1. Визуализация шаблона и использование переменных

Создав просто веб-приложение на Flask, я решил попробовать использование шаблонов. Для этого, я создалf файл app2.py.

В него добавляем следующее:

from flask import Flask, render_template
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello():
return render_templ

В этом блоке кода мы импортируем класс Flask и функцию render_template() из пакета flask. Мы используем класс Flask для создания экземпляра приложения Flask с именем app. Затем мы определяем функцию просмотра (которая является функцией Python, которая возвращает ответ HTTP) с именем hello(), используя декоратор app.route(), который преобразует обычную функцию в функцию просмотра. Эта функция представления использует функцию render_template() для визуализации файла шаблона с именем index.html.

Затем нам нужно будет создать файл шаблона index.html в каталоге с именем templates. Flask ищет шаблоны в каталоге templates, который называется шаблонами, поэтому имя важно. Для этого выполним следующую команду, чтобы создать каталог шаблонов:

mkdir templates

Затем откроем файл с именем index.html и добавим следующий HTML код:

Hello World!
Welcome to FlaskApp!

Здесь мы устанавливаем заголовок, добавляем Hello World! сообщение в виде заголовка h1 и создаем сообщение Welcome to FlaskApp! как заголовок h2. Далее запускаем наше приложение. (как это сделать говорилось выше)

Оставим сервер запущенным и откроем файл app2.py для редактирования. Импортируем модуль datetime из стандартной библиотеки Python и отредактируем функцию index(), чтобы файл выглядел следующим образом:

import datetime
from flask import Flask, render_template
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello():
return render_template('index.html', utc_dt=datetime.datetime.utcnow())

Здесь мы импортировали модуль datetime и передали в шаблон index.html переменную с именем utc_dt со значением datetime.datetime.utcnow(), которое является текущей датой и временем в формате UTC.

Затем, чтобы отобразить значение переменной на странице индекса, откроем файл index.html для редактирования. Отредактируем файл, чтобы он выглядел следующим образом:

Hello World!
Welcome to FlaskApp!
{{ utc_dt }}

Мы добавили заголовок h2 со специальным разделителем {{...}} для печати значения переменной utc_dt. Откроем браузер и перейдём на главную страницу:

Теперь мы создали страницу индекса с шаблоном HTML в приложении Flask, отрисовали шаблон, передали и отобразили значение переменной. Затем мы избежим повторения кода, используя наследование шаблонов.

2. Использование механизма наследования шаблонов

На этом этапе мы создадим базовый шаблон с содержанием, которым можно будет поделиться с другими шаблонами. Мы отредактируем свой шаблон индекса, чтобы он унаследовал от базового шаблона. Затем мы создадим новую страницу, которая будет служить страницей «О приложении», где пользователи смогут найти дополнительную информацию о вашем приложении.
Для этого, создадим base.html и пропишем следующий код:

 nav a {
 color: #d64161;
 font-size: 3em;
 margin-left: 50px;
 text-decoration: none;
}



{% block content %} {% endblock %}

Большая часть кода в этом файле представляет собой стандартный HTML код, заголовок, некоторые стили для ссылок навигации, панель навигации с двумя ссылками, одна для страницы индекса, другая для еще не созданной страницы «О программе», а также div для содержание страницы. (Ссылки пока не работают; на следующем шаге будет показано, как создавать ссылки между страницами). Однако, следующие выделенные части относятся к шаблонизатору Jinja:
• {% block title %} {% endblock %}: блок, который служит заполнителем для заголовка. Позже вы будете использовать его в других шаблонах, чтобы задать собственный заголовок для каждой страницы в приложении, не переписывая каждый раз весь раздел.
• {% block content %} {% endblock %}: другой блок, который будет заменен содержимым в зависимости от дочернего шаблона (шаблона, наследуемого от base.html), который заменит его.
Теперь, когда у нас есть базовый шаблон, мы можем воспользоваться им, используя наследование. Откроем файл index.html и затем заменим его содержимое следующим:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} Index {% endblock %}
Hello World!
Welcome to FlaskApp!
{{ utc_dt }}
{% endblock %}

Здесь мы используем тег {% extends %} для наследования от шаблона base.html. Затем мы расширяем его, заменяя блок содержимого в базовом шаблоне тем, что находится внутри блока содержимого в предыдущем блоке кода.

