متغیرها سنگ بنای زبانهای برنامه نویسی هستند و یادگیری آنها الفبای هر زبانی بهحساب میآید. در این مطلب از مجله مکتب خونه ما قصد داریم که به بررسی متغیرهای پایتون و نحوه کار با آنها توضیحاتی نسبتاً مطلوب ارائه کنیم. در کنار این، ما رویکردهای محتاطانه برای استفاده از متغیرها را بررسی خواهیم کرد و مشکلات متداول را که برنامه نویسان ممکن است با آن روبرو شوند را بیان میکنیم. کاربران با مطالعه این مطلب درک نسبتاً خوبی از کار با متغیرها در پایتون به دست خواهند آورد. در بخش بعد ابتدا به تعیف متغیر در پایتون میپردازیم و سپس به جنبههای مختلف کار با متغیر در پایتون خواهیم پرداخت.
متغیر در پایتون چیست؟
در قلمرو برنامه نویسی پایتون، متغیر (Variable) به عنوان نوعی ظرف یا محفظه عمل میکند که مقادیر را در برمیگیرد. این مقادیر میتوانند طیف وسیعی از انواع دادههای اولیه مانند اعداد صحیح و رشتهها گرفته تا ساختار دادههای پیچیدهتر مانند لیستها و دیکشنریها داشته باشند.
متغیرها را میتوان به عنوان برچسبهای ضمیمه شده در نظر گرفت که به مقادیر پیوند داده میشوند و از این طریق سازمان سیستماتیک و بازیابی آنها تسهیل میشود.
اهمیت متغیرها در توانایی آنها در عمل به عنوان محفظههایی برای قطعات مختلف اطلاعات در برنامه نهفته است. فرض کنید شما در حال ساخت برنامهای با هدف نظارت بر هزینههای خود هستید. در چنین سناریویی، متغیرها به عنوان ابزاری ارزشمند ظاهر میشوند و به شما امکان میدهند مبلغ هزینههای مرتبط با هر خرید را ذخیره کنید. این رویکرد به مراتب کارآمدتر از تلاش برای به خاطر سپردن بسیاری از مقادیر متمایز به طور مستقل است. در بخشهای بعدی کار با متغیرها در پایتون به صورت عملی مورد بررسی قرار میگیرد اما قبل از پرداختن به این موضوع آگهی از نامگذاری متغیرها ضروری است.
نامگذاری متغیرها در پایتون
در قلمرو کار با متغیرها در پایتون، اختصاص نام به متغیرها نیاز به پایبندی به مجموعهای از دستورالعملها و قوانین است که این قوانین به صورت موارد زیر هستند:
- ترکیب کاراکتر: نام متغیر به طور انحصاری میتواند حروف، اعداد و آندرلاین (_) را شامل شود.
- محدودیت اولیه: شروع نام متغیر با عدد غیرمجاز است.
- حساسیت به حروف: نام متغیر حساس به حروف بزرگ و کوچک است؛ بنابراین، بین my_variable و My_Variable تفاوت وجود دارد.
برای افزایش بیشتر وضوح و انطباق برخی دیگر از قواعد نامگذاری به صورت موارد زیر هستند:
- توصیف مختصر: نام متغیر بهتر است معنیدار و مختصر باشند.
- استفاده از کوچک: بهتر است از حروف کوچک برای نام متغیر استفاده شود.
- انسجام چندکلمهای: اگر تعیین نام متغیر شامل چندین کلمه است، بهتر است با آندرلاین کلمات از همدیگر جدا شوند. مثال: my_very_long_varible_name = 42.
