“`html

چیت شیت پایتون برای مبتدیان: از صفر تا صد مفاهیم

پایتون یک زبان برنامه نویسی سطح بالا، همه منظوره و بسیار محبوب است. سادگی و خوانایی بالای آن، پایتون را به انتخابی عالی برای مبتدیان و متخصصان تبدیل کرده است. این چیت شیت به عنوان یک راهنمای سریع و جامع، مفاهیم کلیدی پایتون را به صورت خلاصه و کاربردی ارائه می دهد تا بتوانید به سرعت کدنویسی را آغاز کرده و مهارت های خود را ارتقا دهید.

1. اصول اولیه پایتون

در این بخش، به بررسی مفاهیم اساسی پایتون می‌پردازیم که پایه و اساس یادگیری این زبان برنامه نویسی هستند.

1.1. نصب و راه اندازی پایتون

برای شروع کار با پایتون، ابتدا باید آن را بر روی سیستم خود نصب کنید. می توانید آخرین نسخه پایتون را از وب سایت رسمی پایتون (python.org) دانلود کنید. پس از دانلود، دستورالعمل های نصب را دنبال کنید تا پایتون به درستی بر روی سیستم شما نصب شود.

پس از نصب پایتون، می توانید از طریق خط فرمان (command line) یا یک محیط توسعه مجتمع (IDE) کدنویسی را آغاز کنید. IDE ها ابزارهای قدرتمندی هستند که امکانات مختلفی مانند ویرایشگر کد، دیباگر و مدیریت پروژه را فراهم می کنند. برخی از IDE های محبوب برای پایتون عبارتند از:

• PyCharm
• VS Code (با افزونه Python)
• Spyder
• Jupyter Notebook

1.2. متغیرها و انواع داده

متغیرها نام هایی هستند که به مقادیر در حافظه اختصاص داده می شوند. در پایتون، برای تعریف متغیر نیازی به تعیین نوع داده ندارید. پایتون به صورت خودکار نوع داده متغیر را بر اساس مقدار اختصاص داده شده تعیین می کند.

برخی از انواع داده اصلی در پایتون عبارتند از:

• int: اعداد صحیح (مانند 1، 10، -5)
• float: اعداد اعشاری (مانند 3.14، 2.5، -0.7)
• str: رشته ها (متن) (مانند “Hello”، “Python”)
• bool: مقادیر منطقی (True یا False)
• list: لیست ها (مجموعه ای مرتب از عناصر) (مانند [1, 2, 3], [“a”, “b”, “c”])
• tuple: تاپل ها (مجموعه ای مرتب و غیر قابل تغییر از عناصر) (مانند (1, 2, 3), (“a”, “b”, “c”))
• dict: دیکشنری ها (مجموعه ای از جفت های کلید-مقدار) (مانند {“name”: “John”, “age”: 30})
• set: مجموعه ها (مجموعه ای نامرتب از عناصر منحصر به فرد) (مانند {1, 2, 3}, {“a”, “b”, “c”})

مثال:

name = "Alice"
age = 25
height = 1.75
is_student = True

my_list = [1, 2, 3]
my_tuple = (4, 5, 6)
my_dict = {"city": "New York", "country": "USA"}
my_set = {7, 8, 9}

print(type(name))  # Output: <class 'str'>
print(type(age))   # Output: <class 'int'>
print(type(height)) # Output: <class 'float'>
print(type(is_student)) # Output: <class 'bool'>
print(type(my_list))  # Output: <class 'list'>
print(type(my_tuple))  # Output: <class 'tuple'>
print(type(my_dict))  # Output: <class 'dict'>
print(type(my_set))   # Output: <class 'set'>

1.3. عملگرها

عملگرها نمادهایی هستند که برای انجام عملیات بر روی متغیرها و مقادیر استفاده می شوند. پایتون از عملگرهای مختلفی پشتیبانی می کند، از جمله:

• عملگرهای ریاضی: +, -, *, /, %, ** (توان), // (تقسیم صحیح)
• عملگرهای مقایسه ای: ==, !=, >, <, >=, <=
• عملگرهای منطقی: and, or, not
• عملگرهای انتساب: =, +=, -=, *=, /=, %=, **=, //=
• عملگرهای عضویت: in, not in
• عملگرهای هویت: is, is not

