Python

【入門初心者向け】PythonでWebアプリを作ってみた!開発方法徹底解説!

Webアプリ開発
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ウマたん
ウマたん
本記事では、PythonのWebアプリケーションフレームワークを用いてWebアプリを開発していく方法を徹底解説していきます。Pythonに慣れるためにはまず動くものを作ってみることがおすすめです!実際にDjangoでの実装とFlaskでの実装をおこなっていったあと、勉強法についても見ていきましょう!

こんにちは!

データ分析したりAI開発したりする会社を経営しているウマたん(@statistics1012)です!

Pythonというとデータ分析のイメージが強いですが、Pythonでは簡単にWebアプリケーションを開発することができます。

この記事では、そんなPythonで開発するWebアプリについてまとめていきたいと思います!

ウマたん
ウマたん
Pythonを使えば分析から開発まで一気通貫でできてしまうんだ!!

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PythonでのWebアプリ開発に必要なこと

stories pc

PythonにはいくつかのWebアプリケーションフレームワークがありますが、ここではFlaskとDjangoの2つを使ってWebアプリを開発していきたいと思います!

ほかのPythonのWebアプリケーションフレームワークについては知りたい方は以下の記事をチェックしてみてください!

それではPythonでのWebアプリ開発に必要なことについて簡単にまとめておきましょう!

Webアプリケーションフレームワークの理解

当たり前ですが、この記事で学んでいくWebアプリケーションフレームワークの理解は間違いなく必要です。

また、その前手にPythonのそもそものある程度の理解が必要です。

もしPythonはほとんど触ったことがない・・・という方は是非以下の記事を見てみてください!

Python独学勉強法
【Python独学勉強法】Python入門を3ヶ月で習得できる学習ロードマップ当サイト【スタビジ】の本記事では、過去僕自身がPythonを独学を駆使しながら習得した経験をもとにPythonを効率よく勉強する方法を具体的なコード付き実装例と合わせてまとめていきます。Pythonはできることが幅広いので自分のやりたいことを明確にして勉強法を選ぶことが大事です。...

Pythonの0からの勉強法が学べます。

Pythonの基本を理解した上で是非FlaskとDjangoについて学んでいきましょう!

FlaskとDjangoの違いについてまずは簡単に知りたい方は以下の記事をご覧ください!

Flask Django
Flask vs Django!PythonのWebアプリケーションフレームワークを徹底比較!当サイト【スタビジ】の本記事では、PythonのWebアプリケーションフレームワークである「Flask」と「Django」の違いを徹底的に比較していきます!なんとなーく分かっているようで分からない2つのフレームワークの違いをこの機会にしっかりおさえておきましょう!...

データベース・Web・フロントエンドなどの知識

基本的にはPythonの構文が分かってFlaskやDjangoの特殊な記法について理解できればWebアプリを開発することは可能です。

ただ、データベースやWebの基本的な知識やHTMLやCSS・Javascriptなどのフロントエンド周りの知識も必要です。

どんなWebアプリを作りたいかという目標

Goal

また、なんとなくWebアプリを開発してみたいという心持ちでは続かないので、ぜひ何か自分で作りたいWebアプリのイメージを持っておきましょう。

そして、その上でそのWebアプリが実現する顧客体験や動線設計やデータの持ち方などもドキュメントに落としておくと開発がしやすいです。

本格的に業務で実装する際はもちろん要件定義やデータベース設計など必ずドキュメントにしておかないといけませんが、趣味レベルで開発する際もある程度のイメージはドキュメントに落としておきましょう!

ウマたん
ウマたん
明確な目標はモチベーションにもつながるよ!

PythonでのWebアプリ開発:Django編

Django

まずは、Djangoを用いてWebアプリを開発していきましょう!