ارتباط و کوتاه بودن نام در نامگذاری متغیرها نکتهای بسیار قابل توجه است. این روش نامگذاری در نحوه کار با متغیرها در پایتون چنین دقت خوانایی و درک کد را بالا میبرد. نمونههایی از نام متغیر قابلقبول عبارتاند از:
- my_porariable
- var_name
- num_of_items
- user_input
چند نمونه از نامگذاریهای غیر معتبر هم به صورت موارد زیر هستند:
- myvariable
- vname
- numitems
- input
ایجاد متغیر در پایتون
فرایند ایجاد متغیر در پایتون ساده است. برای اختصاص مقدار به متغیر، از اپراتور (=) استفاده میشود که مثال زیر این موضوع را بیان میکند:
my_variable = 42در قطعه کد فوق، ما متغیری را که به عنوان my_varable تعیین شده است، ساختیم و آن را با مقدار ۴۲ مقداردهی کردیم. متعاقباً، میتوان با استناد به نام تعیین شده آن، این متغیر را در کل کد خود استفاده کرد:
کار با متغیرها در پایتون – نحوه اعلا
پایتون با استفاده از کنوانسیونهای برخی از زبانهای برنامه نویسی خاص، نیازی به اعلامیههای متغیر صریح قبل از استفاده ندارد. در نتیجه، شما میتوانید یک متغیر را ایجاد و فوراً از آن بدون هیچگونه اعلامیه صریحی استفاده کنید. این ویژگی متمایز از ماهیت پایتون به عنوان یک زبان با تعیین نوع پویا ناشی میشود. مثال زیر در این رابطه بسیار مهم است:
در این مثال بالا، متغیر my_variable به وجود میآید و به طور خودکار به آن نوع عدد صحیح (int) نسبت داده میشود.
نکته قابل توجه: برای متغیرهای رشتهای، استفاده از علائم نقلقول تکی یا دوگانه برای اعلامیه وجود دارد که مثال زیر این موضوع را نشان میدهد:
x = "Maktabkhooneh"
# is equivalent to
x = 'Maktabkhooneh'به این ترتیب، پایتون فرآیند اعلان متغیر را بسیار ساده کرده است و این امر کار با متغیرها در پایتون را بسیار آسان خواهد کرد.
کار با متغیرها در پایتون و تغییر مقدار آنها
در پایتون، تغییر مقدار متغیر کاملاً امکانپذیر است، حتی اگر مقدار جدید مربوط به یک نوع داده مجزا باشد. مثال زیر برای درک این مفهوم آورده شده است.
my_variable = 42
my_variable = "Hello, world!"به دنبال این تغییر، my_variable به یک نوع رشته (STR) منتقل میشود. این ویژگی یکی از مزایای ذاتی در کار با متغیرها در پایتون است زیرا با این کار ضرورت پیشبینی متغیرها از بین میرود و به شما آزادی میدهد تا در صورت لزوم متغیرها را به راحتی دستکاری کنید.
اعلان همزمان چندین متغیر در پایتون
پایتون توانایی اختصاص مقادیر را به طور همزمان به چندین متغیر گسترش میدهد. این عمل هنگام استخراج چندین مقدار از ساختار داده، مانند لیست یا دیکشنری بسیار سودمند است. مثال زیر این موضوع را بیان میکند:
a, b = (0, 42)در این نمونه کد، مقدار ۰ به متغیر A اختصاص میشود، در حالی که مقدار ۴۲ به متغیر b اختصاص داده خواهد شد. علاوه بر این، این سینتکس به راحتی تعویض ارزش بین دو متغیر را تسهیل میکند:
a, b = b, a
این عملیات مقادیر A و B را با هم تعویض میکند و اجازه میدهد مقدار B به A نسبت داده شود و برعکس. یکی از کارهای دیگر درە کار با متغیرها در پایتون اختصاص چندین متغیر از یک لیست است که مثال زیر این مفهوم را بیان میکند:
a, b, c = [0, 42, "hello"]در مثال فوق، مقدار لیست اول (۰) با A مطابقت دارد، مقدار دوم (۴۲) مطابق با B و مقدار سوم (“hello”) مطابق با c است.
