Научная статья на тему 'PYTHON КАК ВЫСОКОУРОВНЕВЫЙ ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ'

PYTHON КАК ВЫСОКОУРОВНЕВЫЙ ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
131
10
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
высокоуровневый язык / анализ данных / машинное обучение / веб-разработка / автоматизация / научные вычисления / многопарадигменное программирование / стандартная библиотека / экосистема / high-level language / data analysis / machine learning / web development / automation / scientific computing / multi-paradigm programming / standard library / ecosystem

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Мадиярбекова А.

В данной статье рассматривается язык программирования Python как высокоуровневый инструмент для разработки программного обеспечения. Обсуждаются основные особенности Python, которые делают его популярным среди разработчиков, включая простоту синтаксиса, обширную стандартную библиотеку и поддержку множества парадигм программирования. Анализируются преимущества и недостатки использования Python в различных областях применения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотрDOI: 10.24412/2712-8849-2024-1180-1114-1126
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PYTHON AS HIGH-LEVEL PROGRAMMING LANGUAGE

Article discusses the Python programming language as a high-level tool for software development. The main features of Python that make it popular among developers are discussed, including the simplicity of syntax, an extensive standard library and support for many programming paradigms. The advantages and disadvantages of using Python in various applications are analyzed.

Текст научной работы на тему «PYTHON КАК ВЫСОКОУРОВНЕВЫЙ ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ»

УДК 004

Мадиярбекова А.

инженер по обеспечению надежности сайтов (г. Сан-Франциско, США)

PYTHON КАК ВЫСОКОУРОВНЕВЫЙ ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Аннотация: в данной статье рассматривается язык программирования Python как высокоуровневый инструмент для разработки программного обеспечения. Обсуждаются основные особенности Python, которые делают его популярным среди разработчиков, включая простоту синтаксиса, обширную стандартную библиотеку и поддержку множества парадигм программирования. Анализируются преимущества и недостатки использования Python в различных областях применения.

Ключевые слова: высокоуровневый язык, анализ данных, машинное обучение, веб-разработка, автоматизация, научные вычисления, многопарадигменное программирование, стандартная библиотека, экосистема.

Научная новизна данной работы заключается в комплексном анализе Python как высокоуровневого языка программирования с точки зрения его применения в современных сферах, таких как анализ данных, искусственный интеллект, веб-разработка и автоматизация. В статье рассматриваются не только преимущества Python в контексте высокоуровневых языков, но и его ограничения, которые важно учитывать при выборе языка для различных задач. Уделено внимание особенностям Python, которые сделали его универсальным инструментом для широкого круга пользователей и отраслей.

Python — это интерпретируемый высокоуровневый язык программирования общего назначения, созданный Гвидо ван Россумом в начале 1990-х годов. За последние десятилетия Python приобрел огромную популярность благодаря своей простоте и универсальности. Высокоуровневые языки программирования абстрагируют детали аппаратного обеспечения и

системы, позволяя разработчикам сосредоточиться на решении прикладных задач.

(рис.1)

Python отличается простым синтаксисом, что повышает читаемость и облегчает сопровождение кода. Он позволяет писать понятный и компактный код. (рис.1) a = 2 b = 3

sum = a + b print(sum)

1Л ЛЛ __U Л Л _

.a = 2 - переменной a присваивается значение 2 .

2. "b = 3" - переменной "b" присваивается значение "3".

3. "sum = a + b" - создается переменная "sum", которой присваивается результат сложения значений переменных "а" и "b" (то есть "2 + 3").

4. "print(sum)" - выводит значение переменной "sum" на экран. Когда вы запускаете этот код, результат будет: 5

Этот код показывает, как складывать числа и выводить результат.

Фреймворк Python включает модули и пакеты, что упрощает повторное использование кода.

Особенности высокоуровневого языка.

