我们将了解如何开始使用Python,并理解Python如何帮助人工智能的应用。
为什么Python适合AI
人工智能被认为是未来趋势的技术。已经有许多基于AI的应用被开发出来。因此,许多公司和研究人员对此产生了兴趣。但是,随之而来的主要问题是:应该使用哪种编程语言来开发这些AI应用呢?有许多编程语言,如Lisp、Prolog、C++、Java和Python,都可以用来开发AI应用。在这些语言中,Python编程语言获得了极大的普及,原因如下:
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简单语法和少量代码 Python相比其他用于开发AI应用的编程语言,具有较少的代码量和简单的语法。由于这一特点,测试变得更加容易,而且我们可以更多地专注于编程。
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内置的AI项目库 使用Python进行AI开发的一大优势在于它自带了大量的库。Python拥有几乎所有类型的AI项目所需的库。例如,NumPy、SciPy、matplotlib、nltk、SimpleAI就是一些重要的内置库。
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开源 Python是一种开源编程语言。这使得它在社区中非常受欢迎。
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适用于广泛的编程任务 Python可以用于从小型shell脚本到企业级Web应用程序的各种编程任务。这也是Python适合AI项目的原因之一。
Python的特点
Python是一种高级、解释型、交互式且面向对象的脚本语言。Python的设计目的是高度可读的。它经常使用英文关键词,而其他语言则使用标点符号,并且它的语法结构比其他语言更为简单。Python的特点如下:
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易于学习 Python拥有较少的关键字、简单的结构和清晰定义的语法。这让学生能够快速掌握该语言。
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易于阅读 Python代码更加清晰定义且一目了然。
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庞大的标准库 Python的标准库非常庞大,跨平台兼容于UNIX、Windows和Macintosh。
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交互模式 Python支持交互模式,允许对代码片段进行交互测试和调试。
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可移植 Python可以在广泛的硬件平台上运行,并且在所有平台上都有相同的接口。
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可扩展 可以向Python解释器添加低级别的模块。这些模块使得程序员能够增加或定制他们的工具以提高效率。
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数据库支持 Python提供了与所有主要商业数据库的接口。
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图形用户界面编程 Python支持创建可以移植到多种系统调用、库和窗口系统的GUI应用程序,如Windows MFC、Macintosh和Unix的X Window系统。
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可扩展性 Python相比shell脚本提供了更好的结构和支持大型程序的能力。
Python的重要特性
现在让我们考虑Python的一些重要特性:
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支持函数式编程、结构化编程方法以及面向对象编程(OOP)。
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可作为脚本语言使用,也可以编译为字节码以构建大型应用程序。
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可以轻松集成C、C++、COM、ActiveX、CORBA和Java。
Python的安装
Python发行版适用于大量的平台。您只需下载适用于您平台的二进制代码并安装Python即可。
如果没有适合您平台的二进制代码,则需要C编译器来手动编译源代码。编译源代码在选择所需功能方面提供了更多的灵活性。
下面是Python在不同平台上的安装概览:
Unix和Linux安装
按照以下步骤在Unix/Linux机器上安装Python:
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打开Web浏览器并访问 https://www.python.org/downloads/
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(可选)编辑Modules/Setup文件以自定义一些选项。
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这会在标准位置/usr/local/bin
安装Python,并在/usr/local/lib/pythonXX
(XX为Python版本号)安装其库。
Windows安装
按照以下步骤在Windows机器上安装Python:
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打开Web浏览器并访问 https://www.python.org/downloads/
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下载Windows安装程序python-XYZ.msi文件(XYZ为您需要安装的版本)。
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使用此安装程序python-XYZ.msi,Windows系统必须支持Microsoft Installer 2.0。将安装程序文件保存到本地机器然后运行以检查您的机器是否支持MSI。
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运行下载的文件。这会启动Python安装向导,非常易用。接受默认设置并等待安装完成。
Macintosh安装
如果您使用的是Mac OS X,推荐使用Homebrew来安装Python 3。Homebrew是Mac OS X的一个很棒的包管理器,非常易于使用。如果您还没有安装Homebrew,可以使用以下命令来安装:
$ ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"
我们可以使用下面的命令来更新包管理器:
$ brew update
现在运行以下命令来在您的系统上安装Python3:
$ brew install python3
设置PATH
程序和其他可执行文件可以位于许多目录中,因此操作系统提供了搜索路径来列出操作系统搜索可执行文件的目录。
路径存储在一个环境变量中,这是由操作系统维护的命名字符串。此变量包含了可供命令外壳程序和其他程序访问的信息。
在Unix中路径变量名为PATH
,而在Windows中为Path
(Unix区分大小写;Windows不区分)。
在Mac OS中,安装程序会处理路径细节。要从任何特定目录调用Python解释器,您必须将Python目录添加到您的路径中。
在Unix/Linux中设置路径
为了在特定的Unix会话中将Python目录添加到路径中:
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在csh shell中:
Type setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python" 并按 Enter。
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在bash shell(Linux)中:
Type export PATH="$PATH:/usr/local/bin/python" 并按 Enter。
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在sh或ksh shell中:
Type PATH="$PATH:/usr/local/bin/python" 并按 Enter。
注意:/usr/local/bin/python
是Python目录的路径。
在Windows中设置路径
为了在特定的Windows会话中将Python目录添加到路径中:
在命令提示符下输入 path %path%;C:\Python
并按 Enter。
注意:C:\Python
是Python目录的路径。
运行Python
现在让我们看看运行Python的不同方式。具体方式如下:
交互式解释器
我们可以从提供命令行解释器或shell窗口的Unix、DOS或其他系统启动Python。
在命令行输入python
。
立即在交互式解释器中开始编写代码。
$python
或者,
python%
或者,
C:> python # Windows/DOS
以下是所有可用命令行选项的列表:
序号 |
选项 |
描述 |
1 |
-d |
提供调试输出。 |
2 |
-o |
生成优化过的字节码(结果为.pyo 文件)。 |
3 |
-S |
不在启动时运行import site来查找Python路径。 |
4 |
-v |
详细的输出(导入语句的详细跟踪)。 |
5 |
-x |
禁用基于类的内置异常(只使用字符串);从版本1.6开始过时。 |
6 |
-c cmd |
运行作为cmd字符串发送的Python脚本。 |
7 |
File |
从给定的文件运行Python脚本。 |
从命令行运行脚本
可以在命令行通过调用解释器来执行Python脚本,如下所示:
$python script.py
或者,
python% script.py
或者,
C:> python script.py # Windows/DOS
注意:确保文件权限模式允许执行。
集成开发环境
如果您系统上有支持Python的GUI应用程序,则也可以从图形用户界面(GUI)环境运行Python。
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Unix:IDLE是第一个Unix的Python IDE。
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Windows:PythonWin是第一个Windows的Python界面,是一个带GUI的IDE。
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Macintosh:Python的Macintosh版本连同IDLE IDE可以从主网站下载,提供为MacBinary或BinHex'd文件。
如果您无法正确设置环境,请向系统管理员求助。确保Python环境已正确设置并且运行良好。
我们也可以使用另一种叫Anaconda的Python平台。它包含了数百种流行的科学计算包以及适用于Windows、Linux和MacOS的conda包管理和虚拟环境管理工具。您可以根据您的操作系统从链接 https://www.anaconda.com/download/ 下载。
在本教程中,我们使用的是Windows上的Python 3.6.3版本。