نحوه استفاده از کتابخانه‌های پایتون: راهنمای کامل و عملی

نحوه استفاده از کتابخانه های پایتون چگونه است؟ ​کتابخانه‌های پایتون نقش بسیار مهمی در توسعه نرم‌افزارها و پروژه‌های برنامه‌نویسی دارند. این کتابخانه‌ها مجموعه‌هایی از کدها، توابع، کلاس‌ها و روش‌هایی هستند که توسط توسعه‌دهندگان برای انجام وظایف خاص و کاربردهای مختلف در زبان پایتون ایجاد شده‌اند. کتابخانه‌ها به برنامه‌نویسان امکان افزودن قابلیت‌های جدید و پیچیده به برنامه‌هایشان را می‌دهند و به اصطلاح “با عقبه” کار می‌کنند.

دوره‌های آموزشی آکادمی چابک

با تخفیف‌های ویژه آکادمی چابک، یادگیری را شروع کنید!

مشاهده دوره‌ها

کاربردهای کتابخانه‌های پایتون بسیار گسترده است. به‌عنوان مثال، کتابخانه NumPy برای عملیات عددی و علمی و کتابخانه Pandas برای پردازش و تجزیه و تحلیل داده‌ها استفاده می‌شود. برای بهره‌مندی از کتابخانه‌های پایتون، ابتدا باید آن‌ها را نصب کنید. در ادامه این مطلب می‌خواهیم نحوه استفاده از کتابخانه های پایتون را آموزش دهیم.

کتابخانه پایتون چیست؟!

کتابخانه پایتون مجموعه‌ای از ماژول‌ها و توابع آماده است که برای انجام کارهای خاص، بدون نیاز به کدنویسی از صفر، استفاده می‌شود. این کتابخانه‌ها باعث صرفه‌جویی در زمان، افزایش بهره‌وری و توسعه سریع‌تر برنامه‌ها می‌شوند.

لیست تمام کتابخانه‌های پایتون

پایتون یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی پرکاربرد و محبوب در دنیا است که به‌دلیل سادگی، قدرت و کتابخانه‌های گسترده، در بسیاری از زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این زبان برنامه‌نویسی دارای هزاران کتابخانه است که هرکدام از کتابخانه ها در پایتون برای کارهای خاصی طراحی شده‌اند. برخی از کتابخانه ها در پایتون عبارتند از:

• NumPy
• Pandas
• Matplotlib
• SciPy
• Scikit-learn
• TensorFlow
• Keras
• PyTorch
• Flask
• Django
• BeautifulSoup
• Requests
• Selenium
• OpenCV
• NLTK
• SpaCy

این کتابخانه‌ها تنها بخشی از کتابخانه‌های پایتون هستند که هرکدام در حوزه‌های مختلف پایتون مانند پردازش داده، یادگیری ماشین، توسعه وب، پردازش زبان طبیعی و بینایی ماشین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

معرفی کتابخانه‌های پایتون محبوب و پرکاربرد

کتابخانه‌های پایتون کاربردهای مختلفی دارند که در این قسمت می‌خواهیم برخی از آن‌ها را مرور کنیم.

1.NumPy

برای پردازش عددی و محاسبات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

توضیحات: NumPy یک کتابخانه پایه‌ای برای محاسبات علمی در پایتون است که قابلیت‌های بسیاری برای کار با آرایه‌های چندبعدی و توابع ریاضی مختلف فراهم می‌کند. بااستفاده از NumPy می‌توان عملیات‌های پیچیده ریاضی و آماری را به‌سادگی و با کارایی بالا انجام داد.

2.Pandas

برای تحلیل داده‌ها و مدیریت داده‌های ساختاریافته استفاده می‌شود.

توضیحات: Pandas یکی از کتابخانه‌های مهم در علم داده است که ابزارهای متنوعی برای خواندن، نوشتن، مدیریت و تحلیل داده‌ها در قالب داده‌های ساختاریافته مانند DataFrame فراهم می‌کند. Pandas به تحلیلگران داده کمک می‌کند تا به‌سادگی داده‌ها را تمیز، تغییر شکل و تجزیه و تحلیل کنند.

3.Matplotlib

برای تجسم داده‌ها و ترسیم نمودارها استفاده می‌شود.

توضیحات: Matplotlib کتابخانه‌ای قدرتمند برای ترسیم نمودارها و تجسم داده‌ها در پایتون است. بااستفاده از Matplotlib می‌توان انواع نمودارها مانند نمودارهای خطی، میله‌ای، پراکنده و غیره را ایجاد و سفارشی‌سازی کرد.

4.SciPy

جهت محاسبات علمی و فنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

توضیحات: SciPy کتابخانه‌ای است که مجموعه‌ای از الگوریتم‌ها و ابزارهای ریاضی و مهندسی را فراهم می‌کند. این کتابخانه بر پایه NumPy ساخته شده و امکانات بیشتری برای انجام محاسبات علمی پیچیده ارائه می‌دهد.

