Python là gì?
Python, một trong những ngôn ngữ lập trình thiên hướng đối tượng hàng đầu, đặc trưng bởi sự cao cấp và linh hoạt. Guido van Rossum, người sáng tạo ngôn ngữ này, đã phát triển Python trong một dự án mã nguồn mở, chuyên dụng cho việc xây dựng ứng dụng và trang web đa dạng.
Với cấu trúc thanh lịch và dễ hiểu, Python không chỉ là lựa chọn lý tưởng của các chuyên gia hàng đầu mà còn thu hút người mới học lập trình. Được đánh giá cao về sự chặt chẽ, mạnh mẽ, và tốc độ, ngôn ngữ này có sẵn trên mọi hệ điều hành, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển và triển khai ứng dụng.
Python không chỉ giới hạn trong lập trình game đơn giản mà còn được ứng dụng rộng rãi trong việc xử lý các thuật toán phức tạp. Để hiểu rõ hơn về nguồn gốc của Python, hãy nhìn vào động lực của Guido Van Rossum. Vào cuối những năm 1980, khi làm việc tại Amoeba, ông thấy nhu cầu sử dụng ngôn ngữ ABC để tương tác với hệ thống Amoeba. Đó là lý do ông quyết định sáng tạo một ngôn ngữ mới, Python, với mục tiêu mở rộng và tích hợp hiệu quả vào môi trường phức tạp đó.
Các tính năng có một không hai của Python
Được lập trình viên ưa chuộng sử dụng đến thế, chắc hẳn Python phải sở hữu vô số ưu điểm nổi bật. Vậy những tính năng vượt trội của Python là gì?
- Là ngôn ngữ thông dịch cấp cao: Khi sử dụng Python người dùng không cần làm những nhiệm vụ khó khăn như quản lý bộ nhớ, dọn dẹp dữ liệu vô nghĩa. Khi chạy code Python sẽ tự động chuyển đổi code thành dạng ngôn ngữ máy tính có thể hiểu.
- Hướng đối tượng: Python giúp giải quyết các vấn đề phức tạp một cách trực quan. Với lập trình hướng đối tượng, bạn có thể phân chia vấn đề phức tạp thành những tập nhỏ hơn bằng phương pháp tạo ra các đối tượng. Khả năng di chuyển: Hầu hết, chương trình Python đều có thể di chuyển từ nhiều nền tảng khác nhau như: Windows, macOS, Linux mà không có bất kỳ thay đổi nào.
- Đơn giản, dễ học: Python sở hữu cú pháp làm việc dễ dàng đơn giản và rõ ràng. Nó dễ đọc và viết hơn các loại ngôn ngữ khác nên quá trình làm việc với Python vô cùng hấp dẫn và thú vị.
- Miễn phí, mã nguồn mở: Khi sử dụng Python, bạn hoàn toàn có thể tự do phân phối nó hoặc sử dụng cho các mục đích thương mại bởi đây là ngôn ngữ miễn phí. Nhờ mã nguồn mở nên bạn không những sở hữu được phần mềm mà chương trình được viết bằng Python đều có thể thay đổi được mã nguồn của nó.
Python là ngôn ngữ đơn giản, dễ hiểu
- Có thể mở rộng và có thể nhúng: Những ứng dụng đòi hỏi code phức tạp thì bạn có thể dễ dàng kết hợp Python với các loại ngôn ngữ thông dụng khác. Điều này sẽ đảm bảo cho ứng dụng có những tính năng tốt như: khả năng scripting,… mà những ngôn ngữ lập trình khác không thể làm được.
- Thư viện tiêu chuẩn lớn: Python có thư viện tiêu chuẩn với số lượng lớn nên công việc và quá trình học tập của bạn đều sẽ được hỗ trợ triệt để. Đây là các thư viện cho phép ban kiểm tra mà không làm hỏng code hoặc ứng dụng của bạn.
Một khái niệm cơ bản liên quan đến lập trình Python
Sau khi tìm hiểu Python là gì thì bước kế tiếp để bạn hiểu rõ về ngôn ngữ lập trình này là những khái niệm thường dùng.
- Biến: Hoàn toàn giống những ngôn ngữ lập trình thông dụng khác, biến trong Python chính là công cụ để lưu trữ giá trị.
