زبان برنامه‌نویسی جولیا (Julia) چیست؟ چه کاربردهایی دارد؟ زبان پایتون بهتر است یا جولیا؟ این دو زبان چه تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند؟ آیا این ادعا که زبان جولیا آینده ماشین لرنینگ و علوم داده است، صحت دارد؟ در این مقاله به تمام این سوالات پاسخ داده شده است.
ممکن است شما در زمینه ماشین لرنینگ و علوم داده با زبان پایتون فعال باشید و می‌خواهید بدانید آیا نیاز است دانش خود را گسترش دهید و زبان برنامه‌نویسی جولیا را یاد بگیرید؟ یا فردی علاقه‌مند به ماشین لرنینگ و علوم داده هستید و بین زبان پایتون و جولیا و سایر زبان‌های مشابه، نمی‌دانید کدام زبان را یاد بگیرید، این مقاله برای شماست.
آنچه در این نوشته خواهیم داشت
تاریخچه زبان برنامه‌نویسی جولیا
در سال ۲۰۰۹ بود که چهار دانشجوی دانشگاه MIT، به نام‌های جف بزانسون، استفان کارپینسکی، ویرال شاه و آلن ادلمن، تصمیم گرفتند زبان برنامه‌نویسی جدیدی را بسازند. زبانی که سرعت و کارایی زبان‌هایی مانند C و Fortran را با سادگی پایتون و R ترکیب کند.
به عبارت دیگر هدف سازندگان زبان جولیا این بود که نقاط قوت زبان‌های مختلف را در یک زبان گردآوری کنند.
در فوریه سال ۲۰۱۲، اولین نسخه عمومی زبان جولیا معرفی شد و به صورت متن‌باز (Open-source) در دسترس برنامه‌نویسان قرار گرفت.
زبان جولیا در طول سال‌های بعد به‌طور پیوسته کامل و ویژگی‌های جدیدی به آن اضافه شد.
در سال ۲۰۲۲، یعنی دهمین سالگرد معرفی جولیا، وبسایت رسمی آن اعلام کرد که این زبان تقریبا ۳۵ میلیون بار دانلود شده است، که این مقدار تقریبا ۵ برابر تعداد دانلودهای تجمعی سه سال گذشته بوده است. این نشان می‌دهد محبوبیت زبان جولیا رو به رشد است.
زبان برنامه‌نویسی جولیا (Julia) چیست؟
جولیا یک زبان برنامه‌نویسی سطح بالا، پویا، سریع و آسان است که به طور خاص برای محاسبات علمی، تحلیل‌های عددی، یادگیری ماشین و علوم داده طراحی شده و به دلیل سرعت بالا، کارایی، پویایی به زبانی قدرتمند و همه‌کاره برای حل طیف گسترده‌ای از مشکلات تبدیل شده است.
ویژگی‌های زبان جولیا
- یکی از جذابیت‌های اصلی زبان برنامه‌نویسی جولیا بدون شک سرعت آن است. این زبان از کامپایلر just-in-time (JIT) استفاده می‌کند که سرعت اجرای آن را بالا می‌برد. با این‌حال کامپایلر JIT هنوز هم دارای مشکلات زیرساختی است که اولین اجرای کد با تاخیر انجام می‌شود. طبق اسناد جولیا، این مشکلات در حال پیگیری و رفع هستند.
- اصول برنامه‌نویسی با جولیا ساده و واضح است. همچنین این زبان مانند پایتون کاربردهای گسترده‌ای دارد.
- جولیا یک زبان جدید است. بنابراین، این زبان هنوز مانند زبان‌های دیگر مانند پایتون به اندازه کافی محبوب نشده و اکوسیستم کوچکی دارد. البته نباید فراموش کرد که جولیا هنوز در حال رشد است و پیشبینی می‌شود محبوبیت آن در سال‌های آینده، افزایش پیدا کند.
- زبان برنامه‌نویسی جولیا برای افرادی که برنامه‌نویس حرفه‌ای نیستند، اما به تحلیل‌های ریاضی و عددی در کارشان نیاز دارند (مانند ریاضیدانان)، بسیار جذاب است. این جذابیت به دلیل این است که دستور کدهای عملیات‌های ریاضی در زبان جولیا ساده و شبیه به روشی است که در دنیای غیرکامپیوتری و در ریاضیات معمولی استفاده می‌شود. در نتیجه، استفاده از جولیا برای انجام محاسبات ریاضی، در مقایسه با پایتون برای افرادی که تخصصی در برنامه‌نویسی ندارند، راحت‌تر است.
چه‌کسانی از زبان جولیا استفاده می‌کنند؟
زبان برنامه‌نویسی جولیا در حوزه‌های مختلف علمی و صنعتی کاربرد دارد. یکی از کاربردهای اصلی جولیا در محاسبات علمی و عددی است که نیازمند عملکرد بالا و دقت بالاست. جولیا به‌دلیل سرعت پردازش و کارایی بالایش، برای تحلیل داده‌های بزرگ، شبیه‌سازی‌های پیچیده، و محاسبات عددی دقیق بسیار مناسب است. مثلاً در فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی محاسباتی، و مهندسی، از جولیا برای انجام شبیه‌سازی‌ها و مدل‌سازی‌های پیچیده استفاده می‌شود.
