Python là gì? Tổng quan về ngôn ngữ lập trình Python

Trong bài viết này, Thiết kế website Nhật Hà mời bạn cùng tìm hiểu về Python và có cái nhìn tổng quan về ngôn ngữ lập trình này.

Python là gì?

Ngôn ngữ lập trình Python được ứng dụng rộng rãi trong phát triển website, phần mềm máy tính và khoa học dữ liệu. Python nổi tiếng nhờ tính dễ học, khả năng xử lý hiệu quả, và khả năng tương thích với nhiều nền tảng. Đặc biệt, Python là phần mềm mã nguồn mở và miễn phí, giúp tăng tốc độ phát triển và vận hành mượt mà trên nhiều hệ thống.

Hiện nay, Python 2 và Python 3 là hai phiên bản phổ biến nhất. Dù một số hệ điều hành Linux cũ không cài đặt sẵn Python 3, nhưng phiên bản này vẫn là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng lập trình hiện đại.

Tổng quan về ngôn ngữ lập trình Python:

• Mô hình lập trình: Đa mô hình (đa đối tượng, hàm, phản xạ, mệnh lệnh).
• Người sáng lập: Guido van Rossum.
• Tổ chức phát triển: Python Software Foundation.
• Lần phát hành đầu tiên: Năm 1990.
• Phiên bản ổn định hiện tại: 2.7.16 (ngày 4 tháng 3 năm 2019) và 3.7.3 (ngày 25 tháng 3 năm 2019).
• Hệ thống kiểu: Duck typing, động, và dần dần (từ phiên bản 3.5).
• Giấy phép: Python Software Foundation License.
• Phần mở rộng tập tin: .pyc, .py, .pyd, .pyw, .pyo (trước phiên bản 3.5), .pyz (từ phiên bản 3.5).
• Website chính thức: www.python.org.

Lợi ích của ngôn ngữ Python

Python là một ngôn ngữ lập trình phổ biến và mạnh mẽ, mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho người dùng. Dưới đây là một số lợi ích chính của Python:

• Cú pháp của Python đơn giản, gần gũi với tiếng Anh, giúp dễ dàng đọc và hiểu.
• Tăng cường hiệu suất làm việc nhờ khả năng viết chương trình với ít dòng code hơn.
• Python đi kèm với một thư viện tiêu chuẩn phong phú, cho phép tái sử dụng mã mà không cần viết lại từ đầu cho hầu hết các tác vụ.
• Dễ dàng tích hợp Python với các ngôn ngữ khác như C, C++, và Java.
• Cộng đồng phát triển Python rất lớn và tích cực, sẵn sàng hỗ trợ giải đáp mọi thắc mắc nhanh chóng.
• Python có kho tài liệu phong phú, bao gồm các hướng dẫn, video và tài liệu hữu ích dành cho lập trình viên.
• Khả năng tương thích của Python với nhiều hệ điều hành như macOS, Windows, Unix và Linux làm cho nó trở thành một lựa chọn linh hoạt.

Xem thêm: Market Penetration là gì?

Xem thêm: PEST là gì? Lợi ích và 4 yếu tố quan trọng trong PEST

Xem thêm: Pain Point là gì ? Tầm quan trọng của việc xác định Pain Point

Xem thêm: Omni channel là gì?

Ngôn ngữ Python được sử dụng như thế nào?

Phát triển website từ máy chủ

Python được sử dụng để phát triển website với các hàm backend phức tạp từ máy chủ, giúp hiển thị thông tin cho người dùng. Các website cần truy cập và quản lý cơ sở dữ liệu, tương tác với các hệ thống khác và bảo vệ dữ liệu khi kết nối qua mạng. Python cung cấp nhiều thư viện mã nguồn mở hỗ trợ lập trình backend một cách đơn giản, đồng thời cung cấp các công cụ giúp xây dựng và kiểm thử phần mềm website nhanh chóng mà không cần lập trình lại từ đầu.

Tự động hóa tác vụ với tập lệnh Python

Python là ngôn ngữ thường được sử dụng để tự động hóa các tác vụ hàng ngày như:

• Đổi tên nhiều tệp cùng lúc.
• Chuyển đổi định dạng tệp.
• Loại bỏ từ trùng lặp trong tệp văn bản.
• Thực hiện các phép tính cơ bản.
• Gửi email.
• Tải nội dung tự động.
• Phân tích dữ liệu từ nhật ký.
• Tìm kiếm lỗi trong tệp.