Абстракция и простота Высокоуровневые языки предоставляют разработчикам абстракцию от низкоуровневых деталей, таких как управление памятью и процессорными инструкциями. Python выделяется среди них благодаря чрезвычайно читаемому синтаксису, который близок к естественному английскому языку. Это снижает порог входа для новичков и ускоряет процесс разработки.

Управление памятью Python оснащен автоматическим управлением памятью через механизм сборки мусора. Разработчикам не нужно вручную выделять и освобождать память, что уменьшает количество ошибок, связанных с утечками памяти и некорректным доступом.

Многопарадигменность Python поддерживает несколько парадигм программирования, включая процедурное, объектно-ориентированное и функциональное программирование. Такая гибкость позволяет выбирать наиболее подходящий стиль для конкретной задачи.

Практическая работа 1

Чтобы установить Python, выполните следующие шаги:

1. Перейдите на сайт Python: Откройте браузер и перейдите на официальный сайт Python — [https://w.python.org](https://w.python.org).

2.Загрузите установочный файл:

- На главной странице сайта нажмите кнопку «Download Python», чтобы загрузить последнюю версию для вашей операционной системы.

- Убедитесь, что выбираете версию, совместимую с вашей системой (Windows, macOS или Linux).

3.Установите Python:

- Запустите скачанный установочный файл.

- Для Windows: во время установки отметьте пункт «APython to PATH», чтобы автоматически добавить Python в системные переменные среды.

- Следуйте инструкциям установщика и завершите установку.

4. Проверьте установку:

- Откройте командную строку (в Windows — 'cmd\ в macOS и Linux — 'Terminal').

- Введите команду: bash

python --version

- Если установка прошла успешно, вы увидите установленную версию

Python.

5. Установите менеджер пакетов pip (если не установлен):

- В большинстве новых версий Python 'pip' уже встроен. Проверьте его наличие, набрав:

bash

pip --version

Теперь вы можете использовать Python на вашем компьютере.

Стандартная библиотека и экосистема

Одним из ключевых преимуществ Python является его богатая стандартная библиотека, часто называемая "батарейки включены" ("batteries included"). Она предоставляет широкий спектр модулей для работы с файлами, сетевыми протоколами, форматами данных и многим другим.

Экосистема Python расширяется за счет множества сторонних пакетов, доступных через менеджер пакетов pip и репозиторий PyPI (Python Package Index). Это позволяет быстро добавлять в проекты сложную функциональность без необходимости писать код с нуля.

Сравнительный анализ Python и Java

Критерий Python Java

Скорость выполнения Медленнее, из-за интерпретируемого кода Быстрее, благодаря компиляции в байт-код

Легкость изучения Легче для начинающих, синтаксис проще Сложнее для новичков, синтаксис более строгий

Критерий Python Java

Использование памяти Динамическое управление памятью, автоочистка Статическая память, автоочистка (Garbage Collector)

Синтаксис Читаемый, менее строгий Строгий, требует явного указания типов данных

Типизация Динамическая (определяется в момент выполнения) Статическая (определяется на этапе компиляции)

Производительность Низкая по сравнению с Java Высокая, часто используется для больших приложений

Поддержка многопоточности Поддержка многопоточности через GIL ограничена Полная поддержка многопоточности

Платформозависимость Интерпретатор есть для всех ОС Java Virtual Machine (JVM) для кроссплатформенности

Приложения Аналитика данных, машинное обучение, скрипты Корпоративные приложения, мобильные приложения (Android)

Критерий Python Java

Среда выполнения Интерпретируемая Виртуальная машина (JVM)

Поддержка библиотек и фреймворков Широкий выбор для ИИ и анализа данных (NumPy, Pandas, TensorFlow) Широкий выбор для веб-приложений (Spring, Hibernate)

Простота отладки Удобная, особенно для новичков Отладка сложнее, но мощные средства (например, дебаггинг в IDE)

Область применения Подходит для скриптов и быстрого прототипирования Подходит для производственных систем и сложных приложений

Этот анализ подчеркивает сильные и слабые стороны обоих языков в зависимости от задач. Python чаще выбирают для быстрого прототипирования и анализа данных, в то время как Java подходит для крупных корпоративных и мобильных приложений

Применение Python

Научные вычисления и анализ данных

Благодаря таким библиотекам, как NumPy, Pandas, Matplotlib и SciPy, Python стал де-факто стандартом в области научных вычислений и анализа

данных. Он используется для обработки больших объемов данных, статистического анализа и визуализации.

