Python. Экспресс-курс. 3-е изд.

Введение...................................................................................................15

Предисловие..............................................................................................16
Благодарности...........................................................................................17
О книге......................................................................................................18
Как использовать книгу.........................................................................................................................18
Структура книги.......................................................................................................................................19
Правила оформления кода...................................................................................................................20
Упражнения................................................................................................................................................21
Ответы к упражнениям..........................................................................................................................21
Исходный код............................................................................................................................................21
Системные требования..........................................................................................................................21
Программные требования.....................................................................................................................21
Об авторе.....................................................................................................................................................22
Об иллюстрации на обложке...............................................................................................................22
От издательства........................................................................................................................................22
Часть 1. Первые шаги.............................................................................23
Глава 1. Знакомство с Python......................................................................24
1.1. Почему мне стоит использовать Python?................................................................................24
1.2. Сильные стороны Python..............................................................................................................25
1.3. Не самые сильные стороны Python............................................................................................28
1.4. Почему нужно изучать Python 3?...............................................................................................30
Итоги............................................................................................................................................................31
Глава 2. Первые шаги..................................................................................32
2.1. Установка Python..............................................................................................................................32
2.2. Базовый интерактивный режим и IDLE..................................................................................34
2.3. Использование окна оболочки Python в IDLE......................................................................36
2.4. Hello, World.........................................................................................................................................37
2.5. Использование интерактивного приглашения для изучения Python...........................38
Итоги............................................................................................................................................................39
Глава 3. Краткий обзор Python....................................................................40
3.1. Общее описание Python.................................................................................................................40
3.2. Встроенные типы данных..............................................................................................................41
3.3. Управляющие конструкции..........................................................................................................49
3.4. Создание модуля..............................................................................................................................53
3.5. Объектно-ориентированное программирование..................................................................54
Итоги............................................................................................................................................................56
Часть 2. Основной материал..................................................................57
Глава 4. Основы..........................................................................................58
4.1. Отступы и оформление блоков...................................................................................................58
4.2. Комментарии.....................................................................................................................................60
4.3. Переменные и присваивание........................................................................................................60
4.4. Выражения..........................................................................................................................................62
4.5. Строки..................................................................................................................................................63
4.6. Числа.....................................................................................................................................................64
4.7. Значение None...................................................................................................................................68
4.8. Получение данных от пользователя..........................................................................................68
4.9. Встроенные операторы...................................................................................................................69
4.10. Основной стиль программирования на Python...................................................................69
Итоги............................................................................................................................................................70
Глава 5. Списки, кортежи и множества.........................................................71
5.1. Сходство между списками и массивами...................................................................................71
5.2. Индексы списков..............................................................................................................................72
5.3. Модификация списков...................................................................................................................74
5.4. Сортировка списков........................................................................................................................77
5.5. Другие распространенные операции со списками................................................................79
5.6. Вложенные списки и глубокое копирование..........................................................................83
5.7. Кортежи...............................................................................................................................................85
5.8. Множества..........................................................................................................................................89
Итоги............................................................................................................................................................91
Глава 6. Строки..........................................................................................92
6.1. Строки как последовательности символов.............................................................................92
6.2. Основные операции со строками................................................................................................93
6.3. Специальные символы и экранированные последовательности.....................................93
6.4. Методы строк.....................................................................................................................................96
6.5. Преобразование объектов в строки.........................................................................................105
6.6. Использование метода format...................................................................................................107
6.7. Форматирование строк с символом %...................................................................................109
6.8. Строковая интерполяция...........................................................................................................111
6.9. Байтовые строки............................................................................................................................112
Итоги.........................................................................................................................................................113
Глава 7. Словари.......................................................................................114
7.1. Что такое словарь?........................................................................................................................114
7.2. Другие операции со словарями................................................................................................116
7.3. Подсчет слов....................................................................................................................................119
7.4. Что может использоваться в качестве ключа?....................................................................120
7.5. Разреженные матрицы.................................................................................................................121
7.6. Словари как кэши..........................................................................................................................122
7.7. Эффективность словарей...........................................................................................................123
Итоги.........................................................................................................................................................124
Глава 8. Управляющие конструкции...........................................................125
8.1. Цикл while........................................................................................................................................125
8.2. Команда if-elif-else.........................................................................................................................126
8.3. Цикл for.............................................................................................................................................127
8.4. Генераторы строк и словарей.....................................................................................................131