Khoa học dữ liệu và máy học (ML)

Python rất hữu ích trong khoa học dữ liệu và machine learning nhờ các thư viện hỗ trợ trích xuất, làm sạch, và xử lý dữ liệu. Các tác vụ bao gồm:

• Làm sạch và loại bỏ dữ liệu sai.
• Trích xuất và chọn lọc dữ liệu quan trọng.
• Gán nhãn dữ liệu có ý nghĩa.
• Tổng hợp dữ liệu thống kê.
• Trực quan hóa dữ liệu qua các biểu đồ.

Python còn hỗ trợ các tác vụ như phân loại văn bản, hình ảnh, nhận diện khuôn mặt, giọng nói, và ứng dụng trong deep learning.

Phát triển ứng dụng và phần mềm

Trong phát triển phần mềm, Python hỗ trợ:

• Theo dõi và xử lý lỗi phần mềm.
• Tự động hóa quản lý dự án và phát triển nguyên mẫu phần mềm.
• Phát triển phần mềm thông qua thư viện GUI (giao diện đồ họa người dùng).
• Phát triển các trò chơi từ văn bản đơn giản đến trò chơi điện tử phức tạp.

Kiểm thử phần mềm

Tự động hóa kiểm thử phần mềm giúp kiểm tra tính chính xác của chương trình và phát hiện lỗi. Trong quá trình này, lập trình viên sử dụng các khung kiểm thử Python như PyUnit, Robot và Unittest để viết các case kiểm thử và kiểm tra giao diện người dùng, thành phần và tính năng mới của phần mềm. Họ cũng tích hợp công cụ CI/CD như Jenkins, Travis CI để tự động hóa kiểm thử và báo cáo kết quả khi có thay đổi mã.

Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Python là gì?

Python là ngôn ngữ thông dịch

Python được xem là một ngôn ngữ lập trình thông dịch vì nó thực thi từng dòng mã theo thứ tự. Khi gặp lỗi, quá trình thực thi sẽ dừng lại ngay lập tức, giúp lập trình viên nhanh chóng phát hiện và sửa lỗi dễ dàng.

Python dễ sử dụng

Python có cú pháp đơn giản, gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên giống tiếng Anh. Thay vì sử dụng dấu ngoặc để xác định các khối mã, Python sử dụng thụt đầu dòng, làm cho mã dễ đọc và viết hơn so với nhiều ngôn ngữ khác.

Python linh hoạt

Python xác định loại biến trong thời gian chạy, nên lập trình viên không cần phải khai báo trước. Điều này giúp quá trình viết mã trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Python là ngôn ngữ cấp cao

So với nhiều ngôn ngữ lập trình khác, Python gần gũi hơn với ngôn ngữ mà con người sử dụng. Các chức năng cơ bản như quản lý bộ nhớ và cấu trúc dữ liệu được xử lý một cách dễ dàng, thuận tiện cho lập trình viên.

Python hỗ trợ lập trình hướng đối tượng

Python xem mọi thứ là đối tượng, nhưng vẫn linh hoạt hỗ trợ nhiều phong cách lập trình khác như lập trình cấu trúc và lập trình hàm, mang lại sự đa dạng trong việc phát triển phần mềm.

Triết lý thiết kế của Python

Triết lý thiết kế của Python được thể hiện qua câu nói: “Chỉ nên có một và tốt nhất là chỉ một cách rõ ràng để thực hiện điều này.” Khác với các ngôn ngữ khác thường tích hợp nhiều tính năng vào phần cốt lõi, Python và trình thông dịch của nó được xây dựng để dễ dàng mở rộng thông qua các module.

Về mặt tốc độ, Python có thể chậm hơn so với C, C++ hay Java. Tuy nhiên, bạn có thể chuyển các hàm sang các module được viết bằng ngôn ngữ C để cải thiện hiệu suất. Phần lõi của Python được thiết kế với cú pháp đơn giản và gọn gàng, chỉ chứa một giải pháp rõ ràng nhất cho thuật toán của chương trình.

6 thư viện ngôn ngữ Python phổ biến

Thư viện là một tập hợp các đoạn mã thường được sử dụng bởi các nhà phát triển. Thư viện chuẩn của ngôn ngữ Python cung cấp rất nhiều hàm tái sử dụng, giúp giảm thiểu việc phải viết mã từ đầu. Dưới đây là sáu thư viện Python nổi tiếng hỗ trợ phát triển trong lĩnh vực khoa học dữ liệu, máy học và xây dựng website.