Искусственный интеллект и машинное обучение

Библиотеки TensorFlow, Kerns и PyTorch позволяют использовать Python для разработки моделей машинного обучения и нейронных сетей. Это ускорило исследования в области искусственного интеллекта и сделало их более доступными.

Веб-разработка

Фреймворки Django и Flask позволяют создавать веб-приложения различной сложности. Python используется как для бэкенда, так и для разработки RESTful API.

Автоматизация и скрипты

Благодаря своей простоте, Python часто используется для автоматизации рутинных задач и написания скриптов для системного администрирования.

Анализ круговой диаграммы показывает основные области использования Python. Наиболее часто Python применяется в области Data Science и Machine Learning (40%), затем для веб-разработки (25%), скриптинга и автоматизации (15%), разработки программного обеспечения (10%), разработки игр (5%) и других направлений (5%

Преимущества Python как высокоуровневого языка

- Быстрая разработка:Простота синтаксиса и обширная библиотека ускоряют процесс написания и отладки кода.

- Кроссплатформенность: Python работает на различных операционных системах без необходимости изменения кода.

- Сообщество и поддержка: Большое и активное сообщество обеспечивает поддержку и развитие языка.

- **Интеграция с другими языками:** Возможность взаимодействия с кодом на C/C++, Java и другими языками расширяет возможности Python.

Недостатки и ограничения

- Скорость выполнения: Будучи интерпретируемым языком, Python уступает по скорости компилируемым языкам, таким как C++ или Java.

- Глобальная блокировка интерпретатора (GIL): Ограничивает эффективность многопоточных программ, что может быть критичным для CPU-интенсивных задач.

- Мобильная и веб-клиентская разработка:** Python менее распространен в разработке мобильных приложений и фронтенда веб-приложений.

Заключение

Python зарекомендовал себя как мощный высокоуровневый язык программирования, подходящий для широкого спектра задач. Его простота, гибкость и обширная экосистема делают его идеальным выбором как для начинающих, так и для опытных разработчиков. Несмотря на некоторые ограничения, преимущества Python в большинстве случаев перевешивают его недостатки, что подтверждается его растущей популярностью в различных отраслях.

Python продолжает развиваться, внедряя новые возможности и улучшения производительности. С выходом новых версий язык становится более оптимизированным и функциональным. Его популярность в образовательной среде гарантирует приток новых разработчиков, что будет способствовать дальнейшему росту и развитию экосистемы.

В статье я затронула основные ключевых характеристики языка программирования, был проведен анализ его особенностей, также я наглядно исследовала различия между Python и Java. Это позволило глубже понять, в каких областях каждый из языков наиболее эффективен и как они могут дополнять друг друга в разработке. Данный сравнительный анализ поможет разработчикам и организациям выбирать оптимальные инструменты для

реализации своих проектов, исходя из требований к производительности, простоты написания кода и специфики поставленных задач.

В статье были подробно изучены основные области использования Python, что позволило создать обширное представление о том, где и как он применяется, а также понять, почему его популярность продолжает расти. Python стал незаменимым инструментом в науке о данных и машинном обучении, предлагая пользователям мощные библиотеки и фреймворки, такие как NumPy, Pandas, TensorFlow и Scikit-learn. Эти инструменты позволяют специалистам обрабатывать большие массивы данных, проводить сложные вычисления и реализовывать модели машинного обучения. Простота синтаксиса Python значительно упрощает процесс разработки, а также позволяет сосредоточиться на решении конкретных задач, что особенно ценно для аналитиков и исследователей данных, которым важно быстро прототипировать и тестировать гипотезы.