8.5. Команды, блоки и отступы.........................................................................................................133
8.6. Логические значения и выражения........................................................................................136
8.7. Простая программа для анализа текстового файла...........................................................138
Итоги.........................................................................................................................................................139
Глава 9. Функции.....................................................................................140
9.1. Базовые определения функций................................................................................................140
9.2. Параметры функций....................................................................................................................141
9.3. Изменяемые объекты в качестве аргументов......................................................................145
9.4. Локальные, нелокальные и глобальные переменные.......................................................147
9.5. Присваивание функций переменным....................................................................................149
9.6. Лямбда-выражения.......................................................................................................................149
9.7. Функции-генераторы...................................................................................................................150
9.8. Декораторы......................................................................................................................................151
Итоги.........................................................................................................................................................153
Глава 10. Модули и правила областей видимости........................................154
10.1. Что такое модуль?.......................................................................................................................154
10.2. Первый модуль............................................................................................................................155
10.3. Команда import............................................................................................................................158
10.4. Путь поиска модулей.................................................................................................................158
10.5. Приватные имена в модулях...................................................................................................160
10.6. Библиотечные и сторонние модули.....................................................................................161
10.7. Правила областей видимости и пространств имен Python..........................................162
Итоги.........................................................................................................................................................169
Глава 11. Программы Python.....................................................................170
11.1. Создание простейшей программы........................................................................................171
11.2. Прямое исполнение сценариев в UNIX..............................................................................176
11.3. Сценарии в macOS......................................................................................................................177
11.4. Возможности выполнения сценариев в Windows............................................................177
11.5. Программы и модули.................................................................................................................178
11.6. Распространение приложений Python................................................................................183
Итоги.........................................................................................................................................................185
Глава 12. Работа с файловой системой.......................................................187
12.1. os и os.path против pathlib........................................................................................................187
12.2. Пути и имена.................................................................................................................................188
12.3. Получение информации о файлах........................................................................................196
12.4. Другие операции с файловой системой..............................................................................198
12.5. Обработка всех файлов в поддереве каталогов................................................................201
Итоги.........................................................................................................................................................202
Глава 13. Чтение и запись файлов..............................................................205
13.1. Открытие файлов и объектов file..........................................................................................205
13.2. Закрытие файлов.........................................................................................................................206
13.3. Открытие файлов для записи или в других режимах....................................................206
13.4. Функции чтения и записи текстовых и двоичных данных..........................................207
13.5. Чтение и запись с использованием pathlib.........................................................................210
13.6. Экранный ввод/вывод и перенаправление........................................................................210
13.7. Чтение структурированных двоичных данных с использованием
модуля struct...........................................................................................................................................213
13.8. Сериализация и модуль pickle................................................................................................215
13.9. Модуль shelve...............................................................................................................................218
Итоги.........................................................................................................................................................221
Глава 14. Исключения...............................................................................222
14.1. Знакомство с исключениями..................................................................................................222
14.2. Исключения в Python................................................................................................................226
14.3. Менеджеры контекста и ключевое слово with..................................................................236
Итоги.........................................................................................................................................................238
Часть 3. Расширенные возможности языка.......................................239
Глава 15. Классы и объектно-ориентированное программирование..............240
15.1. Определение классов.................................................................................................................240
15.2. Переменные экземпляров........................................................................................................242
15.3. Методы............................................................................................................................................243
15.4. Переменные класса.....................................................................................................................245
15.5. Статические методы и методы классов...............................................................................247
15.6. Наследование...............................................................................................................................249
15.7. Наследование и переменные экземпляров и классов.....................................................252
15.8. Основные возможности классов Python............................................................................253
15.9. Приватные переменные и приватные методы...................................................................255
15.10. Использование @property для создания более гибких
переменных экземпляров...................................................................................................................256
15.11. Правила области видимости и пространств имен
для экземпляров классов....................................................................................................................258
15.12. Деструкторы и управление памятью.................................................................................262
15.13. Множественное наследование.............................................................................................263
Итоги.........................................................................................................................................................265
Глава 16. Регулярные выражения..............................................................266
16.1. Что такое регулярное выражение?.......................................................................................266
16.2. Регулярные выражения со специальными символами..................................................267
16.3. Регулярные выражения и необработанные строки.........................................................268
16.4. Извлечение совпавшего текста из строк.............................................................................270
16.5. Замена текста с использованием регулярных выражений...........................................274
Итоги.........................................................................................................................................................276
Глава 17. Типы данных как объекты...........................................................277
17.1. Типы тоже являются объектами............................................................................................277
17.2. Использование типов................................................................................................................278
17.3. Типы и пользовательские классы..........................................................................................278
17.4. Утиная типизация.......................................................................................................................280
17.5. Что такое специальный метод-атрибут?.............................................................................281
17.6. Поведение объекта как списка...............................................................................................282
17.7. Специальный метод-атрибут __getitem__.........................................................................283
17.8. Полноценная эмуляция списков объектами.....................................................................286
17.9. Субклассирование встроенных типов.................................................................................288