تعیین نوع متغیر در پایتون
به دست آوردن بینش در مورد نوع متغیر در پایتون بسیار مفید است. برای تحقق این هدف، ویژگی data type یا دیتا تایپ به صورت زیر استفاده میشود:
type(my_variable)نتیجه این تلاش میتواند مشروط به نوع متغیر نتایج مانند INT، STR، لیست، دیکشنری، Tuple و دیگری را به دست آورد. مثال زیر هم در این رابطه بسیار مهم است:
x = 10
y = "Maktabkhooneh"
print(type(x)) # Output: <class 'int'>
print(type(y)) # Output: <class 'str'>علاوه بر این، تابع IsInstance امکان تأیید اینکه آیا متغیر با نوع خاص مطابقت دارد، یا نه ارائه میدهد:
isinstance(my_variable, str)این عملیات به پاسخی باینری درست (True) یا نادرست (False) منجر میشود این نشان میدهد که آیا my_varable در واقع یک رشته است یا زیر. به این ترتیب در کار با متغیرها در پایتون امکان تعیین نوع آنها کاملاً امکانپذیر است.
حذف متغیر در پایتون
یکی دیگر از جنبههای کار با متغیرها در پایتون، امکان حذف آنها است. شما میتوانید با استفاده از کلمه کلیدی del این کار را انجام دهید که مثال زیر این موضوع را نشان میدهد:
my_variable = 42
del my_variableپس از اجرای کد بالا، متغیر my_variable حذف میشود. تلاشهای بعدی برای دسترسی به my_variable با خطا منجر خواهد شد. در صورت بروز نیاز، میتوان با استفاده از کلمه کلیدی DEL در کنار لیستی از نامهای متغیر، چندین متغیر را همزمان حذف کرد که مثال زیر برای بیان این مفهوم است:
در نتیجه، هر دو my_variable و my_other_variable از فضای نام حذف میشوند. اگر چه حذف متغیرها به ندرت مورد نیاز خواهد بود اما در سناریوهای زیر احتمالاً به این کار نیاز خواهد بود:
- مدیریت حافظه
- محدودیت دسترسی
- حفاظت از نام
محدوده کار با متغیرها در پایتون
هنگام کار با متغیرها در پایتون، درک دامنه یا محدوده آنها بسیار مهم است. دامنه متغیر بخشی از کد که متغیر در آن قابلدسترسی است را مشخص میکند. در پایتون، متغیرها را میتوان بر اساس دامنه آنها به عنوان متغیر محلی (Local Variable) یا متغیر سراسری یا جهانی (Global Variable) طبقهبندی کرد.
- متغیرهای محلی: اینها محدود به دامنهای هستند که در آن تعریفشدهاند. به عنوان مثال، متغیر ایجاد شده در تابع، فقط در آن تابع خاص قابلدسترسی خواهد بود.
- متغیرهای جهانی: اینها دسترسی را در کل برنامه Python شما حفظ میکنند. متغیری که در سطح بالای برنامه شما (خارج از هر بلوک) آغاز شده، در سطح جهانی در دسترس است.
در اصل، در صورت لزوم استفاده از انواع متغیر در پایتون در طول برنامه خود، متغیر جهانی را انتخاب و هنگام استفاده محدود در یک عملکرد یا روش خاص، متغیر محلی را انتخاب کنید. بهتر است در کار با متغیرهای سراسری احتیاط شود، زیرا آنها میتوانند نتایج غیرقابل پیشبینی را معرفی کرده و روند اشکالزدایی را پیچیده کنند؛ مانند مثال زیر:
my_var = "Hello, world!"
def my_func():
print(my_var)در مثال بالا، MY_VAR یک متغیر جهانی بوده که در طول برنامه قابلدسترسی است. در تابع MY_FUNC () میتوانیم مقدار آن را چاپ کنیم. از طرف دیگر، ایجاد یک متغیر محلی را در یک تابع در نظر بگیرید:
def my_func():
my_var = "Hello, world!"
print(my_var)در اینجا، MY_VAR یک متغیر محلی محدود به دامنه تابع است. تلاش برای دسترسی به آن در خارج از عملکرد باعث ایجاد خطایی میشود. کلمه کلیدی global را میتوان برای اعلام متغیرها به عنوان نوع سراسری در توابع به صورت زیر استفاده کرد:
def my_func():
global my_var
my_var = "Hello, world!"
print(my_var)در این سناریو، کلمه کلیدی global وضعیت جهانی یا سراسری بودن را در my_var در این تابع اعطا میکند و دسترسی به آن فراتر از محدودههای خود را امکانپذیر میکند. با آگهی از این موضوع در کار با متغیرها در پایتون، شما قادر خواهید بود تا پیچیدگیهای مدیریت متغیر در پایتون را یاد بگیرید.
