Python hiện đang là một trong những ngôn ngữ lập trình được ưa chuộng nhất và áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ phát triển web, machine learning cho đến data science. Với nhiều tính năng ấn tượng, không có gì ngạc nhiên khi Python đã vượt qua ngôn ngữ hàng đầu Java trong việc giành lấy sự yêu thích của các lập trình viên. Vậy điều gì đã làm cho ngôn ngữ Python trở nên phổ biến như vậy? Hãy cùng chúng tôi khám phá nhiều hơn về lập trình Python trong nội dung dưới đây nhé!
Python là gì?
Python là một ngôn ngữ lập trình máy tính cao cấp, phổ biến trong việc xây dựng trang web, phần mềm, tự động hóa các tác vụ và phân tích dữ liệu. Với tính linh hoạt và đa dụng, Python không chỉ được sử dụng để giải quyết một vấn đề cụ thể mà còn có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt, sự thân thiện với người mới bắt đầu cũng là một điểm mạnh của Python, qua đó góp phần giúp nó trở thành một trong những ngôn ngữ lập trình phổ biến và được ưa chuộng nhất hiện nay.
Lịch sử phát triển các phiên bản Python
Guido Van Rossum - một lập trình viên sáng tạo từ Hà Lan chính là cha đẻ của Python. Ông bắt đầu phát triển ngôn ngữ này vào năm 1989 tại Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) với mục đích ban đầu chỉ là một dự án thú vị để tiêu khiển trong dịp Giáng sinh. Tên của Python cũng được lấy cảm hứng từ chương trình truyền hình Monty Python's Flying Circus của đài BBC, một chương trình với loạt phim mà Guido Van Rossum cực kỳ yêu thích lúc bấy giờ.
Theo thời gian, các phiên bản Python đã dần có sự phát triển mạnh mẽ và biến đổi vô cùng mạnh mẽ, cụ thể:
- Năm 1991: Guido Van Rossum đã phát hành phiên bản đầu tiên của ngôn ngữ Python (phiên bản 0.9.0). Phiên bản này đã bao gồm một số tính năng hữu ích như các kiểu dữ liệu và hàm để xử lý lỗi.
- Năm 1994: Python 1.0 đã xuất hiện với những hàm mới để giúp cho việc xử lý danh sách dữ liệu trở nên dễ dàng hơn, ví dụ như hàm ánh xạ, bộ lọc và loại bỏ.
- Năm 2000: Cụ thể thì vào ngày 16 tháng 10 năm 2000, Python 2.0 đã ra mắt với nhiều tính năng tiện lợi mới cho các lập trình viên, bao gồm hỗ trợ ký tự Unicode và cách xử lý danh sách chi tiết nhanh hơn.
- Năm 2008: Python 3.0 chính thức xuất hiện vào ngày 3 tháng 12 năm 2008 với nhiều tính năng mới như hàm in được thay đổi, đồng thời hỗ trợ tốt hơn cho việc phân chia các số liệu và xử lý lỗi.
Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Python
Python được thiết kế với mục đích giúp người học dễ đọc, dễ hiểu và dễ nhớ nên khi sử dụng, ngôn ngữ này sẽ có những đặc điểm sau:
- Python là một ngôn ngữ thông dịch: Điều đặc biệt của Python là nó có thể chạy từng dòng mã một. Nếu có lỗi xảy ra trong quá trình chạy, ngôn ngữ này sẽ dừng lại để cho phép lập trình viên dễ dàng tìm ra và sửa chữa.
- Python là một ngôn ngữ dễ sử dụng: Với việc sử dụng các từ ngữ gần gũi trong tiếng Anh, Python không cần sử dụng dấu ngoặc ôm như các ngôn ngữ khác. Thay vào đó, nó sử dụng cách thụt đầu dòng để phân biệt các khối mã.
- Python là một ngôn ngữ linh hoạt: Không cần phải khai báo kiểu dữ liệu cho biến, Python sẽ tự động xác định khi chạy chương trình, điều này giúp cho việc viết mã trở nên nhanh chóng và thuận tiện hơn.
- Python là một ngôn ngữ cấp cao: Nhờ cách sử dụng gần gũi với ngôn ngữ con người, Python giúp cho lập trình viên không cần phải quan tâm đến những khía cạnh kỹ thuật như kiến trúc hay quản lý bộ nhớ.
