کتاب‌خانه‌های مهم پایتون که برنامه‌نویسان این زبان باید با آن‌ها آشنا باشند

1. Scrapy

Scrappy کتاب‌خانه محبوب پایتون در زمینه خزش در وب (web scraping) یا به عبارت ساده‌تر، ساخت ربات‌های خزنده وب است. توسعه‌دهندگان از این کتاب‌خانه برای ساخت خزنده‌های وب در زمینه ایندکس‌گذاری و جمع‌آوری اطلاعات استفاده می‌کنند، اما امکان استفاده از آن برای کاربردهای دیگری مثل داده‌کاوی، خودکارسازی تست‌ها و غیره نیز وجود دارد. به بیان دیگر، Scrapy به شما در زمینه استخراج دقیق و هوشمندانه داده‌ها کمک می‌کند. کافی است به این کتاب‌خانه اعلام کنید قصد استخراج اطلاعات چه وب‌سایت یا صفحه‌ای در یک وب‌سایت را دارید تا پس از گذشت چند ثانیه، اطلاعات موردنظر را در اختیارتان قرار دهد. در ادامه، می‌توانید این داده‌های استخراج‌شده را پردازش کنید و به‌شکل ساختاریافته در فایلی با فرمت‌های csv، json دریافت کنید یا اطلاعات را به‌شکل مستقیم در پایگاه داده ذخیره کنید. بنابراین، به‌جای این‌که از صفر شروع کنید و زحمت استفاده از کتاب‌خانه‌هایی مثل BeautifulSoup و Requests را به خودتان بدهید، با نوشتن چند خط کد نه‌تنها به داده‌های وب‌سایت، بلکه به کدهای اچ‌تی‌ام‌ل سایت نیز دسترسی پیدا می‌کنید. Scrapy کتاب‌خانه‌ای متن‌باز و محبوب است که در گروه پراستفاده‌ترین کتاب‌خانه‌های پایتون قرار می‌گیرد. 

مطلب پیشنهادی

زبان برنامه‌نویسی پایتون

با زبان برنامه‌نویسی پایتون چه کارهایی می‌توان انجام داد

2. PyTorch

پای‌تورچ یکی دیگر از کتاب‌خانه‌های پرکاربرد پایتون است که به‌شکل متن‌باز ارائه شده و امکان استفاده از آن همراه با نام‌پای وجود دارد. این کتاب‌خانه گزینه مناسبی در زمینه ساخت شبکه‌های عصبی عمیق است. به‌طور معمول، توسعه‌دهندگان همراه با کتاب‌خانه فوق از سایتون، نام‌پای و اسکی‌پای نیز استفاده می‌کنند. پای‌تورچ به‌دلیل داشتن سبک برنامه‌نویسی شی‌ءگرا مشهور است. به‌طور مثال، هنگامی که یک مدل سفارشی یا مجموعه داده سفارشی ایجاد می‌کنید، به احتمال زیاد یک کلاس جدید ایجاد می‌کنید که کتاب‌خانه‌های پیش‌فرض پای‌تورچ را ارث‌بری می‌کند. در این حالت، تنها کاری که باید انجام دهید، تطابق متدها با نیازهای کاری است. بد نیست بدانید که شرکت‌هایی مثل متا، توییتر، انویدیا و اوبر از پای‌تورچ برای توسعه فرآیندهای نمونه‌سازی در زمینه تحقیق و ساخت الگوریتم‌های یادگیری عمیق استفاده می‌کنند. 

3. Requests

Requests یکی از محبوب‌ترین کتاب‌خانه‌های پایتون است که بر مبنای مجوز Apache2 منتشر شده است. این کتاب‌خانه‌ با هدف ایجاد استانداردهایی برای ارسال و دریافت درخواست‌های مبتنی بر HTTP توسعه پیدا کرد. کتاب‌خانه مذکور از طریق ارائه واسط‌های برنامه‌نویسی کاربردی به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد روی به‌کارگیری داده‌ها و سرویس‌های ارائه‌شده توسط وب‌سرویس‌ها متمرکز شوند و وقت خود را بیهوده صرف پیچیدگی‌های برنامه‌نویسی مرتبط با وب‌سرویس نکنند. به‌طور کلی، کتاب‌خانه فوق اجازه می‌دهد درخواست‌ها و محاوره‌های خود را به کمک متدهای استاندارد و گوناگون HTTP ایجاد کنید، به کمک رشته‌ کوئری (Query String) و بدنه پیام (Message Body)، قسمت سرآیند (Header) و داده (Data) محاوره‌ها را مطابق نیاز و کاربرد موردنظر خود تغییر دهید، داده‌‌های مورد نیاز را بر مبنای تکنیک ارسال درخواست (Request) و پاسخ (Response) دریافت کنید، درخواست‌های موردتایید (Authenticated Request) برای وب‌سرویس‌ها ارائه کنید و درخواست‌های خود را به‌گونه‌ای پیکربندی کنید که با مشکلات رایجی مثل پشتیبان‌گیری یا کاهش سرعت روبه‌رو نشوید. 