مشکلات رایج در کار با متغیرها در پایتون
هنگام کار با متغیرها در پایتون، چندین مشکل امکان دارد پدیدار شوند. در ادامه این بخش ما مهمترین این اشکالات تا را به همراه ذکر مثالهایی شرح دادهایم.
۱. استفاده متغیر غیرقانونی
یک اشتباه بسیار رایج شامل تلاش برای استفاده از متغیر قبل از اختصاص مقداری به آن است. مثال زیر را در نظر بگیرید:
print(my_variable)در کد بالا خطایی به وجود میآید زیرا My_Variable فاقد مقدار اختصاص یافته است. برای حل این مشکل نیاز به مقداردهی اولیه داریم که مثال زیر برای بیان این مفهوم است:
my_variable = None
print(my_variable)قطعه کد فوق None را چاپ میکند که مقدار پیشفرض متغیرهای غیر معتبر است.
۲. تغییر مقدار ثابت
یکی دیگر از چالشها و مشکلات کار با متغیرها در پایتون تعیین مجدد مقدار ثابت است که مثال زیر این مفهوم را بیان میکند:
در مثال بالا، خطایی ایجاد میشود زیرا PI مقداری ثابت (به طور معمول در Math.pi تنظیم شده) و تغییرناپذیر است.
پایتون از ثابتهای داخلی مانند None، True و False استفاده میکند. شما میتوانید ثابتهای خود را از طریق ماژول ثابت ایجاد کنید که امکان ایجاد ثابتهای تعریف شده توسط کاربر را از طریق کلمه کلیدی import در پایتون فراهم میکند. برای اصلاح ارزش PI، میتوان این رویکرد را اتخاذ کرد:
import math
math.pi = "Hello, world!"این عمل مقدار PI را در ماژول math تعریف میکند. با این وجود.
۳. استفاده از متغیرهای اعلام نشده
یک خطای دیگر هنگام کار با متغیرها در پایتون استفاده از متغیرهای متغیر اعلام نشده است که مثال زیر برای درک این مفهوم آورده شده است:
در اینجا، خطایی به دلیل عدم وجود اعلان برای متغیر X به وجود میآید. یک راهحل مستلزم برای این کار به صورت زیر است:
x = 42
print(x) # correctمقداردهی اولیه متغیر X با مقدار ۴۲ پیش از استفاده از آن، خطاهای احتمالی را از بین میبرد. این بینش در مورد مشکلات کار با متغیرها در پایتون میتواند به طور قابلتوجهی مهارت کدگذاری شما را افزایش دهد.
سخن پایانی
در قلمرو برنامه نویسی، متغیرها بدون توجه به زبان استفاده شده، به عنوان سنگ بنای قرار میگیرند. در پایتون، روند ایجاد و استفاده از متغیرها همانطور که دیدیم بسیار ساده است. در مطلب فوق شیوه کار با متغیرها در پایتون از جنبههای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. با این درک جامع از متغیرهای پایتون، شما خود را مجهز کردهاید تا به جنبههای پیچیدهتری از برنامه نویسی پایتون بپردازید.
اگر به فکر یادگیری برنامه نویسی و نوشتن کد با پایتون هستید ابتدا باید اصول برنامه نویسی و مقدمات پایتون را یاد بگیرید. برای کمک به یادگیری پایتون در مکتب خونه انواع دوره آموزش پایتون موجود است که به کاربران کمک میکند به سادهترین شکل ممکن پایتون را بیاموزند. از طریق صفحه آموزش پایتون مکتب خونه میتوانید انواع دورههای موجود برای پایتون را ببینید. در مکتب خونه انواع آموزش پایتون با رویکردهای مختلفی مانند رویکردهای زیر وجود دارد:
- آموزش هوش مصنوعی و یادگیری ماشین با پایتون
- آموزش ساخت بازی با پایتون
- آموزش علم داده با پایتون
- و غیره
از طریق آموزشهای بالا میتوانید مهارت خود را در پایتون به سطح حرفهای برسانید.