مثال:

x = 10
y = 5

print(x + y)   # Output: 15
print(x - y)   # Output: 5
print(x * y)   # Output: 50
print(x / y)   # Output: 2.0
print(x % y)   # Output: 0
print(x ** y)  # Output: 100000
print(x // y)  # Output: 2

print(x == y)  # Output: False
print(x != y)  # Output: True
print(x > y)   # Output: True
print(x < y)   # Output: False
print(x >= y)  # Output: True
print(x <= y)  # Output: False

print(True and False)  # Output: False
print(True or False)   # Output: True
print(not True)        # Output: False

x += y  # x = x + y
print(x)  # Output: 15

my_list = [1, 2, 3]
print(2 in my_list)    # Output: True
print(4 not in my_list) # Output: True

a = [1, 2, 3]
b = a
c = [1, 2, 3]

print(a is b)  # Output: True
print(a is c)  # Output: False (اشیاء مختلف با مقادیر یکسان)

1.4. ورودی و خروجی

برای دریافت ورودی از کاربر، از تابع input() استفاده می شود. این تابع یک رشته را به عنوان ورودی دریافت می کند و یک رشته را به عنوان خروجی برمی گرداند.

برای نمایش خروجی بر روی صفحه نمایش، از تابع print() استفاده می شود. این تابع می تواند یک یا چند آرگومان را دریافت کند و آنها را بر روی صفحه نمایش چاپ کند.

مثال:

name = input("Enter your name: ")
age = input("Enter your age: ")

print("Hello, " + name + "!")
print("You are " + age + " years old.")

# تبدیل نوع داده ورودی
age = int(input("Enter your age: "))
print(type(age)) # Output: <class 'int'>

2. ساختارهای کنترلی

ساختارهای کنترلی به شما امکان می دهند جریان اجرای برنامه را کنترل کنید. این ساختارها شامل دستورات شرطی (if, elif, else) و حلقه ها (for, while) هستند.

2.1. دستورات شرطی (if, elif, else)

دستورات شرطی به شما امکان می دهند بر اساس یک شرط خاص، یک بلوک کد را اجرا کنید.

سینتکس:

if condition:
    # code to be executed if the condition is true
elif another_condition:
    # code to be executed if another_condition is true
else:
    # code to be executed if all conditions are false

مثال:

age = 20

if age >= 18:
    print("You are eligible to vote.")
else:
    print("You are not eligible to vote.")

score = 75

if score >= 90:
    print("Excellent!")
elif score >= 70:
    print("Good job!")
else:
    print("Needs improvement.")

2.2. حلقه ها (for, while)

حلقه ها به شما امکان می دهند یک بلوک کد را به صورت مکرر اجرا کنید.

2.2.1. حلقه for

حلقه for برای تکرار بر روی یک دنباله (مانند لیست، تاپل، رشته) استفاده می شود.

سینتکس:

for item in sequence:
    # code to be executed for each item

مثال:

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

for number in my_list:
    print(number)

my_string = "Python"

for character in my_string:
    print(character)

# استفاده از range() برای تکرار یک تعداد مشخص
for i in range(5):  # range(start, stop, step)
    print(i)  # Output: 0 1 2 3 4

for i in range(2, 7):
    print(i)  # Output: 2 3 4 5 6

for i in range(1, 10, 2):
    print(i)  # Output: 1 3 5 7 9

2.2.2. حلقه while

حلقه while تا زمانی که یک شرط خاص برقرار باشد، یک بلوک کد را اجرا می کند.

سینتکس:

while condition:
    # code to be executed while the condition is true

مثال:

count = 0

while count < 5:
    print(count)
    count += 1

# استفاده از break و continue
i = 0
while True:
    i += 1
    if i == 3:
        continue  # پرش از ادامه حلقه و رفتن به تکرار بعدی
    if i > 5:
        break  # خروج از حلقه
    print(i) # Output: 1 2 4 5

3. توابع

توابع بلوک های کد سازمان یافته و قابل استفاده مجدد هستند که یک وظیفه خاص را انجام می دهند. استفاده از توابع باعث می شود کد شما منظم تر، خواناتر و قابل نگهداری تر شود.

3.1. تعریف تابع

برای تعریف یک تابع در پایتون، از کلمه کلیدی def استفاده می شود.