Этот блок содержимого содержит тег h1 с текстовым индексом внутри основной надписи, который, в свою очередь, заменяет исходную основную надпись в шаблоне base.html текстовым индексом, так что полный заголовок становится индексом — FlaskApp. Таким образом, мы можем избежать повторения одного и того же текста дважды, поскольку он работает как заголовок страницы, так и заголовок, который появляется под панелью навигации, унаследованной от базового шаблона. Затем у нас есть еще несколько заголовков: один заголовок h1 с текстом Hello World!, заголовок h2 и заголовок h3, содержащий значение переменной utc_dt.

Наследование шаблонов дает нам возможность повторно использовать HTML код, который есть в других шаблонах (в данном случае base.html), без необходимости повторять его каждый раз, когда это необходимо. Сохраним и обновим страницу индекса в браузере. Страница будет выглядеть следующим образом:

Затем мы создаем страницу «About». Открываем файл app2.py, чтобы добавить новый маршрут и добавляем следующее:

# ...
@app.route('/about/')
def about():
return render_template('about.html')

Здесь используется декоратор app.route() для создания функции просмотра с именем about(). В нем мы возвращаем результат вызова функции render_template() с именем файла шаблона about.html в качестве аргумента.

Откроем файл шаблона с именем about.html для редактирования и добавьте следующий код:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} About {% endblock %}
FlaskApp is a Flask web application written in Python.
{% endblock %}

Здесь мы наследуем базовый шаблон с помощью тега extends, заменяем блок содержимого базового шаблона тегом h1, который также служит заголовком страницы, и добавляем тег h3 с некоторой информацией о приложении.

Когда сервер разработки запущен, перейдем по следующему URL адресу в своем браузере:

http://127.0.0.1:5000/about

Мы увидим следующее:

<img src="http://is42-2018.susu.ru/batalovaryu/wp-content/uploads/sites/9/2021/12/4.png" alt="" width="417" height="290" class="aligncenter size-full wp-image-989" /

Мы создали базовый шаблон и использовали его на своей индексной странице и на странице сведений, чтобы избежать повторения кода.

3. Связывание страниц

На этом этапе мы свяжем страницы в шаблонах с помощью вспомогательной функции url_for(). Мы добавим две ссылки на панель навигации в свой базовый шаблон, одну для главной страницы и другую для страницы «About».

Сначала откроем базовый шаблон для редактирования и внесите следующие изменения:

nav a {
color: #d64161;
font-size: 3em;
margin-left: 50px;
text-decoration: none;
}



{% block content %} {% endblock %}

Здесь мы используем специальную функцию url_for(), которая возвращает URL адрес функции просмотра, которую мы ему передаем. Первая ссылка ссылается на маршрут функции просмотра hello() (которая является страницей индекса). Вторая ссылка указывает на маршрут функции просмотра about(). Обратите внимание, что мы передаем имя функции просмотра, а не маршрут (/ или /about). Использование функции url_for() для создания URL адресов помогает лучше управлять URL адресами. Если мы жестко запрограммируем URL адреса, наши ссылки сломаются, если мы изменим маршруты. С url_for() мы можем редактировать маршруты и гарантировать, что ссылки будут работать должным образом. Функция url_for() также заботится о других вещах, таких как экранирование специальных символов.

Теперь перейдем на главную страницу и попробуем ссылки на панели навигации. Мы увидим, что они работают.

4. Использование условных выражений и циклов

На этом этапе мы будем использовать операторы if в своих шаблонах, чтобы управлять тем, что отображать в зависимости от определенных условий. Мы также будем использовать циклы for для просмотра списков Python и отображения каждого элемента в списке. Мы добавим новую страницу, на которой будут отображаться комментарии в виде списка. Комментарии с четным порядковым номером будут иметь синий фон, а комментарии с нечетным порядковым номером будут отображаться на сером фоне.

