Python. Основы программирования

1. Введение в программирование
• Что такое программирование? ....8
• Зачем учить программирование? ....8
• Почему Python? ....9
2. Установка и настройка Python
• Установка Python на Windows ................................................... 1 О
• Установка Python на macOS .... .. .............. .................................. 1 О
• Установка Python на Linux ....11
• Настройка среды разработки (IDE) ......................... ....12
3. Основы Python
• Первая программа на Python .. ..... .. ........ ...... ...... .... ... ... .... .. ...... ....13
• Переменные и типы данных ....14
• Операторы и выражения ......................... ..... ................... ....15
• Ввод и вывод данных ............ .... ... ............. ................... .... ....17
4. Управляющие конструкции
• Условные операторы (if, elif, else) ...... ..................................... .. ....18
• Циклы (for, while) ........................ ....19
• Примеры использования циклов и условий ..................... ....21
5. Функции
• Определение и вызов функций ................. .............. ....22
• Аргументы и параметры функций ...... ...... .... .. ......................... ....23
1
• Возвращение значений из функций ....24
• Примеры функций .. ............... .. ........ ... ................... .. ............ ....25
6. Структуры данных
• Списки (lists) ......... ..... ... ............ ....... ... ................ .... ....27
• Кортежи (tuples) ....28
• Словари ( dictionaries) ............. .............. ..... ... ..... .... ..... ... ....... ....29
• Множества (sets) ....30
• Примеры работы со структурами данных ....31
7. Работа с файлами
• Чтение и запись файлов ............. ........ .... ....... ....33
• Работа с текстовыми файлами .... .................... ...... . ........ ... ...... ....33
• Работа с бинарными файлами ........................ .... ....34
• Примеры работы с файлами .... ....35
8. Обработка ошибок и исключений
• Типы исключений .................... .................................... ....37
• Обработка исключений с помощью try-except ....39
• Создание собственных исключений ........................................... ....40
• Примеры обработки ошибок .................. ......... ......................... ....41
9. Модули и пакеты
• Импортирование модулей ........... ............................ ......... ....... ....43
• Создание собственных модулей ................................... . ... ..... ....44
2
• Установка сторонних модулей ....44
• Примеры использования модулей ............................................. ....45
10. Объектно-ориентированное программирование (ООП)
• Классы и объекты ....48
• Наследование ....... ... .................... ... .............. .... ....49
• Инкапсуляция ....50
• Полиморфизм ....51
• Примеры ООП ....52
11. Работа с библиотеками
• Библиотека NumPy для научных вычислений ........... . ....55
• Библиотека Pandas для работы с данными ....56
• Библиотека Matplotlib для визуализации данных ....57
• Примеры использования библиотек ....58
12. Веб-разработка с Python
• Введение в веб-разработку ........ ... ............ ..... ....... .... ...... .. .... ....60
• Фреймворк Flask ................................... ..... ................ .... ....61
• Фреймворк Django ....62
• Примеры веб-приложений ......... ..................... ... .................... ....64
13. Работа с базами данных
• Введение в базы данных ....68
• Работа с SQLite ....70
3
• Работа с PostgreSQL ....72
• Примеры работы с базами данных ......... .. .. ....... .... ... ........... .... ....73
14. Проекты и практические задания
• Проект 1: Калькулятор ....78
• Проект 2: Игра "Угадай число" ....79
• Проект 3: Веб-скрейпер ....80
• Проект 4: Веб-приложение "Список дел" ... ...... ..... ............ ....82
15. Заключение
• Что дальше? ....85
• Основные языки программирования ......................... ....87
• Пример сайта на Python .................... ... ...... ........ .... ....91
16. Области применения Python
Веб-разработка:
Фреймворки : Django, Flask, Pyramid ....... ................... ..... .... .... .. ....102
Применение: Создание веб-сайтов, веб-приложений, API ....108
Научные вычисления и анализ данных:
Библиотеки: NumPy, Pandas, SciPy ....110
Применение: Обработка и анализ больших объемов данных, научные
исследования, статистический анализ ....115
Машинное обучение и искусственный интеллект:
Библиотеки: TensorFlow, Keras, scikit-learn, PyTorch .... ............ ........ ....118