سینتکس:

def function_name(parameters):
    # function body
    return value  # optional

مثال:

def greet(name):
    """
    This function greets the person passed in as a parameter.
    """
    print("Hello, " + name + "!")

greet("John")  # Output: Hello, John!

def add(x, y):
    """
    This function adds two numbers and returns the result.
    """
    return x + y

result = add(5, 3)
print(result)  # Output: 8

# مقادیر پیش فرض برای پارامترها
def power(base, exponent=2):
    """
    This function calculates the power of a number.
    """
    return base ** exponent

print(power(5))      # Output: 25 (5^2)
print(power(5, 3))   # Output: 125 (5^3)

# Keyword arguments
def describe_person(name, age, city):
    print("Name:", name)
    print("Age:", age)
    print("City:", city)

describe_person(name="Alice", age=30, city="London")

# Variable-length arguments (*args, **kwargs)
def print_arguments(*args):
    for arg in args:
        print(arg)

print_arguments(1, 2, 3, "hello")

def print_keyword_arguments(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(key + ":", value)

print_keyword_arguments(name="Bob", age=40, country="Canada")

3.2. فراخوانی تابع

برای فراخوانی یک تابع، کافی است نام تابع را به همراه پرانتز و آرگومان های مورد نیاز وارد کنید.

مثال:

greet("Alice")

3.3. دامنه متغیرها (Scope)

دامنه متغیرها تعیین می کند که یک متغیر در کدام قسمت های کد قابل دسترسی است.

• Local Scope: متغیرهایی که در داخل یک تابع تعریف می شوند، فقط در داخل همان تابع قابل دسترسی هستند.
• Global Scope: متغیرهایی که در خارج از توابع تعریف می شوند، در کل برنامه قابل دسترسی هستند.

مثال:

global_variable = 10

def my_function():
    local_variable = 5
    print(global_variable) # Output: 10
    print(local_variable)  # Output: 5

my_function()
print(global_variable) # Output: 10
# print(local_variable) # Error: NameError: name 'local_variable' is not defined

def another_function():
    global global_variable  # دسترسی و تغییر متغیر سراسری
    global_variable = 20
    print(global_variable) # Output: 20

another_function()
print(global_variable) # Output: 20

4. لیست ها

لیست ها یکی از پرکاربردترین انواع داده در پایتون هستند. لیست ها مجموعه ای مرتب و قابل تغییر از عناصر هستند.

4.1. ایجاد لیست

برای ایجاد یک لیست، از براکت [] استفاده می شود.

مثال:

my_list = [1, 2, 3, "a", "b", "c"]
empty_list = []

4.2. دسترسی به عناصر لیست

برای دسترسی به عناصر لیست، از اندیس (index) استفاده می شود. اندیس ها از 0 شروع می شوند.

مثال:

my_list = [10, 20, 30, 40, 50]

print(my_list[0])  # Output: 10
print(my_list[2])  # Output: 30
print(my_list[-1]) # Output: 50 (آخرین عنصر)

# Slicing
print(my_list[1:4])  # Output: [20, 30, 40]
print(my_list[:3])   # Output: [10, 20, 30]
print(my_list[3:])   # Output: [40, 50]
print(my_list[:])    # Output: [10, 20, 30, 40, 50] (کپی لیست)
print(my_list[::2])  # Output: [10, 30, 50] (عناصر با اندیس های زوج)
print(my_list[::-1]) # Output: [50, 40, 30, 20, 10] (معکوس کردن لیست)

4.3. تغییر عناصر لیست

لیست ها قابل تغییر هستند، به این معنی که می توانید عناصر آنها را تغییر دهید.

مثال:

my_list = [1, 2, 3]
my_list[0] = 10
print(my_list)  # Output: [10, 2, 3]

my_list.append(4)  # اضافه کردن عنصر به انتهای لیست
print(my_list)  # Output: [10, 2, 3, 4]

my_list.insert(1, 20)  # درج عنصر در اندیس مشخص
print(my_list)  # Output: [10, 20, 2, 3, 4]

my_list.extend([5, 6, 7]) # اضافه کردن چند عنصر به انتهای لیست
print(my_list)  # Output: [10, 20, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

my_list.remove(2) # حذف اولین عنصر با مقدار مشخص
print(my_list)  # Output: [10, 20, 3, 4, 5, 6, 7]

popped_element = my_list.pop() # حذف و برگرداندن آخرین عنصر
print(my_list)  # Output: [10, 20, 3, 4, 5, 6]
print(popped_element) # Output: 7

del my_list[0]  # حذف عنصر با اندیس مشخص
print(my_list)  # Output: [20, 3, 4, 5, 6]

my_list.clear()  # حذف تمام عناصر لیست
print(my_list)  # Output: []

4.4. متدهای لیست

پایتون متدهای مختلفی برای کار با لیست ها ارائه می دهد.

