Python (ohjelmointikieli) – mitä se on ja mihin sitä käytetään

Python on avoimen lähdekoodin ohjelmointikieli, joka on suunniteltu selkeäksi, helposti luettavaksi ja tehokkaaksi kehittäjän näkökulmasta. Pythonin alkuperä juontaa juurensa vuoteen 1991, jolloin Hollantilainen ohjelmoija Guido van Rossum julkaisi kielen ensimmäisen version. Hän nimesi sen humoristisesti televisio-ohjelman Monty Python's Flying Circus mukaan, ja kielen oppimateriaaleissa ja esimerkeissä näkyy usein leikkimielinen sävy — siksi monissa esimerkeissä esiintyy vitsejä ohjelmasta.

Perusominaisuudet

Python on pääasiassa tulkattu kieli, mikä tarkoittaa, että lähdekoodi suoritetaan suoraan tulkin avulla ilman erillistä käännösvaihetta. Tulkki tekee kehityksestä nopeaa ja kokeileva ohjelmointi on helppoa: koodin muutokset näkyvät tuloksissa välittömästi. Toisaalta tämä voi tehdä Pythonista hitaamman kuin täysin käännetyt kielet, kuten C, erityisesti laskentaintensiivisissä tehtävissä.

Python käyttää merkityksellistä sisennystä (indentointia) lohkojen erotteluun, mikä parantaa luettavuutta. Kielellä on dynaaminen tyyppijärjestelmä ja se tukee monia ohjelmointiparadigmoja, kuten objektiorientoitunutta, funktionaalista ja imperatiivista ohjelmointia.

Kirjastot ja työkaluja

Pythonin vahvuus on laaja standardikirjasto ja erittäin aktiivinen ekosysteemi. Monet toiminnot löytyvät "batteries included" -periaatteella suoraan standardikirjastosta, ja lisäpaketteja asennetaan helposti pip-paketinhallinnan kautta PyPI-repositorysta. Erityisesti seuraavat alueet ovat saaneet paljon ekosysteemitukea:

Web-kehitys: esimerkiksi kehykset kuten Django ja Flask
Tietojenkäsittely ja tieteellinen laskenta: NumPy, pandas, SciPy
Koneoppiminen ja tekoäly: TensorFlow, PyTorch, scikit-learn
Automaatio ja skriptit: järjestelmä- ja testiautomaatio
Graafiset käyttöliittymät ja pelinkehitys: Tkinter, Pygame

Käyttökohteet

Pythonia käytetään laajalti sekä opetuksessa että tuotannossa. Tyypillisiä käyttökohteita ovat:

Data-analyysi ja tieteellinen laskenta
Koneoppiminen ja tekoälysovellukset
Web-palvelut ja API:t
Sovelluskomponenttien prototypointi ja skriptiautomaatio
Testaus ja järjestelmän hallinta

Suorituskyky ja toteutukset

Pythonin oletustoteutus on CPython, joka on kirjoitettu pääosin C:llä ja on yleisin käytetty Python-tulkki. On olemassa myös muita toteutuksia:

PyPy – vaihtoehtoinen toteutus, jossa on just-in-time (JIT) -kääntäjä, joka voi nopeuttaa monia ohjelmia huomattavasti ilman muutoksia lähdekoodiin.
Jython – Python-implementaatio, joka toimii Java-ympäristössä ja voi käyttää Java-kirjastoja.
IronPython – .NET-ympäristöön rakennettu implementaatio.

Kun suorituskyky on kriittinen, Python-ohjelmoija voi optimoida osia koodista eri tavoilla: kirjoittamalla suorituskykykrittiset osat C:llä tai käyttäen työkaluja kuten Cython, joka kääntää Python-tyyppistä koodia C-laajennuksiksi. Tällaiset lähestymistavat antavat mahdollisuuden tehdä suoria C-tason API-kutsuja Python-tulkkiin ja saavuttaa parempaa suorituskykyä.

Versiot ja yhteensopivuus

Pythonin kehitys eteni pitkään kahdella suurella versiolla: Python 2 ja Python 3. Python 3 julkaistiin parannuksin ja selkeyksin, ja Python 2:n virallinen tuki päättyi vuonna 2020. Nykyisin suositeltava ja aktiivisesti kehitettävä sarja on Python 3.

Yhteisö ja lisenssi

Pythonilla on suuri ja aktiivinen kansainvälinen yhteisö, joka ylläpitää kirjastoja, dokumentaatiota ja oppimateriaaleja. Kielen kehitystä koordinoi Python Software Foundation (PSF) ja muut avoimen lähdekoodin osallistujat. Python on lisensoitu avoimesti, mikä tekee siitä suositun sekä akateemisessa että kaupallisessa käytössä.

Miksi oppia Python?

Python on hyvä valinta aloittelijoille selkeän syntaksinsa ja laajan materiaalinsa vuoksi, mutta sitä käyttävät myös kokeneet insinöörit ja tutkijat. Sen monipuolinen ekosysteemi, laaja tuki eri aloille ja helppo siirrettävyys tekevät siitä erinomaisen työkalun prototypointiin, tuotantokehitykseen ja tutkimukseen.

