کتابخانه‌های پایتون مانند جعبه ابزار برنامه نویسی هستند. در هر کتابخانه، تعداد زیادی کدهای از پیش نوشته شده به صورت آماده قرار گرفته‌اند. این کدها شامل توابع، ماژول‌ها و کلاس‌های مختلف هستند. کتابخانه های پایتون برای تازه کارها و حرفه‌ای‌ها ساخته شده‌اند و کتابخانه‌های Request و FastAPI و Matplotlib تنها سه مورد از این کتابخانه‌ها به شمار می‌آیند.  تقریبا برای کار در هر زمینه‌ای کتابخانه‌ای در پایتون، تعریف شده است. برای مثال می‌توانیم از حوزه‌های «علم داده» (Data Science)، توسعه اپلکیشین‌های تحت وب، «یادگیری ماشین» (Machine Learning) و غیره نام ببریم. به طور خلاصه باید بگوییم که کتابخانه‌های پایتون، کدنویسی را سریع‌تر، ساده‌تر و کار‌آمدتر کرده‌اند. در این مطلب از مجله فرادرس با بهترین کتابخانه های پایتون برای تازه کارها آشنا می‌شویم. ابتدا همه آن‌ها را معرفی می‌کنیم و سپس یک به یک هر کدام را توضیح می‌دهیم.

بهترین کتابخانه‌ های پایتون برای تازه کارها کدام هستند؟

منظور از بهترین کتابخانه های پایتون برای تازه کارها، کتابخانه‌هایی هستند که هم استفاده از آن‌ها تقریبا ساده‌ است. هم در مهم‌ترین حوزه‌های فعالیت پایتون به کار برده می‌شوند. این کتابخانه‌ها بیشتر کارهای پیچیده را با کمک کلاس‌ها و توابع خود انجام می‌دهند. در فهرست زیر، ۱۴ کتابخانه پایتون مناسب برای استفاده توسط تازه کار‌ها را نام برده‌ایم.

• Requests
• FastAPI
• Asyncio
• Aiohttp
• Tkinter
• Pygame
• Pillow
• OpenCV
• Kivy
• NumPy
• Pandas
• SciPy
• Matplotlib
• Seaborn

در ادامه مطلب تمام این کتابخانه‌ها را تک به تک به صورت خلاصه معرفی کرده‌ایم.

کتابخانه Requests

با کمک کتابخانه Requests در پایتون ارسال و دریافت درخواست‌های «HTTP» بسیار ساده‌تر و سریع‌تر انجام می‌‌شود. از این کتابخانه برای کار با «API»-ها هم استفاده می‌شود. کتابخانه «Requests» یکی از محبوب‌ترین ابزارهای پایتون برای کار با API-های وب و واکشی اطلاعات از اینترنت است. روش استفاده از این کتابخانه ساده‌ است. کدهای آن بسیار خوانا بوده و به راحتی قابل درک هستند. توسعه دهندگان با کمک Requests از روبه‌رو شدن با پیچیدگی‌های پروتکل‌های HTTP اجتناب می‌کنند.

تقریبا در تمام دوره‌های پایتون، استفاده از Requests آموزش داده می‌شود. زیرا به گزینه استانداردی برای ارسال درخواست‌های HTTP تبدیل شده است. برای آشنایی و آموزش استفاده از این کتابخانه می‌توانید فیلم آموزش رایگان کتابخانه Requests پایتون + مفاهیم پایه، مدیریت APIها و درخواست‌های HTTP را از فرادرس مشاهده کنید. لینک این فیلم را در پایین نیز قرار داده‌ایم.

اگر در پروژه‌ای به ارسال و دریافت داده از اینترنت نیاز داشته باشیم، با استفاده از این کتابخانه می‌توانیم در زمان و انرژی خود صرفه‌جویی کنیم. در نتیجه بدون درگیر شدن با پیچیدگی پروتکل‌های شبکه رایانه ای، فقط بر روی ویژگی‌های اصلی اپلیکیشن تمرکز می‌کنیم.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Requests

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Requests را بیان کرده‌ایم.

• ارسال ساده در خواست‌های HTTP: بدون نیاز به انجام کارهای اضافی به راحتی درخواست‌های HTTP ارسال می‌کند.
• وجود عملکرد‌های اضافی: می‌تواند فایل‌ها را آپلود کند، استریم‌ها را دانلود کند و مانند مرورگرها، گواهی‌های SSL را بررسی کند.
• مدیریت خودکار داده‌ها: توانایی رمزگشایی خودکار داده‌ها و استخراج آن‌ها از حالت فشرده باعث شده که فرایند مدیریت پاسخ‌ها بسیار راحت‌تر انجام شود.
• مدیریت ارتباط: برای صرفه جویی در زمان، ارتباطات ایجاد شده را باز نگه می‌دارد و دوباره از آن‌ها استفاده می‌کند.
• قابلیت سفارشی‌سازی و انعطاف‌پذیری: کتابخانه Requests به کاربران این امکان را می‌دهد که ویژگی‌هایش را به صورت سفارشی تغییر بدهند. کاربران با توجه به نیاز‌های خاص پروژه، می‌توانند ویژگی‌های این کتابخانه را بهینه‌سازی کنند.
• دسترسی سراسری: Requests به طور کامل از تمام دامنه‌ها و URL-های بین‌المللی پشتیبانی می‌کند. در نتیجه گزینه بسیار خوبی برای استفاده در اپلیکیشن‌های اینترنتی مدرن است.

نصب کتابخانه Requests

برای نصب این کتابخانه فقط کافی است که کد زیر را در ترمینال یا خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install requests

کتابخانه FastAPI

کتابخانه «FastAPI» ابزاری مدرن و قدرتمند برای ساخت API در پایتون است. با استفاده از سرنخ‌های نوع استاندارد پایتون در این فریم‌ورک، توسعه API-ها ساده‌تر و سریع‌تر شده است. این کتابخانه یکی از بهترین ابزارها برای ساخت API-ها در پایتون است. در ضمن، FastAPI از سیستم «مستند‌سازی تعاملی خودکار» (Automatic Interactive Documentation) هم پشتیبانی می‌کند. طراحی ساده این کتابخانه به افزایش سرعت کدنویسی کمک کرده است. FastAPI برای بهبود رفتار کد ادیتور، بررسی درخواست‌ها و مدیریت‌ داده‌ها از «سرنخ‌های نوع» (Type Hints) در پایتون استفاده می‌کند.