علاوه بر این، جولیا در حوزه یادگیری ماشین و هوش مصنوعی نیز کاربرد دارد. این زبان به دلیل سرعت بالا و توانایی انجام محاسبات ماتریسی پیچیده، برای آموزش مدل‌های یادگیری ماشین و شبکه‌های عصبی بسیار مناسب است. با توجه به قابلیت تعامل آسان جولیا با زبان‌های دیگر مانند پایتون، R، و C، و همچنین وجود کتابخانه‌های متنوع و پرقدرت، این زبان به انتخابی محبوب برای پژوهشگران و مهندسان داده تبدیل شده است.
بیشتر بخوانید: “مقایسه جامع زبان های برنامه نویسی پایتون و R“
زبان برنامه‌نویسی پایتون
زبان برنامه‌نویسی پایتون در اوایل دهه ۹۰ میلادی معرفی شد. هدف خیدو فان روسوم، خالق پایتون، این بود تا زبانی سطح بالا طراحی کند که درعین سادگی، کاربردی و همه‌فن‌حریف باشد.
زبان پایتون کتابخانه‌های بسیار گسترده‌ای دارد که این امکان را به برنامه‌نویس می‌دهد تا در پروژه‌های مختلف از آن استفاده کند. از طراحی وبسایت گرفته تا ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی، از تحلیل‌های آماری گرفته تا علوم داده، کتابخانه‌ها و فریمورک‌های پایتون فرآیند کدنویسی و توسعه را برای برنامه‌نویسان بسیار راحت کرده‌اند.
تمام این موارد باعث شده تا زبان پایتون اولین گزینه انتخاب برای افرادی باشد که می‌خواهند برنامه‌نویسی را شروع کنند. به همین دلیل است که زبان برنامه‌نویسی پایتون برای چند سال پی‌درپی به‌عنوان محبوب‌ترین زبان برنامه‌نویسی دنیا شناخته شده است.
بیشتر بخوانید: “با این نقشه راه متخصص داده شوید“
ویژگی‌ها زبان پایتون
درکنار تمام نقاط قوت پایتون مانند سادگی، کاربردی بودن و کتابخانه‌های متعدد که در بالا به آن اشاره شد، این زبان ویژگی‌های دیگری هم دارد که در برخی مواقع ممکن است به سود برنامه‌نویس و در برخی مواقع به ضرر برنامه‌نویس باشد:
- پایتون یک زبان تفسیری است یعنی کدهای نوشته شده در آن توسط یک مفسر (interpreter) و بدون نیاز به کامپایل شدن، خط به خط اجرا می‌شوند. این ویژگی به‌صورت کلی خوب است چون برنامه‌ها به‌صورت زنده اجرا می‌شوند. اما در برنامه‌هایی که نیاز به پردازش‌های سنگین یا محاسبات پیچیده دارند، باعث کندی در اجرا می‌شود.
- پایتون زبان انعطاف‌پذیری است. یعنی در پایتون نیاز نیست برنامه‌نویس نوع داده‌ها مثل integer یا string را تعریف کند. بلکه پایتون به صورت خودکار نوع داده را بر اساس مقادیر مورد استفاده تشخیص می‌دهد. این ویژگی کار برنامه‌نویس را به‌شدت ساده‌تر می‌کند، چون می‌تواند بدون نگرانی از جزئیات فنی، کدنویسی کند. بااینحال نباید فراموش کرد که این انعطاف‌پذیری در برخی مواقع باعث مصرف بیش‌ازحد حافظه و خطاهای زمان اجرا یا Run-time error می‌شود.
- درست است که پایتون یک زبان برنامه‌نویسی همه‌منظوره است. اما متاسفانه این زبان برای توسعه نرم‌افزارها و اپلیکیشن‌های موبایلی مناسب نیست.
بیشتر بخوانید: “مقایسه پایتون و ++C؛ کدام بهتر است؟“
مقایسه زبان پایتون و جولیا
با توجه به ویژگی‌هایی که از دو زبان برنامه‌نویسی پایتون و جولیا گفته شد، در این بخش به مقایسه جامع این دو زبان برنامه‌نویسی پرداخته شده است.
سرعت
اجازه دهید قبل از مقایسه این دو زبان برنامه‌نویسی، مفهوم سرعت در برنامه‌نویسی را از دو جنبه بررسی کنیم: سرعت اجرای برنامه و زمان شروع به کار برنامه. این دو مفهوم با یکدیگر متفاوتند.
