پایتون مقدماتی 2025: مفاهیم پایه و مثال‌ها - 0 تا 100

متغیرها و انواع داده در پایتون (Variables and Data Types in Python)

اولین و مهم‌ترین درس در هر زبان برنامه نویسی، مبحثی است به نام متغیر ها، یادگیری این مبحث منجر به ادامه‌ی آموزش خواهد شد و درک آن الزامی است.

متغیر چیست؟ (What is a Variable?)

فرض کنید شما مسول جابجایی اقلام خاصی هستید. شخصی به شما میگوید برای من آب بیاور، شما در آشپزخانه لیوانی را پیدا می‌کنید و آن را پر از آب میکنید و بدست فرد می‌رسانید. حال ممکن است، شخص از شما مقداری شیر بخواهد! شما میتوانید در همان لیوان شیر بریزید. متغیر نیز دقیقاً همین است...! یک فضای موقت و قابل تغییر برای ذخیره سازی انواع داده در برنامه است. حال چطور میتوان متغیر را تعریف کرد؟

نحوه تعریف و نامگذاری متغیر (Variable Definition and Naming)

مقدار مورد نظر برای ذخیره سازی در متغیر = نام متغیر 

همیشه مقدار سمت راست علامتِ ( = ) در مقدار سمت چپ ذخیره میشود.

ویژگی های نام مناسب برای یک متغیر

برای نوشتن نام یک متغیر، چند مورد زیر را باید رعایت کنیم:

1. استفاده از کلمات کلیدی (Keywords) پایتون: شما نباید از کلمات رزرو شده و کلیدی پایتون به عنوان نام متغیر استفاده کنید. مثال (نادرست):

   class = "Python"
   if = 10
   for = 5.2

2. شروع نام با عدد: نام یک متغیر نباید با عدد شروع شود. البته می‌تواند در وسط یا انتهای نام باشد. مثال (نادرست):

   2nd_name, 2025_year

3. استفاده از کاراکترهای خاص (به جز زیرخط _): نام متغیر نباید شامل فاصله (Space)، خط تیره (-)، علامت‌هایی مانند (@, #, $, %, ^, &, *, !, ?) و غیره باشد. مثال (نادرست):

   first name, user-id, price$

4. حساسیت به حروف بزرگ و کوچک (Case Sensitivity): پایتون به حروف بزرگ و کوچک حساس است. این یک ممنوعیت نیست بلکه یک قانون بسیار مهم است. متغیرهای age, Age, و AGE سه متغیر کاملاً متفاوت هستند.

روش‌های نام‌گذاری استاندارد (Conventions)

رعایت این موارد اجباری نیست اما توصیه شدید می‌شود. این قراردادها با نام PEP 8 شناخته می‌شوند و باعث خوانایی و حرفه‌ای‌تر شدن کد شما می‌گردند.

1. snake_case (مورد توصیه برای پایتون):

   روش: استفاده از حروف کوچک و جدا کردن کلمات با زیرخط (_).

   موارد استفاده: برای نامگذاری متغیرها، توابع، متدها و ماژول‌ها.

   مثال: first_name, user_age, annual_salary

2. lower_case:

   روش: استفاده از حروف کوچک بدون جداکننده. برای اسامی تک‌کلمه‌ای مناسب است.

   مثال: name, count, price

3. UPPER_CASE (یا UPPERCASE_WITH_UNDERSCORES):

   روش: استفاده از حروف بزرگ و جدا کردن کلمات با زیرخط.

   موارد استفاده: برای تعریف ثابت‌ها (Constants). (توجه: در پایتون ثابت واقعی وجود ندارد، اما این قرارداد برای نامیدن مقادیری که قرار نیست تغییر کنند استفاده می‌شود.)

   مثال: PI = 3.14159, DATABASE_URL, MAX_CONNECTIONS

4. CamelCase (یا CapitalizedCase):

   روش: نوشتن اولین حرف هر کلمه با حرف بزرگ به جز کلمه اول که با حرف کوچک نوشته می‌شود.

   موارد استفاده: این سبک به طور رسمی در PEP 8 برای متغیرها توصیه نمی‌شود و بیشتر برای نامگذاری کلاس‌ها (Classes) استفاده می‌گردد.

   مثال (برای کلاس): class carModel:, class userProfile:

5. PascalCase (یا UpperCamelCase):

   روش: نوشتن اولین حرف همه کلمات با حرف بزرگ.

   موارد استفاده: این سبک نیز عمدتاً برای نامگذاری کلاس‌ها به کار می‌رود.

   مثال (برای کلاس): class ElectricCar:, class DatabaseConnection:

تعریف انواع داده های در متغیر:

1. اعداد صحیح (Integer - int):

   تعریف: برای ذخیره اعداد صحیح (مثبت، منفی یا صفر) بدون اعشار استفاده می‌شود.

   مثال:

   age = 25
   count = -10

2. اعداد اعشاری (Floating Point - float):

   تعریف: برای ذخیره اعداد حقیقی (اعشاری) استفاده می‌شود.