Kehittäjät pyrkivät pitämään Pythonin käytön miellyttävänä ja selkeänä — joka näkyy myös kielen nimessä ja oppimateriaalien leikkisässä hengessä. Monissa esimerkeissä foo:n ja barin sijasta voi esiintyä vaikkapa "spam" ja "eggs", mikä tuo hieman huumoria oppimiseen.

Python-käyttö

Pythonia käytetään yleensä sivustojen luomiseen ja ohjelmointiin, tehtävien robotisointiin, tietojen tutkimiseen ja tietojen esittämiseen. Koska Python on kohtuullisen helppo oppia, monet muutkin kuin ohjelmistoinsinöörit, kuten kirjanpitäjät ja tutkijat, ovat ottaneet sen käyttöön erilaisissa tavanomaisissa yrityksissä, kuten varojen koordinoinnissa.

Sen standardikirjasto koostuu monista toiminnoista, jotka tulevat Pythonin mukana, kun se asennetaan. Internetissä on saatavilla monia muita kirjastoja, joiden avulla Python-kielellä voi tehdä muitakin asioita. Nämä kirjastot tekevät siitä tehokkaan kielen, jolla voi tehdä monia eri asioita.

Mistä syystä Python on niin suosittu?

1) Helppo oppia ja käyttää

Python-kieli on käsittämättömän helppo käyttää ja oppia uusille harrastajille ja aloittelijoille. Python-kieli on yksi avoimimmista ohjelmointikielistä, jotka ovat saatavilla, koska se on työskennellyt kielellisen rakenteen eikä sekavan, mikä antaa enemmän painotusta normaaliin kieleen. Koska sen oppiminen ja käyttö on yksinkertaista, python-koodit voidaan laatia tehokkaasti ja toteuttaa paljon nopeammin kuin muut ohjelmointikielet.

2) Kokenut ja kannustava Python-yhteisö

Python tehtiin melko kauan sitten, mikä on paljon aikaa mille tahansa paikalliselle ohjelmointikielelle kehittyä ja kehittyä riittävästi auttamaan insinöörejä aloittelijasta mestaritasolle. Python-kielelle on paljon dokumentaatiota, oppaita ja video-oppaita, jotka ovat saatavilla, että opiskelija ja insinööri minkä tahansa asiantuntemuksen tason tai ikäryhmän voi hyödyntää ja saada apua, jonka odotetaan parantavan näkemystään python-ohjelmointikielessä.

3) Tunnettujen sponsoreiden tuki

Ohjelmointikielet kehittyvät nopeammin, kun yritys tukee niitä. Esimerkiksi Facebook tukee PHP:tä, Oracle ja Sun Javaa ja Microsoft Visual Basicia ja C#:ta. Python-ohjelmointikieltä tukevat voimakkaasti Facebook, Amazon Web Services ja erityisesti Google.

4) Monet Python-kirjastot ja kehykset

Koska sen yritys sponsorointi ja valtava tasainen paikallinen alue python, python on hämmästyttävä kirjastoja, joita voit käyttää valita ja säästää aikaa ja vaivaa taustalla kuvio parannuksen. On lisäksi kasoittain pilvimedian etuja, jotka saavat lavatukea kirjaston kaltaisten laitteiden kautta, mikä voi olla erittäin hyödyllistä.

5) Sopeutumiskyky, tehokkuus, luotettavuus ja nopeus.

Kysy keneltä tahansa python-insinööriltä, ja he vakuuttavat vilpittömästi, että python-kieli on pätevä, vankka ja paljon nopeampi kuin useimmat nykyiset kielet. Pythonia voidaan käyttää lähes kaikissa ilmastoissa, eikä esitystapoja tule vastaan minkäänlaisia ongelmia riippumatta siitä, missä vaiheessa työtä tehdään.

Miten voit missään vaiheessa hallita pythonia? Muutamia asioita ovat

Tietojen tarkastelu ja tekoäly
Web-edistyminen
Robotisointi tai esijärjestelyt
Ohjelmoinnin testaus ja prototyyppien luominen

Syntaksi

Osa Pythonin syntaksista on peräisin C:stä, koska Python on kirjoitettu sillä kielellä. Python käyttää kuitenkin välilyöntejä koodin rajaamiseen: välilyöntejä tai tabulaattoreita käytetään järjestämään koodi ryhmiin. Tämä eroaa C:stä. C:ssä jokaisen rivin lopussa on puolipiste ja koodin ryhmittelyyn käytetään sulkeita ({}). Välilyöntien käyttäminen koodin rajaamiseen tekee Pythonista erittäin helppolukuisen kielen.