5.Scikit-learn

برای یادگیری ماشین و تحلیل داده‌ها استفاده می‌شود.

توضیحات: Scikit-learn یکی از محبوب‌ترین کتابخانه‌های یادگیری ماشین در پایتون است که ابزارهای متنوعی برای آموزش مدل‌های یادگیری ماشین، ارزیابی مدل‌ها و پردازش داده‌ها فراهم می‌کند. این کتابخانه به سادگی قابل استفاده بوده و الگوریتم‌های مختلف یادگیری ماشین را پیاده‌سازی می‌کند.

6.TensorFlow

کاربردش در یادگیری عمیق و شبکه‌های عصبی است.

توضیحات: TensorFlow یک کتابخانه منبع باز برای یادگیری عمیق است که توسط گوگل توسعه داده شده است. این کتابخانه ابزارهای قدرتمندی برای ساخت و آموزش مدل‌های شبکه عصبی پیچیده فراهم می‌کند و در بسیاری از پروژه‌های یادگیری عمیق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقایسه بهترین کتابخانه‌های پایتون بر اساس کاربرد و محبوبیت

آموزش نصب کتابخانه‌های پایتون

قبل از آموزش نحوه استفاده از کتابخانه های پایتون، باید یاد بگیرید چگونه هر کتابخانه را نصب کنید.

1.استفاده از pip

pip مدیر بسته پیش‌فرض پایتون است که برای نصب و مدیریت کتابخانه‌های پایتون استفاده می‌شود. برای نصب یک کتابخانه با pip، می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:

pip install library_name

به‌عنوان مثال، برای نصب کتابخانه NumPy می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:

pip install numpy

اما در مواقعی که اتصال اینترنتی محدود است، نصب آفلاین کتابخانه پایتون به کمک فایل‌های Wheel (.whl) و ابزارهایی مانند pip با گزینه –find-links امکان‌پذیر است.

2.استفاده از محیط مجازی

محیط مجازی به شما اجازه می‌دهد تا محیطی جداگانه برای پروژه‌های پایتونی خود ایجاد کنید و کتابخانه‌ها را به‌صورت مجزا نصب کنید. برای ایجاد محیط مجازی، می‌توانید از ابزار venv استفاده کنید:

python -m venv myenv

source myenv/bin/activate # برای لینوکس و مک

myenv\Scripts\activate # برای ویندوز

سپس می‌توانید کتابخانه‌ها را بااستفاده از pip در این محیط مجازی نصب کنید.

3.استفاده از Anaconda

Anaconda یک توزیع پایتون و R برای محاسبات علمی است که شامل ابزارهای مختلفی مانند conda برای مدیریت بسته‌ها و محیط‌ها است. برای نصب یک کتابخانه بااستفاده از conda، می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:

conda install library_name

به‌عنوان مثال، برای نصب کتابخانه Pandas می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:

conda install pandas

نحوه استفاده از کتابخانه های پایتون (آموزش کتابخانه های پایتون)

نحوه استفاده از کتابخانه های پایتون به‌طور کلی شبیه هم هستند و به‌همین دلیل می‌خواهیم در این قسمت یک مثال از بهره‌مند شدن از کتابخانه Pandas بزنیم.

برای استفاده از کتابخانه Pandas، ابتدا باید آن را نصب کنید. برای این‌کار می‌توانید از مدیر بسته pip استفاده کنید:

pip install pandas

پس از نصب، می‌توانید کتابخانه Pandas را در کد خود وارد کنید. Pandas با نام مستعار pd وارد می‌شود:

import pandas as pd

یکی از اصلی‌ترین اجزای Pandas، DataFrame است که برای ذخیره و تحلیل داده‌های جدولی استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، می‌توانید یک DataFrame از یک دیکشنری ایجاد کنید:

data = {

‘Name’: [‘Alice’, ‘Bob’, ‘Charlie’],

‘Age’: [25, 30, 35],

‘City’: [‘New York’, ‘Los Angeles’, ‘Chicago’]

}

df = pd.DataFrame(data)

print(df)

خروجی این کد به‌صورت زیر خواهد بود:

Name Age City

Alice 25 New York

Bob 30 Los Angeles

Charlie 35 Chicago

راهنمای عملی استفاده از کتابخانه‌ های پایتون برای پروژه‌های واقعی

اگر فقط به دنبال لیست کتابخانه‌ های پایتون هستید، احتمالاً با چند نام آشنا مثل NumPy، Matplotlib یا Django روبرو شده‌اید. اما سؤال اصلی اینجاست: چطور از این کتابخانه‌ها به‌درستی در پروژه‌ها استفاده کنیم؟

در بسیاری از آموزش‌های مربوط به کتابخانه در پایتون چیست یا آموزش کتابخانه های پایتون، فقط به کدهای ابتدایی بسنده می‌شود.

