راهنمای کامل نصب کتابخانه در پایتون

روش‌های نصب کتابخانه در پایتون

فرایند نصب کتابخانه در زبان برنامه نویسی پایتون بسته به نیازها و محیط توسعه شما، به روش‌های مختلفی انجام می‌شود. هر روش مزایا و معایب خاص خود را دارد و انتخاب گزینه مناسب به عواملی مانند نوع پروژه، سیستم‌عامل و ابزارهای مورد استفاده بستگی دارد. در این راهنما روش‌های مختلف نصب کتابخانه در پایتون از جمله استفاده از ابزارهای pip ،conda ،virtualenv و حتی نصب دستی را بررسی خواهیم کرد تا روش دلخواه‌تان را از میان آن‌ها انتخاب کنید. 

نحوه نصب کتابخانه در پایتون با استفاده از pip

ابزار pip مدیر پکیج پیش‌فرض در پایتون است. این ابزار به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا کتابخانه‌ها و پکیج‌های موجود در مخزن PyPI یا Python Package Index را به‌راحتی نصب، مدیریت و حذف کنند. استفاده از pip به دلیل سادگی، سرعت و سازگاری گسترده با اکثر کتابخانه‌های پایتون، گزینه اول توسعه‌دهندگان برای نصب کتابخانه است.

نصب pip در پایتون

اکثر توزیع‌های مدرن پایتون pip را به صورت پیش‌فرض همراه خود دارند. برای اطمینان از نصب بودن pip، در ترمینال یا خط فرمان (Command Prompt) این دستور را وارد کنید:

pip --version

گاهی این دستور در لینوکس یا پایتون۳ کار نمی‌کند؛ در این شرایط از دستور زیر استفاده کنید:

pip3 --version

اگر pip نصب باشد، نسخه آن نمایش داده می‌شود. در غیر این صورت باید آن را دستی نصب کنید. مراحل نصب دستی pip با اسکریپت get-pip.py:

1. اسکریپت را دانلود کنید: get-pip.py

2. ترمینال یا خط فرمان را باز کرده و به مسیر فایل دانلود شده بروید.

3. دستور زیر را اجرا کنید:

python get-pip.py

نصب یک کتابخانه با pip

پس از نصب ابزار pip استفاده از کتابخانه در پایتون بسیار ساده است. کافی است دستور زیر را در ترمینال یا خط فرمان وارد کنید:

pip install <library_name>

به جای <library_name>، نام کتابخانه‌ موردنظر را بنویسید. مثلا برای نصب کتابخانه requests که برای کار با درخواست‌های HTTP استفاده می‌شود، این دستور را اجرا کنید:

pip install requests

این دستور به‌طور خودکار آخرین نسخه کتابخانه را از مخزن PyPI دانلود و نصب می‌کند. گاهی نیاز به نصب نسخه خاصی از یک کتابخانه دارید. در این صورت از دستور زیر استفاده کنید:

pip install requests==2.28.1

در این حالت نسخه 2.28.1 از کتابخانه requests نصب خواهد شد. اگر در این مرحله با خطای نصب کتابخانه در پایتون مواجه شدید، مشکل عدم‌دسترسی به مخزن PyPI یا ناسازگاری نسخه پایتون است. برای رفع این خطا مطمئن شوید که نسخه پایتون شما با کتابخانه مورد نظر سازگار است.

بروزرسانی و حذف کتابخانه‌ها با pip

یکی از مزایای pip مدیریت آسان کتابخانه‌های نصب‌شده است. برای به‌روزرسانی کتابخانه به آخرین نسخه، از این دستور استفاده کنید:

pip install --upgrade <library_name>

اگر قصد حذف یک کتابخانه را دارید، کافی است دستور زیر را اجرا کنید:

pip uninstall <library_name>

این دستور کتابخانه را از سیستم شما حذف می‌کند، اما برخی وابستگی‌ها همچنان باقی می‌مانند. در چنین مواردی استفاده از محیط‌های مجازی (virtual environments) توصیه می‌شود که در بخش‌های بعدی به آن خواهیم پرداخت.

بررسی نسخه کتابخانه نصب‌شده

برای اطمینان از نصب صحیح کتابخانه و اطلاع از نسخه آن، از این دستور بهره ببرید:

pip show <library_name>

دستور فوق اطلاعاتی مانند نسخه، مسیر نصب و وابستگی‌های کتابخانه را نمایش می‌دهد. این اطلاعات زمانی به‌درد می‌خورد که می‌خواهید از سازگاری کتابخانه با پروژه مطمئن شده یا علت نصب‌نشدن کتابخانه در پایتون را پیدا کنید.