1 Matplotlib
Thư viện Matplotlib được sử dụng để hiển thị dữ liệu trong các ứng dụng khoa học dưới dạng đồ họa 2D và 3D chất lượng cao. Lập trình viên có thể trực quan hóa dữ liệu thông qua các biểu đồ như biểu đồ đường và biểu đồ cột. Đặc biệt, thư viện cho phép hiển thị nhiều biểu đồ cùng một lúc và chuyển đổi chi tiết đồ họa qua các nền tảng khác nhau.

2 Pandas
Pandas cung cấp cấu trúc dữ liệu linh hoạt và tối ưu hóa cho việc thao tác với dữ liệu có cấu trúc và chuỗi thời gian, như nhóm và bảng. Thư viện này thường được sử dụng để đọc, ghi, hợp nhất, phân tích, chọn lọc và nhóm dữ liệu khoa học.

3 NumPy
NumPy được nhiều nhà phát triển ưa chuộng nhờ tính dễ dàng trong việc xây dựng, quản lý nhóm và thực hiện các thuật toán logic. Thư viện này cũng hỗ trợ tích hợp với nhiều ngôn ngữ lập trình khác như C và C++.

4 Requests
Requests là thư viện phổ biến cung cấp nhiều hàm hữu ích cho việc phát triển website. Các nhà phát triển có thể sử dụng thư viện này để bổ sung tiêu đề, dữ liệu, gửi các yêu cầu HTTP, thêm tham số đường dẫn và thực hiện nhiều tác vụ khác khi tương tác với các phần mềm web.

5 OpenCV-Python
Thư viện OpenCV-Python cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho việc xử lý hình ảnh trong các ứng dụng thị giác máy tính. OpenCV-Python có nhiều hàm cho phép thực hiện các tác vụ như đồng thời đọc và ghi hình ảnh, nâng cấp môi trường 2D lên 3D, cũng như phân tích và xử lý hình ảnh từ video.

6 Keras
Keras hỗ trợ các nhà phát triển trong việc trực quan hóa và xử lý dữ liệu, đặc biệt trong lĩnh vực mạng nơron sâu. Thư viện này có cấu trúc mô đun linh hoạt, giúp việc sáng tạo và lập trình các ứng dụng trở nên dễ dàng hơn.

5 khung Python phổ biến

1 Django
Django là một khung web Python full-stack phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong việc phát triển phần mềm website quy mô lớn. Khung Django cung cấp nhiều tính năng hữu ích, bao gồm khả năng phát triển máy chủ, kiểm thử, xây dựng công cụ mẫu cho giao diện người dùng và nhiều cơ chế bảo mật khác cho website.

2 Flask
Flask là một khung Python micro, thường được sử dụng để phát triển các phần mềm website nhỏ. Điểm mạnh của Flask nằm ở sự hỗ trợ nhiệt tình từ cộng đồng, tài liệu phong phú, cũng như các công cụ mẫu, máy chủ website và tính năng kiểm thử đơn vị tích hợp sẵn. Thư viện này còn cung cấp nhiều tiện ích mở rộng nhằm nâng cao bảo mật website và xác định các lớp ánh xạ cơ sở dữ liệu.

3 TurboGears
TurboGears là một khung Python được thiết kế để tăng tốc độ và thuận tiện hơn trong việc xây dựng phần mềm website. Những ưu điểm của TurboGears bao gồm công cụ tạo và quản lý dự án, cấu trúc bảng, bảo mật website, cùng với khả năng xây dựng cơ sở dữ liệu và giao diện người dùng.

4 Apache MXNet
Apache MXNet là một khung Python linh hoạt cho việc điều chỉnh quy mô học sâu, được sử dụng để phát triển nguyên mẫu nghiên cứu. Khung này có khả năng tích hợp với các ngôn ngữ như C++, Java, Perl và R, và cung cấp một thư viện phong phú cùng bộ tiện ích để hỗ trợ phát triển ứng dụng.

5 PyTorch
PyTorch là một khung Python chuyên dụng cho khoa học dữ liệu và ứng dụng. Các nhà phát triển thường sử dụng PyTorch cho các phần mềm như robot, thị giác máy tính và xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP). Khung này cũng hỗ trợ việc tìm kiếm thông tin có ý nghĩa từ video và hình ảnh, đồng thời cho phép khởi chạy ứng dụng trên GPU và CPU.

Một số điều thú vị về lịch sử phát triển ngôn ngữ Python

Python 1
Giai đoạn phát hành các phiên bản Python đầu tiên diễn ra từ năm 1990 đến 1995. Trong khoảng thời gian này, Guido van Rossum làm việc tại CWI, và tất cả các phiên bản Python 1.x đều được phát hành bởi CWI, với Python 1.2 là phiên bản cuối cùng từ tổ chức này. Vào năm 1995, Guido chuyển sang CNRI và giới thiệu một số phiên bản Python mới. Phiên bản cuối cùng được phát hành tại CNRI là 1.6.