Djangoとは

Djangoは2005年に開発されたDjangoのWebアプリケーションフレームワークで、デフォルトでWeb開発に必要な機能が一通り入っています。

Djangoは元々ニュースサイト管理のためにアメリカで開発されたフレームワークで、名前はギタリストから取ったそうです。

大規模サービス開発に向いていて2000企業ほどの企業に利用されています。

UGC型のインスタグラムやピンタレストなどに主に利用されています。

Django利用企業(引用元:https://stackshare.io/Django)

Djangoのドキュメントは以下です。

Python×DjangoでWebアプリを開発

それではDjangoでWebアプリ開発をしてみましょう!

ここでは、本当に基本の「Hello world」と表示されるWebサイトを作っていきます。

OS:MAC
開発エディター:Visual studio code

仮想環境作成

仮想環境を作らなくても問題ないですが、ライブラリのバージョンを管理するため仮想環境を作っていきます。

まずは、好きな名前のフォルダを作成しフォルダのディレクトリに遷移しましょう!

そして以下のコマンドをVisual studio code上のターミナルに記載して仮想環境を作っていきます。

python -m venv [環境名]
python -m venv myvenv

これでmyvenvという仮想環境を作ることが出来ました。

仮想環境は開発するアプリケーションによってPythonのライブラリのバージョンを管理するために作ります。

続いて仮想環境に入っていきます。

以下のコマンドで仮想環境に入ることが出来ます。

source [環境名]/bin/activate
source myvenv/bin/activate

必要なライブラリをインストール

仮想環境に入ったら、requirements.txtというファイルを作成し必要なライブラリをインストールしていきます。

これは、ライブラリを一括でインストールするためのファイルです。

厳密にはrequirements.txtである必要はありませんが、慣習でrequirements.txtが使われることが多くなっています。

必要最低限のライブラリを記載しておきましょう

Django==3.1.5
django-heroku==0.3.1
gunicorn==20.0.4

以下のように記述することで、記載したライブラリをインストールすることができました。

pip install -r requirements.txt

ちなみに以下のように記述することで現在の環境のライブラリを一括でrequirements.txtに記述して保存することができます。

pip freeze > requirements.txt

普段使っている環境から新しい環境に同様のライブラリを適用される場合はこのように記述するとよいでしょう。

プロジェクトの作成

さて、ここから実際にDjangoでWebアプリ実装をおこなっていきます!

まずDjangoのプロジェクトを作成していきます。

mysiteという名称で作っていきましょう!

django-admin startproject [プロジェクト名] .
django-admin startproject mysite .

これにより以下のようにMysiteディレクトリが出来ます。

Django

続いて、settings.py以下の部分を以下のように変更しておきましょう!

【変更前】

LANGUAGE_CODE = 'en-us'

TIME_ZONE = 'UTC'

【変更後】

LANGUAGE_CODE = 'ja'

TIME_ZONE = 'Asia/Tokyo'

続いて、この後作るアプリケーション名をsettings.pyのINSTALLED_APPSに記載しましょう!

今回はappという名前のアプリを作成していく予定なので、以下のように記述します。

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'app',
]

続いてデータベースのセットアップを行っていきます。

python manage.py migrate

これによりデータベースが作成されます。

db.sqlite3という名前でデータベースファイルが作成されているかと思います。

さて、それでは以下のようにサーバーを起動させてみましょう!

python manage.py runserver

 

Starting development server at http://127.0.0.1:8000/

ターミナルに出力されたURLを開き以下のように表示されたらひとまず成功です。

Django チュートリアル

サーバーの起動はCtrl+Cで停止で止めることが可能です。

Appを作成

プロジェクトが立ち上がったのが確認できたのでアプリケーションを作成していきましょう!

ロボたん
ロボたん
プロジェクトとアプリケーションの違いって??

