کتابخانه‌ در برنامه‌ نویسی چیست؟ معرفی آنها و راهنمای جامع

در دنیای گسترده برنامه‌نویسی، ابزارها و مفاهیم بسیاری وجود دارد که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا بتوانند سریع‌تر و کارآمدتر برنامه‌های خود را ایجاد کنند. یکی از این ابزارهای مهم، کتابخانه‌های برنامه‌نویسی است. این مقاله به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از کتابخانه‌های برنامه‌نویسی پیدا کنید و نحوه استفاده از آن‌ها را به طور کامل بیاموزید.

کتابخانه‌های برنامه‌نویسی چیست؟

کتابخانه‌های برنامه‌نویسی مجموعه‌ای از کدهای از پیش نوشته‌شده هستند که برای انجام وظایف خاص و مشترک در برنامه‌نویسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کدها می‌توانند شامل توابع، کلاس‌ها، رویه‌ها و داده‌های آماده باشند که توسط توسعه‌دهندگان قبلی نوشته شده‌اند و می‌توانند به سادگی در پروژه‌های مختلف استفاده شوند. هدف اصلی کتابخانه‌های برنامه‌نویسی این است که به برنامه‌نویسان کمک کنند تا از بازنویسی کدهای تکراری جلوگیری کنند و تمرکز بیشتری بر روی منطق اصلی برنامه‌های خود داشته باشند.

چرا باید از کتابخانه‌ها استفاده کنیم؟

استفاده از کتابخانه‌های برنامه‌نویسی چندین مزیت دارد که به بهبود کارایی و کیفیت پروژه‌های نرم‌افزاری کمک می‌کند. در ادامه به بررسی این مزایا می‌پردازیم:

1. صرفه‌جویی در زمان:به جای اینکه هر بار کدهای مورد نیاز خود را از ابتدا بنویسید، می‌توانید از کتابخانه‌های موجود استفاده کنید و در زمان خود صرفه‌جویی کنید. این امر به ویژه در پروژه‌های بزرگ و پیچیده که شامل تکرارهای متعدد است، اهمیت دارد.
   
2. کاهش خطاها:کتابخانه‌ها معمولاً توسط توسعه‌دهندگان مختلف مورد استفاده و آزمایش قرار گرفته‌اند. این بدین معناست که این کدها از لحاظ کارکردی نسبتاً بدون اشکال هستند و استفاده از آن‌ها می‌تواند خطر بروز خطا در برنامه‌های شما را کاهش دهد.
   
3. کد خواناتر و قابل نگهداری‌تر:با استفاده از کتابخانه‌ها، کدهای شما خواناتر و منظم‌تر می‌شوند. این امر نه تنها به شما بلکه به هر فرد دیگری که ممکن است در آینده با کد شما کار کند، کمک می‌کند تا بهتر آن را درک کند.
   
4. تمرکز بر منطق اصلی برنامه:استفاده از کتابخانه‌ها به شما این امکان را می‌دهد که به جای صرف وقت برای نوشتن کدهای پایه‌ای، تمرکز بیشتری بر روی منطق و قابلیت‌های اصلی برنامه خود داشته باشید.
   

انواع کتابخانه‌های برنامه‌نویسی:

کتابخانه‌های برنامه‌نویسی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام برای انجام وظایف خاصی طراحی شده‌اند. در این بخش به معرفی برخی از مهم‌ترین دسته‌های کتابخانه‌ها می‌پردازیم:

1. کتابخانه‌های استاندارد زبان‌های برنامه‌نویسی:این کتابخانه‌ها همراه با زبان‌های برنامه‌نویسی ارائه می‌شوند و شامل توابع و کلاس‌های پایه‌ای هستند که برای انجام وظایف معمول مانند مدیریت فایل، رشته‌ها، و داده‌های پایه‌ای به کار می‌روند.
   مثال‌ها: stdlib در C، java.util در جاوا، و collections در پایتون.
   
2. کتابخانه‌های رابط کاربری (UI):این کتابخانه‌ها به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا رابط‌های کاربری زیبا و کاربرپسندی را به سرعت و به سادگی ایجاد کنند. آن‌ها معمولاً شامل ابزارهایی برای ایجاد دکمه‌ها، فرم‌ها، پنجره‌ها و دیگر عناصر رابط کاربری هستند.
   مثال‌ها: React، Bootstrap، Tkinter.
   
3. کتابخانه‌های شبکه و ارتباطات:این دسته از کتابخانه‌ها ابزارهایی را فراهم می‌کنند که ارتباطات شبکه‌ای مانند ارسال و دریافت داده‌ها از طریق اینترنت یا شبکه‌های محلی را مدیریت کنند.
   مثال‌ها: requests در پایتون، Socket در جاوا، Netty در جاوا اسکریپت.
   
4. کتابخانه‌های گرافیکی و چندرسانه‌ای:این کتابخانه‌ها برای مدیریت تصاویر، صدا، و ویدیو به کار می‌روند. آن‌ها ابزارهای قدرتمندی برای پردازش گرافیکی و ایجاد محتوای چندرسانه‌ای ارائه می‌دهند.
   مثال‌ها: PIL در پایتون، OpenGL، DirectX.
   
5. کتابخانه‌های پایگاه داده:این کتابخانه‌ها ارتباط بین برنامه‌ها و پایگاه‌های داده را ساده می‌کنند و شامل ابزارهایی برای ایجاد، خواندن، به‌روزرسانی و حذف داده‌ها از پایگاه‌های داده هستند.
   مثال‌ها: SQLAlchemy در پایتون، Hibernate در جاوا، ActiveRecord در روبی.
   