- Lệnh có điều kiện: Khi tham khảo những hướng dẫn lập trình Python chắc hẳn bạn sẽ quen thuộc với những câu lệnh có điều kiện như if, else, elif.
- Vòng lặp: Một số tổ hợp câu lệnh trong Python có thể được lặp lại theo điều kiện. Trong đó phổ biến nhất là vòng lặp while và for.
- while: nếu điều kiện vẫn đúng thì code bên trong vòng lặp vẫn được thực hiện:
- for: chương trình sẽ thực hiện vòng lặp trong một khoảng điều kiện của lệnh for.
Ngôn ngữ lập trình Python được ưa chuộng sử dụng
- Mảng: Hiểu một cách đơn giản thì mảng chính là phương thức mở rộng giúp chúng ta có thể lưu nhiều hơn 1 giá trị, thậm chí là một danh sách giá trị lớn. Lớp và đối tượng (Class – Object): Chúng ta có thể hiểu đối tượng Object như những vật thể cụ thể như mèo, chó, nhà, đồ đạc. Theo đó, từng đối tượng sẽ có những thông số biểu đạt (Data) và tính chất (behavior). Khi đã có những đối tượng được tạo ra thì chúng ta có thể tạo thành một bản thiết kế gọi là Class.
Hướng Dẫn Cài Đặt Python đơn giản
Trước khi bắt đầu viết code Python, quan trọng nhất là bạn phải chọn phiên bản phù hợp và thực hiện quá trình cài đặt trên hệ điều hành của mình. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết về cách cài đặt Python trên hai hệ điều hành phổ biến nhất.
Cài đặt Python trên nền tảng Windows:
- Bước 1: Bạn hãy truy cập và download file cài đặt của Python 2 hoặc Python 3 theo đường dẫn sau: https://www.python.org/downloads/windows/ File tải về có đuôi .exe.
- Bước 2: Mở file vừa download và chọn Install Now hoặc Customize installation để cài đặt như thông thường.
Cài đặt Python trên nền tảng Ubuntu:
Thực tế, có rất nhiều cách cài đặt ngôn ngữ này trên Linux. Tuy nhiên, theo chúng tôi thì việc sử dụng từ Source vẫn là tối ưu nhất. Theo đó, các command cần thực hiện như sau:
cd /usr/src
wget https://www.python.org/ftp/python/3.7.1/Python-3.7.1.tar.xz
tar xvfJ Python-3.7.1.tar.xz
cd Python-3.7.1/
sudo ./configure –enable-optimizations
sudo make
sudo make install
Sau khi cài đặt xong ngôn ngữ lập trình Python thì bạn cũng cần tích hợp thêm pip 3 bằng một trong 2 cách sau:
Cách 1: cài đặt từ package có sẵn của Ubuntu. Command cần thực hiện như sau:
sudo apt-get install python3-pip
Cách 2: cài đặt từ source: Command cần thực hiện như sau:
curl “https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py” -o “get-pip.py”
python3 get-pip.py –user
Sau khi đã cài đặt xong thì bạn có thể kiểm tra phiên bản đang sử dụng bằng cách:
pip3 –version
Bạn có muốn trở thành lập trình viên Python?
Ngôn ngữ lập trình Python được sử dụng ở đâu?
Sau khi nắm bắt khái niệm về Python, chắc chắn bạn sẽ phải tò mò về lĩnh vực mà ngôn ngữ này được áp dụng. Hãy cùng tìm hiểu về điều này! Python đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực khoa học và tính toán, đặc biệt là khi nó được sử dụng cho việc xử lý và phân tích dữ liệu số. Các thư viện phổ biến trong Python thường được áp dụng trong các lĩnh vực cụ thể của khoa học như EarthPy cho nghiên cứu về trái đất, và AstroPy dành cho lĩnh vực Thiên văn học.
Ngoài ra, Python cũng chơi một vai trò quan trọng trong các lĩnh vực như machine learning, deep learning và khai thác dữ liệu. Sự linh hoạt của ngôn ngữ này cho phép các nhà nghiên cứu và chuyên gia dữ liệu triển khai các dự án phức tạp và hiệu quả, từ việc xây dựng mô hình học máy đến phân tích dữ liệu một cách toàn diện. Python đã trở thành một công cụ mạnh mẽ trong thế giới khoa học và công nghiệp, mang lại nền tảng vững chắc cho nhiều ứng dụng đa dạng.
