Дополнительные наборы модулей (библиотек) языка программирования Python

IPython - интерактивная оболочка для языка программирования Python, которая предоставляет расширенную интроспекцию,
дополнительный командный синтаксис, подсветку кода и автоматическое дополнение. Является компонентом пакета программ SciPy.


NumPy - это расширение языка Python, добавляющее поддержку больших многомерных массивов и матриц,
вместе с большой библиотекой высокоуровневых математических функций для операций с этими массивами.
Предшественник NumPy, Numeric, был изначально создан Jim Hugunin.



SciPy - это открытая библиотека высококачественных научных инструментов для языка программирования Python.
SciPy содержит модули для оптимизации, интегрирования, специальных функций, обработки сигналов, обработки изображений,
генетических алгоритмов, решения обыкновенных дифференциальных уравнений и других задач, обычно решаемых в науке
и при инженерной разработке.


Matplotlib - библиотека на языке программирования Python для визуализации данных двумерной (2D) графикой
(3D графика также поддерживается). 
Matplotlib написан и поддерживался в основном Джоном Хантером (англ. John Hunter)
и распространяется на условиях BSD-подобной лицензии.


Pygame - набор модулей (библиотек) языка программирования Python,
предназначенный для написания компьютерных игр и мультимедиа-приложений.
Pygame базируется на мультимедийной библиотеке SDL.
Изначально Pygame был написан Питом Шиннерсом (Pete Shinners).
Начиная примерно с 2004/2005 года поддерживается и развивается сообществом свободного программного обеспечения.


PyOpenGL - библиотека, позволяющим в программах на языке Python легко работать с
функциями OpenGL, GLU и GLUT, а также с рядом расширений OpenGL.


PyQt - набор «привязок» графического фреймворка Qt для языка программирования Python, выполненный в виде расширения Python.



SIP - это инструмент для автоматической генерации Python-привязок к C и C++ библиотекам.
Первоначально SIP был разработан в 1998 году для PyQt — Python-привязки для инструментария виджетов Qt,
но подходит и для создания привязок к любым другим C или C++ библиотекам.
SIP берёт набор инструкций (.sip файлы), описывающих API и генерирует требуемый C++ код.
Потом он компилируется и на выходе получается модуль Python. Файлы .sip — файлы заголовков класса,
у которых кое-что убрано (потому что SIP не содержит полноценный C++-парсер) и кое-что добавлено
(поскольку C++ не несет достаточной информации о работе API).


Python Imaging Library (сокращенно PIL) — библиотека языка Python, предназначенная для работы с растровой графикой.


Django — свободный фреймворк для веб-приложений на языке Python, использующий шаблон проектирования MVC.
Проект поддерживается организацией Django Software Foundation.


Tornado - расширяемый, не блокирующий веб-сервер и фреймворк, написанный на Python.
Он создан для использования в проекте FriendFeed.
Компания была приобретена Facebook в 2009 году и после этого были открыты исходные коды Tornado.
Tornado был создан для обеспечения высокой производительности и является одним из веб-серверов,
способных выдержать проблему 10000 соединений.
Следует понимать, что при сравнении производительности речь идет о т. н. «легких» запросах.
Ибо длительная обработка запроса (например, по причине взаимодействия с сервером баз данных),
сводит преимущества Торнадо на нет.


Pylons — программный каркас для разработки веб-приложений (web application framework) с открытым исходным кодом,
написанный на языке Python. В нём широко используется стандарт WSGI, что способствует эффективности повторного
использования кода и модульности.
В настоящее время развитие Pylons завершено на версии 1.0, а дальнейшего развития (помимо исправления ошибок) не планируется.
В качестве основы для следующего поколения программного каркаса проекта Pylons взят программный каркас repoze.bfg,
получивший в рамках проекта Pylons новое имя — Pyramid. Само название Pylons становится отныне зонтичным брендом.


Pyramid — программный каркас (фреймворк) для разработки веб-приложений
с открытым исходным кодом, написанный на языке Python в рамках проекта Pylons.
На создание Pyramid оказали влияние такие фреймворки, как Zope, Pylons и Django.
Код Pyramid разрабатывался в проекте repoze.bfg, а название поменялось в результате слияния проектов BFG и Pylons.

Комплексные числа в Python

 Тип данных complex относится к категории неизменяемых и хранит пару значений типа float,
одно из которых представляет действительную часть комплексного числа, а другое - мнимую.

Литералы комплексных  чисел записываются как действительная и мнимая части,
объединенные знаком "+" или "-", а за мнимой частью следует символ j.

3.5+2j

0.5j  - если действительная часть равна 0, ее можно вообще опустить.