FastAPI با استفاده از رابط کاربری «Swagger» و «ReDoc» مستندات API را به صورت تعاملی ایجاد می‌کند. در نتیجه آزمایش کردن کدها و مستندسازی آن‌ها ساده‌تر شده است. این کتابخانه به خوبی با فریم‌ورک‌های «غیرهمزمان» (Asynchronous) پایتون سازگار است. بنابراین به راحتی می‌توانیم درخواست‌های بسیار زیادی را به صورت همزمان مدیریت کنیم. این ویژگی، FastAPI را به گزینه بسیار مناسبی برای کار در اپلیکیشن‌هایی با ترافیک بالا تبدیل کرده است.

از نظر توسعه‌دهندگان، FastAPI کتابخانه‌ای قدرتمند، کارآمد و سرگرم کننده است. بنابراین حتی تازه‌ کارها هم می‌توانند به راحتی از آن در ساخت API-های مدرن اینترنتی استفاده کنند.

ویژگی‌های مهم کتابخانه FastAPI

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه FastAPI را بیان کرده‌ایم.

• کارایی بالا: فریم‌ورک FastAPI مانند «Node.js» و «Go» سریع است. این سرعت بخاطر استفاده از «Starlette» و «Pydantic» برای پردازش سریع‌تر داده‌ها به دست می‌آید.
• کاربری آسان: این کتابخانه رابط کاربری ساده و مستندات کاملا واضحی دارد. درنتیجه هم تازه کارها و هم حرفه‌ای‌ها می‌توانند به سادگی از آن استفاده کنند.
• مستند‌سازی تعاملی خودکار: این کتابخانه مستندات API را به صورت خودکار و تعاملی تولید می‌کند. این مسئله بخاطر استفاده از Starlette و Pydantic است.
• فرایند سریالاز کردن و تایید اعتبار قدرتمند: با استفاده از سرنخ‌های نوع مدرن پایتون، درخواست‌ها بررسی شده و داده‌ها سریال‌سازی می‌شوند. این ویژگی به افزایش کیفیت کد کمک می‌کند.
• پشتیبانی از غیرهمزمانی: FastAPI برای رسیدن به سرعت بیشتر، می‌تواند تعدادی زیادی درخواست را به صورت یکباره و همزمان پاسخ بدهد.
• «توسعه‌پذیری» (Extensibility): کتابخانه FastAPI به سادگی با سایر کتابخانه‌های پایتون و پایگاه‌های داده یکپارچه می‌شود. در نتیجه انعطاف‌پذیری بیشتری در زمان توسعه برنامه‌ها بوجود می‌آورد.
• ویژگی‌های مدرن پایتون: از بهترین روش‌های توسعه و جدید‌ترین قابلیت‌های پایتون پشتیبانی می‌کند.

نصب کتابخانه FastAPI

برای نصب این کتابخانه، کد زیر را در ترمینال یا خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install "fastapi[standard]"

کتابخانه Asyncio

با کمک کتابخانه «Asyncio» می‌توانیم کدهایی بنویسیم که چند وظیفه مختلف را به صورت همزمان در پایتون اجرا کنند. استفاده از این کتابخانه روش پیاده‌سازی وظایف همزمان را تغییر داده است. Asyncio برای راحت‌تر کردن نوشتن کدهای همزمان از «async…await» استفاده می‌کند. این کتابخانه به‌ویژه برای کارهایی مناسب است که نیاز به انتظار دارند، مانند دریافت داده از کاربر یا اجرای وظایف وابسته به شبکه. Asyncio می‌تواند به صورت همزمان هزاران ارتباط مختلف را مدیریت کند، بدون اینکه سربار زیادی از نظر ساخت و مدیریت نخ‌ها ایجاد شود.

استفاده از این کتابخانه برای نوشتن اپلیکیشن‌های مربوط به وب‌سرور‌ها، مدیریت ارتباطات سمت کلاینت و انجام وظایف متنوع مربوط به «I/O» انتخاب خوبی است. از پایتون نسخه ۳٫۵ به بعد Asyncio به یکی از ابزارهای درونی کتابخانه استاندارد پایتون تبدیل شده است. این مسئله به معنای آن است که به خوبی از کتابخانه Asyncio پشتیبانی شده و به صورت منظم به‌روزرسانی می‌شود.

کتابخانه Asyncio یکی از کتابخانه‌هایی است که افراد تازه کار برای حرفه‌ای شدن و نوشتن برنامه‌های مدرن و پیشرفته باید روش استفاده از آن را یاد بگیرند.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Asyncio

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Asyncio را بیان کرده‌ایم.

• برنامه نویسی همروند و غیرهمزمان: با استفاده از سینتکس «async…await» نوشتن کدهای غیرهمزمان ساده‌تر شده است.
• مدیریت کارآمد اجرای عملیات I/O: برای مدیریت تعداد زیادی دستور ورودی و خروجی به صورت همزمان بهینه‌سازی شده است.
• مقیاس‌پذیری: کتابخانه Asyncio بدون نیاز به استفاده سنگین از نخ‌ها می‌تواند تعداد زیادی ارتباطات یا وظایف همزمان را مدیریت کند.
• یکپارچگی با کتابخانه استاندارد: عضویت در کتابخانه استاندارد پایتون باعث شده که Asyncio هم قابل اتکا شده و هم به‌روزرسانی‌های منظمی را دریافت کند.
• سازگاری با فریم‌ورک‌ها: به خوبی با تمام فریم‌ورک‌ها و کتابخانه‌های طراحی شده برای «برنامه نویسی ناهمگام» (Asynchronous Programming) کار می‌کند.
• کارایی بهینه شده: به طور خاص برای ارتقای سرعت و کارآمدی اپلیکیشن‌های تحت شبکه‌ طراحی شده است. این برنامه‌ها باید بتوانند چندین دستور ورودی و خروجی را به صورت همزمان مدیریت کنند.
• سادگی در استفاده: علی رغم پیچیدگی‌های برنامه نویسی غیرهمزمان، سینتکس و روش استفاده از Asyncio تا حد ممکن، ساده است.

