Python: ทำความรู้จักกับภาษาไพธอน
การเขียนโปรแกรมและภาษาคอมพิวเตอร์
โปรแกรม คือ ชุดของ “คำสั่ง” หรือ “โค้ด” ที่ถูกเขียนขึ้นเพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่ง โดยคำสั่งจะถูกเขียนด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ เพื่ออธิบายลำดับและขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม ในปัจจุบันภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้เพื่อสร้างชุดคำสั่ง สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ
ภาษาระดับต่ำ (Low-Level Programming Languages) เป็นภาษาในการเขียนโปรแกรมที่มีความซับซ้อน เขียนด้วยการใช้รหัสไบนารี่ (0 หรือ 1) หรือสัญลักษณ์แทนเลขฐานสอง เช่น “ADD” “MOV” “SUB” มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในการควบคุมและจัดการฮาร์ดแวร์อย่างละเอียด ตัวอย่างภาษาระดับต่ำ คือ ภาษาเครื่อง และ ภาษาแอสเซมบลี
ภาษาระดับสูง (High-Level Programming Languages) เป็นภาษาในการเขียนโปรแกรมที่มีความใกล้เคียงกับภาษามนุษย์ ทำให้เรียนรู้และใช้งานได้ง่ายกว่าภาษาระดับต่ำ โดยชุดคำสั่งที่ถูกเขียนด้วยภาษาระดับสูงนั้น จะถูกแปลด้วย “ตัวแปลภาษา” เพื่อแปลงให้เป็นภาษาที่เครื่องคอมพิวเตอร์เข้าใจเสียก่อน เครื่องจึงจะสามารถทำงานได้
ปัจจุบันนักพัฒนานิยมใช้ภาษาระดับสูงในการสร้างชุดคำสั่งโดยไฟล์ของโปรแกรมต้นฉบับที่ถูกสร้างขึ้นจะเรียกว่า “Source Code” ซึ่งยังไม่สามารถนำไปใช้งานได้ เนื่องจากถูกเขียนขึ้นด้วยภาษาที่คอมพิวเตอร์ไม่เข้าใจ (คอมพิวเตอร์เข้าใจเฉพาะภาษาเครื่อง) ดังนั้น จึงต้องแปลงโปรแกรมต้นฉบับนั้นให้เป็นภาษาเครื่องด้วยตัวแปลภาษา ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการแปลคำสั่งซึ่งถูกเขียนขึ้นด้วยภาษาระดับสูง ให้เป็นคำสั่งที่คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจและปฏิบัติได้ ตัวแปลภาษาสามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ คอมไพเลอร์ (Complier) และ อินเตอร์พรีเตอร์ (Interpreter)
ภาษา Python ใช้ตัวแปลภาษาแบบอินเตอร์พรีเตอร์ ซึ่งจะแปลและรันคำสั่งทีละบรรทัด ความสามารถนี้ช่วยให้การพัฒนา การทดสอบ และการดีบักโค้ดเป็นไปอย่างรวดเร็วและง่ายดาย โดยการทำงานจะประกอบด้วย
- การอ่านโค้ด (Reading the Code) – อินเตอร์พรีเตอร์จะอ่านโค้ดทีละบรรทัด จากนั้นจะทำการแปลงโค้ด Python เป็นรูปแบบที่สามารถเข้าใจได้เรียกว่า “ไบต์โค้ด” (Bytecode)
- แปลงเป็นไบต์โค้ด (Converting to Bytecode) – ไบต์โค้ดเป็นตัวแทนของโค้ดในรูปแบบที่เครื่องจักรเสมือน (Virtual Machine) ของ Python สามารถเข้าใจได้ โดยไบต์โค้ดจะถูกเก็บไว้ในไฟล์ที่มีนามสกุล
.pyc(Python Compiled) - รันไบต์โค้ด (Running the Bytecode) – เครื่องจักรเสมือนของ Python (Python Virtual Machine หรือ PVM) จะทำการรันไบต์โค้ดทีละคำสั่ง ซึ่งจะทำให้โปรแกรมทำงานตามที่ระบุไว้ในโค้ด
ภาษาไพธอน (Python Programming Language)