Сначала мы создадим маршрут для страницы комментариев. Откроем файл app2.py для редактирования и добавьте следующий маршрут в конец файла:

# ...
@app.route('/comments/')
def comments():
comments = ['This is the first comment.',
'This is the second comment.',
'This is the third comment.',
'This is the fourth comment.'
]
return render_template('comments.html', comments=comments)

В приведенном выше маршруте у нас есть список Python, называемый комментариями, который содержит четыре элемента. Мы возвращаете файл шаблона с именем comments.html в последней строке, передача переменной с именем comments, содержащей список, в файл шаблона.

Затем создадим и откроем новый файл comments.html в каталоге шаблонов для редактирования и добавим следующий код:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} Comments {% endblock %}

{% for comment in comments %}

{{ comment }}

{% endfor %}

{% endblock %}

Здесь мы расширяем шаблон base.html и заменяем содержимое блока содержимого. Во-первых, мы используем заголовок h1, который также служит заголовком страницы.
Мы используем цикл Jinja for в строке {% for comment in comments %}, чтобы просмотреть каждый комментарий в списке комментариев (который сохраняется в переменной комментария). Комментарий отображается в теге (p style="font-size: 24px" {{comment}} /p) так же, как мы обычно отображаем переменную в Jinja. Мы сигнализируем о завершении цикла for с помощью ключевого слова {% endfor %}. Это отличается от способа построения циклов for в Python, поскольку в шаблонах Jinja нет специального отступа.

Когда сервер разработки запущен, откроем браузер и перейдем на страницу комментариев:

http://127.0.0.1:5000/comments

Мы увидим следующее:

Давайте откроем файл шаблона comments.html и отредактируйте его, чтобы он выглядел следующим образом:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} Comments {% endblock %}

{% for comment in comments %}
{% if loop.index %2 == 0 %}
{% set bg_color = '#e6f9ff' %}
{% else %}
{% set bg_color = '#eee' %}
{% endif %}

#{{ loop.index }}
{{ comment }}

{% endfor %}

{% endblock %}

С помощью этого нового редактирования мы добавили оператор if в строку {% if loop.index %2 == 0 %}. Переменная цикла — это специальная переменная Jinja, которая дает нам доступ к информации о текущем цикле. Здесь мы используем loop.index, чтобы получить индекс текущего элемента, который начинается с 1, а не с 0, как в списках Python. Оператор if здесь проверяет, использует ли индекс даже оператор %. Он проверяет остаток от деления номера индекса на 2; если остаток равен 0, это означает, что номер индекса четный, в противном случае номер индекса нечетный. Тег {% set %} используется для объявления переменной с именем bg_color. Если порядковый номер четный, мы устанавливаем его на голубоватый цвет, в противном случае, если номер индекса нечетный, мы устанавливаем переменную bg_color на серый. Затем мы используем переменную bg_color, чтобы установить цвет фона для тега div, содержащего комментарий. Над текстом комментария мы используем loop.index для отображения текущего номера индекса в теге p.
Сохраним и посмотрим результат:

Кроме того, чтобы отобразить все комментарии, кроме второго, мы можем использовать оператор if с условием loop.index != 2, чтобы отфильтровать второй комментарий.

Откроем шаблон комментариев и отредактируем его, чтобы он выглядел следующим образом:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} Comments {% endblock %}

{% for comment in comments %}
{% if loop.index != 2 %}

#{{ loop.index }}
{{ comment }}

{% endif %}
{% endfor %}

{% endblock %}

Здесь мы используем {% if loop.index != 2 %}, чтобы отображать только те комментарии, которые не имеют индекса 2, что означает все комментарии, кроме второго. Мы также используем жестко запрограммированное значение для цвета фона вместо помощника loop.cycle(), чтобы упростить задачу, а остальное не изменяется. Мы завершаем оператор if, используя {% endif %}. Обновим страницу комментариев, и мы увидим, что второй комментарий не отображается.