نصب کتابخانه Asyncio

ماژول Asyncio بخشی از کتابخانه استاندارد پایتون است. بنابراین نیاز به نصب ندارد و قابل استفاده است.

یاد گرفتن ساده و سریع پایتون با فیلم های آموزشی فرادرس

بهترین روش برای یادگیری پایتون، روشی است که هم مخاطب با آن بهتر ارتباط برقرار کند و هم مطالب آموزش داده شده در آن ارزشمند باشند. روش‌های مختلفی برای یادگیری زبان‌های برنامه نویسی وجود دارند. در نتیجه روش درست، بسته به افراد و روحیه‌ها متفاوت است. اما بعضی از روش‌ها تقریبا برای بیشتر افراد، موثر هستند. به عنوان نمونه می‌توان به استفاده از فیلم‌های آموزشی اشاره کرد. این فیلم‌ها چند ویژگی برجسته دارند. برای مثال می‌توان به تحریک همزمان حواس بینایی و شنیداری در زمان آموزش اشاره کرد. علاوه بر این، امکان بازبینی چندباره هم جزو امتیازات فیلم‌های آموزشی است.

فرادرس به عنوان بهترین تولید کننده فیلم‌های آموزشی در کشور، فیلم‌های بسیار خوبی برای کمک به یادگیری زبان برنامه‌نویسی پایتون تولید کرده است. زیرا این زبان، یکی از پرطرفدار‌ترین و کاربردی‌ترین زبان‌های برنامه نویسی دنیا است. در فهرست پایین، چند مورد از فیلم‌های آموزشی متوسط و پیشرفته پایتون را معرفی کرده‌ایم. تمام این فیلم‌ها در فرادرس تولید شده‌اند. در صورت تمایل با کلیک بر روی تصویر بالا می‌توانید به موارد بیشتری دسترسی داشته باشید.

کتابخانه Aiohttp

کتابخانه «Aiohttp» به توسعه دهندگان کمک می‌کند بدون استفاده از کدهای ناهمگام و بلوک‌بندی برنامه، کلاینت‌ها HTTP ساخته و از آن‌ها استفاده کنند. توسعه‌دهندگان اغلب اوقات از Aiohttp برای انجام وظایف غیرهمزمان HTTP در پایتون استفاده می‌کنند. کتابخانه Aiohttp هم می‌تواند کلاینت بسازد و هم سرور. بنابراین اگر بخواهیم هزمان چندین درخواست را فرستاده و دریافت کنیم – بدون کم شدن سرعت اجرای برنامه – استفاده از این ابزار انتخاب بسیار خوبی است.

کتابخانه Aiohttp کارهای غیرهمزمان را به سادگی مدیریت می‌کند. در توسعه وب‌اپلیکیشن‌های مدرن، سرعت، فاکتور بسیار مهمی برای مدیریت تعداد زیاد اتصالات شبکه است. با کمک Aiohttp علاوه بر رسیدن به سرعت مورد نظر، می‌توانید به صورت همزمان کدهای کلاینت و سرور را هم بنویسید.

توسعه‌دهندگان از Aiohttp برای طراحی اپلیکیشن‌های بی‌درنگ با تعداد زیادی کاربر استفاده می‌کنند. این کتابخانه سریع‌ و ساده است. همچنین به خوبی با کتابخانه Asyncio هماهنگ می‌‌شود.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Aiohttp

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Aiohttp را بیان کرده‌ایم.

• فریم‌ورک غیرهمزمان برای کلاینت و سرور: با استفاده از کدهای غیرهمزمان می‌تواند هر دو بخش کلاینت و سرور را به صورت هماهنگ اجرا کند.
• یکپارچگی با Asyncio: طوری طراحی شده تا با برنامه نویسی غیر‌همزمان در پایتون به خوبی سازگار شود.
• کارایی بالا: بدون کاهش سرعت می‌تواند تعداد زیادی اتصال مختلف را مدیریت کند.
• پشتیبانی از «وب‌سوکت‌ها» (WebSockets): از ارتباطات دوطرفه کلاینت-سروری به صورت بی‌درنگ پشتیبانی می‌کند.
• مدیریت Session: این کتابخانه از Session-های برقرار شده برای چند درخواست یکسان استفاده می‌کند.
• انتقال جریان داده: می‌تواند حجم زیادی از داده‌ها را به صورت همزمان به سرور ارسال کرده و از آن واکشی کند. این کار برای انجام کار به شکل بی‌درنگ و بر روی فایل‌های بزرگ مناسب است.
• قابل گسترش: به راحتی می‌توان ویژگی‌های سفارشی و «میان‌افزار» (Middleware) به آن اضافه کرد.

نصب کتابخانه Aiohttp

برای نصب این کتابخانه، باید از ابزار pip استفاده کنید. کد زیر را در خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install aiohttp

کتابخانه TKinter

«TKinter» یکی از بهترین کتابخانه های پایتون برای تازه کارها است. این کتابخانه برای ساختن رابط کاربری گرافیکی در پایتون طراحی شده است. با کمک TKinter می‌توانیم به راحتی پنجره، دکمه و سایر المان‌های گرافیکی را ایجاد کنیم. TKinter اصلی‌ترین ابزار GUI است که همراه با پایتون بر روی سیستم نصب می‌شود. بنابراین تقریبا در تمام کتاب‌ها و دوره‌های پایتون استفاده از آن‌ هم تدریس می‌‌شود. برای استفاده از TKinter لازم نیست که اطلاعات زیادی درباره رابط‌ کاربری گرافیکی داشته باشیم. از آنجا که کار با آن بسیار ساده است، به اولین گزینه قابل استفاده توسط تازه کارها برای ساختن اپلیکیشن‌ با GUI تبدیل شده است.