- Python là một ngôn ngữ hướng đối tượng: Tất cả mọi thứ trong Python đều được coi là đối tượng, nhưng nó cũng hỗ trợ các phương thức lập trình khác như lập trình hàm và lập trình cấu trúc.
Tại sao ngôn ngữ Python lại phổ biến trong lĩnh vực lập trình?
Python trở nên phổ biến trong lĩnh vực lập trình vì nhiều lý do khác nhau. Trong đó, nổi bật cần phải kể đến những ưu điểm ấn tượng sau:
- Dễ học và dễ sử dụng: Python là ngôn ngữ lập trình có cú pháp đơn giản, dễ hiểu và dễ học, nhờ đó mà những người mới bắt đầu có thể tiếp cận nhanh chóng. Ngoài ra, Python còn có một loạt các thư viện và module tiêu chuẩn để developer có thể tiết kiệm thời gian và công sức khi phát triển ứng dụng.
- Đa năng: Với sự linh hoạt của mình, lập trình Python cơ bản đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trí tuệ nhân tạo, khoa học dữ liệu, phát triển web, tự động hóa, phân tích và xử lý văn bản,....
- Mã nguồn mở: Python mang lại quyền tự do cho người dùng trong việc sử dụng, chỉnh sửa và chia sẻ mã nguồn, từ đó thúc đẩy sự sáng tạo và tương tác trong cộng đồng lập trình.
- Hiệu suất vượt trội: Mặc dù không phải là ngôn ngữ lập trình có tốc độ xử lý nhanh nhất, nhưng Python đã vươn lên trở thành một trong những ngôn ngữ lập trình có hiệu suất cao nhất nhờ vào sự phát triển của các thư viện như Pandas, NumPy và TensorFlow.
- Hỗ trợ từ cộng đồng: Với một cộng đồng lớn và sôi động, Python nhận được sự hỗ trợ từ hàng nghìn người dùng và nhà phát triển trên khắp thế giới. Cộng đồng này đã cung cấp một loạt tài liệu cũng như hỗ trợ và giải pháp cho người dùng Python, giúp họ giải quyết các vấn đề một cách nhanh chóng và tốt nhất.
Một số hạn chế của lập trình Python
Ngoài những ưu điểm vượt trội, Python cũng còn tồn đọng lại một số hạn chế trong hiệu suất và bảo mật. Dưới đây là những điểm yếu đáng chú ý khi sử dụng ngôn ngữ này mà bạn không nên bỏ qua.
- Tốc độ thực thi chậm: Python là một ngôn ngữ thông dịch, điều này có nghĩa là nó sẽ chạy trên trình thông dịch thay vì trình biên dịch. Vì vậy, tốc độ thực thi của nó sẽ chậm hơn so với C, C++, Java cùng một số ngôn ngữ khác.
- Tốn nhiều bộ nhớ: Python đòi hỏi nhiều không gian bộ nhớ hơn do cấu trúc của nó, điều này không phù hợp khi làm việc trong môi trường có hạn chế về bộ nhớ.
- Không phù hợp cho phát triển trò chơi và thiết bị di động: Python thường được sử dụng cho máy tính cá nhân và phát triển web, không phù hợp cho việc tạo ra ứng dụng di động và trò chơi do yêu cầu bộ nhớ lớn, cũng như tốc độ xử lý chậm hơn so với các ngôn ngữ khác.
- Rủi ro ràng buộc với một ngôn ngữ duy nhất: Vì ưu điểm dễ sử dụng mà Python có thể khiến cho những lập trình viên dễ bị ràng buộc và khó chuyển đổi sang các ngôn ngữ khác một khi họ đã quen với nó.
- Khó khăn trong việc phát hiện lỗi: Vì Python thực thi thông qua trình thông dịch nên ngôn ngữ này sẽ không thể phát hiện lỗi trong quá trình biên dịch, điều này có thể tạo ra thách thức cho các nhà phát triển trong việc tìm và sửa lỗi.