プロジェクトとアプリケーションの違いは以下です。

プロジェクトとアプリの違いは何でしょうか? アプリとは、ウェブログシステム、公的記録のデータベース、小規模な投票アプリなど、何かを行う Web アプリケーションです。プロジェクトは、特定のウェブサイトの構成とアプリのコレクションです。プロジェクトには複数のアプリを含めることができます。 アプリは複数のプロジェクトに存在できます。
(引用元:Django公式サイト

複数のアプリケーションを束ねる存在がプロジェクトであるイメージです。

以下のコマンドでアプリケーションを作成していきます。

python manage.py startapp [アプリケーション名]

appという名前で作成しておきましょう!

python manage.py startapp app

appのディレクトリが出来ているはずです。

urls.pyを変更

Mysiteのurls.pyを開いて一部設定を変更します。

【変更前】

from django.contrib import admin
from django.urls import path

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
]

【変更後】

from django.contrib import admin
from django.urls import path, include

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('', include("app.urls")),
]

この部分の意味はトップドメインに遷移した場合はappフォルダのurls.pyファイルを参照してねという意味です。

さて続いて、その参照元となっているapp/urls.pyを作成していきましょう。

app/urls.pyはデフォルトでは作成されていないので、自分で作ります。

from django.urls import path
from app import views

urlpatterns = [
    path('', views.IndexView.as_view(), name='index'),
]

views.pyを修正

views.pyはappのファイルの中でユーザーのコールに対してどのテンプレートを出すかなど司令塔の役割をします。

サッカーで言うミッドフィルダーみたいな役割のファイルです。

ここには、以下のように記述します。

from django.views.generic import TemplateView

class IndexView(TemplateView):
    template_name = 'app/index.html'

Djangoには簡単に表示をしてくれるテンプレートが用意されており、今回はその中からTemplateViewを使います。

ここでは、後ほど作成するapp/index.htmlを呼んでいます。

templatesフォルダにhtmlファイルを作成

templatesフォルダを作成し、そのさらに配下にappというフォルダを作成しましょう!

そしてその下にindex.htmlというファイルを作成します。

すなわちディレクトリ構造は以下のようになっています。

app/templates/app/index.html

この時アプリケーション名appと一致させたディレクトリ名にしましょう!

ロボたん
ロボたん
なんでこんな階層になるのー??
ウマたん
ウマたん
これはテンプレートのミスマッチをなくすためなんだ!

Django は、名前がマッチした最初のテンプレートを使用するので、もし 異なる アプリケーションの中に同じ名前のテンプレートがあった場合、Django はそれらを区別することができません。そのため、Django に正しいテンプレートを教えてあげる必要がありますが、一番簡単な方法は、それらに 名前空間を与える ことです。アプリケーションと同じ名前をつけた もう一つの ディレクトリの中にテンプレートを置いたのは、そういうわけなのです。
(引用元:Django公式サイト

index.htmlには表示したいhtmlを記載してあげましょう!

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>app</title>
</head>
<body>
    <h1>Hello World!</h1>
</body>
</html>
    

これで本当に基本的なアプリケーションが作成できました。

改めて

python manage.py runserver

をしてみましょう!

Hello worldがしっかり表示されたら成功です。

ここまで出来れば、後はアプリケーションに肉付けをしていくだけです。

管理ユーザーを作成して管理画面に入る

一旦Ctrl + Cでサーバーを止めてあげましょう。

最後に管理ユーザーを作成して管理画面に入ってみましょう!

Djangoでは、管理画面がデフォルトで用意されていてユーザーの管理やデータの管理をすることができ非常に便利です。

ターミナル上で以下のように記載して管理ユーザーを作成します。

python manage.py createsuperuser

するとユーザー名・メールアドレス・パスワードを要求されるのでそれぞれ入力しましょう!

メールアドレスは入力しなくても大丈夫です。

入力が完了し、Superuser created successfully.と表示されたら管理ユーザーの作成成功です!

もう一度改めて、

python manage.py runserver

でサーバーを起動してあげましょう!

URLのディレクトリにadminと追加してあげることで管理者用の画面に入ることが出来ます。

http://127.0.0.1:8000/admin/

ログイン画面に先ほど作成したユーザー名とパスワードを記入してあげれば完了です!