2. نصب کتابخانه با Conda (برای کاربران Anaconda)

Anaconda توزیع قدرتمندی از پایتون است که به‌طور خاص برای علم داده، یادگیری ماشین و محاسبات علمی طراحی شده. این توزیع شامل مجموعه‌ای از کتابخانه‌های پرکاربرد مانند NumPy، Pandas و Matplotlib است و ابزار conda را به‌عنوان مدیر پکیج ارائه می‌دهد. 

برخلاف pip که تنها برای مدیریت پکیج‌های پایتون طراحی شده، conda وابستگی‌های غیرپایتونی (مانند کتابخانه‌های نوشته‌شده به زبان C یا Fortran) را هم مدیریت می‌کند. این ویژگی conda را به گزینه‌ای ایده‌آل برای پروژه‌های پیچیده تبدیل کرده است.

مزایای استفاده از Conda:

• مدیریت بهتر وابستگی‌ها نسبت به pip

• مدیریت آسان محیط‌های مجازی برای پروژه‌های مختلف

• نصب خودکار وابستگی‌های پیچیده

• دسترسی به کتابخانه‌هایی که روی PyPI موجود نیست

نصب کتابخانه با دستور (conda install library-name)

برای نصب کتابخانه با conda دستور زیر را در ترمینال Anaconda Prompt وارد کنید:

conda install <library_name>

همان‌طور که گفتیم به جای <library_name> باید نام کتابخانه موردنظر را بنویسید. مثلا برای نصب کتابخانه numpy که برای کار با آرایه‌های چندبعدی استفاده می‌شود، دستور زیر را اجرا کنید:

conda install numpy

مشابه pip می‌توانید نسخه خاصی از یک کتابخانه را نصب کنید:

conda install numpy=1.21.0

اگر در این مرحله با خطای نصب کتابخانه در پایتون مواجه شدید، احتمالا مشکل از به‌روز نبودن conda باشد. با دستور زیر conda را به جدیدترین نسخه آپدیت کنید:

conda update conda

تفاوت conda و pip در مدیریت پکیج‌ها

هر دو ابزار pip و conda برای مدیریت بسته‌ها در پایتون استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌های مهمی با هم دارند:

1. مخزن بسته‌ها: pip بسته‌ها را از PyPI دانلود می‌کند، در حالی که conda از مخزن Anaconda Repository و کانال‌های دیگر استفاده می‌کند.

2. وابستگی‌ها: conda در مدیریت وابستگی‌های پیچیده بین بسته‌های مختلف (حتی بسته‌های غیرپایتونی) عملکرد بهتری نسبت به pip دارد.

3. محیط‌های مجازی: conda به طور پیش‌فرض از محیط‌های مجازی پشتیبانی می‌کند. در مقابل برای استفاده از pip در محیط‌ مجازی باید از ابزار virtualenv استفاده کنید.

4. گسترده کاربرد: اگر نیاز به نصب کتابخانه‌هایی مانند TensorFlow با پشتیبانی از GPU دارید، conda می‌تواند به‌طور خودکار وابستگی‌هایی مانند CUDA و cuDNN را نصب کند. در pip باید این موارد به صورت دستی انجام دهید. 

استفاده همزمان از pip و conda در یک محیط گاهی منجر به ناسازگاری‌ می‌شود؛ بنابراین در هر پروژه فقط یکی از این ابزارها را بکار بگیرید. 

3. نصب کتابخانه در محیط مجازی (Virtualenv و venv)

یکی از چالش‌های اصلی در توسعه پروژه‌های پایتون، مدیریت وابستگی‌ها و جلوگیری از تداخل میان کتابخانه‌های مختلف است. گاهی در یک پروژه به نسخه خاصی از یک کتابخانه نیاز دارید، اما در پروژه‌ای دیگر نسخه متفاوتی از همان کتابخانه مورد نیاز است. نصب این نسخه‌ها در حالت عادی منجر به ناسازگاری و خطا می‌شود اما محیط مجازی (Virtual Environment) می‌تواند مشکل را به راحتی حل کند. 