Применение: Разработка моделей машинного обучения, нейронных сетей,
систем компьютерного зрения и обработки естественного языка ... .. ....124
4
Автоматизация задач:
Библиотеки: Selenium, BeautifulSoup, Scrapy ........ ... .... .... ... .... .... ... ....126
Применение: Веб-скрейпинг, автоматизация рутинных задач, тестирование
программного обеспечения ....131
Разработка мобильных приложений:
Фреймворки: Kivy, BeeWare .. .... .. ................... .. .... .. ..... . .......... ... ....132
Применение: Создание кроссплатформенных мобильных приложений для
Android и iOS .. ... ...... ............... ............ .... ..... .... ... .... .... ..... ....137
Разработка игр:
Библиотеки: Pygame, Panda3D ....138
Применение: Создание 2D и 3D игр, симуляций ....144
Кибербезопасность:
Библиотеки: Scapy, Requests .......... .. .............................. ....145
Применение: Сканирование сети, пентестинг, анализ уязвимостей .......... ....149
Работа с базами данных:
Библиотеки: SQLAlchemy, Django ОRМ, SQLite ............. .. ..... ....151
Применение: У правление реляционными и нереляционными базами данных,
создание ОRМ-моделей ... ...... ................ .......... ....... .. ....... .... ....... ....157
Обработка изображений и видео:
Библиотеки: OpenCV, PIL (Pillow) ................................ .... ....159
Применение: Обработка и анализ изображений, создание видеофильтров,
компьютерное зрение ....165
(loT):
Библиотеки : MicroPython, CircuitPython .... ....... .... .... ..... .. .......... ....167
Применение: Разработка программного обеспечения для микроконтроллеров
и устройств IoT ........................... .. .. ................................. .... ....171
5
Финансовый анализ:
Библиотеки: Pandas, NumPy, SciPy ........ ...... .. .. ............. ..... ... ........... ....173
Применение: Анализ финансовых данных, моделирование рынков,
алгоритмическая торговля ................................... ........................... 1 79
Обработка естественного языка (NLP):
Библиотеки: NL ТК, SpaCy ...... .. .......... ..... ..... ............ .. . ....180
Применение: Анализ текста, обработка естественного языка, создание чат-
ботов ... ... ...... ..... .... ... ... ...... ...... ...... .. ....185
Образование и обучение:
Применение: Создание образовательных платформ, интерактивных учебных
материалов, симуляций ....188
Биоинформатика:
Библиотеки: Biopython ....195
Применение: Анализ биологических данных, геномика, протеомика ....197
Робототехника:
Библиотеки: ROS (Robot Operating System) ....199
Применение: Разработка программного обеспечения для роботов,
автоматизация робототехнических систем ........ ... .. .. ..... ...... ....202
Мультимедиа:
Библиотеки : PyDub, MoviePy ...... ... ............... .. ........ ........ ... ............ ....204
Применение: Обработка аудио и видео файлов, создание мультимедийных
приложений .................. .. ..... ......................... ........... . ....208
Геопространственные данные:
Библиотеки: GeoPandas, Shapely ...................................................... 21 О
Применение: Анализ геопространственных данных, создание карт и
геоинформационных систем .... ... ..... ... .............. .... .......... ....215
6
Сетевое программирование:
Библиотеки: Twisted, Asyncio .. ....... ... ...... .. .......... .. .... .......... .. .. ... ....216
Применение: Разработка сетевых приложений,
обработка асинхронных задач ....221
Визуализация данных:
Библиотеки: Matplotlib, Seabom, Plotly ................. ... ................. .. ....222
Применение: Создание графиков и визуализаций для анализа данных ... ....228
Автоматизация офисных задач:
Библиотеки: OpenPy XL, Pandas ... .. ... ......... ... ....230
Применение: Обработка Ехсеl-файлов,
автоматизация отчетов и аналитики ............. .. ...... .. .... ....235
17. Приложения
• Ресурсы для дальнейшего изучения ... .................. .. ....240
• Справочник по синтаксису Python ...... .. ........ .. ...... .... ...... .. ...... ....241
• Полезные ссылки и ресурсы ................ ....... ....................... ....243

Эта книга охватывает широкий спектр тем, связанных с использованием Python для решения различных задач. Каждая глава посвящена отдельной области применения Python, предоставляя подробное описание библиотек, инструментов и примеров их использования. Изучение этих тем позволяет разработчикам, ученым и специалистам в различных областях эффективно использовать язык программирования Python для решения сложных задач и создания надежных и эффективных решений.