Sau đó, Guido hợp tác với các nhóm phát triển phần mềm thương mại (FSF), nơi ý tưởng kết hợp Python với các phần mềm tuân thủ bản quyền GPL được hình thành. FSF đã hợp tác với CNRI để điều chỉnh bản quyền của Python cho phù hợp với tiêu chuẩn GPL. Guido đã nhận Giải thưởng FSF trong cùng năm đó. Phiên bản 1.6.1 tương tự như 1.6 nhưng đã sửa một số lỗi và tuân thủ tiêu chuẩn GPL.

Python 2
Năm 2000, nhóm phát triển Python do Guido dẫn dắt thành lập BeOpen PythonLabs tại BeOpen.com. Sau khi phiên bản Python 2.0 được ra mắt tại BeOpen.com, các thành viên của PythonLabs, bao gồm Guido, đã gia nhập Digital Creations.

Python 2.1 được phát triển dựa trên phiên bản 1.6.1 và 2.0. Từ lúc này, bản quyền của phiên bản 2.1 được đăng ký dưới Python Software Foundation License. Tổ chức phi lợi nhuận Python Software Foundation (PSF) chính thức sở hữu Python.

Python 3
Phiên bản Python này được gọi là Py3K hoặc 3000. Python 3 không hoàn toàn tương thích với Python 2, nhưng có công cụ hỗ trợ chuyển đổi. Nguyên tắc phát triển Python 3 là “để hạn chế sự trùng lặp về chức năng, cần loại bỏ các cách thức cũ của Python.”

Các phiên bản Python đã được đưa vào sử dụng

Có nên học ngôn ngữ lập trình Python không?

Dưới đây là một số lợi ích của ngôn ngữ lập trình Python dành cho người học:

• Python tương thích với nhiều nền tảng hệ điều hành khác nhau như macOS, Windows, Raspberry Pi, và Linux.
• Cú pháp của Python rất đơn giản và từ vựng gần gũi với tiếng Anh.
• So với các ngôn ngữ lập trình khác, việc viết chương trình bằng Python thường yêu cầu ít dòng mã hơn.
• Python hoạt động linh hoạt và tự động thông qua một trình thông dịch, cho phép mã được thực thi ngay lập tức khi được viết, giúp tăng tốc quá trình phát triển.
• Python hỗ trợ nhiều phương pháp xử lý dữ liệu, bao gồm lập trình hướng đối tượng, lập trình thủ tục và lập trình hàm.

Một số thuật ngữ khi học ngôn ngữ Python là gì?

1 Khung Python

Khung Python hay Python framework là một tập hợp các mô-đun và gói hỗ trợ nhanh chóng cho quá trình phát triển phần mềm Python. Có hai loại khung Python phổ biến: khung Full stack, cung cấp các tính năng cho việc phát triển ứng dụng lớn, và khung Micro, được sử dụng cho các phần mềm Python đơn giản hơn.

2 IDE Python

Môi trường phát triển tích hợp (IDE Python) cung cấp không gian làm việc cho lập trình viên viết, đánh giá, chỉnh sửa và loại bỏ mã thông qua các công cụ tích hợp sẵn. Một số ví dụ điển hình về IDE Python là IDLE và PyCharm.

Các chức năng nổi bật của PyCharm bao gồm:

• Tự động kiểm tra và hoàn thành mã.
• Xử lý, khắc phục và gỡ lỗi nhanh chóng.
• Làm sạch mã mà không làm thay đổi chức năng.
• Hỗ trợ các khung Flask và Django cho phát triển ứng dụng web.
• Tương thích với các ngôn ngữ khác như Node, CoffeeScript, JavaScript, AngularJS và TypeScript.
• Tích hợp các công cụ như NumPy và thư viện khoa học Python Matplotlib.
• Khả năng hoạt động, loại bỏ, kiểm thử và triển khai ứng dụng trong máy ảo từ xa.
• Cung cấp trình kiểm tra hiệu suất và các vấn đề trong mã, cùng với công cụ gỡ lỗi và kiểm thử đơn vị.