با چند خط کد ساده می‌توان پنجره، دکمه، «Text Box» و غیره ایجاد کرد. برای استفاده از آن لازم نیست چیز اضافی دانلود کنیم. نصب TKinter به صورت خودکار همزمان با پایتون انجام می‌شود.

ویژگی‌های مهم کتابخانه TKinter

بیشترین استفاده از TKinter برای آموزش برنامه نویسی و ساخت پروژه‌های کوچک است. شاید تمام ویژگی‌های پیشرفته‌ بقیه کتابخانه‌های گرافیکی پایتون را نداشته باشد. اما راحتی کار با‌ آن باعث شده که کاربرد زیادی پیدا کند. در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه TKinter را بیان کرده‌ایم.

• راحتی در استفاده: برای ساخت اپلیکیشن‌های ساده با رابط کاربری، گزینه بسیار مناسبی است.
• ادغام شده در پایتون: درج این فریم‌ورک در کتابخانه استاندارد پایتون باعث شده که به راحتی و بدون زحمت نصب شود.
• کاربری گسترده: با توجه به پشتیبانی جامعه کاربری پایتون، کاربرد بسیار زیادی پیدا کرده است.
• مناسب برای یادگیری: یکی از مناسب‌ترین کتابخانه های پایتون برای تازه کارها است، مخصوصا برای تمرین طراحی و ساخت رابط کاربری گرافیکی.
• ویجت‌های قابل سفارشی‌سازی: تمام عناصر مانند دکمه‌ها ، برچسب‌ها، «Text Box»-ها و غیره قابل سفارشی‌سازی هستند.
• چند‌پلتفرمی: بر روی سیستم عامل‌های مختلفی مانند ویندوز، لینوکس و «MacOS» کار می‌کند.
• رویداد-محور: یعنی اینکه نسبت به رفتار‌های کاربر مانند کلیک‌کردن یا نوشتن، عکس‌العمل نشان می‌دهد.

نصب کتابخانه TKinter

کتابخانه TKinter بخشی از کتابخانه استاندارد پایتون است. بنابراین نیاز به نصب ندارد و به راحتی قابل استفاده است. فقط باید آن را به محیط کدنویسی ایمپورت کنیم.

کتابخانه Pygame

با کمک کتابخانه «Pygame» در پایتون می‌توانیم بازی‌های ویدئویی و اپلیکیشن‌های چندرسانه‌ای ایجاد کنیم. Pygame مجموعه‌ای از ابزارهای پایتون است که برای بازی سازی طراحی شده‌اند. اما می‌توان از آن برای انجام سایر پروژه‌های چند‌رسانه‌ای هم استفاده کرد. حتی افراد تازه کار نیز می‌توانند با کمک Pygame به‌راحتی بازی درست کنند.

این کتابخانه می‌تواند به‌خوبی گرافیک، صدا و دیگر اجزای بازی‌ها را مدیریت کند. فریم‌ورک Pygame در عین قدرتمند بودن کاربری ساده‌ای هم دارد. بنابراین توسعه‌دهندگان بدون مشغول شدن به طراحی کدهای پیچیده می‌توانند بر روی ایده‌های خلاقانه خود تمرکز کنند.

این کتابخانه جامعه کاربری قدرتمند و منابع آموزشی بسیار زیادی مانند فیلم‌های آموزشی، نمونه کد، تالار‌های گفت‌وگو و غیره دارد. در نتیجه یادگیری آن و حل مشکلات احتمالی در رابطه با پروژه‌های مختلف ساده‌تر شده است. بیشتر توسعه‌دهندگان به Pygame به عنوان دریچه‌ای به دنیای بازی سازی با پایتون نگاه می‌کنند. زیرا هم کاربری آن ساده است و هم ویژگی‌های بسیار مفیدی دارد. فرقی نمی‌کند که برنامه نویسی حرفه‌ای هستید یا تازه کار، با کمک Pygame به‌سادگی می‌توانید ایده‌های خود را به بازی تبدیل کنید.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Pygame

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Pygame را بیان کرده‌ایم.

• فرایند ساده بازی‌سازی: ابزارهای ساده‌ای برای ساخت بازی و اپلیکیشن‌های چندرسانه‌ای دارد.
• مدیریت گرافیک و صدا: از اجرای عملیات بر روی تصاویر، انیمیشن‌ها و فایل‌های صوتی پشتیبانی می‌کند.
• جامعه کاربری فعال: منابع و افراد زیادی برای کمک و پشتیبانی از همدیگر وجود دارند.
• چند‌پلتفرمی بودن: بر روی سیستم عامل‌های مختلفی مانند ویندوز، لینوکس و MacOS کار می‌کند.
• قابل سفارشی‌سازی و توسعه‌پذیر: هرچقدر که بخواهید می‌توانید ویژگی‌های بازی را گسترش داده و تغییر بدهید.
• مدیریت رویداد: سیستم حرفه‌ای برای مدیریت رفتارهای بازیکن دارد.
• کتابخانه‌های بسیار زیاد: ابزارهای زیادی برای توسعه گرافیک، صدا و قوانین بازی دارد.

نصب کتابخانه Pygame

برای استفاده از این کتابخانه اول باید آن را نصب کنیم. به این منظور کد زیر را در خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید. سپس با استفاده از کلمه کلیدی import می‌توانید آن را به محیط کدنویسی خود اضافه کنید.

pip install pygame

کتابخانه Pillow

یکی دیگر از کتابخانه های پایتون برای تازه کارها، کتابخانه «Pillow» است. Pillow کتابخانه‌ای قدرتمند و ساده برای کار بر روی تصاویر است. این کتابخانه تقریبا به عنوان گزینه اول بیشتر توسعه‌دهندگان در اجرای عملیات بر روی عکس‌ها به کار برده می‌شود. Pillow نسخه توسعه‌یافته‌ای از کتابخانه قدیمی «PIL» است. با کمک این کتابخانه اجرای پروژه‌های سخت بر روی تصاویر ساده می‌شود. با Pillow می‌توانیم از ویرایش‌های ساده تا تغییرات پیچیده را انجام دهیم. کتابخانه Pillow از انواع فایل‌های تصویر پشتیبانی می‌کند. هم سرعت زیادی دارد و هم در انجام کارهایی مانند اعمال فیلتر، اصلاح ایرادات و تغییر دادن فرمت فایل‌ها به خوبی کار می‌کند.