• append(element): اضافه کردن یک عنصر به انتهای لیست
• insert(index, element): درج یک عنصر در اندیس مشخص
• extend(iterable): اضافه کردن عناصر یک دنباله به انتهای لیست
• remove(element): حذف اولین عنصر با مقدار مشخص
• pop(index): حذف و برگرداندن عنصر با اندیس مشخص (اگر اندیس مشخص نشود، آخرین عنصر حذف می شود)
• clear(): حذف تمام عناصر لیست
• index(element): برگرداندن اندیس اولین عنصر با مقدار مشخص
• count(element): برگرداندن تعداد دفعاتی که یک عنصر در لیست تکرار شده است
• sort(): مرتب سازی لیست (به صورت صعودی)
• reverse(): معکوس کردن ترتیب عناصر لیست
• copy(): ایجاد یک کپی سطحی از لیست

مثال:

my_list = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]

print(my_list.index(4)) # Output: 2
print(my_list.count(5)) # Output: 3

my_list.sort()
print(my_list)  # Output: [1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 9]

my_list.reverse()
print(my_list)  # Output: [9, 6, 5, 5, 5, 4, 3, 3, 2, 1, 1]

new_list = my_list.copy()
print(new_list) # Output: [9, 6, 5, 5, 5, 4, 3, 3, 2, 1, 1]

5. دیکشنری ها

دیکشنری ها مجموعه ای از جفت های کلید-مقدار هستند. کلیدها باید منحصر به فرد و غیر قابل تغییر باشند (مانند رشته ها یا اعداد)، در حالی که مقادیر می توانند از هر نوع داده ای باشند.

5.1. ایجاد دیکشنری

برای ایجاد یک دیکشنری، از آکولاد {} استفاده می شود.

مثال:

my_dict = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}
empty_dict = {}

5.2. دسترسی به عناصر دیکشنری

برای دسترسی به عناصر دیکشنری، از کلید استفاده می شود.

مثال:

my_dict = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}

print(my_dict["name"])  # Output: John
print(my_dict["age"])   # Output: 30
# print(my_dict["country"]) # Error: KeyError: 'country'

# استفاده از get() برای جلوگیری از KeyError
print(my_dict.get("name"))   # Output: John
print(my_dict.get("country")) # Output: None
print(my_dict.get("country", "Unknown")) # Output: Unknown (مقدار پیش فرض)

5.3. تغییر عناصر دیکشنری

دیکشنری ها قابل تغییر هستند، به این معنی که می توانید عناصر آنها را تغییر دهید.

مثال:

my_dict = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}

my_dict["age"] = 35
print(my_dict)  # Output: {'name': 'John', 'age': 35, 'city': 'New York'}

my_dict["country"] = "USA" # اضافه کردن یک جفت کلید-مقدار جدید
print(my_dict)  # Output: {'name': 'John', 'age': 35, 'city': 'New York', 'country': 'USA'}

del my_dict["city"]  # حذف یک جفت کلید-مقدار
print(my_dict)  # Output: {'name': 'John', 'age': 35, 'country': 'USA'}

popped_item = my_dict.pop("age") # حذف و برگرداندن مقدار متناظر با کلید
print(my_dict)  # Output: {'name': 'John', 'country': 'USA'}
print(popped_item) # Output: 35

my_dict.clear()  # حذف تمام عناصر دیکشنری
print(my_dict)  # Output: {}

5.4. متدهای دیکشنری

پایتون متدهای مختلفی برای کار با دیکشنری ها ارائه می دهد.

• get(key, default): برگرداندن مقدار متناظر با کلید (اگر کلید وجود نداشته باشد، مقدار پیش فرض را برمی گرداند)
• keys(): برگرداندن یک view object حاوی کلیدهای دیکشنری
• values(): برگرداندن یک view object حاوی مقادیر دیکشنری
• items(): برگرداندن یک view object حاوی جفت های کلید-مقدار (به صورت تاپل)
• update(other_dict): اضافه کردن یا به روز رسانی جفت های کلید-مقدار از یک دیکشنری دیگر
• pop(key, default): حذف و برگرداندن مقدار متناظر با کلید (اگر کلید وجود نداشته باشد، مقدار پیش فرض را برمی گرداند)
• popitem(): حذف و برگرداندن یک جفت کلید-مقدار به صورت تصادفی
• clear(): حذف تمام عناصر دیکشنری
• copy(): ایجاد یک کپی سطحی از دیکشنری