محیط مجازی یک فضای ایزوله را برای هر پروژه ایجاد می‌کند. در این فضا می‌توانید کتابخانه‌ها و نسخه‌های مورد نیاز هر پروژه را بدون تاثیر بر سایر پروژه‌ها یا محیط اصلی پایتون نصب و مدیریت کنید. استفاده از محیط مجازی روشی حرفه‌ای و ضروری برای مدیریت پروژه‌های پایتون است و از بروز بسیاری از مشکلات جلوگیری می‌کند.

ایجاد محیط مجازی در پایتون

توسعه‌دهندگان برای ایجاد محیط مجازی از دو ابزار رایج استفاده می‌کنند:

1. venv: این ابزار در خود پایتون (نسخه ۳.۳ به بعد) تعبیه شده و نیاز به نصب جداگانه ندارد.

2. virtualenv: این یکی قدیمی‌تر است و امکانات بیشتری نسبت به venv دارد، اما باید جداگانه نصب شود.

برای ایجاد محیط مجازی با venv مراحل زیر را دنبال کنید:

۱. ترمینال یا خط فرمان سیستم را باز کنید.

۲. به دایرکتوری پروژه خود بروید. برای مثال:

cd /path/to/your/project

۳. این دستور را اجرا کنید تا محیط مجازی ایجاد شود:

python -m venv env

در این دستور env نام پوشه‌ای است که محیط مجازی در آن ایجاد می‌شود. می‌توانید هر نام دلخواه دیگری را جایگزین آن کنید.

۴. پس از ایجاد محیط مجازی باید آن را فعال کنید. در ویندوز از دستور زیر استفاده کنید:

env\Scripts\activate

در لینوکس و مک باید این دستور را بزنید:

source env/bin/activate

حالا محیطی ایزوله دارید و می‌توانید کتابخانه‌های مورد نیاز پروژه فعلی را بدون تأثیر بر سایر پروژه‌ها یا سیستم اصلی نصب کنید.

نصب و استفاده از کتابخانه‌ها در محیط مجازی

پس از فعال‌سازی محیط مجازی نوبت به نصب کتابخانه در آن می‌رسد. ابزار اصلی مدیریت پکیج مثل حالت عادی همان pip است:

pip install requests

هر کتابخانه‌ای که در این حالت نصب کنید، فقط در محیط مجازی نصب خواهد شد.

برای غیر فعال کردن محیط مجازی از دستور deactivate استفاده کنید.

4. نصب کتابخانه از سورس و فایل‌های محلی

گاهی اوقات نیاز دارید کتابخانه‌ای را از منبعی غیر از مخزن رسمی PyPI نصب کنید یا از نسخه‌ای خاص که هنوز منتشر نشده، استفاده کنید. در ادامه روش انجام این‌کار را توضیح می‌دهیم. 

دانلود و نصب کتابخانه از GitHub

اکثر توسعه‌دهندگان کد منبع کتابخانه‌های خود را در پلتفرم‌ GitHub منتشر می‌کنند. برای نصب کتابخانه از GitHub ابتدا باید مخزن مورد نظر را دانلود یا کلون کنید. فرض کنید می‌خواهید کتابخانه‌ای به نام example-lib را نصب کنید:

۱. ابتدا مخزن را با استفاده از git کلون کنید:

git clone https://github.com/username/example-lib.git

۲. وارد پوشه کلون شده و دستور setup.py را اجرا کنید:

cd repo

python setup.py install

 pip به شما اجازه می‌‌دهد کتابخانه را مستقیم از GitHub و بدون دانلود دستی نصب کنید:

pip install git+https://github.com/username/example-lib.git

این روش برای نصب سریع کتابخانه‌های در حال توسعه یا آزمایشی مفید است.

نصب کتابخانه با استفاده از فایل .whl

فایل‌های .whl یا Wheel فرمتی استاندارد برای توزیع کتابخانه‌های پایتون هستند که فرایند نصب را ساده‌تر می‌کنند. این فایل‌ها معمولاً از سایت‌هایی مانند PyPI یا مخازن دیگر دانلود می‌شوند. 

فرض کنید فایل مورد نظر شما library.whl نام دارد. برای نصب کافی است این دستور را اجرا کنید:

pip install library.whl

مزیت اصلی فایل‌های .whl در این است که نیازی به کامپایل کد منبع ندارند و بنابراین بسیار سریع‌تر نصب می‌شوند. بااین‌حال باید نسخه فایل آنها با نسخه پایتون و سیستم‌عامل سازگار باشد.