   مثال:

   average = 19.5
   price = 99.99

3. رشته‌های متنی (String - str):

   تعریف: برای ذخیره دنباله‌ای از کاراکترها (متن) استفاده می‌شود. باید داخل quotation marks (' یا " `) قرار گیرند.

   مثال:

   name = "علی"
   message = 'Welcome to Python 2025'

4. مقادیر بولین (Boolean - bool):

   تعریف: تنها می‌تواند یکی از دو مقدار True (درست) یا False (نادرست) را داشته باشد. این نوع داده معمولاً نتیجه مقایسات و عملگرهای منطقی است.

   مثال:

   is_active = True
   is_raining = False

5. لیست (List - list):

   تعریف: یک مجموعه تغییرپذیر (Mutable) و مرتب شده از آیتم‌ها است. آیتم‌ها داخل کروشه [] قرار می‌گیرند و با کاما از هم جدا می‌شوند. آیتم‌های یک لیست می‌توانند از انواع مختلف باشند (با لیست ها که در اصل متغیر هایی هستند که میتوانند عنوان داده های را با تعداد بیشتر در خود ذخیره کنند، در ادامه مفصلاً آشنا میشویم).

   مثال:

   fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
   mixed_list = [1, "hello", 3.14, True]

6. تاپل (Tuple - tuple):

   تعریف: یک مجموعه غیرتغییرپذیر (Immutable) و مرتب شده از آیتم‌ها است. آیتم‌ها داخل پرانتز () قرار می‌گیرند و با کاما از هم جدا می‌شوند. مانند لیست می‌تواند حاوی انواع مختلف داده باشد (با تاپل ها که در اصل متغیر هایی هستند که میتوانند عنوان داده های را با تعداد بیشتر در خود ذخیره کنند و غیر قابل تغییر هستند، در ادامه مفصلاً آشنا میشویم).

   مثال:

   coordinates = (10.5, 20.8)
   colors = ("red", "green", "blue")

7. مجموعه (Set - set):

   تعریف: یک مجموعه غیرترتیبی (Unordered) و بدون عضو تکراری است. آیتم‌ها داخل آکولاد {} قرار می‌گیرند. برای انجام عمل‌هایی مانند اجتماع و اشتراک کاربرد دارد (با مجموعه ها که نوع خاصی از لیست هستند، در ادامه مفصلاً آشنا میشویم).

   مثال:

   unique_numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
   vowels = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'}

8. دیکشنری (Dictionary - dict):

   تعریف: یک مجموعه غیرترتیبی از داده‌ها به صورت جفت کلید-مقدار (Key-Value Pairs). کلیدها باید منحصر به فرد و از نوع immutable (مانند string, number, tuple) باشند. آیتم‌ها داخل آکولاد {} قرار می‌گیرند(با دیکشنری ها که لیست های نامرتب هستند، در ادامه مفصلاً آشنا میشویم).

   مثال:

   person = {
       "name": "Aria",
       "age": 30,
       "city": "Tehran"
   }

9. هیچ‌مقدار (NoneType - NoneType):

   تعریف: این نوع داده فقط یک مقدار دارد به نام None. از آن برای تعریف یک متغیر بدون مقدار یا نشان دادن تهی بودن استفاده می‌شود.

   مثال:

   my_var = None

انواع داده اصلی (بومی) در پایتون (Basic (Built-in) Data Types)

در پایتون، هر مقداری که ایجاد می‌کنید یک نوع داده (Data Type) خاص دارد. نوع داده به مفسر پایتون می‌گوید که با آن داده چه عملیاتی می‌توان انجام داد و چگونه باید آن را ذخیره کند. پایتون به صورت پویا (Dynamic) نوع متغیرها را تعیین می‌کند، یعنی شما نیازی به اعلام کردن (Declaration) نوع متغیر (مثلاً ;int x) ندارید.

انواع داده اصلی در پایتون به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:

1. انواع عددی (Numeric Types)

   اعداد صحیح (int): برای نگهداری اعداد صحیح مثبت و منفی استفاده می‌شود. طول آن عملاً به حافظه سیستم محدود است.

   age = 25
   temperature = -5
   big_number = 12345678901234567890

   اعداد اعشاری (float): برای نگهداری اعداد اعشاری (اعداد حقیقی) استفاده می‌شود. این اعداد به صورت floating point نمایش داده می‌شوند و می‌توانند اعشار داشته باشند.

   average = 19.75
   pi = 3.1415926535
   scientific_notation = 2.5e2  # یعنی ۲.۵ ضرب در ۱۰ به توان ۲ (۲۵۰۰)

   اعداد مختلط (complex): برای نگهداری اعداد مختلط استفاده می‌شوند. این اعداد یک بخش حقیقی و یک بخش موهومی دارند که بخش موهومی با حرف j مشخص می‌شود.

   complex_number = 3 + 4j
   print(complex_number.real)  # خروجی: ۳.۰
   print(complex_number.imag)  # خروجی: ۴.۰

2. نوع متنی (Text Type)

   رشته (str): برای نگهداری دنباله‌ای از کاراکترها استفاده می‌شود. رشته‌ها باید بین single quotes (' ') یا double quotes (" ") یا triple quotes (''' ''' یا """ """) قرار گیرند.

   name = "آریا"
   message = 'Welcome to Python 2025'
   multi_line_text = """این یک متن
   چند خطی است."""