Python เป็นหนึ่งในภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงที่ถูกสร้างขึ้นในช่วงปี 1980 – 1990 โดยกีโด ฟาน รอสซัม (Guido van Rossum) นักพัฒนาชาวเนเธอร์แลนด์ และเป็นภาษาในการเขียนโปรแกรมซึ่งได้รับความนิยมมากในปัจจุบัน เนื่องจากความง่ายในการเรียนรู้และความยืดหยุ่นในการใช้งาน ภาษา Python ถูกออกแบบให้สามารถนำไปใช้ได้อย่างหลากหลาย ตั้งแต่การพัฒนาเว็บ การวิเคราะห์ข้อมูล โปรแกรมสำหรับสมองกลฝังตัว (Embedded system) ไปจนถึงการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) และปัญญาประดิษฐ์ (AI)
คุณสมบัติหลักของภาษา Python
- อ่านง่ายและเขียนง่าย – การใช้ไวยากรณ์ (Syntax) ที่เรียบง่ายทำให้โค้ด Python ง่ายต่อการอ่านและเข้าใจ
- ความยืดหยุ่นสูง – Python เป็น Open Source ที่สามารถทำงานข้ามแพลตฟอร์มได้ จึงนิยมนำมาใช้ในเพื่อพัฒนาแอปพลิเคชันที่หลากหลาย รวมถึงเว็บแอปพลิเคชัน, การวิเคราะห์ข้อมูล, การเขียนสคริปต์, และงานอื่น ๆ
- การสนับสนุนไลบรารีที่หลากหลาย – Python มีไลบรารีและเฟรมเวิร์กมากมายที่ช่วยให้การพัฒนาโปรแกรมรวดเร็วและง่ายขึ้น เช่น NumPy, pandas, Matplotlib, Seaborn, SciPy หรือ TensorFlow
- การจัดการข้อผิดพลาดได้ง่าย – Python ใช้ตัวแปลภาษาแบบอินเตอร์พรีเตอร์ โดยจะทำการแปลและรันโค้ดทีละบรรทัด ทำให้ง่ายต่อการจัดการข้อผิดพลาด
- กลไกในการจัดการหน่วยความจำแบบอัติโนมัติ – ซึ่งช่วยลดปัญหาในการจัดการหน่วยความจำของอุปกรณ์
# Header - คำอธิบายโปรแกรม
# -------------------------------------
# โปรแกรมคำนวณพื้นที่รูปทรงเรขาคณิต
# -------------------------------------
import math as mth
# ส่วนสำหรับประกาศฟังก์ชัน
def calculate_ares(shape, *args):
if shape == 'circle':
return mth.pi * (mth.pow(args[0],2))
elif shape == 'square':
return args[0] ** 2
elif shape == 'rectangle':
return args[0] * args[1]
elif shape == 'triangle':
return 0.5 * args[0] * args[1]
else:
return 'Invalid share'
# ส่วนแสดงอัลกอริทึมหลักที่ควบคุมการทำงานของโปรแกรม
area = calculate_ares('circle', 5)
print(area)
ลักษณะโดยทั่วไปในการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา Python นั้น นักพัฒนามักจะแบ่งพื้นที่ในการเขียนโปรแกรมออกเป็น 3 ส่วน ได้แก่
- ส่วนหัว (Header) เป็นส่วนที่โปรแกรมเมอร์ใช้ในการเขียนวัตถุประสงค์หรือคำอธิบายการทำงานของโปรแกรม รวมทั้งการ Import โมดูลต่างๆ เข้ามาใช้งานในโปรแกรม
- ส่วนสำหรับประกาศฟังก์ชัน (Function Definition) เป็นส่วนของการสร้างฟังก์ชันซึ่งจะถูกเรียกใช้ในโปรแกรม
- ส่วนการทำงานหลัก (Main Program) เป็นส่วนของอัลกอริทึมหลักที่ควบคุมการทำงานของโปรแกรม
รวมทั้งยึดแนวปฏิบัติที่ดีในการเขียนโปรแกรม เพื่อช่วยให้ซอร์สโค้ดที่ถูกเขียนขึ้นมีความเป็นระเบียบและสามารถทำความเข้าใจได้ง่าย เช่น
- การใช้เครื่องหมาย # ในการสร้าง Comment เพื่อการอธิบายเกี่ยวกับคำสั่งและโปรแกรม
- ภาษาไพทอนให้ความสำคัญกับการจัดย่อหน้า (Indentation) เพื่อกำหนดขอบเขตของคำสั่งต่างๆ
- การตั้งชื่อตัวแปรหรือฟังก์ชันต่างๆ ควรอยู่ในรูปแบบ snake_case ที่สื่อความหมายได้ชัดเจน
เครื่องมือในการเขียนโปรแกรมภาษาไพธอน