Django管理画面

ログインに成功すると管理画面が出てきます。

Django管理画面

ここからユーザーの管理などを行えますよ!

以下の記事でより詳しくDangoの実装についてまとめています。

Django heroku
PythonのDjangoを使ってWebアプリを実装しHerokuでデプロイしていくステップ こんにちは! データサイエンティストで最近はDjangoの開発に没頭中のウマたん(@statistics1012)です! ...

こちらの記事では、Herokuというサービスを使って他の人も見れるようにデプロイしていますよー!

今回は自分のローカル環境で行いましたが、Dockerというコンテナサービスを使うことで環境を汚さずにかつ他の人と共有して開発を進めることができます。

また、アプリを外部に公開する方法としてngrokを使った方法もあるので参考にしてみて下さい。

PythonでのWebアプリ開発:Flask編

Flask

続いて、Flaskについて見てみましょう!

Flaskとは

Flaskは2010年にリリースされたPythonのWebアプリケーションフレームワークで、軽量で実装できる機能が必要最低限に収まっていことが特徴です。

ちなみに開発者のArminはエイプリルフールのジョークとして世にリリースしたそう。

だけど反響が大きくてこれだけ有名になってしまったんだそう。

FlaskではJinja2というテンプレートエンジンを用いていて特殊な記法を用いることで簡易的にWebアプリケーションを開発することが可能。

ちなみに簡易的なフレームワークとはいえ、様々な企業が実際に利用しています。

有名どころだと、あのネットフリックスもFlaskを用いてWebアプリケーションを開発しています。

Flask利用企業

(引用元:https://stackshare.io/flask

他にも800以上の企業に利用されています。

Python×FlaskでWebアプリ開発をしてみよう!

先程Djangoでは簡単なHello worldを出力するWebアプリを作りましたが、Flaskでは、もう少し複雑な処理させてみたいと思います。

ここでは、

数値を入力したら有意差を算出してくれるWebアプリケーションを作成していきます。

データのやり取りや有意差計算を行うのはPythonになりますが、表示する画面を作るのはHTML・CSS・Javascriptになります。

Ajaxで非同期にデータをサーバーサイドに渡しPythonで有意差計算をしてクライアントサイドに戻し表示するという流れになります。

そして、有意差計算のための数値を入れる画面をHTML・CSS・Javascriptを使って作ります。

Pythonでのロジック実装

PythonのFlaskを使ってロジックを作っていきます。

以下がコードになります。

順番にコードを見ていきましょう!

nc = Flask(__name__)

こちらはFlaskを定義する部分。おまじないみたいなモノです。

最終的にここで定義したncをrunしてWebアプリケーションを走らせていきます。

@nc.route("/")
def check():
    return render_template('sig.html')

続いて@nc.routeでルートを指定します。Webサイトで言うURLにあたります。

ここでsig.htmlという画面表示部分をレンダリングしています。

sig.htmlについては後で見ていきましょう!

@nc.route('/output', methods=['POST'])
def output():
    #json形式でURLを受け取る
    allA = int(request.json['allA'])
    allB = int(request.json['allB'])
    CVA = int(request.json['CVA'])
    CVB = int(request.json['CVB'])

    a,b,c,d=chi2_contingency(np.array([[allA,CVA],[allB,CVB]]))

    return_data = {"result":b}
    return jsonify(ResultSet=json.dumps(return_data))

この部分では、画面上で入力してもらった数値を動的にAjaxでPOST形式でサーバーサイドに送信しています。

今回はAとBのパターンの有意差はカイ二乗検定を行って算出しています。

WebマーケティングでありがちなメールのABテストなどを行えます。

画面を表示する部分を作成する

ロジック部分が出来上がったので、続いてWebアプリケーションの表示部分を作っていきます!