منظور از سرعت اجرای برنامه این است که یک برنامه می‌تواند عملیات‌های محاسباتی یا پردازشی را با سرعت بالا انجام دهد. در این زمینه، جولیا معمولاً سریع‌تر از پایتون است، زیرا جولیا به‌طور خاص برای محاسبات علمی و عددی بهینه‌سازی شده است و کدهای آن به‌طورمستقیم به زبان ماشین کامپایل می‌شوند. این باعث می‌شود که اجرای محاسبات سنگین و پیچیده با جولیا سریع‌تر باشد.
درحالی‌که زمان شروع به کار برنامه، به مدت زمانی اشاره دارد که طول می‌کشد تا یک برنامه از لحظه‌ای که شما آن را اجرا می‌کنید، شروع به کار کند. پایتون در این زمینه عملکرد بهتری دارد.
بااینحال توسعه‌دهندگان هر دو این زبان‌ها در حال بهبود سرعت هستند. برای مثال مفسر پایتون، در زمینه پردازش‌های موازی و چند هسته‌ای بهتر شده است.
تعداد و تنوع کتابخانه‌ها
تعداد کتابخانه‌های پایتون بسیار زیاد است، تعداد کتابخانه‌های پایتون بیش از ۱۳۷۰۰۰ کتابخانه تخمین زده شده است. این کتابخانه‌ها طیف گسترده‌ای از موضوعات را از جمله علوم داده، یادگیری ماشین، توسعه وب، پردازش زبان طبیعی، و موارد دیگر را پوشش می‌دهند.
درحالی‌که جولیا در مقایسه با پایتون، تعداد کتابخانه‌های کمتری دارد. با این حال، تعداد کتابخانه های جولیا درحال‌افزایش است و تخمین زده می شود که در حال حاضر بیش از ۱۰۰۰۰ کتابخانه جولیا وجود داشته باشد. کتابخانه‌های جولیا بیشتر در حوزه‌های محاسبات علمی و عددی و ماشین لرنینگ کاربرد هستند.
محبوبیت
پایتون محبوب‌ترین زبان برنامه‌نویسی دنیاست. جامعه کاربران و توسعه‌دهندگان پایتون بسیار بزرگ است. در حالی که جامعه جولیا هنوز به این اندازه نرسیده است، اگرچه به تدریج در حال رشد است. طبق وبسایت TIOBE، پایتون رتبه اول را در لیست محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی دنیا دارد. درحالی‌که زبان جولیا در این لیست، در رتبه ۲۹ام قرار دارد.
بااینحال محبوبیت زبان جولیا در حال افزایش است و طبق آمار حدود ۷۶٪ از برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان پایتون در یک نظرسنجی اعلام کرده‌اند که دوست دارند زبان جولیا را به‌عنوان زبان برنامه‌نویسی بعدی انتخاب کنند.
|
ویژگی‌ها |
پایتون | جولیا |
|
سال انتشار |
۱۹۹۱ |
۲۰۱۲ |
|
نوع زبان |
تفسیری (Interpreted) |
کامپایلری (Compiled) |
|
تعداد کتابخانه‌ها |
۱۳۷۰۰۰+ |
۱۰۰۰۰+ |
| میزان محبوبیت براساس وبسایت TIOBE (۲۰۲۴) | اول |
۲۹ام |
|
سرعت |
در برخی موارد ممکن است کند باشد. | در برخی موارد سرعت بالاتری دارد. |
| درجه سختی | آسان | آسان تا متوسط |
جولیا بهتر است یا پایتون؟
با توجه به تمام مطالبی که گفته شد، پایتون و جولیا دو زبان برنامه‌نویسی کاربردی هستند. هرکدام از ابن زبان‌ها مزایا و معایب خاص خودش را دارد.
بااینحال زبان پایتون همچنان محبوب‌ترین زبان برنامه‌نویسی به‌ویژه در حوزه ماشین لرنینگ و علوم داده محسوب می‌شود. اگرچه زبان‌های دیگری مانند R و Julia آمده‌اند تا در این حوزه‌ها استفاده شوند، اما نمی‌شود اهمیت یادگیری زبان پایتون را نادیده گرفت.
در نتیجه اگر هیچ آشنایی با برنامه‌نویسی ندارید و می‌خواهید وارد دنیای بی‌حدومرز کدنویسی شوید، و به هوش مصنوعی، ماشین لرنینگ و کار با داده هم علاقه دارید، در شرکت در یک دوره جامع برنامه‌نویسی پایتون شک نکنید. زبان پایتون محبوب‌ترین زبان برنامه‌نویسی دنیاست و پیشبینی می‌شود این محبوبیت تا سال‌های آینده نیز پابرجا باشد.
اگر در حال حاضر برنامه‌نویس پایتون هستید، یعنی به تمام اصول برنامه‌نویسی با پایتون و کتابخانه‌های آن آشنا هستید و احساس می‌کنید برخی ویژگی‌های پایتون باعث محدودیت کارتان شده است، می‌توانید دانش برنامه‌نویسی خودتان را با یادگیری زبان‌های دیگری مانند R و جولیا گسترش دهید.