4. کتاب‌خانه PyMongo

یکی دیگر از کتاب‌خانه‌های پایتون است که در زمینه کار با پایگاه داده MongoDB مورد استفاده قرار می‌گیرد. پایگاه‌های داده وظیفه نگه‌داری، درج، حذف و به‌روزرسانی اطلاعات را دارند تا هر زمان کاربر اطلاعاتی را درخواست کرد، در کوتاه‌ترین زمان در اختیارش قرار دهند. توسعه‌دهندگانی که قصد استفاده از پایگاه داده MongoDB را دارند برای برقراری ارتباط با این بانک اطلاعاتی از کتاب‌خانه مذکور استفاده می‌کنند، زیرا سرعت، قدرت، انعطاف‌پذیری و گسترش‌پذیری زیادی در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد.

مطلب پیشنهادی

برای آن‌ها که از برنامه‌نویسی هیچ نمی‌دانند (و می‌دانند)

شبکه منتشر کرد: کتاب الکترونیکی دوره مقدماتی آموزش پایتون

5. کتاب‌خانه PyFlux

PyFlux کتابخانه‌ای برای تحلیل و پیش‌بینی سری‌های زمانی است. کاربران می‌توانند از میان طیف انعطاف‌پذیری از گزینه‌های مدل‌سازی و استنتاج ارائه‌شده توسط این کتاب‌خانه، گزینه مدنظر خود را انتخاب کنند و از خروجی ارائه‌شده برای پیش‌بینی و بازنگری استفاده کنند. کاربران می‌توانند یک مدل احتمالی کامل بسازند که در آن داده‌های \(y)  و متغیرهای پنهان (پارامترها) \(z) به‌عنوان متغیرهای تصادفی از طریق یک احتمال مشترک \(p\left(y,z\right)\) در نظر گرفته شوند. مزیت رویکرد فوق این است که تصویر کامل‌تری از عدم قطعیت ارائه می‌دهد که اهمیت زیادی در پروژه‌های مرتبط با سری زمانی و پیش‌بینی‌ها دارد. از طرف دیگر، برای سرعت بخشیدن به روند انجام کارها، کاربران می‌توانند به‌سادگی از تخمین حداکثر احتمال برای تسریع در روند محاسبات استفاده کنند. 

6.Zappa

Zappa برای ساخت و استقرار برنامه‌های پایتون فارغ از سرور و رویداد-محور در AWS Lambda + API Gateway مورد استفاده قرار می‌گیرد. توسعه‌دهندگان می‌توانند کتاب‌خانه فوق را به‌عنوان میزبان وب فارغ از سرور برای ساخت برنامه‌های پایتون مورد استفاده قرار دهند. این کتاب‌خانه به‌دلیل مقیاس‌بندی بالا و ساده‌سازی روند ساخت برنامه‌های کاربردی مورد توجه قرار دارد. روش استفاده از کتاب‌خانه فوق به این صورت است که ابتدا باید پروژه‌های خود را در فایل‌های فشرده لامبدا قرار دهید و آن‌ها را روی آمازون S3 آپلود کنید، نقش‌ها و مجوزهای لازم AWS IAM را تنظیم کنید، برنامه خود را بر مبنای مراحل مختلف (dev، staging، prod) مستقر کنید و مسیرها، متدها و پاسخ‌های یکپارچه‌سازی‌شده API Gateway پروژه خود را پیکربندی کنید.

7. Arrow

Arrow از کتاب‌خانه‌های محبوب پایتون است که ویژگی‌های بسیاری را برای ساخت، قالب‌بندی، تبدیل تاریخ، زمان و نشانه‌گرهای زمانی ارائه می‌دهد. Arrow را باید کتاب‌خانه‌ای توصیف کنیم که برای مدیریت ساده‌تر تاریخ و زمان در پایتون مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل استفاده از کتاب‌خانه مذکور این است که قابلیت‌های بسیاری برای مدیریت زمان در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد. در مقایسه با کتاب‌خانه استاندارد پایتون برای مدیریت زمان، کتاب‌خانه مذکور کاربری ساده‌تری دارد. این کتاب‌خانه چهار ویژگی کاربردی در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد. اول آن‌که، متدهایی با کاربری روشن مثل now() و utcnow ارائه می‌کند که برای تبدیل زمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، سه قالب پیشرفته نمایشی برای نمایش خواناتر تاریخ‌ها و زمان‌ها ارائه می‌کند و در نهایت امکان نمایش تاریخ و زمان به‌شکل محلی را در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد. همان‌گونه که مشاهده می‌کنید، قابلیت‌هایی که کتاب‌خانه فوق در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد، فراتر از کتاب‌خانه استاندارد پایتون است. 

