Python各个应用领域相关库介绍-Python计算生态概览

本文主要是介绍Python各个应用领域中的相关主流库,所列的库不全,只是为实际应用Python提供一个参考。下图是一个概览图。
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  • Python计算生态概览
    • 1. 数据处理&人工智能领域
      • 1.1 Python数据分析相关的库
        • Numpy:表达N维数组的最基础库
        • Pandas:Python数据分析高层次应用库
        • Scipy:数学、科学和工程计算功能库
      • 1.2 Python数据可视化相关的库
        • Matplotlib:高质量的二维数据可视化功能库
        • Seaborn:统计类数据可视化功能库
        • Mayavi:三维科学数据可视化功能库
      • 1.3 Python文本处理相关的库
        • PyPDF2:用来处理pdf文件的工具集
        • NLTK:自然语言文本处理第三方库
        • Python-docx:创建或更新Microsoft Word文件的第三方库
      • 1.4 Python机器学习相关的库
        • Scikit-learn: 机器学习方法工具集
        • TensorFlow:AlphaGo背后的机器学习计算框架
        • MXNet:基于神经网络的深度学习计算框架
    • 2. Web解析&网络空间领域
      • 2.1 Python网络爬虫
        • Requests:最友好的网络爬虫功能库
        • Scrapy:优秀的网络爬虫框架
        • pyspider:强大的Web页面爬取系统
      • 2.2 Python之Web信息提取
        • Beautiful Soup:HTML和XML的解析库
        • Re:正则表达式解析和处理功能库(不仅仅用于Web信息提取)
        • Python-Goose:提取文章类型Web页面的功能库
      • 2.3 Python之Web网站开发
        • Django:最流行的Web应用框架
        • Pyramid:规模适中的Web应用框架
        • Flask:Web应用开发微框架
      • 2.4 Python之网络应用开发
        • WeRoBot:微信公众号开发框架
        • aip:百度AI开放平台接口
        • MyQR:二维码生成第三方库
    • 3. 人机交互&艺术设计领域
      • 3.1 Python库之图形用户界面
        • PyQt5:Qt开发框架的Python接口
        • wxPython:跨平台GUI开发框架
        • PyGObject:使用GTK+开发GUI的功能库
      • 3.2 Python库之游戏开发
        • PyGame:简单的游戏开发功能库
        • Panda3D:开源、跨平台的3D渲染和游戏开发库
        • cocos2d:构建2D游戏和图形界面交互式应用的框架
      • 3.3 Python库之虚拟现实
        • VR Zero:在树莓派上开发VR应用的Python库
        • pyovr:Oculus Rift的Python开发接口
        • Vizard:基于Python的通用VR开发引擎
      • 3.4 Python库之图形艺术
        • Quads:迭代的艺术
        • ascii_art:ASCII艺术库
        • turtle:海龟绘图体系

Python计算生态概览

1. 数据处理&人工智能领域

1.1 Python数据分析相关的库

Numpy:表达N维数组的最基础库

  • Python接口使用,C语言实现,计算速度优异
  • Python数据分析及科学计算的基础库,支撑pandas等
  • 直接提供的矩阵运算、广播函数、线性代数等功能

Pandas:Python数据分析高层次应用库

  • 提供了简单易用的数据结构和数据分析工具
  • 理解数据类型与索引的关系,操作索引即操作数据
  • Python最主要的数据分析功能库,基于Numpy开发

Scipy:数学、科学和工程计算功能库

  • 提供了一批数学算法及工程数据运算功能
  • 类似Matlab,可用于如傅里叶变换、信号处理等应用
  • Python最主要的科学计算功能库,基于Numpy开发

1.2 Python数据可视化相关的库

Matplotlib:高质量的二维数据可视化功能库

  • 提供超过100中数据可视化展示效果
  • 通过matplotlib。pyplot子库调用各可视化效果
  • Python最主要的数据可视化功能库,基于Numpy开发

Seaborn:统计类数据可视化功能库

  • 提供了一批高层次的统计类数据可视化展示效果
  • 主要展示数据间分布、分类和线性关系等内容
  • 基于Matplotlib开发,支持Numpy和Pandas

Mayavi:三维科学数据可视化功能库

  • 提供了一批简单易用的3D科学计算数据可视化展示效果
  • 三维可视化最主要的第三方库
  • 支持Nump、TVTK、Traits、Envisage等第三方库

1.3 Python文本处理相关的库

PyPDF2:用来处理pdf文件的工具集

  • 提供了一批处理PDF文件的计算功能
  • 支持获取信息、分隔/整合文件、加密解密等
  • 完全Python语言实现,不需要额外的依赖,功能稳定

NLTK:自然语言文本处理第三方库

  • 提供了一批简单易用的自然语言文本处理功能
  • 支持语言文本分类、标记、语法句法、语义分析等
  • 目前为止,最优秀的Python自然语言处理库

Python-docx:创建或更新Microsoft Word文件的第三方库

  • 提供创建或更新.doc .docx等文件的计算功能
  • 增加并配置段落、图片、表格、文字等,功能全面

1.4 Python机器学习相关的库

Scikit-learn: 机器学习方法工具集

  • 提供一批统一化的机器学习方法功能接口
  • 提供聚类、分类、回归、强化学习等计算功能
  • 机器学习最基本且最优秀的Python第三方库

TensorFlow:AlphaGo背后的机器学习计算框架

  • 谷歌公司推动的开源机器学习框架
  • 将数据流图作为基础,图节点代表运算,边代表张量
  • 应用机器学习方法的一种方式,支撑谷歌人工智能应用

MXNet:基于神经网络的深度学习计算框架

  • 提供可扩展的神经网络及深度学习计算功能
  • 可用于自动驾驶、机器翻译、语音识别等众多领域
  • Python最重要的深度学习计算框架

2. Web解析&网络空间领域

2.1 Python网络爬虫

Requests:最友好的网络爬虫功能库

  • 提供了简单易用的类HTTP协议网络爬虫功能
  • 支持连接池、SSL、Cookies、HTTP(S)代理等
  • Python最主要的页面级网络爬虫功能库