3. نوع بولین (Boolean Type)

   بولین (bool): تنها می‌تواند یکی از دو مقدار True (درست) یا False (نادرست) را بگیرد. این نوع داده معمولاً حاصل مقایسه‌ها و عملگرهای شرطی است. توجه کنید که True و False با حرف بزرگ شروع می‌شوند و از کلیدواژه‌های پایتون هستند.

   is_raining = False
   is_sunny = True
   result = (5 > 3)  # مقدار result برابر True خواهد شد.

4. انواع دنباله‌ای (Sequence Types)

   لیست (list): یک مجموعه تغییرپذیر (Mutable)، مرتب‌شده و قابل تغییر از آیتم‌ها است. آیتم‌ها داخل کروشه [] قرار می‌گیرند و می‌توانند از انواع مختلف باشند.

   fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
   mixed_list = [1, "hello", 3.14, True]
   numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

   تااپل (tuple): یک مجموعه غیرتغییرپذیر (Immutable)، مرتب‌شده و ثابت از آیتم‌ها است. آیتم‌ها داخل پرانتز () قرار می‌گیرند. پس از ایجاد، نمی‌توان آیتم‌های آن را تغییر داد، حذف کرد یا به آن اضافه کرد.

   coordinates = (10.5, 20.8)
   colors = ("red", "green", "blue")
   single_item_tuple = (42,)  # توجه: برای تاپل تک‌عضوی حتماً باید کاما بگذارید.

   رنج (range): یک دنباله غیرتغییرپذیر از اعداد است که معمولاً برای تکرار در حلقه‌های for استفاده می‌شود. این تابع حافظه بسیار کمی مصرف می‌کند چون همه اعداد را به طور همزمان تولید نمی‌کند.

   numbers = range(5)        # تولید اعداد ۰, ۱, ۲, ۳, ۴
   even_numbers = range(0, 10, 2) # تولید اعداد زوج: ۰, ۲, ۴, ۶, ۸

5. نوع نگاشت (Mapping Type)

   دیکشنری (dict): یک مجموعه تغییرپذیر و غیرترتیبی از داده‌ها به صورت جفت کلید-مقدار (Key-Value Pairs). کلیدها باید منحصر به فرد و از نوع immutable (مانند string, number, tuple) باشند.

   person = {
       "name": "Aria",
       "age": 30,
       "city": "Tehran"
   }
   student_grades = {"math": 20, "physics": 19}

6. انواع مجموعه (Set Types)

   مجموعه (set): یک مجموعه غیرترتیبی و بدون عضو تکراری. آیتم‌ها داخل آکولاد {} قرار می‌گیرند. برای انجام عمل‌هایی مانند اجتماع، اشتراک و تفاضال کاربرد دارد.

   unique_numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
   vowels = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'}

   مجموعه ثابت (frozenset): یک نسخه غیرتغییرپذیر (Immutable) از مجموعه (set) است. پس از ایجاد نمی‌توان آن را تغییر داد، بنابراین می‌توان از آن به عنوان کلید در دیکشنری استفاده کرد.

   immutable_set = frozenset([1, 2, 3, 4])

7. نوع باینری (Binary Types)

   بایت‌ها (bytes): یک دنباله غیرتغییرپذیر از اعداد باینری (بایت) است. برای داده‌های خام (Raw Data) مانند فایل‌های عکس یا باینری استفاده می‌شود.

   data = b'hello'

   بایت‌آرایه (bytearray): یک نسخه تغییرپییر از نوع bytes.

   mutable_data = bytearray(b'hello')

   مموری ویو (memoryview): برای دسترسی مستقیم به داده‌های داخلی یک شیء باینری بدون کپی کردن آن استفاده می‌شود (پیشرفته).

8. نوع تهی (None Type)

   هیچ‌مقدار (NoneType): این نوع داده فقط یک مقدار دارد به نام None. از آن برای تعریف یک متغیر بدون مقدار یا نشان دادن تهی بودن استفاده می‌شود. معادل null در برخی زبان‌های دیگر است.

   my_var = None
   result = print("Hello")  # تابع print چیزی برنمی‌گرداند،
                            # بنابراین مقدار result برابر None خواهد بود.

تعیین نوع متغیر با تابع type() (Checking Type with type() Function)

از آنجایی که پایتون یک زبان با تایپ پویا (Dynamically Typed) است، گاهی اوقات نیاز دارید نوع داده ذخیره‌شده در یک متغیر را بررسی کنید. برای این کار از تابع ()type استفاده می‌شود.

نحوه استفاده: تابع ()type یک آرگومان (متغیر یا مقدار) می‌گیرد و نوع کلاس آن را برمی‌گرداند.

x = 5
y = "Hello"
z = [1, 2, 3]

print(type(x))  # خروجی: <class 'int'>
print(type(y))  # خروجی: <class 'str'>
print(type(z))  # خروجی: <class 'list'>

عنوان تصویر