17.10. Когда используются специальные методы-атрибуты..................................................290
Итоги.........................................................................................................................................................291
Глава 18. Пакеты......................................................................................292
18.1. Что такое пакет?..........................................................................................................................292
18.2. Первый пример............................................................................................................................293
18.3. Конкретный пример...................................................................................................................294
18.4. Атрибут __all__...........................................................................................................................298
18.5. Правильное использование пакетов.....................................................................................299
Итоги.........................................................................................................................................................300
Глава 19. Использование библиотек Python...............................................301
19.1. «Батарейки в комплекте»: стандартная библиотека.......................................................301
19.2. За пределами стандартной библиотеки..............................................................................306
19.3. Установка дополнительных библиотек Python................................................................307
19.4. Установка библиотек Python с использованием pip и venv.........................................307
19.5. PyPI (CheeseShop)......................................................................................................................309
Итоги.........................................................................................................................................................309
Часть 4. Работа с данными...................................................................311
Глава 20. Обработка данных в файлах........................................................312
20.1. Проблема: бесконечный поток файлов данных................................................................312
20.2. Сценарий: адовая поставка продуктов................................................................................313
20.3. Дальнейшая организация.........................................................................................................315
20.4. Экономия места: сжатие и удаление....................................................................................317
Итоги.........................................................................................................................................................320
Глава 21. Обработка файлов данных..........................................................321
21.1. Знакомство с ETL.......................................................................................................................321
21.2. Чтение текстовых файлов........................................................................................................322
21.3. Файлы Excel..................................................................................................................................331
21.4. Очистка данных...........................................................................................................................333
21.5. Запись файлов данных..............................................................................................................336
Итоги.........................................................................................................................................................339
Глава 22. Передача данных по сети............................................................340
22.1. Получение файлов......................................................................................................................340
22.2. Получение данных через API.................................................................................................344
22.3. Структурированные форматы данных................................................................................346
22.4. Извлечение веб-данных............................................................................................................355
Итоги.........................................................................................................................................................359
Глава 23. Хранение данных........................................................................360
23.1. Реляционные базы данных......................................................................................................360
23.2. SQLite: использование базы данных sqlite3......................................................................361
23.3. MySQL, PostgreSQL и другие реляционные базы данных...........................................363
23.4. Простая работа с базами данных с ORM............................................................................364
23.5. Базы данных NoSQL..................................................................................................................371
23.6. Хранение пар «ключ–значение» в Redis.............................................................................372
23.7. Документы в MongoDB............................................................................................................375
Итоги.........................................................................................................................................................378
Глава 24. Анализ данных...........................................................................379
24.1. Средства Python для анализа данных..................................................................................379
24.2. Jupyter Notebook..........................................................................................................................380
24.3. Python и pandas............................................................................................................................383
24.4. Очистка данных...........................................................................................................................385
24.5. Агрегирование и преобразования данных..........................................................................390
24.6. Графическое представление данных.....................................................................................395
24.7. Когда pandas использовать не рекомендуется..................................................................396
Итоги.........................................................................................................................................................396
Практический пример...............................................................................397
Загрузка данных....................................................................................................................................397
Получение и разбор погодных данных..........................................................................................407
Приложение А. Документация Python.......................................................414
А.1. Обращение к документации Python в интернете..............................................................414
А.2. Как стать питонистом.................................................................................................................418
A.3. PEP 8 — руководство по стилю программирования Python.........................................420
A.4. Комментарии..................................................................................................................................426
A.5. Дзен Python....................................................................................................................................435
Приложение Б. Ответы на упражнения......................................................437
Б.1. Глава 4...............................................................................................................................................437
Б.2. Глава 5...............................................................................................................................................440
Б.3. Глава 6...............................................................................................................................................443
Б.4. Глава 7...............................................................................................................................................446
Б.5. Глава 8...............................................................................................................................................448
Б.6. Глава 9...............................................................................................................................................450
Б.7. Глава 10.............................................................................................................................................454
Б.8. Глава 11.............................................................................................................................................455
Б.9. Глава 12.............................................................................................................................................456
Б.10. Глава 13..........................................................................................................................................457
Б.11. Глава 14..........................................................................................................................................460
Б.12. Глава 15..........................................................................................................................................463
Б.13. Глава 16..........................................................................................................................................467
Б.14. Глава 17..........................................................................................................................................469
Б.15. Глава 18..........................................................................................................................................470
Б.16. Глава 20..........................................................................................................................................471
Б.17. Глава 21..........................................................................................................................................473
Б.18. Глава 22..........................................................................................................................................474
Б.19. Глава 23..........................................................................................................................................477
Б.20. Глава 24..........................................................................................................................................479