Scrapy:优秀的网络爬虫框架

  • 提供了构建网络爬虫系统的框架功能,功能半成品
  • 支持批量和定时网页爬取、提供数据处理流程等
  • Python最主要且最专业的网络爬虫框架

pyspider:强大的Web页面爬取系统

  • 提供了完整的网页爬取系统构建功能
  • 支持数据库后端、消息队列、优先级、分布式架构等
  • Python重要的网络爬虫类第三方库

2.2 Python之Web信息提取

Beautiful Soup:HTML和XML的解析库

  • 提供了解析HTML和XML等Web信息的功能
  • 又名beautifulsoup4或bs4,可以加载多种解析引擎
  • 常与网络爬虫库搭配使用,如Scrapy、requests等

Re:正则表达式解析和处理功能库(不仅仅用于Web信息提取)

  • 提供给了定义和解析正则表达式的一批通用功能
  • 可用于各类场景,包括定点的Web信息提取
  • Python最主要的标准库之一,无需安装

Python-Goose:提取文章类型Web页面的功能库

  • 提供了对Web页面中文章信息/视频等元数据的提取功能
  • 针对特定类型Web页面,应用覆盖面较广
  • Python最主要的Web信息提取库

2.3 Python之Web网站开发

Django:最流行的Web应用框架

  • 提供了构建Web系统的基本应用矿建
  • MTV模式:模型(model)、模板(Template)、视图(Views)
  • Python最重要的Web应用框架,略微复杂的应用框架

Pyramid:规模适中的Web应用框架

  • 提供了简单方便构建Web系统的应用框架
  • 不大不小,规模适中,适合快速构建并适度扩展类应用
  • Python产品级Web应用框架,起步简单可扩展性好

Flask:Web应用开发微框架

  • 提供了最简单构建Web系统的应用框架
  • 特点是:简单、规模小、快速
  • 复杂程度:Django > Pyramid > Flask

2.4 Python之网络应用开发

WeRoBot:微信公众号开发框架

  • 提供了解析微信服务器消息及反馈消息的功能
  • 建立微信机器人的重要技术手段

aip:百度AI开放平台接口

  • 提供了访问百度Ai服务的Python功能接口
  • 语音、人脸、OCR、NLP、知识图谱、图像搜索等领域
  • Python百度AI应用的最主要方式

MyQR:二维码生成第三方库

  • 提供了生成二维码的系列功能
  • 基本二维码、艺术二维码和动态二维码

3. 人机交互&艺术设计领域

3.1 Python库之图形用户界面

PyQt5:Qt开发框架的Python接口

  • 提供了创建Qt5程序的Python API接口
  • Qt是非常成熟的跨平台桌面应用开发系统,完备GUI
  • 推荐的Python GUI开发第三方库

wxPython:跨平台GUI开发框架

  • 提供了专用于Python的跨平台GUI开发框架
  • 理解数据类型与索引的关系,操作索引即操作数据
  • Python最主要的数据分析功能库,基于Numpy开发

PyGObject:使用GTK+开发GUI的功能库

  • 提供了整合GTK+、WebKitGTK+等库的功能
  • GTK+:跨平台的一种用户图形界面GUI框架
  • 实例:Anaconda采用该库构建GUI

3.2 Python库之游戏开发

PyGame:简单的游戏开发功能库

  • 提供了基于SDL的简单游戏开发功能及实现引擎
  • 理解游戏对外部输入的响应机制及角色构建和交互机制
  • Python游戏入门最主要的第三方库

Panda3D:开源、跨平台的3D渲染和游戏开发库

  • 一个3D游戏引擎,提供Python和C++两种接口
  • 支持很多先进特性:法线贴图、光泽贴图、卡通渲染等
  • 由迪士尼和卡内基梅隆大学共同开发

cocos2d:构建2D游戏和图形界面交互式应用的框架

  • 提供了基于OpenGL的游戏开发图形渲染功能
  • 支持GPU加速,采用树形结构分层管理游戏对象类型
  • 适用于2D专业级游戏开发

3.3 Python库之虚拟现实

VR Zero:在树莓派上开发VR应用的Python库

  • 提供了大量与VR开发相关的功能
  • 针对树莓派的VR开发库,支持设备小型化,配置简单化
  • 非常适合初学者实践VR开发及应用

pyovr:Oculus Rift的Python开发接口

  • 针对Oculus VR设备的Python开发库
  • 基于成熟的VR设备,提供全套文档,工业级应用设备
  • Python+虚拟现实领域探索的一种思路

Vizard:基于Python的通用VR开发引擎

  • 专业的企业级虚拟现实开发引擎
  • 提供详细的官方文档
  • 支持多种主流的VR硬件设备,具有一定通用性

3.4 Python库之图形艺术

Quads:迭代的艺术

  • 对图片进行四分迭代,形成像素风
  • 可以生成动图或静图图像
  • 简单易用,具有很高的展示度

ascii_art:ASCII艺术库

  • 将普通图片转为ASCII艺术风格
  • 输出可以是纯文本或彩色文本
  • 可采用图片格式输出

turtle:海龟绘图体系

参考:中国大学MOOC平台《Python语言程序设计》国家精品课(嵩天等)

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