رفع مشکلات متداول در نصب کتابخانه‌ها

نصب کتابخانه در پایتون همیشه ساده و بی‌دردسر نیست. گاهی اوقات با خطاها و مشکلاتی مواجه می‌شویم که ساعت‌ها وقت ما را می‌گیرند. در ادامه برخی از مشکلات رایج و راه‌حل‌های آن‌ها را مرور می‌کنیم.

خطای ModuleNotFoundError و روش حل آن

یکی از خطاهای رایج هنگام استفاده از کتابخانه‌ها ModuleNotFoundError است که دلایل مختلفی دارد:

• کتابخانه اصلاً نصب نشده باشد.

• کتابخانه در محیط مجازی اشتباهی نصب شده باشد.

• نام کتابخانه را اشتباه تایپ کرده باشید.

برای رفع مشکل مراحل زیر را دنبال کنید:

۱. ابتدا مطمئن شوید که کتابخانه مورد نظر نصب شده است. دستور pip list

لیست کتابخانه‌های نصب‌شده را نمایش می‌دهد. اگر لایبرری مورد نظر در لیست نبود، آن را نصب کنید.

۲. اگر در محیط مجازی هستید، مطمئن شوید کتابخانه را در همان محیط نصب کرده‌اید.

۳. نام ماژول را بررسی کنید. گاهی اوقات نام پکیج در pip با نامی که در کد وارد می‌کنید متفاوت است. مثلا برای استفاده از ماژول PIL، باید پکیج Pillow را نصب کنید.

۴. اگر از IDE یا ویرایشگر خاصی استفاده می‌کنید، تنظیمات مفسر پایتون (Interpreter) باید به محیط درست اشاره کند.

ناسازگاری نسخه‌ها و حل آن با pip freeze

گاهی اوقات دو کتابخانه با هم ناسازگار هستند یا به نسخه‌های خاصی از یکدیگر نیاز دارند که در دسترس نیست. این مشکل باعث بروز خطاهای عجیب و غریب می‌شود.

برای حل آن می‌توانید از دستور pip freeze استفاده کنید که لیستی از همه کتابخانه‌های نصب شده به همراه نسخه‌های آن‌ها را به شما می‌دهد. با دستور زیر این لیست در فایلی به نام requirements.txt ذخیره می‌شود:

pip freeze > requirements.txt

اگر می‌خواهید لیستی از کتابخانه‌ها را یکجا نصب کنید، نام آنها را در فایل requirements.txt وارد کرده و دستور زیر را اجرا کنید:

pip install -r requirements.txt

جمع‌بندی

در این راهنما با روش‌های مختلف نصب کتابخانه در پایتون از جمله ابزارهای pip، conda، محیط‌های مجازی و نصب دستی آشنا شدیم. تسلط بر این مهارت‌ها توسعه پروژه‌ها را ساده‌تر کرده و از بروز مشکلات رایج جلوگیری می‌کند. 

برای یادگیری عمیق‌تر پایتون و تسلط بر مهارت‌های برنامه‌نویسی می‌توانید در بوت‌کمپ پایتون موسسه کلاسور شرکت کنید. این بوت‌کمپ با حضور مربیان مجرب و به‌صورت پروژه‌محور طراحی شده و شما را برای ورود به بازار کار آماده می‌کند.

سوالات متداول

1. کتابخانه در پایتون چیست؟ مجموعه‌ای از ماژول‌ها و توابع از پیش نوشته شده است که توسعه‌دهنده را از نوشتن دوباره کدهای تکراری برای وظایف خاص بی‌نیاز می‌کند.

2. pip چیست؟ ابزار استاندارد مدیریت بسته برای پایتون است. از pip برای نصب، به‌روزرسانی و حذف کتابخانه‌های پایتون استفاده می‌شود.

3. چگونه لیستی از کتابخانه‌های نصب شده را ببینم؟ برای مشاهده همه لایبرری‌های نصب شده روی سیستم از دستور pip list استفاده کنید.

4. چرا pip روی سیستم من کار نمی‌کند؟ این مشکل معمولا به خاطر نصب نبودن pip یا ناسازگاری آن با نسخه پایتون رخ می‌دهد. 

5. محیط مجازی چیست و چه کاربردی دارد؟ محیط مجازی فضایی ایزوله برای پروژه‌های پایتون است که از تداخل کتابخانه‌ها با هم جلوگیری می‌کند.

6. خطای Permission denied هنگام نصب کتابخانه چیست؟ این خطا معمولاً به این معنی است که شما مجوزهای لازم برای نصب کتابخانه در دایرکتوری سیستم را ندارید.