مثال:

my_dict = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}

print(my_dict.keys())   # Output: dict_keys(['name', 'age', 'city'])
print(my_dict.values()) # Output: dict_values(['John', 30, 'New York'])
print(my_dict.items())  # Output: dict_items([('name', 'John'), ('age', 30), ('city', 'New York')])

another_dict = {"country": "USA", "job": "Engineer"}
my_dict.update(another_dict)
print(my_dict)  # Output: {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York', 'country': 'USA', 'job': 'Engineer'}

6. ماژول ها

ماژول ها فایل های پایتون هستند که حاوی تعاریف توابع، کلاس ها و متغیرها هستند. استفاده از ماژول ها باعث می شود کد شما سازمان یافته تر، قابل استفاده مجدد و قابل نگهداری تر شود.

6.1. وارد کردن ماژول ها

برای استفاده از یک ماژول، ابتدا باید آن را وارد کنید. از کلمه کلیدی import برای وارد کردن ماژول ها استفاده می شود.

سینتکس:

import module_name
from module_name import function_name
from module_name import *
import module_name as alias

مثال:

import math

print(math.sqrt(16))  # Output: 4.0

from math import pi, sin

print(pi)       # Output: 3.141592653589793
print(sin(0))    # Output: 0.0

from math import * # وارد کردن تمام توابع و متغیرهای ماژول

print(cos(0)) # Output: 1.0

import datetime as dt # استفاده از یک نام مستعار

today = dt.date.today()
print(today) # Output: (تاریخ امروز)

6.2. ماژول های استاندارد

پایتون دارای یک کتابخانه استاندارد بزرگ است که شامل ماژول های مختلفی برای انجام کارهای گوناگون است. برخی از ماژول های پرکاربرد عبارتند از:

• math: توابع ریاضی
• datetime: کار با تاریخ و زمان
• os: تعامل با سیستم عامل
• sys: دسترسی به پارامترها و توابع خاص سیستم
• random: تولید اعداد تصادفی
• json: کار با داده های JSON
• re: عبارات با قاعده (Regular Expressions)
• urllib: کار با URL ها

6.3. نصب ماژول های خارجی

علاوه بر ماژول های استاندارد، می توانید ماژول های خارجی را نیز نصب کنید. برای نصب ماژول های خارجی، از ابزار pip استفاده می شود.

دستور نصب یک ماژول:

pip install module_name

برخی از ماژول های خارجی محبوب عبارتند از:

• NumPy: محاسبات عددی
• Pandas: تحلیل داده
• Matplotlib: رسم نمودار
• Scikit-learn: یادگیری ماشین
• requests: ارسال درخواست های HTTP
• Beautiful Soup: تجزیه HTML و XML

7. مدیریت خطا (Exception Handling)

مدیریت خطا به شما امکان می دهد خطاهایی که در طول اجرای برنامه رخ می دهند را مدیریت کنید و از توقف ناگهانی برنامه جلوگیری کنید.

7.1. try, except

برای مدیریت خطاها، از بلوک های try و except استفاده می شود. کد مشکوک به خطا در داخل بلوک try قرار می گیرد و کد مدیریت خطا در داخل بلوک except قرار می گیرد.

سینتکس:

try:
    # code that might raise an exception
except ExceptionType:
    # code to handle the exception

مثال:

try:
    x = int(input("Enter a number: "))
    y = 10 / x
    print(y)
except ValueError:
    print("Invalid input. Please enter a number.")
except ZeroDivisionError:
    print("Cannot divide by zero.")
except Exception as e: # catch all exceptions
    print("An error occurred:", e)
finally:
    print("This will always be executed.")

7.2. finally

بلوک finally همیشه اجرا می شود، صرف نظر از اینکه خطا رخ داده باشد یا خیر. از بلوک finally برای انجام کارهایی مانند بستن فایل ها یا آزاد سازی منابع استفاده می شود.

7.3. raise

از کلمه کلیدی raise برای ایجاد یک خطا به صورت دستی استفاده می شود.

مثال:

def check_age(age):
    if age < 0:
        raise ValueError("Age cannot be negative.")
    else:
        print("Age is valid.")

try:
    check_age(-5)
except ValueError as e:
    print(e) # Output: Age cannot be negative.

```