- Quyền truy cập cơ sở dữ liệu: Ngôn ngữ Python thường được coi là không an toàn và có nguy cơ bảo mật cao khi truy cập cơ sở dữ liệu. Sự phát triển của lớp truy cập cơ sở dữ liệu Python vẫn còn hạn chế và đang trong giai đoạn phát triển và chưa thể sánh được với các công nghệ phổ biến khác, điển hình như JDBC và ODBC.
- Hạn chế về thiết kế: Python đang phải đối mặt với một số hạn chế về thiết kế, điều này sẽ làm giảm khả năng linh hoạt và mở rộng của ứng dụng.
- Khó kiểm thử: Ngôn ngữ lập trình này dựa trên trình thông dịch nên việc thực hiện các bài kiểm tra trên mã Python cũng sẽ trở nên khó khăn. Lỗi này cũng thường chỉ xuất hiện trong quá trình chạy nên càng làm cho việc kiểm thử trở nên phức tạp.
Ứng dụng của ngôn ngữ lập trình Python
Python là một ngôn ngữ lập trình được sử dụng rộng rãi trong việc phát triển các ứng dụng, nổi bật cần phải kể đến những ví dụ dưới đây:
1. Phát triển web
Python thường được dùng để xây dựng back-end cho trang web hoặc phần mềm - những thành phần không hiển thị trực tiếp cho người dùng. Nhiệm vụ của Python trong việc lập trình website sẽ bao gồm việc truyền và nhận dữ liệu từ máy chủ, xử lý thông tin, liên lạc với cơ sở dữ liệu, định tuyến URL, đồng thời đảm bảo tính an toàn. Ngoài ra, Python cung cấp nhiều khung làm việc để phát triển web, trong đó có Django và Flask.
2. Khoa học dữ liệu và machine learning
Python đã trở thành trụ cột không thể thiếu trong lĩnh vực khoa học dữ liệu khi cung cấp cho nhà phân tích dữ liệu và chuyên gia các công cụ để thực hiện phép tính thống kê phức tạp, đồng thời tạo ra những biểu đồ trực quan từ dữ liệu, xây dựng và triển khai các thuật toán học máy cũng như thực hiện các thao tác, phân tích dữ liệu đa dạng khác.
Python không chỉ hỗ trợ việc tạo ra nhiều loại biểu đồ trực quan khác nhau như biểu đồ đường, biểu đồ cột, biểu đồ tròn và biểu đồ 3D mà đồng thời, nó còn cung cấp nhiều thư viện cho phép lập trình viên phân tích dữ liệu và triển khai các thuật toán học máy một cách nhanh chóng, hiệu quả hơn, ví dụ như TensorFlow và Keras.
3. Tự động hóa
Python thường được lập trình viên ưa chuộng để phát triển các công cụ tự động hóa và ứng dụng như: từ điển, gửi email, crawl dữ liệu từ trang web hay loại bỏ các bản sao trong tệp, hoặc thậm chí là chuyển đổi định dạng tập tin.
4. Phát triển phần mềm
Các nhà phát triển phần mềm thường lựa chọn ngôn ngữ Python để thực hiện những tác vụ khác nhau trong quá trình phát triển và ứng dụng phần mềm, bao gồm:
- Giám sát và xử lý lỗi trong source code của phần mềm.
- Tự động hóa quy trình xây dựng phần mềm.
- Quản lý, điều hành các dự án phần mềm.
- Xây dựng các mô hình thử nghiệm cho phần mềm.
- Tạo ra các ứng dụng máy tính sử dụng các thư viện giao diện đồ họa người dùng (GUI).
- Phát triển từ những trò chơi văn bản đơn giản đến những trò chơi điện tử phức tạp.
5. Ứng dụng trong lĩnh vực IoT
Python không chỉ được sử dụng để viết các ứng dụng cho các nền tảng nhúng mà còn được áp dụng trong việc xử lý dữ liệu lớn và phát triển các phần mềm đa dạng. Hiện nay, IoT thường được sử dụng phổ biến trong các dự án liên quan đến mạng cảm biến không dây, big data và machine learning. Để có thể tiến hành thực thi một dự án IoT, ngôn ngữ lập trình được dùng cần phải đáp ứng các tiêu chí mạnh, nhẹ và có khả năng mở rộng. Với những yêu cầu này, ngôn ngữ Python chính là sự lựa chọn lý tưởng.