IDLE là môi trường phát triển tích hợp mặc định của Python, được phát triển với Tkinter GUI và có các tính năng nổi bật như:

• Tương thích với nhiều hệ điều hành như Windows, macOS, Linux và Unix.
• Cung cấp giao diện người dùng và cửa sổ shell để xử lý tác vụ và hiển thị kết quả.
• Nhiều cửa sổ trình soạn thảo văn bản với tính năng hoàn thành mã tự động và đánh dấu cú pháp.
• Có trình gỡ lỗi riêng biệt.

3 Thư viện Python

Thư viện Python là tập hợp các mã có thể mở rộng chức năng và tái sử dụng. Ngoài thư viện chuẩn, Python còn hỗ trợ nhiều thư viện bên thứ ba phục vụ cho các mục đích lập trình khác nhau như Matplotlib, Pandas, Requests, NumPy, Keras và OpenCV-Python.

4 SDK Python

Bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK Python) là tập hợp các công cụ giúp xây dựng ứng dụng, bao gồm mã, thư viện và tiện ích gỡ lỗi. SDK Python cho phép lập trình viên sử dụng Python để phát triển các ứng dụng phần mềm. Ví dụ, Boto3 là SDK Python được sử dụng để xây dựng và quản lý các dịch vụ Amazon Web Services.

5 Boto3 trong Python

Boto3 là bộ công cụ SDK Python cho các dịch vụ Amazon Web Services, giúp lập trình viên cấu hình và quản lý AWS thông qua mã Python. Boto3 cung cấp API tài nguyên và API cấp thấp để tương tác với các dịch vụ của Amazon Web Services.

6 AWS PyCharm

AWS PyCharm là một tiện ích hỗ trợ cho PyCharm IDE, được thiết kế nhằm giúp lập trình viên xây dựng, sửa chữa, gỡ lỗi và triển khai phần mềm Python trên Amazon Web Services một cách nhanh chóng và dễ dàng.

Gợi ý tài liệu và khóa học khi học ngôn ngữ Python

1 Sách về ngôn ngữ Python cơ bản

• Sách Ngôn ngữ lập trình Python rất cơ bản của Võ Tuấn Duy.
• Think Python 3rd Edition của Allen B. Downey.
• A Byte of Python của Swaroop.
• Dive into Python của Mark Pilgrim.
• Automate the Boring Stuff with Python của Al Sweigart.
• Learn Python the Hard Way của Zed Shaw.
• Invent Your Own Computer Game with Python của Al Sweigart.
• Making Games with Python and Pygame của Al Sweigart.

2 Sách về ngôn ngữ Python nâng cao

• Learning Python 5th Edition của Mark Lutz.
• Effective Python của Brett Slatkin.
• Python Cookbook của David M. Beazley và Brian K. Jones.
• Fluent Python của Luciano Ramalho.
• Rtfm: Red Team Field Manual của Ben Clark.
• Black Hat Python: Python Programming for Hackers and Pentesters của Justin Seitz.

3 Khóa học lập trình ngôn ngữ Python online

• Khóa học Real Python tại website realpython.com.
• Learn Python từ Code Academy.
• Python Jumpstart by Building 10 Apps Course.
• Learn Programming in 7 Days - khóa học Python cho người mới bắt đầu.
• Python for Entrepreneurs: Bài giảng về Python, Django và những kiến thức liên quan.
• Intro to Python for Data Science với Python.

Giải đáp một số thắc mắc về ngôn ngữ Python

Python: Ngôn ngữ lập trình thông dịch hay biên dịch?

Python là một ngôn ngữ lập trình thông dịch, nghĩa là nó cần có trình thông dịch để chạy từng dòng mã một cách trực tiếp. Khi phát hiện lỗi trong mã nguồn, Python sẽ ngừng thực thi ngay lập tức.

Điều này cho phép bạn cài đặt các trình thông dịch trên nhiều hệ điều hành khác nhau, và mã của bạn vẫn có thể chạy mà không cần lo lắng về sự tương thích.

Thư viện OpenCV Python là gì?

OpenCV-Python là một thư viện mã nguồn mở hàng đầu trong lĩnh vực Machine Learning và Computer Vision. Thư viện này cung cấp nhiều hàm để thực hiện các tác vụ xử lý hình ảnh, máy học và tăng tốc GPU cho các hoạt động thời gian thực. Nó cho phép xây dựng môi trường 3 chiều từ hình ảnh 2 chiều, đọc và ghi hình ảnh, cũng như chụp và phân tích video.

Kết luận

Hy vọng rằng bài viết này đã cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc hơn về ngôn ngữ lập trình Python. Cảm ơn bạn đã theo dõi Thiết kế website Nhật Hà, và hẹn gặp lại trong các bài viết tiếp theo!