این کتابخانه در عین قدرتمند بودن کاربری ساده‌ای نیز دارد. با کمک Pillow به‌سادگی می‌توانیم پروژه‌های سخت را اجرا کنیم. Pillow به خوبی در پروژه‌های پایتون کار می‌کند و قابل اتکا است. از Pillow می‌توانیم برای کار با عکس‌ در وب‌اپلیکیشن‌ها، نمودارهای داده یا خودکار‌سازی وظایف استفاده کنیم. Pillow کتابخانه‌ای است که هر برنامه نویسی باید روش استفاده از آن را بلد باشد. یکی از حوزه‌های فعالیت کتابخانه Pillow، پردازش تصویر است. برای آشنایی با این حوزه و عملیات پردازش تصویر می‌توانید مطلب مربط به آن را در مجله فرادرس مطالعه کنید.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Pillow

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Pillow را بیان کرده‌ایم.

• پشتیبانی از فرمت‌های مختلف: Pillow با انواع متنوعی از فایل‌های تصویری کار می‌کند.
• پردازش تصویر قدرتمند: این کتابخانه می‌‌تواند اندازه‌ و رنگ تصاویر را تغییر داده و آن‌ها را برش بزند.
• رابط کاربری ساده برای طراحی: توسعه‌دهندگان می‌توانند متن و اشکال هندسی و گرافیکی را به‌راحتی و با سرعت به تصویر اضافه کنند.
• فیلتر‌ها و ابزارهای بهبود تصویر: Pillow هم کیفیت تصاویر را زیاد می‌کند و فیلتر‌های قدرتمندی در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد.
• کارایی و سرعت بالا: به خوبی، تصاویر بزرگ و پیچیده را مدیریت می‌کند.
• قابل گسترش: در صورت نیاز می‌توانیم فیلتر‌ها و فرمت‌های جدیدی به آن اضافه کنیم.

نصب کتابخانه Pillow

برای نصب این کتابخانه فقط کافی است که کد زیر را در خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install Pillow

کتابخانه OpenCV

کتابخانه «OpenCV» برای پردازش تصویر و اجرای پروژه‌های بینایی ماشین در پایتون به کار می‌رود. OpenCV یکی ازکتابخانه‌های اوپن سورس پایتون است. ابزارهای بسیار زیادی در این کتابخانه برای کار بر روی تصاویر ، ویدئو‌ها و تحلیل آن‌ها وجود دارند. با استفاده از OpenCV می‌توان از تغییرات ساده روی تصاویر تا اجرای پروژه‌های پیچیده بینایی ماشین را انجام داد. این کتابخانه در اجرای در پروژه‌های بی‌درنگی مانند تشخیص اشیا، تشخیص چهره و رد‌یابی حرکات از OpenCV نیز استفاده می‌شود.

برای اجرای پروژه‌هایی مربوط به هوش مصنوعی و یادگیری عمیق، به‌سادگی می‌توانیم از OpenCV در کنار کتابخانه‌هایی مانند «Numpy» و «PyTorch» و «TensorFlow» استفاده کنیم. برای افزایش کیفیت پروژه‌های رباتیک، چند‌رسانه‌ای و هوش مصنوعی هم می‌توانیم از OpenCV استفاده کنیم.

ویژگی‌های مهم کتابخانه OpenCV

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه OpenCV را بیان کرده‌ایم.

• پوشش کامل تمام عملیات پردازش تصویر: ابزارهای بسیار زیاد و متنوعی برای کار و اصلاح تصویر در OpenCV وجود دارند.
• بینایی ماشین حرفه‌ای: OpenCV می‌تواند کارهایی مانند تشخیص اشیا، تشخیص چهره و تحلیل حرکت را انجام بدهد.
• توانایی انجام عملیات به صورت بی‌درنگ: در انجام وظایف به صورت بی‌درنگ بسیار خوب عمل می‌کند.
• یکپارچگی با کتابخانه‌های یادگیری ماشین: به راحتی با کتابخانه‌های هوش مصنوعی ارتباط برقرار می‌کند.
• وجود انبوهی از الگوریتم‌های متنوع: تعداد زیادی الگوریتم مربوط به بینایی ماشین در این ابزار وجود دارند.
• کارایی چندپلتفرمی: بر روی انواع سیستم عامل‌ها و پلتفرم‌ها کار می‌کند.
• جامعه کاربری و پشتیبانی قوی: جامعه کاربری بزرگ و فعالی دارد که دائما در حال توسعه آن هستند.

نصب کتابخانه OpenCV

برای نصب این کتابخانه فقط کافی است که از کد پایین در خط فرمان استفاده کنید. توجه کنید که باید عبارت opencv-python را به عنوان نام این ماژول، بنویسید.

pip install opencv-python

کتابخانه Kivy

یکی دیگر از کتابخانه های پایتون برای تازه کارها کتابخانه «Kivy» است. این کتابخانه به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا اپلیکیشن‌هایی با ویژگی «چندلمسی» (Multi-Touch) برای دستگاه‌های مختلف درست کنند. کتابخانه Kivy، اوپن سورس است و برای ساخت رابط کاربری طبیعی به کار برده می‌‌شود. از Kivy می‌توان بر روی سیستم عامل‌های مختلفی مانند ویندوز، لینوکس، MacOS و «iOS» و اندروید استفاده کرد. در نتیجه برای ساختن اپلیکیشن‌های چندپلتفرمی Kivy یکی از بهترین گزینه‌ها است.