6. Phát triển game
Để phát triển game cho cả máy tính và thiết bị di động, Python cung cấp một bộ module chéo nền tảng được gọi là Pygame. Pygame không chỉ hỗ trợ việc xây dựng và phát triển từ các trò chơi văn bản đơn giản mà còn cho đến các tựa game phức tạp.
Những thư viện và framework Python cơ bản
Để hỗ trợ cho việc sử dụng phát triển web hay phần mềm tốt hơn khi sử dụng ngôn ngữ lập trình Python, các lập trình viên sẽ thường dùng những thư viện và framework Python cơ bản sau:
1. Thư viện Python
Thư viện Python là bộ sưu tập các code thường được dùng để giúp nhà phát triển không phải viết mã lại từ đầu. Python đi kèm với thư viện chuẩn chứa nhiều hàm có thể tái sử dụng và hơn 137.000 thư viện khác cho các mục đích phát triển khác nhau. Cụ thể, các thư viện Python phổ biến hiện nay gồm có:
- Matplotlib: Matplotlib là thư viện phổ biến để vẽ biểu đồ 2D và 3D trong ứng dụng khoa học, cho phép biểu diễn dữ liệu dưới nhiều dạng khác nhau như đường và cột.
- Pandas: Pandas là thư viện mã nguồn mở cung cấp cấu trúc dữ liệu và chức năng tối ưu hóa cho việc sử dụng, thao tác với dữ liệu chuỗi thời gian và dữ liệu có cấu trúc. Trong đó, DataFrame và Series là hai đối tượng cốt lõi trong Pandas khi cho phép bạn ghi, đọc, lọc, hợp nhất, nhóm và thống kê dữ liệu.
- NumPy: NumPy là thư viện Python mã nguồn mở cung cấp cấu trúc mảng đa chiều và các hàm toán học, thống kê, hỗ trợ tích hợp với nhiều ngôn ngữ khác như C và C++.
- Requests: Requests là thư viện Python được dùng để gửi và nhận dữ liệu qua HTTP, hỗ trợ tương tác với các dịch vụ, ứng dụng web bằng cách tải tài liệu từ URL, đồng thời gửi biểu mẫu và thực hiện các yêu cầu API.
- OpenCV-Python: OpenCV-Python là thư viện thị giác máy tính cung cấp các hàm cho việc đọc, ghi hình ảnh, nhận diện đối tượng, theo dõi chuyển động và xử lý hình ảnh từ video.
- Keras: Keras là thư viện mạng nơ-ron chuyên sâu của Python, tích hợp tốt với TensorFlow để giúp xây dựng và huấn luyện mô hình học máy một cách linh hoạt, đơn giản.
2. Framework Python
Hiện nay, có hai loại framework Python phổ biến là full-stack và micro, các framework dưới đây sẽ giúp cho những lập trình viên có thể tạo ra ứng dụng Python một cách đơn giản, hiệu quả hơn:
- Django: Django là framework web Python full-stack chuyên cung cấp các tính năng như web server để phát triển và kiểm thử, công cụ mẫu thiết lập UI và tính năng bảo mật.
- Flask: Flask là framework micro và được dùng cho việc xây dựng các web đơn giản với quy mô nhỏ, cung cấp các tiện ích mở rộng cho việc xác thực, lớp ánh xạ database và bảo mật web.
- TurboGears: Framework TurboGears hỗ trợ việc xây dựng database, tạo giao diện người dùng và quản lý dự án, đồng thời cung cấp các cơ chế bảo mật cho website.
- Apache MXNet: Apache MXNet là một framework deep learning linh hoạt, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ và cung cấp bộ công cụ, thư viện phong phú về máy học và NLP.
Trên đây là những kiến thức về Python là gì và những kiến thức liên quan đến ngôn ngữ lập trình Python cơ bản mà Phương Nam Vina đã tổng hợp. Hi vọng rằng thông tin này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về Python cũng như các đặc điểm, ứng dụng của chúng trong đời sống và cả một số hạn chế còn tồn đọng. Với tính đơn giản, dễ hiểu và dễ đọc, Python đích thị là sự lựa chọn lý tưởng cho các lập trình viên hiện nay.
Tham khảo thêm:
.NET là gì? Những kiến thức cần biết về lập trình .NET
