Skip to content

README.md

Latest commit

 

History

History
307 lines (220 loc) · 12 KB

README.md

File metadata and controls

307 lines (220 loc) · 12 KB
Raw

Python Data Toolkit

Python Jupyter pandas SQL pytest

Набор учебных проектов и практических заданий по обработке данных на Python, SQL и Unix-инструментах.

Репозиторий охватывает сбор и преобразование данных, объектно-ориентированное проектирование, тестирование, профилирование, оптимизацию потребления памяти, аналитический SQL и визуализацию.

Репозиторий содержит учебные работы. Основная цель — продемонстрировать практическое применение инструментов обработки и анализа данных.

Ключевые направления

  • получение и преобразование данных из внешних API;
  • обработка JSON, CSV и TSV;
  • автоматизация обработки данных с помощью Bash, curl, jq и awk;
  • разработка Python-скриптов и ООП-компонентов;
  • сбор данных с веб-страниц;
  • unit-тестирование с использованием pytest;
  • мокирование внешних HTTP-запросов;
  • профилирование времени выполнения и потребления памяти;
  • обработка данных с помощью pandas и NumPy;
  • аналитические SQL-запросы;
  • исследовательский анализ данных;
  • визуализация результатов.

Схема работы с данными

flowchart LR
    Sources[API / HTML / CSV / JSON]
    Collection[Bash / requests / BeautifulSoup]
    Processing[Python / pandas / NumPy]
    Storage[CSV / TSV / SQLite]
    Analytics[SQL / EDA / A-B analysis]
    Visualization[Matplotlib / Seaborn / Plotly]

    Sources --> Collection
    Collection --> Processing
    Processing --> Storage
    Storage --> Analytics
    Analytics --> Visualization
Loading

Технологический стек

Направление Инструменты
Язык программирования Python
Командная строка Bash, AWK, curl, jq
Сбор данных requests, BeautifulSoup
Обработка данных pandas, NumPy
Базы данных SQLite, SQL
Тестирование pytest, unittest.mock
Профилирование cProfile, pstats, timeit, psutil
Визуализация Matplotlib, Seaborn, Plotly
Рабочая среда Jupyter Notebook, virtualenv

Структура репозитория

python-data-toolkit/
├── 01_unix_tools/          # получение и обработка данных в Unix
├── 02_python_core/         # Python Core и структуры данных
├── 03_oop_architecture/    # ООП, конфигурация и логирование
├── 04_env_and_testing/     # окружение, web scraping и pytest
├── 05_optimization/        # генераторы, timeit и оптимизация памяти
├── 06_movielens_eda/       # исследовательский анализ MovieLens
├── 07_pandas_advanced/     # очистка и оптимизация DataFrame
├── 08_sql_and_ab_testing/  # SQLite, SQL и анализ эксперимента
├── 09_data_visualization/  # визуализация и data storytelling
└── README.md

Модули

1. Unix Tools and Data Processing

Каталог: 01_unix_tools

Пайплайн командной обработки данных, получаемых через API.

Основные задачи:

  • получение JSON через curl;
  • фильтрация данных с помощью jq;
  • преобразование JSON в CSV;
  • очистка и сортировка записей;
  • разбиение результирующего набора данных на файлы;
  • объединение обработанных частей.

Используемые инструменты:

Bash, curl, jq, awk, CSV, JSON

2. Python Core

Каталог: 02_python_core

Практические задания по базовым возможностям Python:

  • структуры данных;
  • функции;
  • работа с файлами;
  • преобразование форматов;
  • словари и множества;
  • обработка аргументов командной строки;
  • базовые алгоритмы.

3. OOP and Application Structure

Каталог: 03_oop_architecture

Переход от отдельных скриптов к структурированным Python-приложениям.

Рассматриваемые темы:

  • классы и композиция;
  • разделение ответственности;
  • конфигурационные файлы;
  • обработка исключений;
  • логирование;
  • интеграция с Telegram API для отправки уведомлений.