Теперь нам нужно добавить ссылку, которая переводит пользователей на страницу комментариев на панели навигации. Откроем базовый шаблон для редактирования и изменим содержимое тега nav, добавив к нему новую ссылку a:

 nav a {
 color: #d64161;
 font-size: 3em;
 margin-left: 50px;
 text-decoration: none;
}



{% block content %} {% endblock %}

Здесь мы используем помощник url_for() для ссылки на функцию просмотра comments(). Теперь на панели навигации будет новая ссылка, которая ведет на страницу комментариев.

5. Использование фильтров

На этом этапе мы узнаем, как использовать фильтры Jinja в своих шаблонах.

Сначала мы преобразуем комментарии на странице комментариев в верхний регистр. Откроем для редактирования шаблон comments.html и отредактируем его, чтобы он выглядел следующим образом:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} Comments {% endblock %}

{% for comment in comments %}
{% if loop.index != 2 %}

#{{ loop.index }}
{{ comment | upper }}

{% endif %}
{% endfor %}

{% endblock %}

Здесь мы расширяем шаблон base.html и заменяем содержимое блока содержимого. Во-первых, мы используем заголовок h1, который также служит заголовком страницы.
Мы используем цикл Jinja for в строке {% for comment in comments %}, чтобы просмотреть каждый комментарий в списке комментариев (который сохраняется в переменной комментария). Комментарий отображается в теге ((p style = font-size: 24px {{comment}} /p)) так же, как мы обычно отображаем переменную в Jinja. Мы сигнализируем о завершении цикла for с помощью ключевого слова {% endfor %}. Это отличается от способа построения циклов for в Python, поскольку в шаблонах Jinja нет специального отступа.

Когда сервер разработки запущен, откроем браузер и перейдем на страницу комментариев:

http://127.0.0.1:5000/comments

Фильтры также могут принимать аргументы в круглых скобках. Чтобы продемонстрировать это, воспользуемся фильтром объединения, чтобы объединить все комментарии в списке комментариев.

Откроем шаблон комментариев и отредактируем его, чтобы он выглядел следующим образом:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} Comments {% endblock %}

{% for comment in comments %}
{% if loop.index != 2 %}

#{{ loop.index }}
{{ comment | upper }}

{% endif %}
{% endfor %}


{{ comments | join(" | ") }}


{% endblock %}

Здесь мы добавили теги hr и div, где мы объединяем все комментарии в списке комментариев с помощью фильтра join(). Обновим страницу комментариев, и мы увидим страницу, подобную следующей:

Как видите, список comments отображается с комментариями, разделенными вертикальной чертой, которую мы передали фильтру join().

Другой важный фильтр — это безопасный фильтр, который позволяет отображать доверенный HTML код в браузере. Для его реализации откроем шаблон комментариев и отредактируем его, чтобы он выглядел следующим образом:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} Comments {% endblock %}

{% for comment in comments %}
{% if loop.index != 2 %}

#{{ loop.index }}
{{ comment | upper }}

{% endif %}
{% endfor %}


{{ "
COMMENTS
" }}
{{ comments | join(" 
 ") }}



{% endblock %}

Здесь мы добавили значение h1 COMMENTS/h1 и изменили аргумент соединения на тег hr. Обновим страницу комментариев, и мы увидите страницу, подобную следующей:

Чтобы отобразить HTML теги выше, откроем файл шаблона комментариев и добавим безопасный фильтр:

{% extends 'base.html' %}
{% block content %}
{% block title %} Comments {% endblock %}

{% for comment in comments %}
{% if loop.index != 2 %}

#{{ loop.index }}
{{ comment | upper }}

{% endif %}
{% endfor %}


{{ "
COMMENTS
" | safe }}
{{ comments | join(" 
 ") | safe }}



{% endblock %}

Мы можем видеть, что мы также можем объединить фильтры в цепочку, как в строке p{{ comments | join("hr") | safe }}hr. Каждый фильтр применяется к результату предыдущей фильтрации. Обновим страницу комментариев, и мы увидим, что теги HTML теперь отображаются должным образом:

6. Интеграция Bootstrap

Сейчас мы узнаем, как использовать набор инструментов Bootstrap для стилизации нашего приложения. Добавим панель навигации Bootstrap в базовый шаблон, которая будет отображаться на всех страницах, унаследованных от базового шаблона.