6. کتابخانه‌های ریاضی و علمی:این کتابخانه‌ها شامل توابع و ابزارهای مختلف برای انجام محاسبات پیچیده ریاضی و علمی هستند.
   مثال‌ها: NumPy، SciPy در پایتون، Math در جاوا.

همچنین میتونید مقاله کاربرد زبان های مختلف در برنامه نویسی را در سایت اوکتینو بخوانید.

چگونه یک کتابخانه مناسب را انتخاب کنیم؟

انتخاب کتابخانه مناسب برای پروژه شما ممکن است چالش‌برانگیز باشد، به ویژه زمانی که تعداد زیادی از کتابخانه‌ها در دسترس هستند. در ادامه چند نکته کلیدی برای انتخاب کتابخانه مناسب ارائه شده است:

1. پایداری و پشتیبانی:مطمئن شوید که کتابخانه انتخابی شما پایداری کافی دارد و توسط جامعه توسعه‌دهندگان پشتیبانی می‌شود. این بدان معناست که کتابخانه باید به‌روزرسانی‌های منظم دریافت کند و مستندات کاملی داشته باشد.
   
2. سازگاری با پروژه:کتابخانه‌ای را انتخاب کنید که با زبان برنامه‌نویسی و پلتفرم پروژه شما سازگار باشد. به عنوان مثال، اگر از پایتون استفاده می‌کنید، کتابخانه‌ای را انتخاب کنید که به خوبی با پایتون سازگار باشد.
   
3. مستندات و مثال‌ها:بررسی کنید که آیا کتابخانه مستندات کامل و مثال‌های کاربردی دارد. این موارد به شما کمک می‌کنند تا سریع‌تر و بهتر از کتابخانه استفاده کنید.
   
4. عملکرد و کارایی:اگر پروژه شما به عملکرد بالایی نیاز دارد، از کتابخانه‌هایی استفاده کنید که بهینه‌سازی شده‌اند و کارایی بالایی دارند.
   
5. مجوز استفاده:بررسی کنید که کتابخانه دارای مجوز مناسبی برای استفاده در پروژه شما است. برخی کتابخانه‌ها ممکن است محدودیت‌هایی در استفاده تجاری داشته باشند.
   

محبوب‌ترین کتابخانه‌ها در زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی:

در هر زبان برنامه‌نویسی، کتابخانه‌هایی وجود دارند که به دلیل عملکرد عالی و محبوبیت زیاد، به طور گسترده توسط جامعه توسعه‌دهندگان استفاده می‌شوند. در این بخش به معرفی برخی از محبوب‌ترین کتابخانه‌ها در زبان‌های مختلف می‌پردازیم:

1. پایتون (Python):NumPy: برای محاسبات عددی و

علمی بسیار قدرتمند است و امکان کار با آرایه‌های چندبعدی و انجام عملیات پیچیده ریاضی را فراهم می‌کند.

• Pandas: برای تحلیل داده و مدیریت داده‌ها به کار می‌رود و ابزاری ضروری برای علم داده و یادگیری ماشین است.
• Requests: یکی از بهترین کتابخانه‌ها برای انجام درخواست‌های HTTP و ارتباط با API‌ها است.
• Django/Flask: فریمورک‌های وب معروف در پایتون که به شما امکان می‌دهند برنامه‌های تحت وب پیچیده را به سرعت توسعه دهید.

1. جاوا (Java):Spring Framework: یکی از قدرتمندترین فریمورک‌ها برای توسعه برنامه‌های تحت وب و خدمات وب (Web Services) در جاوا است.
   Hibernate: یک کتابخانه ORM که به شما امکان می‌دهد به سادگی با پایگاه داده‌ها کار کنید و کوئری‌های SQL را به شیوه‌ای شیءگرا بنویسید.
   Apache Commons: مجموعه‌ای از کتابخانه‌های مفید و عمومی که شامل ابزارهای مختلف برای کار با رشته‌ها، فایل‌ها، و عملیات‌های ریاضی است.
   
2. جاوا اسکریپت (JavaScript):React: یک کتابخانه محبوب برای ساخت رابط‌های کاربری که توسط فیسبوک توسعه یافته و به طور گسترده در برنامه‌های وب مدرن استفاده می‌شود.
   Lodash: مجموعه‌ای از ابزارهای قدرتمند برای کار با آرایه‌ها، اشیاء، و رشته‌ها که باعث ساده‌تر شدن کدنویسی می‌شود.
   Express: فریمورکی سبک و سریع برای ساخت برنامه‌های وب و APIها که در کنار Node.js استفاده می‌شود.
   
3. سی‌شارپ (C#):.NET Core: یک پلتفرم چندمنظوره برای توسعه برنامه‌های تحت وب، دسکتاپ و موبایل که توسط مایکروسافت توسعه یافته است.
   Entity Framework: کتابخانه ORM برای سی‌شارپ که به شما امکان می‌دهد به سادگی با پایگاه داده‌ها کار کنید.
   NUnit: یک کتابخانه تست برای سی‌شارپ که به شما کمک می‌کند تا تست‌های واحدی (unit tests) برای برنامه‌های خود بنویسید.
   
4. روبی (Ruby):Rails (Ruby on Rails): فریمورک محبوب برای توسعه برنامه‌های تحت وب که به دلیل فلسفه‌ی "قوانین کمتر، کنوانسیون بیشتر" مشهور است.
   RSpec: یک کتابخانه تست برای روبی که به شما امکان می‌دهد تا تست‌های خود را به شیوه‌ای توصیفی و خوانا بنویسید.
   Sinatra: فریمورکی سبک برای توسعه برنامه‌های وب کوچک و سریع که بسیار ساده و انعطاف‌پذیر است.

با تشکر از تیم طراحی سایت اوکتینو بابت منبع این مقاله.