Python: что это за язык программирования и где применяется

Python — это мощный язык программирования, который сочетает в себе простоту, гибкость и высокую производительность. Он широко используется для создания веб-приложений, разработки прикладного ПО, а также в сферах машинного обучения и анализа больших данных. Благодаря доступному и понятному синтаксису Python стал одним из самых популярных выборов для начинающих программистов.

Применение Python

• Data Science и машинное обучение. Эти две области IT тесно переплетаются. Data Science включает в себя обработку и анализ больших объемов данных, а машинное обучение — создание алгоритмов, которые могут обучаться на этих данных и делать прогнозы. В рамках Data Science Python используется для подготовки данных: их очистки и разметки, обработки статистической информации и визуализации результатов в виде диаграмм и графиков. С помощью библиотек Python в области машинного обучения выполняется классификация изображений, текстов, трафика, а также распознавание лиц и речи, применение глубинного обучения.
• Веб-разработка. Множество крупных интернет-компаний, включая Google и Facebook, используют Python для своих известных проектов, таких как Instagram, YouTube, Dropbox и других. Язык идеально подходит для серверной веб-разработки благодаря богатой библиотеке, содержащей решения для реализации сложных серверных задач. Простота Python делает его популярным выбором для небольших команд и отдельных разработчиков, которые создают сайты, десктопные и мобильные веб-приложения.
• Разработка и тестирование ПО. Python активно используется разработчиками и тестировщиками для поиска ошибок, автоматической сборки, создания прототипов ПО и управления проектами. Благодаря модулям тестирования Python выполняет проверку функций, а также помогает создавать тестовые скрипты для имитации различных сценариев работы программы. Этот язык также востребован в тестировании аппаратных решений, таких как продукция IBM, Hewlett-Packard и Intel.

История создания и происхождение названия

Python был разработан в период с 1989 по 1991 год голландским программистом Гвидо ван Россумом. Изначально это был его любительский проект, начатый просто для того, чтобы занять себя во время рождественских каникул. Однако идея создать новый язык пришла к нему за два года до этого. Название было выбрано в честь любимого шоу Гвидо «Летающий цирк Монти Пайтона», что также является названием британской комедийной группы. Оно пользовалось популярностью среди программистов, которые находили в нем аналогии с компьютерными технологиями. История Python включает несколько важных этапов, каждый из которых завершался выпуском новой версии:

• В 1991 году Гвидо выпустил первую версию языка (0.9.0), которая включала базовые функции, такие как работа с данными разных типов и обработка ошибок.
• Через три года появилась версия 1.0, которая расширила функциональность за счет обработки списков данных: сортировки, фильтрации, сокращения и сопоставления.
• В 2000 году вышла версия 2.0, исправившая недочеты предыдущих релизов и добавившая новые полезные возможности для разработчиков, включая поддержку Unicode и улучшенную работу с циклами.
• В 2008 году была представлена версия Python 3, которая предложила новые возможности печати, улучшенную поддержку деления чисел и расширенное исправление ошибок.

Python, который начинался как проект одного человека, сегодня активно развивается благодаря команде разработчиков. В 2001 году была основана некоммерческая организация Python Software Foundation, которая занимается популяризацией языка, контролирует интеллектуальную собственность, организует конференции и работает над его дальнейшим совершенствованием в сообществе программистов.

Философия Python

Как и многие другие языки программирования, Python основывается на определенной концепции, изложенной в известной философии под названием The Zen of Python (Дзен Питона). Она выражена в виде нескольких лаконичных афоризмов, напоминающих дзен-буддистские коаны, таких как:

• лучше красивое, чем уродливое;
• явное лучше, чем неявное;
• простое лучше, чем сложное.

Если обобщить основные принципы Python, то их можно свести к следующим положениям:

• стремление к простоте и легкости восприятия кода;
• использование строгих, но простых правил, минимизирующих исключения и неоднозначности;
• ориентация на реальные задачи и поиск очевидных решений.

Одной из особенностей самого Python и материалов для его обучения является элемент иронии. Создатели намеренно вводят этот стиль, чтобы сделать процесс изучения и использования языка более увлекательным и игривым.