اما در پروژه‌های واقعی، شما نیاز دارید بدانید:

• چه زمانی باید یک کتابخانه جدید نصب کنید؟
• آیا نصب کتابخانه در پایتون شما را به هدف می‌رساند یا نیاز به سفارشی‌سازی دارید؟
• آیا بهتر است کتابخانه را به‌صورت کلی import کنید یا فقط از یک تابع خاص استفاده کنید؟

به‌عنوان مثال، در پروژه‌ای که نیاز به تعامل با APIها دارید، استفاده از requests یک انتخاب هوشمندانه است. اما اگر پروژه‌ی شما نیازمند کنترل بهتر و ارتباط‌های پیچیده‌تر است، شاید استفاده از httpx یا حتی aiohttp (برای درخواست‌های غیرهمزمان) گزینه بهتری باشد.

همچنین اگر دوست دارید بدانید چه کتابخانه هایی در پایتون نصب شده یا چه نسخه‌ای از آن‌ها در دسترس است، بهتر است از ابزارهایی مثل pip freeze یا فایل requirements.txt استفاده کنید تا بتوانید پروژه‌تان را حرفه‌ای‌تر مدیریت کنید.

در نهایت، اگر می‌خواهید به‌صورت عملی‌تر یاد بگیرید، پیشنهاد می‌کنیم یک پروژه ساده (مثلاً یک وب‌اسکریپر با requests و BeautifulSoup) را شروع کنید و نحوه استفاده از کتابخانه‌ های پایتون را با آزمون و خطا یاد بگیرید.

روش‌های توسعه بهتر کتابخانه های پایتون

هنگام استفاده از کتابخانه‌های پایتون، بهره‌گیری از برخی روش‌ها و ترفندها می‌تواند تجربه توسعه شما را بهبود بخشد. یکی از این روش‌ها، استفاده از محیط‌های مجازی (Virtual Environments) است. با ایجاد یک محیط مجازی، می‌توانید وابستگی‌های پروژه خود را به‌صورت جداگانه مدیریت کنید و از تداخل با سایر پروژه‌ها جلوگیری کنید. برای این‌کار می‌توانید از ابزارهایی مانند venv یا virtualenv استفاده کنید.

همچنین، استفاده از مدیریت وابستگی‌ها مانند pip و فایل‌های requirements.txt می‌تواند کمک شایانی به نظم‌دهی و پیگیری کتابخانه‌های مورد نیاز پروژه کند. به‌روزرسانی مرتب این فایل‌ها و استفاده از نسخه‌های خاص کتابخانه‌ها می‌تواند از بروز مشکلات ناسازگاری جلوگیری کند. برای مثال، می‌توانید با دستور pip freeze > requirements.txt نسخه‌های فعلی کتابخانه‌های نصب شده را ثبت کنید.

سخن پایانی

یادگیری نحوه استفاده از کتابخانه های پایتون می‌تواند به توسعه‌دهندگان کمک کند تا پروژه‌های خود را سریع‌تر و باکیفیت بالاتری انجام دهند. بااستفاده از روش‌های توسعه بهتر مانند مدیریت محیط‌های مجازی، مستندسازی و تست کد، می‌توان تجربه توسعه را بهبود بخشید و از بروز مشکلات جلوگیری کرد. همچنین، آگاهی از مسائل رایج و داشتن راه‌حل‌های مناسب برای رفع آن‌ها می‌تواند به توسعه‌دهندگان کمک کند تا با مشکلات کمتری مواجه شوند و پروژه‌های خود را با موفقیت به پایان برسانند.

علاوه‌بر کتابخانه‌های عمومی، کتابخانه‌های تخصصی مانند “کتابخانه فارسی در پایتون” نیز وجود دارد که برای پردازش زبان فارسی و تحلیل متون کاربردی است. این کتابخانه‌ها می‌توانند به‌طور خاص به نیازهای برنامه‌نویسانی که با داده‌های فارسی کار می‌کنند، کمک کنند. مثال: کتابخانه Hazm و parsivar.

در آکادمی چابک، دوره‌های آموزشی متنوعی برای افرادی که علاقه‌مند به پیشرفت در زمینه فناوری و مهارت‌های مرتبط هستند، برگزار می‌شود. این دوره‌ها شامل مباحث مختلفی ازجمله برنامه‌نویسی، توسعه وب، علوم داده، هوش مصنوعی، مدیریت پروژه و استراتژی‌های کسب و کار می‌شوند. برای اطلاعات بیشتر درباره این دوره‌ها، با ما تماس بگیرید.

منابع​

geeksforgeeks.org