Lausekkeet ja ohjausvirta

Pythonin lausunnot sisältävät:

Määrityslauseke tai =-merkki. Pythonissa lauseke x = 2 tarkoittaa, että nimi x sidotaan kokonaislukuun 2. Nimet voidaan Pythonissa sitoa moniin eri tyyppeihin, minkä vuoksi Python on dynaamisesti tyypitetty kieli. Voit nyt esimerkiksi kirjoittaa lausekkeen x = 'roskaposti' ja se toimisi, mutta se ei toimisi toisella kielellä, kuten C:llä tai C++:lla.
if-lauseke, joka suorittaa koodilohkon, jos tietyt ehdot täyttyvät, sekä else- ja elif-lausekkeet (lyhennys muista ohjelmointikielistä tutusta else if-lausekkeesta). Elif-lause ajaa koodilohkon, jos edelliset ehdot eivät täyty, mutta elif-lauseen ehdot täyttyvät. else-lause suorittaa koodilohkon, jos mikään edellisistä ehdoista ei täyty.
for-lause, joka iteroi iteroitavan objektin, kuten listan, yli ja sitoo jokaisen objektin elementin muuttujaan, jota käytetään kyseisessä koodilohkossa, joka luo for-silmukan.
while-lause, joka suorittaa koodilohkoa niin kauan kuin tietyt ehdot täyttyvät, mikä luo while-silmukan.
Def-lause, joka määrittelee funktion tai metodin.
Pass statement, joka tarkoittaa "älä tee mitään".
Class-lauseke, jonka avulla käyttäjä voi luoda oman tyyppisiä objekteja, kuten kokonaislukuja ja merkkijonoja.
Import-lauseke, joka tuo Python-tiedostoja käytettäväksi käyttäjän koodissa.
Print-lauseke, joka tulostaa erilaisia asioita konsoliin.

Ilmaisut

Pythonin lausekkeet ovat osittain samanlaisia kuin muissa ohjelmointikielissä ja osittain erilaisia.

Yhteenlasku, vähennyslasku, kertolasku ja jakolasku, joita esitetään +, -. * ja /.
Eksponentit, joita edustaa **.
Python käyttää kahden arvon vertailuun ==.
Python käyttää boolean-ilmaisuissa sanoja "and", "or" ja "not".

Esimerkki

Tämä on pieni esimerkki Python-ohjelmasta. Se näyttää "Hello World!" näytöllä.

print("Hello World!") # Tämä koodi tekee saman asian, mutta se on pidempi: ready = True if ready: print("Hello World!")

Python tekee myös jotain, jota kutsutaan "dynaamiseksi muuttujan osoittamiseksi". Tämä tarkoittaa sitä, että kun ohjelmassa tehdään numero tai sana, käyttäjän ei tarvitse sanoa, minkä tyyppinen se on. Tämä helpottaa muuttujien nimien uudelleenkäyttöä, mikä tekee nopeista muutoksista yksinkertaisempia. Alla on esimerkki tästä. Tämä koodi muodostaa sekä numeron että sanan ja näyttää ne molemmat käyttäen vain yhtä muuttujaa.

x = 1 print(x) x = "Word" print(x)

C:n kaltaisessa "staattisesti tyypitetyssä" kielessä ohjelmoijan olisi sanottava, onko x numero vai sana, ennen kuin C antaisi ohjelmoijan määrittää x:n, ja sen jälkeen C ei antaisi sen tyypin muuttua numerosta sanaksi.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on Python?

V: Python on avoimen lähdekoodin ohjelmointikieli, joka on luotu helppolukuiseksi ja ymmärrettäväksi, mutta silti tehokkaaksi.

K: Kuka loi Pythonin?

V: Hollantilainen ohjelmoija Guido van Rossum teki Pythonin vuonna 1991.

K: Miten Pythonin luoja keksi nimen?

V: Hän nimesi sen televisio-ohjelman Monty Python's Flying Circus mukaan.

K: Onko Python käännetty vai tulkattu kieli?

V: Se on tulkattu kieli, eli sitä ei tarvitse kääntää toimiakseen. Tulkki ajaa koodin lähes millä tahansa tietokoneella.

K: Mitkä muut ohjelmointikielet ovat inspiroineet Pythonia?

V: C, C++, Java, Perl ja Lisp ovat kaikki inspiroineet Pythonin luomista.

K: Mihin kehittäjät pyrkivät tehdessään muutoksia kielen parantamiseksi?

V: Kehittäjät pyrkivät välttämään kielen muuttamista, kunnes heillä on paljon muutettavaa, ja pyrkivät myös olemaan tekemättä pieniä korjauksia (patches), jotka tekisivät kielestä nopeamman, mutta jotka ovat merkityksettömiä osia CPythonin viitetoteutuksesta.

K: Miksi pythonin pitäminen hauskana on tärkeää sen kehittäjille?

V: Pythonin pitäminen hauskana näkyy sen nimessä, joka on kunnianosoitus brittiläiselle komediaryhmälle Monty Pythonille, sekä leikkisissä lähestymistavoissa opetusohjelmissa ja viitemateriaaleissa, kuten esimerkiksi roskapostin ja munien käyttämisessä foo:n ja bar:n sijasta.