Кроме того, Python активно используется в веб-разработке благодаря таким фреймворкам, как Django и Flask, которые предоставляют широкие возможности для создания веб-приложений. Эти инструменты облегчают работу с базами данных, обработку запросов и управление аутентификацией, позволяя создавать масштабируемые и безопасные веб-системы. Легкость интеграции с другими языками и поддержка API делают Python универсальным выбором для создания как малых, так и крупных проектов в сфере веб-разработки.

Python также популярен для автоматизации и написания скриптов. Его синтаксис делает язык удобным для создания простых и эффективных скриптов, которые автоматизируют повторяющиеся задачи, такие как обработка файлов, сбор данных, а также системное администрирование. Python часто используется для DevOps и автоматизации рабочих процессов, что делает его востребованным среди системных администраторов и инженеров по данным.

Python применяется в разработке программного обеспечения и прототипировании. Благодаря кроссплатформенности и поддержке модулей, Python позволяет быстро создавать приложения и тестировать их в разных средах. Разработчики ценят его за широкие возможности и богатую библиотечную экосистему, которая поддерживает разные виды проектов, от простых утилит до сложных интерфейсов.

Разработка игр также не обошла стороной Python, и хотя он менее популярен в этом направлении по сравнению с другими языками, такими как C++ или JavaScript, такие библиотеки, как Pygame, позволяют создавать простые 20-игры и обучающие приложения. Эта область часто привлекает начинающих разработчиков, так как Python предоставляет доступ к основам геймдева и визуализации без сложных настроек и синтаксиса.

Благодаря всем этим возможностям, Python продолжает оставаться одним из самых востребованных языков программирования в мире. Его гибкость и простота делают его подходящим для множества различных областей, а активное сообщество и постоянное обновление библиотек способствуют дальнейшему развитию и внедрению Python в самых передовых областях разработки и науки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Гришков Данила Юрьевич, Аусилова Назерке Мырзабековна ЯЗЫК ВЫСОКОГО УРОВНЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ PYTHON // HHP/S&R. 2022. №1 (9);

2. Лутц М. Программирование на Python, том I, 4-е издание. Пер. с англ. СПб.: Символ-Плюс, 2011. 992 с;

3. Лутц М. Программирование на Python, том II, 4-е издание. Пер. с англ. СПб.: Символ- Плюс, 2011. 992 с. 3. Аллен Б. Дауни Think DSP. Цифровая обработка сигналов на Python Издательство "ДМК Пресс" - 2017;

4. Van Rossum, G., & Drake Jr, F. L. (2009). Python 3 Reference Manual. Scotts Valley, CA: CreateSpace;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Oliphant, T. E. (2007). Python for scientific computing. Computing in Science & Engineering, 9(3), 10-20;

6. Lutz, M. (2013). Learning Python. O'Reilly Media, Inc;

7. Ascher, D., & Chun, W. J. (2001). Learning Python. O'Reilly Media, Inc;

8. Аллен Б. Дауни Think DSP. Цифровая обработка сигналов на Python Издательство "ДМК Пресс" - 2017-160c

Madiyarbekova A.

Site Reliability Engineer (San Francisco, USA)

PYTHON AS HIGH-LEVEL PROGRAMMING LANGUAGE

Abstract: article discusses the Python programming language as a high-level tool for software development. The main features of Python that make it popular among developers are discussed, including the simplicity of syntax, an extensive standard library and support for many programming paradigms. The advantages and disadvantages of using Python in various applications are analyzed.

Keywords: high-level language, data analysis, machine learning, web development, automation, scientific computing, multi-paradigm programming, standard library, ecosystem.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.