- Tạo nguyên mẫu phần mềm: Python chậm tương đối chậm hơn so với những loại ngôn ngữ biên dịch thông dụng khác. Bạn có thể sử dụng Python để có thể tạo ra những nguyên mẫu game trước và có thể kết hợp thêm C++ để phát triển game thực sự.
- Lập trình ứng dụng web: Bạn có thể thực hiện tạo web app với khả năng mở rộng nhờ vào việc sử dụng framework và CMS. Một số nền tảng phổ biến để tạo web app là: Django, Flask, Pyramid, Plone, Django CMS. Hiện nay, các trang như Mozilla, Reddit, Instagram và PBS đều được viết bằng ngôn ngữ lập trình Python.
- Là ngôn ngữ tốt cho lập trình: Python đang được rất nhiều doanh nghiệp và trường học sử dụng để hướng chạy lập trình cho những người mới nhờ vào tính năng đơn giản, cú pháp dễ hiểu và dễ sử dụng.
Ứng dụng của Python
Ngôn ngữ lập trình Python được sử dụng để phát triển phần mềm, website, app hoặc dùng trong phân tích dữ liệu.
Cụ thể, Python được ứng dụng vào:
- Phát triển web: Python có nhiều thư viện chứa các code viết sẵn cho các hàm backend phức tạp, hỗ trợ phần lớn trong việc tạo ra các website với hai framework Django và Flask dành cho các lập trình viên Python.
- Công cụ tự động hóa: Lập trình viên thường ưu tiên chọn ngôn ngữ lập trình Python để xây dựng các tool tự động hoá, ứng dụng như từ điển, crawl dữ liệu từ website, loại bỏ trùng lặp trong tệp, gửi email, chuyển định dạng file,…
- Khoa học máy tính và machine learning: Các nhà khoa học dữ liệu sử dụng Python cho việc làm sạch, trích xuất gán nhãn, trực quan hóa dữ liệu và đào tạo các mô hình Machine learning. Bên cạnh đó, Python cũng được sử dụng cho các tác vụ như xử lý ảnh và machine learning bằng OpenCV, ứng dụng trong lĩnh vực toán học, đại số tuyến tính bằng Scipy và Numpy,…
- Ứng dụng trong lĩnh vực IoT: Các ứng dụng cho nền tảng nhúng có thể được viết bằng ngôn ngữ lập trình Python. Python cũng được lựa chọn cho việc xử lý bigdata và phát triển phần mềm như theo dõi bug trong code của phần mềm, phát triển nguyên mẫu, đảm nhận quản lý dự án phần mềm,…
- Phát triển game: Để có thể viết game cho máy tính và cả thiết bị di động, một bộ module Python cross-platform có tên là Pygame đã được xây dựng. Pygame hỗ trợ xây dựng, phát triển từ các loại game văn bản đơn giản cho đến các game phức tạp.
- Tự động hoá software testing: Các framework kiểm thử đơn vị Python như Unittest, Robot và PyUnit được developer sử dụng để kiểm thử các hàm do họ viết. Python cũng được sử dụng để kiểm thử các tình huống khác như UX/UI testing, kiểu thử tính năng,…
Triết lý thiết kế Python?
Cốt lõi của triết lý thiết kế Python được cô đọng lại bằng một câu nói: “chỉ nên có một và tốt nhất là chỉ một cách rõ ràng để thực hiện một việc”. Python được thiết kế để mở rộng các module và trình thông dịch một cách dễ dàng, thay vì việc tích hợp tất cả các tính năng chỉ trong phần cốt lõi. Phần lõi của Python luôn hướng đến các cú pháp đơn giản, chỉ có một cách trả lời rõ ràng cho bài toán đặt ra.
Những thư viện và framework Python cơ bản
Thư viện Python
Thư viện Python đại diện cho một bộ sưu tập các mã nguồn thường được sử dụng, giúp giảm thiểu công việc lập trình từ đầu cho nhà phát triển. Ngay khi Python được cài đặt, nó sẽ đi kèm với một thư viện chuẩn chứa nhiều hàm có thể tái sử dụng, giúp tối ưu hóa quá trình phát triển.
