متغیرها و عملگرها در پایتون

متغیر (Variable) نامی است که برای نگهداری یک مقدار در حافظه انتخاب می‌کنیم. در پایتون نیازی نیست نوع متغیر را پیش از مقداردهی مشخص کنیم؛ نوع داده بر اساس مقدار ذخیره‌شده تشخیص داده می‌شود.

name = "Sina"
age = 25
score = 19.75

نکات نام‌گذاری متغیرها در پایتون

برای نام‌گذاری متغیرها باید قوانین زیر را رعایت کنید:

• نام متغیر می‌تواند شامل حروف، اعداد و _ باشد.
• نام متغیر نباید با عدد شروع شود.
• فاصله در نام متغیر مجاز نیست.
• پایتون به حروف بزرگ و کوچک حساس است.
• نباید از کلمات رزرو‌شده پایتون مانند if، for و class استفاده شود.
• بهتر است از نام‌های واضح و معنادار استفاده کنید.
• در پایتون معمولاً از سبک snake_case استفاده می‌شود.

نام‌های صحیح

user_name = "Mina"
heart_rate = 75
ecg_signal_length = 5000
score1 = 20
_private_value = 10

نام‌های نادرست

# 1name = "Mina"       # شروع با عدد
# user name = "Mina"  # وجود فاصله
# class = "Python"    # کلمه رزرو شده
# heart-rate = 75     # خط تیره مجاز نیست

حساس بودن به حروف بزرگ و کوچک

name = "Ali"
Name = "Sara"

print(name)  # Ali
print(Name)  # Sara

متغیرهای name و Name دو متغیر متفاوت هستند.

انواع داده‌های پایه در پایتون

هر متغییر بر اساس نوع مقدار که در آن قرار می گیرد انواع مختلفی (Data Types) خواهد داشت که در ادامه به معرفی مقدماتی آنها می پردازیم.

اعداد صحیح (int)

برای نگهداری اعداد بدون بخش اعشاری استفاده می‌شود.

age = 25
number_of_leads = 12

print(age)
print(type(number_of_leads)) #<class 'int'>

اعداد اعشاری (float)

برای اعداد دارای بخش اعشاری کاربرد دارد.

heart_rate = 72.5
temperature = 36.8

print(heart_rate)
print(type(temperature)) #<class 'float'>

رشته (str)

رشته برای ذخیره متن استفاده می‌شود و باید داخل کوتیشن قرار گیرد.

name = "Mina"
message = 'Welcome to Python'

print(name)
print(type(message)) #<class 'str'>

مقدار منطقی (bool)

نوع بولی فقط دو مقدار دارد:

True
False

مثال:

is_logged_in = True
has_error = False

print(is_logged_in)
print(type(has_error)) #<class 'bool'>

اعداد مختلط (complex)

نوع داده‌ی complex برای نگهداری اعداد مختلط استفاده می‌شود. عدد مختلط از دو بخش تشکیل شده است:

• بخش حقیقی
• بخش موهومی

در پایتون، برای نمایش بخش موهومی از حرف j استفاده می‌شود.

voltage = 3 + 4j
signal_value = 2.5 - 1.2j

print(voltage)
print(type(signal_value))  # <class 'complex'>

برای دسترسی به بخش حقیقی و موهومی نیز می‌توان از ویژگی‌های real و imag استفاده کرد:

number = 3 + 4j

print(number.real)  # 3.0
print(number.imag)  # 4.0

مقدار تهی (None)

None یعنی متغیر فعلاً مقدار مشخصی ندارد.

prediction = None

print(prediction)

عملگرها در پایتون

عملگر (Operator) نمادی است که برای انجام عملیات های مختلف روی مقدارها و متغیرها اعمال می‌شود. عملگر ها انواع مختلفی دارد که به معرفی آنها می پردازیم.