بهترین ویژگی این کتابخانه پشتیبانی از فناوری Multi-Touch است. زیرا بیشتر اپلیکیشن‌های مدرن بر پایه عملکرد لمسی عرضه می‌‌شوند. Kivy دارای ابزارهای مخصوصی برای مدیریت داده‌های ورودی و «ژست‌های لمسی» (Gesture) است. موتور گرافیکی این کتابخانه با کمک «OpenGL ES 2» ساخته شده است. این ابزار می‌تواند تصاویر گرافیکی روان و زیبایی تولید کند. این مسئله برای اپلیکیشن‌های نیازمند به ظاهر زیبا و عملکرد سریع، بسیار مهم است.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Kivy

با کمک Kivy می‌توانیم دو ویژگی مهم کارایی و انعطاف‌پذیری را در ساخت اپلیکیشن‌های تعاملی بدست بیاوریم. در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Kivy را بیان کرده‌ایم.

• چندپلتفرمی بودن: هم خود کتابخانه و هم محصولات را می‌توان بر روی سیستم عامل‌های مختلف به کار برد.
• پشتیبانی از Multi-Touch: گزینه بسیار مناسبی برای ساخت اپلیکیشن‌های لمسی است.
• گرافیک‌های OpenGL ES 2: تصاویر ساخته شده با Kivy هم کیفیت بالایی دارند و بسیار نرم هستند.
• توسعه‌پذیری بسیار بالا: به راحتی با سایر کتابخانه‌های پایتون ارتباط برقرار می‌کند.
• ویجت‌های قابل سفارشی‌سازی: با توجه به نیاز‌های پروژه می‌توانیم ویجت‌های آن را به صورت سفارشی تغییر دهیم.
• جامعه کاربری فعال: وجود جامعه کاربری قوی باعث شده که مستندات آموزشی متنوعی برای آن تولید شود. همچنین، پشتیبانی زیادی از این کتابخانه می‌شود.
• طبیعت پایتونی: توسعه‌دهندگان پایتون به راحتی می‌توانند از آن استفاده کنند.

نصب کتابخانه Kivy

برای نصب این کتابخانه، ابتدا کد زیر را در خط فرمان بنویسید. سپس دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install kivy

کتابخانه Numpy

کتابخانه «Numpy» ابزارهای قدرتمندی برای کار بر روی آرایه‌ها و اعداد در پایتون فراهم کرده است. در بیشتر عملیات محاسباتی و علمی می‌توان به Numpy به عنوان ابزاری قدرتمند، تکیه کرد. شیء آرایه نامپای نسبت به لیست‌های معمولی پایتون سریع‌تر و قوی‌تر عمل می‌کند. در نتیجه این کتابخانه به ابزار مفیدی برای حل کردن مسائل ریاضی تبدیل شده است. برای یادگیری استفاده از این کتابخانه می‌توانید فیلم آموزش رایگان کتابخانه NumPy برای محاسبات علمی در پایتون را در فرادرس مشاهده کنید. لینک مربوط به این فیلم را در پایین نیز قرار داده‌ایم.

Numpy می‌تواند کارهای زیادی انجام بدهد. برای مثال می‌توانیم به حل محاسبات جبرخطی، تبدیل‌های فوریه، کار با اعداد تصادفی، تحلیل داده، کارهای علمی و وظایف عددی سنگین اشاره کنیم. در ضمن Numpy به خوبی با دیگر کتابخانه‌های پایتون مانند پانداس، «Matplotlib» و «سایکیت لرن» (Scikit-Learn) کار می‌کند. در نتیجه این کتابخانه به پایه قدرتمندی برای اجرای پروژه‌های علم داده و یادگیری ماشین تبدیل شده است.

وقتی که استفاده از Numpy را شروع کنیم، به آن عادت کرده و تقریبا بدون آن کار کردن سخت می‌شود. این کتابخانه برای تمام افراد فعال در حوزه‌های علم داده، مهندسی یا هر کار عددمحور دیگری مفید است.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Numpy

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Numpy را بیان کرده‌ایم.

• کارایی بالا در پردازش آرایه‌ها: شیء آرایه N-بُعدی سریع و انعطاف‌پذیری برای این کتابخانه تعریف شده است.
• توانایی در محاسبات عددی: ابزارهای بسیاری برای انجام محاسبات ریاضی، جبری و آماری در Numpy وجود دارند.
• یکپارچگی با سایر کتابخانه‌ها: به عنوان پایه‌ای برای بسیاری از ابزارهای علمی پایتون کار می‌کند.
• کارآمدی متنوع: می‌تواند انواع محاسبات علمی را بخوبی انجام دهد.
• نمودار‌سازی: با کمک Numpy می‌توانیم کدهای مربوط به رسم نمودار با داده‌ها را سریع‌تر و راحت‌تر بنویسیم.
• پشتیبانی گسترده توسط جامعه کاربری: جامعه کاربری بزرگ و منابع آموزشی بسیار زیادی دارد.
• «استفاده بین رشته‌ای» (Cross-Disciplinary Use): از Numpy در رشته‌های مختلف مانند اقتصاد، مهندسی و تحقیقات علمی استفاده می‌شود.

نصب کتابخانه Numpy

برای نصب این کتابخانه، کد زیر را در خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install numpy

کتابخانه Pandas

کتابخانه «Pandas» ابزارهای سریع و انعطاف‌پذیری برای کار با داده‌های ساختاریافته و داده‌های سری زمانی دارد. Pandas یکی از کتابخانه های پایتون برای تازه کارهایی است که می‌خواهند بر روی داده‌ها مطالعه کنند. در پانداس دو ساختار داده اصلی وجود دارد، دیتافریم و سری. با کمک این ساختارها می‌‌توان انواع داده مانند جدول‌ها و داده‌های مبتنی بر زمان را ذخیره و مدیریت کرد.