- Python IDLE เป็นเครื่องมือพื้นฐานสำหรับฝึกเขียนโปรแกรมของ Python.org ซึ่งจะทำงานแบบเชลล์ (Shell)โดยรับคำสั่งได้ครั้งละ 1 บรรทัด แต่ถ้าผู้ใช้ต้องการเขียนโปรแกรมมากกว่า 1 บรรทัด สามารถทำได้โดยเลือกเมนู File > New File เพื่อสร้างเอกสาร .py ในการเก็บคำสั่ง และเลือกเมนู Run > Run Module เพื่อทดสอบการทำงาน ดาวโหลดได้จาก https://www.python.org/downloads/
- PyCharm เป็น IDE สำหรับการเขียนโปรแกรมภาษา Python สำหรับมืออาชีพที่มีเครื่องมือต่างๆ อย่างครบครัน พัฒนาโดย JetBrains แบ่งออกเป็น 2 เวอร์ชัน คือ Professional [มีค่าใช้จ่าย] และ Community [ฟรี] ดาวโหลดได้จาก https://www.jetbrains.com/pycharm/
- Visual Studio Code เป็นเครื่องมือสำหรับเขียนโปรแกรมที่รองรับคำสั่งได้หลากหลายภาษา ซึ่งถูกพัฒนาโดยไมโครซอฟต์ มีความสามารถในการทำ Auto Complete ซึ่งช่วยให้เขียนโปรแกรมได้ง่ายและรวดเร็ว มีความสามารถในการทำ Version Control ร่วมกับ Git แบบ Built-in นอกจากนี้ยังมี Extension ให้ดาวน์โหลดเพิ่มเติมอีกมากมาย ดาวโหลดได้จาก https://code.visualstudio.com/
- Replit เป็นเครื่องมือสำหรับการเขียนโปรแกรมแบบออนไลน์ซึ่งทำงานผ่านเว็บเบราเซอร์ รวมทั้งยังมีแอปบน iPad หรือ Smartphone และสามารถรองรับการเขียนคำสั่งได้มากกว่า 50 ภาษา แถมยังสามารถใช้ Ghostwriter ซึ่งเป็นปัญญาประดิษฐ์ในการช่วยเขียนโค้ดตามคำสั่งได้อีกด้วย สามารถสมัครใช้งานได้ที่ https://replit.com/
- Anaconda และ Junyter Notbook เป็น IDE ที่นิยมใช้ในการเขียนโปรแกรมเพื่องานด้านการวิเคราะห์ข้อมูล มีไลบารี่ต่างๆ ค่อนข้างครบสำหรับการเขียนโปรแกรมภาษาไพธอนและการทำงานด้าน Data Science สามารถดาวน์โหลดได้ที่ https://www.anaconda.com/download
การติดตั้ง Anaconda เพื่อใช้ในการฝึกเขียนโปรแกรมภาษาไพทอน
- ลงทะเบียนเพื่อขอรับลิงค์สำหรับดาวน์โหลดโปรแกรม ได้ที่เว็บไซต์ https://www.anaconda.com/download
- คลิกที่ลิงค์สำหรับดาวน์โหลดจากอีเมล์และเลือกดาวน์โหลดโปรแกรม Anaconda ตามแพลตฟอร์นของเครื่องที่ต้องการใช้งาน
- ติดตั้งโปรแกรมตามขั้นตอนที่ปรากฏขึ้นมา
- เปิดโปรแกรม Anaconda Navigator เลือกที่ Jupytor Notbook
ทดลองสร้าง Notebook เพื่อเขียนโปรแกรม
- คลิกที่ New และเลือกที่ Notebook เพื่อสร้างไฟล์ใหม่ โดยตั้งชื่อไฟล์เป็น MyFirstProgram.ipynb
- เลือก Kernel เป็น Python 3 (ipykernel)
- ทดลองเขียนคำสั่ง และคลิกที่ปุ่ม Run
print("Hello Python!")จะได้ผลลัพธ์ดังนี้
การสมัครบัญชีผู้ใช้ Replit เพื่อฝึกเขียนโปรแกรม
เนื้อหาอื่นๆ ที่น่าสนใจเกี่ยบกับการเขียนโปรแกรมภาษา Python
Python: ทำความรู้จักกับภาษาไพธอน
การเขียนโปรแกรมและภาษาคอมพิวเตอร์ โปรแกรม คือ ชุดของ “คำสั่ง” หรือ “โค้ด” ที่ถูกเขียนขึ้นเพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่ง โดยคำสั่งจะถูกเขียนด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ เพื่ออธิบายลำดับและขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม ในปัจจุบันภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้เพื่อสร้างชุดคำสั่ง สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ ภาษาระดับต่ำ (Low-Level Programming Languages) เป็นภาษาในการเขียนโปรแกรมที่มีความซับซ้อน…