عملگرهای حسابی

به عملگر های پایه ریاضی، عملگر های حسابی (Arithmetic Operators) گفته می شود.

a = 10
b = 3

print(a + b)   # 13
print(a - b)   # 7
print(a * b)   # 30
print(a / b)   # 3.333...
print(a // b)  # 3
print(a % b)   # 1
print(a ** b)  # 1000

عملگرهای مقایسه‌ای

عملگرهای مقایسه‌ای (Comparison Operators) نتیجه‌ای از نوع True یا False تولید می‌کنند.

heart_rate = 95

print(heart_rate == 95)  # True
print(heart_rate != 80)  # True
print(heart_rate > 100)  # False
print(heart_rate >= 95)  # True

دقت کنید: = برای مقداردهی و == برای مقایسه استفاده می‌شود.

عملگرهای انتساب

عملگر انتساب (Assignment Operators) عملگرها مقدار جدیدی را به متغیر اختصاص می‌دهند.

score = 10

score += 5
print(score)  # 15

score *= 2
print(score)  # 30

عملگرهای منطقی

از عملگرهای منطقی (Logical Operators) برای برای ترکیب شرط‌ها استفاده می‌شوند.

heart_rate = 110
is_adult = True

print(heart_rate > 100 and is_adult)  # True
print(heart_rate < 60 or heart_rate > 100)  # True
print(not is_adult)  # False

عملگرهای عضویت

عملگر های عضویت (Membership Operators) در بررسی وجود یک مقدار در یک مجموعه، رشته یا لیست استفاده می‌شوند.

labels = ["NORM", "MI", "STTC"]

print("MI" in labels)         # True
print("HYP" not in labels)    # True

عملگرهای هویتی

عملگرهای هویتی (Identity Operators) بررسی می‌کنند که دو متغیر به یک شیء در حافظه اشاره می‌کنند یا خیر.

value = None

print(value is None)      # True
print(value is not None)  # False

استفاده رایج و صحیح is، بررسی None است.

عملگرهای بیتی

عملگرهای بیتی (Bitwise Operators)، عملیات را روی نمایش دودویی اعداد صحیح انجام می‌دهند؛ یعنی عددها را به بیت‌های 0 و 1 تبدیل می‌کنند.مثلاً:

10 = 1010
6  = 0110

کاربرد واقعی: بررسی و مدیریت Flagها می باشد. عملگرهای بیتی در تنظیمات، سطح دسترسی، پروتکل‌های شبکه، پردازش داده‌های فشرده و سیستم‌های نهفته کاربرد دارند.

a = 10 # 1010
b = 6 # 0110

print(a & b) # 2 -> 0010
print(a | b) # 14 -> 1110
print(a ^ b) # 12 -> 1100
print(~a) # -11
print(a << 1) # 20 -> 10100
print(a >> 1) # 5 -> 0101

نتیجه گیری

متغیرها برای ذخیره‌سازی داده‌ها استفاده می‌شوند و می‌توانند انواع مختلفی مانند عدد صحیح (int)، عدد اعشاری (float)، رشته (str)، مقدار منطقی (bool)، لیست (list)، تاپل (tuple)، دیکشنری (dict)، مجموعه (set) و مقدار تهی (None) داشته باشند. همچنین یاد گرفتیم که انتخاب نام‌های واضح و رعایت قوانین نام‌گذاری، خوانایی و نگهداری کد را بهتر می‌کند.

عملگرها نیز ابزارهایی برای انجام محاسبات، مقایسه مقادیر، ترکیب شرط‌ها و مدیریت داده‌ها هستند. در پایتون از عملگرهای حسابی، مقایسه‌ای، انتساب، منطقی، عضویت، هویتی و بیتی استفاده می‌شود. یادگیری درست متغیرها و عملگرها، پایه ورود به مباحث مهم‌تر پایتون مانند شرط‌ها، حلقه‌ها، توابع، لیست‌ها و برنامه‌نویسی شی‌گرا است.