Pandas ابزار بسیار خوبی برای پاکسازی، تغییردادن، ادغام و خلاصه‌سازی داده‌ها است. با کمک Pandas می‌توانیم داده‌ها را از انواع گوناگون فایل‌‌ها خوانده یا بر روی‌ آن‌ها بنویسیم. این کتابخانه به خوبی با کتابخانه‌های NumPy و «SciPy» و Matplotlib همکاری می‌کند. در نتیجه به ابزار بسیار مفیدی برای اجرای پروژه‌های علم داده در پایتون تبدیل شده است. برای کار در حوزه تحلیل داده، Pandas ضروری است. این ابزار به دانشمندان و تحلیل‌گران داده، محققان و دانشجویان کمک می‌کند تا بهتر با داده‌ها کار کنند.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Pandas

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Pandas را بیان کرده‌ایم.

• ساختارهای داده کارآمد: با کمک دیتافریم‌ها و سری‌ها می‌تواند به سرعت بر روی داده‌ها کار کند.
• ابزارهای کامل برای کار با داده‌ها: توابع زیادی برای پاک‌سازی، اصلاح و خلاصه کردن داده‌ها در Pandas تعبیه شده‌اند.
• سازگاری با انواع فایل‌ها: Pandas می‌تواند با انواع فایل‌ها برای خواندن و ذخیره کردن داده‌ها کار بکند.
• یکپارچگی با کتابخانه‌های مربوط به علم داده: به سادگی با کتابخانه‌های NumPy و SciPy و Matplotlib کار می‌کند.
• ویژگی‌های قدرتمند برای تحلیل داده: برای انجام پروژه‌های آماری و تحلیلی، ابزارهای قدرتمندی دارد.
• توانایی کار بر روی سری‌های زمانی: Pandas گزینه بسیار مناسبی برای کار بر روی داده‌های سری زمانی است.
• جامعه کاربری فعال: جامعه کاربری پانداس فعال است. در نتیجه منابع آموزشی زیادی دارد و به‌روزرسانی‌های منظمی دریافت می‌کند.

نصب کتابخانه Pandas

برای نصب این کتابخانه فقط کافی است که کد زیر را در خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install pandas

پیاده سازی پروژه ‌های پایتون در فرادرس

بعد از بررسی بهترین کتابخانه های پایتون برای تازه کارها مرحله بعدی استفاده از آن‌ها در پروژه‌های واقعی است. زبان پایتون کاربردهای زیادی در صنعت، تجارت، هوش مصنوعی، مراکز علمی و غیره دارد. بنابراین در فرادرس تلاش کرده‌ایم تا روش پیاده‌سازی پروژه‌های متنوع را با این زبان آموزش بدهیم. یکی از بهترین روش‌های یاد گرفتن برنامه نویسی، بررسی و اجرای پروژه‌های مربوط به دنیای واقعی است. در فرایند اجرای این نوع از پروژه‌ها گاهی لازم است که از چند کتابخانه مختلف در کنار هم استفاده کنیم. در پایین چند مورد از فیلم‌های پروژه‌محور پایتون را معرفی کرده‌ایم.

در صورت تمایل با کلیک بر روی تصویر پایین به صفحه اصلی این مجموعه آموزشی هدایت شده و فیلم‌های پروژه‌محور بیشتری را تماشا کنید.

کتابخانه SciPy

کتابخانه SciPy توابع و الگوریتم‌های ریاضی پیشرفته زیادی دارد. با وجود این ابزارها محاسبات علمی در پایتون راحت‌تر و بهتر انجام می‌شوند. این کتابخانه یکی از ابزارهای اصلی برای پروژه‌های محاسباتی بوده و بر پایه Numpy ساخته شده است. SciPy برای انجام کارهای زیر، ماژول‌های مخصوصی دارد.

با کمک این کتابخانه، حل کردن مسائل سخت ریاضی در پایتون ساده می‌‌شود. از SciPy می‌توان برای انجام کارهایی مانند پردازش سیگنال، حل مسائل آماری و دیگر محاسبات پیچیده استفاده کرد. SciPy به خوبی با کتابخانه‌های NumPy و پانداس و Matplotlib کار می‌کند. در نتیجه، ابزار بسیار خوبی برای اجرای پروژه‌های علم داده و محاسبات علمی است.

ویژگی‌های مهم کتابخانه SciPy

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه SciPy را بیان کرده‌ایم.

• توابع ریاضی پیشرفته: این کتابخانه، مقدار زیادی تابع و الگوریتم ریاضی برای انجام محاسبات علمی فراهم کرده است.
• ماژول‌های علمی متنوع: برای مثال می‌توان به ابزارهایی برای بهینه‌سازی، جبرخطی، پردازش سیگنال و غیره اشاره کرد.
• ساخته شده بر اساس Numpy: برای انجام کارهای عملی قوی‌تر، ویژگی‌های بیشتری را به Numpy اضافه کرده است.
• سازگاری با دیگر کتابخانه‌ها: به سادگی با دیگر کتابخانه‌های عملی پایتون ارتباط برقرار می‌کند.
• تیم توسعه فعال و پشتیبانی توسط جامعه‌ کاربری: به‌روزرسانی‌های دائمی و جامعه کاربری فعال یکی از بزرگتری امتیازات کتابخانه SciPy هستند.
• کاربرد بین رشته‌ای: بخاطر داشتن توان انجام تحلیل داده پیشرفته در بسیاری از رشته‌های علمی و مهندسی به کار برده می‌شود.

نصب کتابخانه SciPy

برای نصب این کتابخانه فقط کافی است که کد زیر را در خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install scipy

کتابخانه Matplotlib

کتابخانه «Matplotlib» یکی از کامل‌ترین کتابخانه‌های پایتون برای ساختن تصاویر تعاملی، انیمیشنی و آماری است. حتی می‌توان گفت این کتابخانه، پرکاربرترین ابزار برای مصور‌سازی داده‌ها در پایتون است. با کمک آن می‌توان انواع نمودار‌های متحرک و ایستا را ایجاد کرد. Matplotlib تصاویر بسیار با کیفیت و حتی نمودار‌های تعاملی را در فرمت‌های مختلف ایجاد می‌کند. این کتابخانه بسیار انعطاف‌پذیر است و به‌سادگی می‌توان آن را سفارشی‌سازی کرد. با کمک Matplotlib می‌توانیم از نمودار‌های میله‌ای ساده تا تصاویر سه‌بعدی پیچیده را خلق کنیم.

