئ و …) مرتبط خواهد شد.

نوع داده دیکشنری در پایتون یک مجموعه فاقد ترتیب از عناصر است. در حالی که دیگر انواع داده در پایتون معمولا ترکیبی از عناصر را می‌پذیرند، دیکشنری یک جفت «کلید: مقدار» دارد. دیکشنری‌ها به گونه‌ای بهینه شده‌اند که در صورت شناخته شده بودن کلید، مقادیر قابل بازیابی از دیکشنری باشند.

دیکشنری ها در پایتون شبیه به جداول هش هستند. این نوع داده علمکردی مشابه آرایه های شرکت پذیر -associative array – یا hash ها در Perl دارند و از جفت های کلید مقدار (key-value pairs) تشکیل می شوند. کلید می تواند از هر نوعی باشد، با این وجود اغلب از نوع اعداد و رشته ها هستند. اما مقادیر، می توانند از هر شی اختیاری در پایتون باشند.آیتم های Dictionary داخل {} قرار می گیرند و جهت دسترسی و استخراج مقادیری از dictionary می بایست از [] استفاده کرد. به عنوان مثال :
[crayon-60a457eb6b567445055830/]

تبدیل نوع داده ای  :

گاهی اوقات لازم است در برنامه های خود نوع های داده ای را به یک دیگر تبدیل کنیم و این تبدیلات را در برنامه های خود به کار بگیریم و مثلا به آسانی می توانیم از نام داده به عنوان یک استفاده کنیم. ثلا یک عدد integer را به float تبدیل کنیم. به فرایند تبدیل یک نوع داده ( integer، string ، float و غیره) به نوع داده‌ی دیگر، Type conversion یا تبدیل نوع گفته می‌شود. پایتون دارای دو نوع تبدیل نوع داده است:

• تبدیل ضمنی نوع داده | Implicit Type Conversion
• تبدیل صریح نوع داده | Explicit Type Conversion

برای انجام تبدیل از یک نوع داده به نوع داده دیگر توابع توکار متعددی وجود دارد. این توابع یک شی جدید را نشان می دهند که مقدار تبدیل شده است.