8.Theano

یکی دیگر از کتاب‌خانه‌های قدرتمند در ارتباط با یادگیری عمیق است که برای بهینه‌سازی، تعریف و ارزیابی معادلات عددی ریاضی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از ویژگی‌های کاربردی کتاب‌خانه فوق باید به توانایی کار با پردازنده‌های مرکزی و گرافیکی، سرعت بالا در انجام محاسبات، سازگاری با کتاب‌خانه‌های نام‌پای و کتاب‌خانه‌های بومی پایتون، انجام بهینه محاسبات، ارائه قابلیت‌هایی برای آزمایش و اعتبارسنجی به‌منظور تشخیص سریع خطاها و توانایی ادغام قدرتمند با نام‌پای اشاره کرد. کتاب‌خانه فوق با بهینه‌سازی آرایه‌های چندبعدی و بردارها، سرعت توسعه مدل‌های یادگیری ماشین را افزایش می‌دهد. همچنین، به‌دلیل قابلیت‌های کاربردی زیادی که ارائه می‌کند، در زمینه ساخت شبکه‌های عصبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

9. TensorFlow

تنسورفلو، کتاب‌خانه متن‌باز یادگیری ماشین قابل استفاده با پایتون و سی‌پلاس‌پلاس است. از ویژگی‌های این کتاب‌خانه باید به مشتق‌گیری خودکار که نیاز به نوشتن کدهای دستی برای پیاده‌سازی الگوریتم پس انتشار را برطرف می‌کند، موازی‌سازی خودکار و استفاده بهینه از پردازنده گرافیکی که نقش مهمی در انجام سریع‌تر پردازش‌های سنگین دارد، TensorBoard که ابزاری است که به توسعه‌دهندگان اجازه مصورسازی گراف محاسباتی را می‌دهد و غیره اشاره کرد. به‌طور کلی، تنسورفلو کتاب‌خانه مدرنی در زمینه کار با الگوریتم‌های یادگیری ماشین است که برای توسعه، آموزش و طراحی مدل‌های یادگیری عمیق استفاده می‌شود. از این ابزار می‌شود برای محاسبات عددی استفاده کرد و به‌نحوی جایگزینی برای تینو (Theano) است. 

10. Dash

دش (Dash) چارچوب متن‌بازی برای ساخت رابط‌هایی است که در زمینه مصورسازی داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کتاب‌خانه که در سال 2017 به‌عنوان کتاب‌خانه پایتون منتشر شد، به‌گونه‌ای توسعه یافته است که امکان استفاده از آن در زبان‌های برنامه‌نویسی آر و جولیا وجود دارد. دش به دانشمندان داده کمک می‌کند تا برنامه‌های کاربردی وب تحلیلی را بدون نیاز به دانش پیشرفته توسعه وب ایجاد کنند. سه فناوری مرکزی دش به‌شرح زیر هستند: 

•  Flask عملکرد وب‌سرور را ارائه می‌کند.
•  React.js رابط کاربری صفحه وب را پردازش می‌کند.
•  Plotly.js نمودارهای مورد استفاده در برنامه‌های کاربردی را تولید می‌کند.

در نگاه اول، کار با این کتاب‌خانه نگران‌کننده به‌نظر می‌رسد، اما این‌گونه نیست. دش در پس‌زمینه روند مدیریت این مولفه‌های مرکزی را انجام می‌دهد. به بیان دقیق‌تر، کافی است روی نوشتن کدهای خود با زبان‌های برنامه‌‌نویسی پایتون، آر یا جولیا متمرکز شوید و اطلاعات مختصری در مورد CSS داشته باشید تا بتوانید برنامه‌های با رابط کاربری جذاب در حوزه داده‌ها را آماده کنید. 

11.Fire

Python Fire کتاب‌خانه‌ای است که برای ساخت خودکار رابط‌های خط فرمان و به دور از هرگونه اشیاء گرافیکی پایتون مورد استفاده قرار می‌گیرد. Python Fire یک راهکار ساده برای ساخت این مدل برنامه‌ها در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد. علاوه بر این، مجموعه‌ای غنی از ابزارها در زمینه توسعه و اشکال‌زدایی کدهای پایتون در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد. همان‌گونه که اشاره شد، توسعه‌دهندگان با استفاده از کتاب‌خانه فوق برای ساخت برنامه‌های خط‌ فرمان نیازی به کدنویسی ندارند. تنها کافی است متد Fire را فراخوانی کنید و در ادامه ملزوماتی که نیاز دارید در محیط فوق وجود داشته باشد را به‌شکل آرگومان در متد قرار دهید. 