Ngoài ra, cộng đồng Python rộng lớn đã tạo ra hơn 137.000 thư viện sẵn có để hỗ trợ đa dạng mục đích, bao gồm phát triển ứng dụng, web, nghiên cứu khoa học dữ liệu và máy học. Một số thư viện Python phổ biến mà người phát triển thường sử dụng bao gồm Matplotlib, Pandas, NumPy, Requests, OpenCV, Keras, và nhiều thư viện khác.
Dưới đây là một cái nhìn chi tiết về các thư viện lập trình Python phổ biến và hữu ích cho nhiều mục đích khác nhau.
Matplotlib
Matplotlib được dùng nhiều trong các ứng dụng khoa học để hiển thị dữ liệu dưới dạng biểu đồ 2D hoặc 3D. Dùng Matplotlib, bạn có thể biến hoá các dữ liệu thô thành các biểu đồ dạng đường, biểu đồ cột.
Pandas
Thư viện Pandas là mã nguồn mở, cung cấp cấu trúc dữ liệu và chức năng được tối ưu hóa để có thể sử dụng, thao tác với dữ liệu chuỗi thời gian và dữ liệu có cấu trúc. Đối tượng cốt lõi đóng vai trò quan trọng trong Pandas là DataFrame và Series. Bạn có thể sử dụng Pandas để đọc, ghi, hợp nhất, lọc, nhóm và thống kê dữ liệu.
NumPy
NumPy (Numerical Python) là một thư viện mã nguồn mở trong ngôn ngữ lập trình Python, cung cấp cấu trúc mảng đa chiều (ndarray) cùng các hàm số học và thống kể, dùng để tạo, quản lý nhóm, thao tác với các loại logic và thực hiện các phép toán đại số tuyến tính. NumPy hỗ trợ tích hợp với nhiều ngôn ngữ lập trình khác như C và C ++.
Requests
Thư viện Requests là công cụ hữu ích cho việc lấy và gửi dữ liệu qua HTTP. Bạn có thể sử dụng thư viện này để gửi các yêu cầu HTTP, tương tác với các dịch vụ và ứng dụng web thông qua việc tải tài liệu từ URL, gửi biểu mẫu, tương tác với API web, thêm tiêu đề,…
OpenCV-Python
OpenCV-Python ( (Open Source Computer Vision Library – Python) là một thư viện phát triển cho thị giác máy tính. Thư viện này cung cấp nhiều hàm cho các tác vụ như đọc và ghi hình ảnh cùng lúc, nhận diện đối tượng, theo dõi chuyển động, xây dựng môi trường 3D từ môi trường 2D, chụp và phân tích hình ảnh từ video.
Keras
Keras là thư viện mạng nơ-ron chuyên sâu của Python (neural network) với khả năng hỗ trợ tuyệt vời cho việc xử lý dữ liệu, trực quan hóa và là một phần quan trọng của nền tảng TensorFlow cho việc xây dựng và huấn luyện các mô hình học máy phức tạp. Thư viện này có cấu trúc module đem lại sự linh hoạt cho việc lập trình các ứng dụng sáng tạo hoặc phát triển machine learning.
Framework Python
Với 2 loại framework Python phổ biến là full-stack và micro, các framework phổ biến dưới đây hỗ trợ developer lập trình ứng dụng Python nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Django
Framework Django thuộc loại framework web Python full-stack, nó cung cấp một số tính năng hữu ích, gồm web server để phát triển và kiểm thử, một công cụ mẫu để xây dựng UI của trang web và các tính năng bảo mật khác.
Flask
Flask là framework micro, được dùng để xây dựng các web đơn giản, quy mô nhỏ. Flask cung cấp các tiện ích mở rộng để hỗ trợ xác thực, lớp ánh xạ cơ sở dữ liệu và bảo mật web.
TurboGears
TurboGears hỗ trợ xây dựng cơ sở dữ liệu, tạo giao diện người dùng, tạo và quản lý dự án, đồng thời có các cơ chế bảo mật web.