Чтобы использовать Bootstrap, нужно добавить его в базовый шаблон, чтобы мы могли использовать его во всех других шаблонах. Откроем свой шаблон base.html для редактирования и запишем:

{% block content %} {% endblock %}

Большая часть приведенного выше кода — это шаблон Bootstrap, необходимый для его использования. У нас есть несколько метатегов, ссылка на файл CSS Bootstrap в разделе head, а внизу у нас есть ссылка на необязательный JavaScript. Выделенные части кода содержат код Jinja, объясненный в предыдущих шагах.

Обратите внимание, как мы используем определенные теги и классы CSS, чтобы указать Bootstrap, как отображать каждый элемент.

В теге nav выше у нас есть тег a с классом navbar-brand, который определяет ссылку бренда на панели навигации. Внутри тега ul class = ".navbar-nav" у нас есть обычные элементы панели навигации внутри тега a в теге li.

Когда сервер разработки запущен, откроем страницу индекса в своем браузере:

http://127.0.0.1:5000/

Мы увидим страницу, похожую на следующую:

Теперь мы знаем, как использовать HTML шаблоны в своем веб-приложении Flask. Мы использовали переменные для передачи данных с сервера в шаблоны, чтобы избежать повторения HTML кода мы использовали наследование шаблонов, встроили такие элементы, как условные выражения if и циклы for, а также ссылки между разными страницами. Мы узнали о фильтрах для изменения текста и отображения надежного HTML, а также интегрировали Bootstrap в свое приложение.

Визуализация данных это наиболее эффективный метод иллюстрации и объяснения сложной информации, особенно числовых данных, в простой и удобоваримой форме. Кроме того, при грамотном исполнении, инфографика при интерпретации данных позволяет уменьшить или смягчить систематические ошибки. Один из заслуживающих особого внимания видов визуализации — анимированные фоновые картограммы или хороплеты. И в данной статье мы, используя эти виды, визуализируем пандемию коронавируса, что на данный момент очень актуально.

Но прежде чем начать, давайте разберем определения. Фоновая картограмма или хороплет — это тип тематической карты, на которой области или регионы заштрихованы пропорционально и в соответствии со значением заданного измерения данных.

Статические хороплеты наиболее полезны, когда надо сравнить какие то показатели по регионам. Например, сравнить уровень преступности в данный момент в каждом субъекте Российской Федерации, что можно визуализировать с помощью статической фоновой картограммы.

Анимированная или динамическая фоновая картограмма похожа на статическую, за исключением того, что добавляется время. Это третье измерение делает визуализацию исключительно интересной и мощной.

Для визуализации пандемии коронавируса, я использовал набор данных Novel Corona Virus 2019 от Kaggle, который можно найти здесь. Набор данных получен из нескольких источников, включая Всемирную организацию здравоохранения, Национальную комиссию здравоохранения Китайской Народной Республики и Центры США по контролю за заболеваниями.

Статический хороплет
Начнем мы с создания статического хороплета. Работать я буду в привычном мне PyCharm. Первым делом, я открываю редактор и создаю проект. После создания, я добавляю в него папку, под названием “data”, где у меня будет хранится файл csv формата, скаченный с Kaggle и содержащий данные о пандемии по всему миру.