4+0j

-1-3.7j

 Отдельные части комплексного числа доступны в виде атрибутов real и imag:

>>> z = -89.5+2.125j

>>> z.real, z.imag
(-89.5, 2.125)


За исключением //, %, divmod и версии pow() с тремя аргументами все остальные арифметические операторы и функции,
которые используются для работы с целыми числами, также могут использоваться и для работы с комплексными числами.

Значения типа complex имеют метод:

conjugate()

который изменяет знак мнимой части.


>>> z = -89.5+2.125j

>>> z.conjugate()
(-89.5-2.125j)


>>> 3-4j.conjugate()
(3+4j)



>>> 4j.real
0.0

>>> 4j.imag
4.0

>>> 4j+3+2j
(3+6j)


Тип данных complex может вызываться как функция complex()

без аргументов она вернет:

>>> complex()
0j

с аргументами типа complex она вернет копию аргумента:

>>> complex(9+3j)
(9+3j)

с аргументом любого другого типа она попытается преобразовать указанный объект в значение типа complex:

>>> complex(0)
0j

>>> complex(1)
(1+0j)

>>> complex(0,1)
1j

При использовании для преобразования функция complex() принимает:
либо единственный строковый аргумент
либо одно или два значения типа float

Если ей передается единственное значение типа float, возвращается комплексное число с мнимой частью равной 0j.


Функции в модуле math не работают с комплексными числами.

Если возникает необходимость использовать комплексные числа, можно воспользоваться модулем cmath,
который содержит комплексные версии больштнства тригонометрических и логарифмических функций,
присутствующих в модуле math, плюс ряд функций специально предназначенных для работы с комплексными числами, таких как:

cmath.phase()
cmath.polar()
cmath.rect()

а также константы:

cmath.pi
cmath.e

которые хранят те же самые значения типа float, что и родственные им константы в модуле math.

К сожалению в Python отсутствуют средства прямого форматирования комплексных чисел.
Однако мы легко можем решить эту проблему, форматируя действительную и мнимую части как отдельные числа с плавающей точкой.



>>> "{0.real:.3f}{0.imag:+.3f}j".format(4.75917+1.2042j)
'4.759+1.204j'

>>> "{0.real:.3f}{0.imag:+.3f}j".format(4.75917-1.2042j)
'4.759-1.204j'


В этом примере мы обращаемся к каждому атрибуту комплексного числа по отдельностки и формируем их как числа с плавающей
точкой с тремя знаками после запятой.
Кроме того, мы принудительно выводим знак мнимой части, добавляя символ j.

Спецификаторы формата для чисел с плавающей точкой Python

 Для форматирования чисел с плавающей точкой используются те же самые спецификаторы,
что и для целых чисел, с двумя отличиями в конце.

 После необязательного значения минимальной ширины поля вывода можно указать число
знаков после десятичной точки, добавив символ точки (.) и целое число.

 В самом конце мы можем указать символ типа:

e  - для вывода числа в экспоненциальной форме, с символом "e" в нижнем регистре.

E  - для вывода числа в экспоненциальной форме, с символом "E" в верхнем регистре.

f  - для вывода числа в стандартной форме

g  - для вывода числа в общей форме, т.е. для небольших чисел действует как символ "f"
      а для очень больших чисел как символ "e".

G  - тоже самое как символ "g", только используется формат  "f" или "E".


Кроме того, допускается использовать символ %, при использовании которого выводимое число умножается на 100
и для вывода применяется формат "f" с добавлением символа "%" в конце числа.


Примеры:

Установим минимальную ширину поля вывода 12 символов и 2 знака после дестичной точки.

import math

s = (10**3) * math.pi
print("[{0:12.2e}]  [{0:12.2E}]   [{0:12.2f}]   [{0:12.2g}]   [{0:12.2G}]  [{0:12.2%}]".format(s))

>  [    3.14e+03]  [    3.14E+03]   [     3141.59]   [     3.1e+03]   [     3.1E+03]  [  314159.27%]


              
Добавим вывод символа-заполнителя (при этом символ выравнивания указывать обязательно).

import math

s = (10**3) * math.pi
print("[{0:*>12.2e}]  [{0:->12.2E}]   [{0:#>12.2f}]   [{0:.>12.2g}]   [{0:$>12.2G}]  [{0:&>12.2%}]".format(s))

> [****3.14e+03]  [----3.14E+03]   [#####3141.59]   [.....3.1e+03]   [$$$$$3.1E+03]  [&&314159.27%]



Добавим символ "+" для принудительного вывода знака числа.

import math

s = (10**3) * math.pi
print("[{0:*>+12.2e}]  [{0:->+12.2E}]   [{0:#>+12.2f}]   [{0:.>+12.2g}]   [{0:$>+12.2G}]  [{0:&>+12.2%}]".format(s))

> [***+3.14e+03]  [---+3.14E+03]   [####+3141.59]   [....+3.1e+03]   [$$$$+3.1E+03]  [&+314159.27%]