12. Behold

اگر به دنبال راهکاری برای اشکال‌زدایی ساده کدها هستید، دستور print در پایتون راهکار خوبی در این زمینه است. اما اگر روی پروژه بزرگی کار می‌کنید به کتاب‌خانه قدرتمندی در این زمینه نیاز دارید که اجازه دهد به ساده‌ترین شکل کدها را اشکال‌زدایی کنید. Behold راهکاری قدرتمند در این زمینه ارائه می‌کند. با استفاده از کتاب‌خانه مذکور می‌توانید ظاهری منحصربه‌فرد به خروجی‌های مربوط به عملیات اشکال‌زدایی بدهید. Behold از مولفه‌های مختلف پایتون مثل چاپ یک شیء، لغت‌نامه، فهرست و غیره پشتیبانی می‌کند.

13. Click

Click اجازه می‌دهد در زمان کوتاهی رابط‌های متنی را برای برنامه‌های کاربردی ایجاد کنید. درست است که رابط کاربری گرافیکی، جذابیت‌های خاص خود را دارد، اما در محیط‌های حرفه‌ای و دارای درجه امنیت بالا، کارشناسان از ابزارهای خط فرمان استفاده می‌کنند که به‌طور طبیعی آسیب‌پذیری‌های کمتری نسبت به نمونه‌های گرافیکی دارند. علاوه بر این، برنامه‌های خط‌ فرمان سریع‌تر از نمونه‌های گرافیکی هستند. از طرفی، ساخت یک رابط کاربری متنی با استفاده از کدهای پایه پایتون فرآیند سخت و زمان‌بری است، اما با استفاده از Click این موضوع به کار ساده‌‌ای تبدیل می‌شود. 

14.Pipenv

Pipenv بسته‌ای است که تمام ابزارهای لازم را برای ایجاد یک محیط مجازی برای پروژه‌های پایتون فراهم می‌کند. بسته فوق به‌طور خودکار وابستگی‌های پروژه را از طریق فایل Pipfile نصب یا حذف می‌کند. علاوه بر این، اجازه می‌دهد تمام نیازمندی‌ها و وابستگی‌های برنامه کاربردی را در یک Pipfile واحد قرار دهید. 

15. Nuitka

با استفاده از این کتاب‌خانه می‌توانید کدهای پایتون را به برنامه‌های اجرایی سی تبدیل کنید. از این جهت، Nutika عملکردی شبیه به Cython دارد. البته، با وجود آن‌که Cython دستورات و ترکیب نحوی منحصربه‌فرد خود را دارد، اما Nutika توانایی کار با برنامه‌های کاربردی پایتون را دارد. یکی از ویژگی‌های کاربردی کتاب‌خانه مذکور، قابلیت بهینه‌سازی کدها در فرآیند تبدیل آن‌ها به کدهای سی است. 

16. Numba

پایتون، زبان برنامه‌نویسی‌ای است که طیف گسترده‌ای از کتاب‌خانه‌ها و چارچوب‌های کاربردی از آن پشتیبانی می‌کنند. به‌طور مثال، NumPy یکی از سریع‌ترین کتاب‌خانه‌های پایتون نوشته‌شده به زبان C است.

این کتاب‌خانه به‌شکل گسترده برای عملیات‌های ریاضی توسط دانشمندان و مهندسان علم داده مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این‌حال، کتاب‌خانه قدرتمند دیگری که در این زمینه وجود دارد، Numba است که با استفاده از تکنیک‌های خاص خود سرعت اجرای برنامه‌ها را بالاتر می‌برد. خوشبختانه، هنگامی که از Numba استفاده می‌کنید، این توانایی را دارید که از راهکارهای ارائه‌شده توسط NumPyاستفاده کنید. 

17. Openpyxl

کتاب‌خانه Openpyxl به‌منظور کار و مدیریت فایل‌های اکسل مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ابزار قابلیت خودکارسازی روند ساخت صفحات گسترده، فرمو‌ل‌ها و حتا پر کردن سلول‌های داده را دارد. فارغ از موارد یادشده، به توسعه‌دهندگان امکان تغییر مشخصات داده‌های اکسل را نیز می‌دهد.اگر روی پروژه‌ای کار می‌کنید که مرتبط با صفحات گسترده اکسل است، پیشنهاد می‌کنیم از این کتاب‌خانه استفاده کنید تا روند انجام کارها سریع‌تر شود. 

18. EbookLib

EbookLib ابزار قدرتمندی است که روند ساخت فایل‌های epub را ساده می‌کند. این کتاب‌خانه از Epub2 و Epub3 پشتیبانی می‌کند و توانایی کار با کیندل (Kindle) را دارد. با استفاده از کتاب‌خانه فوق می‌توانید متون و تصاویری را که در قالب HTML قرار دارند به یک کتاب کامل با جدول محتوا، ساختار متنی و غیره تبدیل کنید.