После этого, я, через терминал, устанавливаю необходимые библиотеки. Команды для установки представлены ниже:

pip install numpy 
pip install pandas
pip install plotly

Проделав операции выше, создаем python файл, и мы готовы к визуализации. Код для этой инфографики выглядит следующим образом:

#Статический хороплет
# Импорт библиотек
import numpy as np
import pandas as pd
import plotly as py
import plotly.express as px
import plotly.graph_objs as go
from plotly.subplots import make_subplots
from plotly.offline import download_plotlyjs, init_notebook_mode, plot, iplot
# Чтение данных
df = pd.read_csv("data/covid_19_data.csv")
# Переименуем колонки
df = df.rename(columns={'Country/Region':'Страна'})
df = df.rename(columns={'ObservationDate':'Дата'})
df = df.rename(columns={'Confirmed':'Подтверждено'})
# Манипуляции с оригиналом Dataframe
df_countries = df.groupby(['Страна', 'Дата']).sum().reset_index().sort_values('Дата', ascending=False)
df_countries = df_countries.drop_duplicates(subset = ['Страна'])
df_countries = df_countries[df_countries['Подтверждено']>0]
# Создание фоновой картограммы
fig = go.Figure(data=go.Choropleth(
 locations = df_countries['Страна'],
 locationmode = 'country names',
 z = df_countries['Подтверждено'],
 colorscale = 'Reds',
 marker_line_color = 'black',
 marker_line_width = 0.5,
))
fig.update_layout(
 title_text = 'Подтверждённые заболевания 28 марта 2020',
 title_x = 0.5,
 geo=dict(
 showframe = False,
 showcoastlines = False,
 projection_type = 'equirectangular'
)
)
fig.write_html('Static_choroplete.html', auto_open=True)

Здесь, мы импортируем установленные ранее библиотеки, после читаем csv файл из которого будем брать данные, указывая при этом его местонахождение и название. Далее, переименовываем колонки для удобного восприятия и проводим некоторые манипуляции с оригиналом Dataframe: группировки и возвращения ряда с удаленными повторяющимися значениями. После создаем фоновую картограмму и последней командой мы указываем на создание и запуск html файла, содержащий наши данные. Результат представлен ниже:

На рисунке, представлена статическая диаграмма общего количества подтвержденных случаев коронавируса по странам по состоянию на 28 марта 2020 года. Вы можете видеть, что страны с наибольшим количеством подтверждённых случаев заболевания — это США, Китай и Италия, а также несколько других европейских стран.

Анимированная фоновая картограмма
Сейчас, вы увидите, насколько, по сравнению со статической, более эффектна и интересна анимированная фоновая картограмма. Для этого, создаем новый python файл и прописываем следующий код:

#Анимированная фоновая картограмма
# Импорт библиотек
import numpy as np
import pandas as pd
import plotly as py
import plotly.express as px
import plotly.graph_objs as go
from plotly.subplots import make_subplots
from plotly.offline import download_plotlyjs, init_notebook_mode, plot, iplot
# Чтение данных
df = pd.read_csv("data/covid_19_data.csv")
# Переименуем колонки
df = df.rename(columns={'Country/Region': 'Страна'})
df = df.rename(columns={'ObservationDate': 'Дата'})
df = df.rename(columns={'Confirmed': 'Подтверждено'})
# Манипуляции с оригиналом Dataframe
df_countrydate = df[df['Подтверждено'] > 0]
df_countrydate = df_countrydate.groupby(['Дата', 'Страна']).sum().reset_index()
df_countrydate
# Создание фоновой картограммы
fig = px.choropleth(df_countrydate,
 locations="Страна",
 locationmode="country names",
 color="Подтверждено",
 hover_name="Страна",
 animation_frame="Дата"
)
fig.update_layout(
 title_text='Глобальное распространение короновируса',
 title_x=0.5,
 geo=dict(
 showframe=False,
 showcoastlines=False,
))
fig.write_html('Animated_background_cartogram.html', auto_open=True)

В данном коде, мы проделываем те же операции, что и при статическом хороплете, но с небольшими отличиями. Результат представлен ниже:

На рисунке, мы видим общее количество подтвержденных случаев коронавируса по странам во времени. И вы можете видеть, что до недавнего времени больше всего заболевших было в Китае.