Характеристики Python

• Интерпретируемость. В Python код выполняется построчно с помощью интерпретатора. Если при исполнении возникает ошибка, программа сразу же останавливается. Это позволяет разработчику быстро выявлять и исправлять недочеты, но может снижать производительность.
• Динамическая типизация. В Python тип данных переменной присваивается автоматически в момент её инициализации значением. Это упрощает написание программ, особенно в случае работы с переменными данными, но может увеличить вероятность ошибок.
• Язык высокого уровня. Python близок к естественным языкам, что позволяет легче описывать структуры данных и операции. Это ускоряет и упрощает процесс программирования и делает созданное ПО более независимым от конкретной платформы.
• Объектно-ориентированность. Программы на Python организованы как совокупность объектов, каждому из которых присваивается класс и положение в иерархии. Это облегчает управление процессом разработки, что особенно важно при создании крупных и сложных проектов.

Преимущества Python

Простота и удобство восприятия. Язык Python был разработан с синтаксисом, максимально приближенным к естественным языкам, главным образом к английскому. В Python блоки кода отделяются пробелами, что делает его более читаемым и понятным для разработчиков. Минималистичный синтаксис позволяет реже обращаться к документации и писать меньше строк кода, что значительно ускоряет процесс разработки.

Обширная библиотека. Python поддерживает богатую библиотеку, созданную сообществом программистов. В ней содержатся оптимизированные фрагменты кода для решения множества задач, что позволяет разработчикам не начинать проект с нуля, а использовать готовые решения. Помимо стандартных библиотек, существует огромное количество сторонних пакетов и активное сообщество, которое делится своими наработками и решениями через форумы и ресурсы.

Совместимость. Интерпретатор Python может интегрироваться с другими языками программирования, такими как Java, C и C++. Это дает разработчикам возможность расширять функциональность проектов, подключая код на этих языках, а также наоборот, использовать Python-модули в проектах, написанных на других языках.

Мультиплатформенность. Программы, написанные на Python, могут работать на различных аппаратных и программных платформах. Язык поддерживает устройства от мейнфреймов до смартфонов и карманных компьютеров, а также различные операционные системы, такие как Windows, macOS, Linux, Android, iOS и другие. Это открывает широкие возможности для создания кроссплатформенных приложений.

Мультипарадигменность. Python позволяет использовать различные парадигмы программирования, такие как объектно-ориентированное, функциональное, процедурное и другие. Это достигается благодаря возможностям расширения языка через подключение библиотек и фреймворков, что делает Python подходящим для решения множества разных задач в одном проекте.

Недостатки Python

Низкая производительность. Python является интерпретируемым языком, что означает, что код выполняется с некоторой задержкой и требует дополнительных ресурсов от компьютера. Хотя с развитием технологий этот недостаток стал менее заметен, на старых ПК или смартфонах он все еще может быть проблемой. Частично его можно преодолеть, переписывая ресурсоемкие участки кода на другие языки, поддерживающие совместимость с Python.

Глобальная блокировка интерпретатора (GIL). Эта функция предназначена для синхронизации работы нескольких потоков, приостанавливая их выполнение поочередно. Она предотвращает конфликты между потоками при обращении к одной и той же памяти, защищая данные от повреждений. Однако из-за этого GIL ограничивает параллелизм вычислений, что снижает эффективность работы программы на многопроцессорных и многоядерных системах.

Синтаксис. Хотя простой и удобочитаемый синтаксис Python считается его преимуществом, многие разработчики, переходя с других языков, могут столкнуться с трудностями из-за некоторых архитектурных решений. Эти проблемы, как правило, проявляются только на высоком уровне разработки и обычно решаются с помощью опыта и привычки.

Несмотря на эти недостатки, Python продолжает оставаться востребованным во множестве областей, таких как решение научных и прикладных задач, анализ данных, создание игр и разработка специализированного ПО для различных специалистов, включая дизайнеров, музыкантов, видеомонтажеров и фотографов. Простота и универсальность Python позволяют использовать его практически в любой сфере деятельности.