4. Environment, Web Scraping and Testing

Каталог: 04_env_and_testing

Практика воспроизводимой разработки и тестирования:

  • создание виртуального окружения;
  • фиксация зависимостей;
  • получение данных с веб-страниц;
  • обработка HTTP-ошибок;
  • профилирование через cProfile;
  • unit-тестирование через pytest;
  • мокирование внешних HTTP-запросов.

5. Python Performance and Memory Optimization

Каталог: 05_optimization

Сравнение различных способов обработки данных в Python:

  • обычная загрузка данных в память;
  • потоковая обработка через генераторы;
  • использование map, filter и reduce;
  • применение collections.Counter;
  • измерение времени выполнения через timeit;
  • сравнение потребления ресурсов.

6. MovieLens Exploratory Data Analysis

Каталог: 06_movielens_eda

Исследовательский анализ данных MovieLens:

  • загрузка и подготовка данных;
  • объединение связанных наборов;
  • анализ рейтингов, фильмов и пользователей;
  • расчёт описательных статистик;
  • исследование жанров и пользовательского поведения;
  • представление результатов в Jupyter Notebook.

7. Advanced pandas

Каталог: 07_pandas_advanced

Очистка и преобразование табличных данных:

  • обработка пропущенных значений;
  • изменение типов данных;
  • использование категориальных признаков;
  • группировки и сводные таблицы;
  • векторизация вычислений;
  • уменьшение потребления памяти DataFrame.

Численные результаты оптимизации приведены в соответствующем notebook и зависят от версии библиотек и среды выполнения.

8. SQL and Experiment Analysis

Каталог: 08_sql_and_ab_testing

Набор заданий по работе с SQLite и аналитическим SQL:

  • фильтрация данных;
  • подзапросы;
  • JOIN;
  • группировки и агрегаты;
  • подготовка аналитических выборок;
  • сравнение контрольной и экспериментальной групп.

Модуль демонстрирует учебный анализ эксперимента и не является полноценной платформой проведения A/B-тестов.

9. Data Visualization

Каталог: 09_data_visualization

Практика визуального анализа данных:

  • линейные и столбчатые графики;
  • boxplot;
  • scatter matrix;
  • heatmap;
  • временные ряды;
  • интерактивные визуализации Plotly.

Запуск

1. Клонирование репозитория

git clone https://github.com/BulatKSMNT/python-data-toolkit.git
cd python-data-toolkit

2. Создание виртуального окружения

Linux/macOS:

python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate

Windows PowerShell:

python -m venv .venv
.venv\Scripts\Activate.ps1

3. Установка зависимостей

После добавления общего файла requirements.txt:

python -m pip install --upgrade pip
pip install -r requirements.txt

4. Запуск Jupyter

jupyter notebook

После запуска выберите интересующий модуль и откройте соответствующий файл .ipynb.

Отдельные Python-скрипты запускаются из корня соответствующего модуля:

cd 05_optimization
python benchmark.py

Unix-скрипты рекомендуется запускать в Linux, macOS или WSL.

Воспроизводимость

Часть заданий получает данные из внешних API и веб-страниц. Результат может зависеть от:

  • доступности внешнего источника;
  • изменения структуры HTTP-ответа;
  • версии используемых библиотек;
  • наличия исходного датасета;
  • операционной системы.

Перед запуском отдельного модуля необходимо проверить его входные данные и локальные инструкции.

Известные ограничения

  • модули являются отдельными учебными заданиями, а не единым приложением;
  • общего автоматического пайплайна запуска пока нет;
  • некоторые задания требуют внешних наборов данных;
  • Unix-скрипты могут потребовать Linux, macOS или WSL;
  • автоматическая проверка всех notebook пока не настроена;
  • CI/CD и контейнеризация пока отсутствуют.

Связанный репозиторий

Продолжение работы с данными и алгоритмами машинного обучения:

All-DS-ML-projects

Автор

Булат Хатыпов