Apache MXNet
Apache MXNet là một framework deep learning linh hoạt cho mọi quy mô dự án. Framework này hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như Java, C++, R, Perl và cung cấp bộ công cụ, thư viện phong phú về máy học, mô hình học sâu dành cho xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP),…
PyTorch
PyTorch là một framework dựa trên thư viện Torch dành cho phát triển machine learning. Các developer sử dụng framework này cho các ứng dụng như NLP, robot và thị giác máy tính,… được chạy bằng CPU và GPU.
Tự học lập trình Python
Python là ngôn ngữ lập trình dễ học, nhưng lại ứng dụng được trong rất nhiều việc. Bạn hoàn toàn có thể tự học lập trình Python với nhiều định hướng về phát triển web hay chuyên về Data Analyst. Bạn có thể tham khảo cách tự học lập trình Python cơ bản dưới đây.
#1 Học lập trình Python cơ bản: Giai đoạn này tìm hiểu về cài đặt Python, các cú pháp, biến, ghép gán, kiểu dữ liệu trong Python và các cấu trúc, hàm, tham số cho hàm, module và package,… Nếu bạn định hướng làm về web, hãy học về các framework Django, Flask.
#2 Học lập trình Python hướng đối tượng: Phần này tập trung chủ yếu vào class, constructor, các phương thức, thuộc tính và kế thừa trong Python,…
#3 Thực hành với các dự án nhỏ để có thể rèn luyện và nâng cao kỹ năng sử dụng cú pháp, câu lệnh cơ bản.
#4 Tìm hiểu các nội dung nâng cao: Ví dụ như decorator, nạp chồng toán tử, magic method, bug và xử lý ngoại lệ, generator,…
#5 Trải nghiệm xây dựng dự án phức tạp trong thực tế. Luôn nhớ thử – sai – sửa.
Ai đã phát triển ngôn ngữ lập trình Python?
Có thể vẫn sẽ có những thắc mắc “ai là người phát triển ngôn ngữ lập trình Python?” giống như câu hỏi của nhân loại về “ai là người phát minh máy bay?” Hay “ai là người tìm ra châu Mỹ?” vậy. Đáp án cho câu hỏi ai là người đã tạo ra Python đó là Guido Van Rossum, một lập trình viên máy tính ở Hà Lan, tạo ra và phát triển vào năm 1989 và cho ra mắt phiên bản đầu tiên vào năm 1991.
Qua thời gian Python được cải tiến và có những phiên bản nâng cấp với nhiều tính năng, công cụ, thư viện hỗ trợ. Cụ thể:
- Python 1.0 (ra mắt năm 1994) chứa các hàm mới để xử lý dữ liệu đơn giản.
- Python 2.0 (ra mắt năm 2000) phát triển tính năng hữu ích cho lập trình viên như xử lý chi tiết nhanh chóng, hỗ trợ Unicode.
- Python 3.0 (ra mắt năm 2008) gồm các tính năng về hàm in, hỗ trợ phân chia số và xử lý lỗi.
Tại sao ngôn ngữ lập trình Python lại ngày càng phổ biến?
Python ngày càng trở nên phổ biến, được ứng dụng nhiều và giúp công việc của các lập trình viên trở nên dễ dàng hơn vì nhiều lý do:
- Cú pháp đơn giản, dễ đọc, dễ hiểu, thân thiện với người mới học.
- Có thể sử dụng cho nhiều tác vụ như phát triển web hoặc machine learning.
- Là mã nguồn mở nên được sử dụng và phân phối miễn phí.
- Thư viện và kho lưu trữ module rộng lớn.
- Cộng đồng Python hỗ trợ lập trình viên đông đảo.
- …
Tổng kết
Bài viết này tập trung trình bày những kiến thức cơ bản mà chúng tôi đã thu thập để giải đáp câu hỏi “Python là gì?”. Chúng tôi hy vọng rằng, thông tin trong bài viết sẽ cung cấp đủ kiến thức để bạn có cái nhìn rõ ràng hơn về Python cũng như những nhiệm vụ liên quan đến ngôn ngữ lập trình này. Với đặc điểm là một ngôn ngữ lập trình đơn giản, dễ hiểu và dễ đọc, Python trở thành lựa chọn hoàn hảo cho mọi đối tượng người dùng.