コードは以下です。

ここでは、簡単に見やすいUIを作成することの出来るBootstrapというフレームワークを使っています。

HTMLやCSSの細かい知識がなくても比較的簡単に綺麗な画面を作成することができますが、ある程度の知識は必要です。

BootstrapはTwitter社が作成したフレームワークです。

Flaskのルールとして、HTMLファイルはPythonファイルと同じディレクトリ内に「templates」という名前のファイルを作成し、その中に格納しておかなくてはいけませんので注意しましょう。

CSSファイルやJSファイルは「static」ファイルに入れる必要があるのですが、今回はHTMLの中で全て完結させたので問題ありません。

デプロイはHerokuを使っておこないました。

heroku
herokuを使ってPythonのflaskで作ったアプリケーションをデプロイする方法と注意点!当サイト【スタビジ】の本記事では、PythonのWebフレームワークであるFlaskを使って作成したWebアプリケーションをインターネット上に公開するためにHerokuというサービスを使ってデプロイしていきます。Herokuを使えば簡単にWebアプリケーションを公開することが可能なんです。...

→有意差アプリケーション

※少し読み込みに時間がかかる場合があります

こちらのFlaskの実装に関しては以下の記事でより詳しく解説しているのでぜひチェックしてみてください!

macとsurface
Flaskでできることを確認しながら簡単なWebアプリの実例を作ってみよう!当サイト【スタビジ】の本記事では、Pythonの軽量WebアプリケーションフレームワークであるFlaskを使って簡単なWebアプリケーションを作成していきたいと思います。Pythonを開発言語としても使えるようになると、幅が広がりますよー!...

PythonでのWebアプリ開発のおすすめ勉強法

pc python

ここまででPythonでのWebアプリ開発についてDjangoとFlaskでの実装をまとめてきました。

最後にWebアプリ開発を学ぶための勉強ロードマップについて簡単に見ていきましょう!

Webアプリ開発を学んでいくためには、Pythonの基礎を学び簡単にWebアプリを作ってみて、基礎固めをしたあとにDjangoやFlaskなどの実装を細かく学んでいく流れがスムーズです。

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PythonでのWebアプリ開発まとめ

ここまででPythonでのWebアプリ開発についてDjangoやFlaskでの実装から勉強法までをまとめてきました。

PythonでWebアプリ開発ができるようになると世界が広がります。

ぜひここでまとめてきた内容を振り返ってPythonでのWebアプリ開発をおこなってみましょう!

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以下の記事でPythonの勉強法についてまとめていますのでぜひ参考にしてみてください。

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また最近ではPythonのWebアプリのフレームワークで「Streamlit」がデータサイエンスの分野でよく利用されているので参考にしてみて下さい。

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Streamlitの使い方を解説!Pythonで簡単にWebアプリを作ってみよう!当サイト【スタビジ】の本記事では、Streamlitの使い方を解説していきます!StreamlitはPythonで実装されたオープンソースのWebアプリケーションのフレームワーク!直感的で簡単にWebアプリを開発できます!...

またWebアプリ開発以外のPythonでできることについては以下にまとめています。

Pythonでできること
【初心者向け】Pythonでできること7選!サンプルコードをまじえて解説!当サイト【スタビジ】本記事では、Pythonでできることを7つまとめていきます!!Pythonで何ができるのか分からない状況から深い理解にもっていきますよー!実際にPythonでの実装例や勉強方法も取り上げているのでぜひご自分の環境で手を動かして実装してみてくださいね!...

そしてやはりPythonの強みである機械学習実装に関しては以下の記事でまとめていますのでぜひチェックしてみてください!

機械学習独学勉強ロードマップ
【5分で分かる】機械学習の独学勉強ロードマップを徹底的にまとめていく!当サイト【スタビジ】の本記事では、機械学習の独学勉強ロードマップについて徹底的にまとめていきます。機械学習をいきなり理論からしっかり勉強しようとすると挫折しかねません。そこで、この記事ではなるべく挫折しないロードマップをお伝えしてきますよ!...
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