تقریبا با کمک API این کتابخانه و توابع بسیار زیاد آن می‌توان هر نوع نموداری را طراحی کرد. Matplotlib بر روی سیستم عامل‌های مختلف کار می‌کند. می‌‌توانیم از آن در کنار کتابخانه‌های تخصصی پایتون مانند SciPy و NumPy و پانداس هم استفاده کنیم.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Matplotlib

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Matplotlib را بیان کرده‌ایم.

• توانایی رسم همه نوع نمودار: انواع نمودار‌های دوبعدی و سه‌بعدی را می‌توان با Matplotlib رسم کرد.
• خروجی بسیار باکیفیت: از تصاویر ساخته شده می‌توان در هر فرمتی خروجی گرفت. در نتیجه به راحتی می‌توان آن‌ها را منتشر کرد.
• قابلیت سفارشی‌سازی و گسترش‌‌پذیری: برای تغییر دادن یا طراحی نمای گرافیکی نمودار‌ها گزینه‌های بسیار متنوعی وجود دارد.
• قابل یکپارچه‌سازی با ابزارهای علم داده: به خوبی با سایر کتابخانه‌های پایتون ارتباط برقرار می‌کند.
• API جامع: برای هر کاربردی، تابع رسم نمودار مخصوص به آن را دارد.
• ویژگی‌های تعاملی: با رسم نمودار‌های تعاملی در Matplotlib بهتر می‌توان داده‌ها را بررسی کرد.
• مستندات و جامعه کاربری قوی: وجود چنین ویژگی‌هایی باعث پشتیبانی خوب از کاربران می‌شود.

نصب کتابخانه Matplotlib

برای نصب این کتابخانه از دستور پایین در خط فرمان ویندوز یا ترمینال لینوکس استفاده کنید.

pip install matplotlib

کتابخانه Seaborn

کتابخانه «Seaborn» یکی دیگر از کتابخانه های پایتون برای تازه کارها است. با کمک Seaborn به راحتی می‌توانیم نمودار‌های آماری شفاف و جذاب تهیه کنیم. این کتابخانه توان مصورسازی داده‌ها در پایتون را بیشتر کرده است.

Seaborn بر اساس Matplotlib ساخته شده است. در این کتابخانه می‌توان با کمک چند خط کد ساده، نمودار‌های پیچیده‌ای را طراحی کرد. تمرکز این ابزار بر روی نمودارهای آماری مانند نقشه‌های حرارتی، سری‌های زمانی و نمودارهای ویولونی است. این نوع از نمودارها الگوها، روابط و داده‌های غیرمعمول را نشان می‌دهند. Seaborn به خوبی با دیتافریم‌های پانداس کار می‌کند. در نتیجه رسم مجموعه داده‌های پیچیده راحت‌تر شده است. نمودارهای Seaborn هم واضح هستند و هم از لحاظ بصری جذاب‌اند. این مسئله برای نمایش نتایج به کاربران نهایی مهم است. Seaborn یکی از مفید‌ترین ابزارهای تحلیل و مصور‌‌سازی داده‌ها در پایتون است.

ویژگی‌های مهم کتابخانه Seaborn

در فهرست پایین، ویژگی‌‌های کلیدی کتابخانه Seaborn را بیان کرده‌ایم.

• سادگی در رسم نمودار‌ها: با کمک Seaborn به راحتی می‌توان انواع نمودار‌های‌ آماری را ایجاد کرد.
• هماهنگ با پانداس: داده‌ها را به صورت مستقیم از روی دیتافریم رسم می‌کند.
• زیبایی بصری در ظاهر نمودار‌ها: برای ساخت ظاهر بهتر از تم‌های رنگی متنوعی استفاده می‌کند.
• انواع مصور‌سازی پیشرفته: از نمودار‌هایی مانند «نقشه حرارتی» (Heatmap)، «نمودار جفتی» (Pair Plot) و «Facet Grid» و غیره پشتیبانی می‌کند.
• کاربری ساده: با چند خط کد ساده‌ می‌توان نمودارهای پیچیده‌ای رسم کرد.
• قابل سفارشی‌سازی: در زمان نیاز به راحتی می‌توان جزئیات را تغییر داد.
• پشتیبانی قوی توسط جامه کاربری: جامعه کاربری و فرایند توسعه Seaborn فعال هستند.

نصب کتابخانه Seaborn

برای نصب این کتابخانه فقط کافی است که کد زیر را در خط فرمان نوشته و دکمه «Enter» را فشار دهید.

pip install seaborn

جمع‌بندی

زبان پایتون به انعطاف‌پذیری، سادگی و همه‌کاره بودن شهرت دارد. تازه کار‌ها برای حرفه‌ای شدن و کسب توانایی اجرای وظایف مختلف، لازم است که بتوانند با کتابخانه‌های متنوع پایتون کار کنند. بعضی از این کتابخانه‌ها در چند حوزه مختلف از علوم کامپیوتر به کار برده می‌شوند. برای همین در این مطلب از مجله فرادرس بهترین کتابخانه های پایتون برای تازه کارها را جمع‌آوری کرده و به طور کلی معرفی کردیم.

با کسب مهارت در کار با بعضی از این کتابخانه‌ها مانند Numpy می‌توانیم پروژه‌های مختلفی مانند هوش‌مصنوعی، محاسبات علمی، تحلیل داده و غیره را انجام بدهیم. در نتیجه به عنوان تازه کار در حوزه برنامه نویسی لازم است که توانایی‌های خود را گسترش بدهیم. بهترین کار هم یاد گرفتن استفاده از کتابخانه‌های پایتون است.