第1章 Python安装配置

1.1 问题：Python能带来哪些优势？

我们认为主要有以下原因。
（1）简单易学
（2）简单高效
（3）生态完备
Python的生态非常完备，目前已广泛应用于人工智能、云计算开发、大数据开发、数据分析、科学运算、网站开发、爬虫、自动化运维、自动化测试、游戏开发等领域，而且领域在成千上万的无私奉献者努力下，还在不断开疆拓土。

1.2安装Python

Python使用平台包括Linux、macOS以及Windows，其编写的代码在不同平台上运行时，几乎不需要做较大的改动，非常方便。在各平台上的安装和配置也很简单，Python的安装方法有很多，本书建议使用Aanaconda这个发行版。该发现版包括Conda, NumPy, Scipy, Ipython Notebook、Matplotlib等超过180个科学包及其依赖项，大小约600M左右。

1.2.1在Linux系统上安装

在Linux环境下安装Python，具体步骤如下：
（1）下载Python
安装Python建议采用Anaconda方式安装，先从Anaconda的官网:https://www.anaconda.com/distribution, 如图1-1 所示。

图1-1 下载Anaconda界面
下载Anaconda3的最新版本，如Anaconda3-5.0.1-Linux-x86_64.sh，建议使用3系列，3系列代表未来发展。另外，下载时根据自己环境，选择操作系统等。
（2）在命令行，执行如下命令，开始安装Python。
把下载的这个sh文件放在某个目录下（如用户当前目录），然后执行如下命令。

（3）根据安装提示，按回车即可。其间会提示选择安装路径，如果没有特殊要求，可以按回车使用默认路径（~/ anaconda3），然后就开始安装。
（4）安装完成后，程序提示我们是否把anaconda3的binary路径加入到当前用户的.bashrc配置文件中，建议添加。添加后就可以在任意目录下执行python、ipython命令。
（5）验证安装
安装完成后，运行Python命令，看是否成功，如果不报错，说明安装成功。退出Python编译环境，执行exit()即可。
（6）安装第三方包

（7）卸载第三方包

（8）查看已安装包

1.2.2在Windows系统上安装

在windows下安装与Linux环境下安装类似，不同之处：
（1）选择windows操作系统
（2）下载的文件名称不是sh文件，而是一个exe文件，如：
Anaconda3-2021.05-Windows-x86_64
（3）安装时，双击这个执行文件，后续步骤与Linux环境安装类似。

1.2.3 在macOS系统上安装

在mac OS下安装与Linux环境下安装类似，不同之处：
（1）选择mac OS操作系统
（2）下载的文件名称不是sh文件，而是一个pkg文件，如：
Anaconda3-2019.03-MacOSX-x86_64.pkg
（3）安装时，双击这个pkg文件，后续步骤与Linux环境安装类似。

1.3 配置开发环境

Python开发环境的配置比较简单,Python可以在Windows、Linux、macOS等环境开发。

1.3.1 自带开发环境IDLE

在安装Python后，将自动安装一个IDLE（在安装目录的Scripts目录下）,它是Python软件包自带的一个集成开发环境，它是一个Python shell，是入门级的开发环境，程序员可以利用它创建、运行、调试Python程序。运行Python程序有两种方式，交互式和文件式，交互式指Python解释器即时响应用户输入的每条代码，立即给出结果。文件式指用户将python程序写在一个或多个文件中， 然后启动Python解释器批量执行文件中的代码。交互式般用于调试少量代码，文件式则是最常用的编程方式。windows下使用IDLE步骤如下：
（1）找到idle.bat文件，双击该文件，进入交互式编辑界面，如图1-2所示：

图1-2 IDLE界面
（2）运行Python语句

图1-3 交互式运行Python语句
（3）文件式界面
打开IDLE,按快捷键Ctrl+N打开一个新窗口，或在菜单中选择File- +New File选项。这个新窗口不是交互模式，它是一个具备Python语法高亮辅助的编辑器，可以进行代码编辑。在其中输入Python代码，例如，输入Hello World程序并保存为hello.py文件
图1-4 编写一个简单Python代码
（4）运行脚本
按快捷键F5，或在菜单中选择Run->RunModule选项运行该文件，在IDLE交互界面输出图1-5的结果。

图1-5 运行结果

1.3.2 安装配置Pycharm

PyCharm是一种Python IDE，带有一整套可以帮助用户在使用Python语言开发时提高其效率的工具。PyCharm在敲代码时会有纠错，提示的功能，用起来非常方便，比较适合开发Python项目。

1.3.3 Linux下配置Jupyter book

Jupyter Notebook非常好用，配置也简单，主要步骤如下。
（1）生成配置文件

将在当前用户目录下生成文件：.jupyter/jupyter_notebook_config.py
（2）生成当前用户登录jupyter密码
打开Ipython, 创建一个密文密码

（3）修改配置文件
vim ~/.jupyter/jupyter_notebook_config.py
进行如下修改：
c.NotebookApp.ip='*' # 就是设置所有ip皆可访问
c.NotebookApp.password = u'sha:ce...刚才复制的那个密文'
c.NotebookApp.open_browser = False # 禁止自动打开浏览器
c.NotebookApp.port =8888 #这是缺省端口，也可指定其他端口
（4）启动Jupyter notebook

在浏览器上，输入IP:port,即可看到图1-6所示的界面。

图1-6 登录Jupyter的界面
接下来就可以在浏览器进行开发调试Pytorch、Python等任务了。

1.3.4 Windows下配置Jupyter book

（1）生成配置文件
在cmd或Anaconda Prompt 下运行以下命令：
jupyter notebook --generate-config
将在当前用户目录下生成文件：.jupyter/jupyter_notebook_config.py
（2）打开文件jupyter_notebook_config.py，找到含有
#c.NotebookApp.notebook_dir=' '的行
把该行改为：
c.NotebookApp.notebook_dir ='D:\python-script\py'
这里假设希望在'D:\python-script\py' 目录下启动jupyter notebook，并在这个目录自动生成ipyb文件。当然，这个目录可以根据实际环境进行修改。
（3）找到jupyer notebook命令的快捷方式，点击右键，进人属性页面，如下图1-7所示：

图1-7 修改Jupyter Notebook启动目录界面
（4）最后，启动Jupyter Notebook之后，自动弹出一个网页（网址为:localhost:8888）,点击其中的new下拉菜单，选择pyhton3，就可进行编写代码、运行代码。

1.4 试运行Python

以Windows环境为例（对Linux中使用shell而不是windows的dos命令）。
（1）如何执行cell中的代码
同时按Shift键和Enter键即可。以下为代码示例。

运行结果
开发语言:python

（3）导入该脚本（或模块），并查看该模块的功能简介

图1-8 运行Python命令
（4）执行Python脚本

图1-9 运行Python脚本

【说明】
①为了使该脚本有更好的移植性，可在第一行加上一句#!/usr/bin/python
②运行.py文件时，python自动创建相应的.pyc文件，.pyc文件包含目标代码（编译后的代码），它是一种python专用的语言，以计算机能够高效运行的方式表示的python源代码。这种代码无法阅读，故可以不管这个文件。

（5）修改文件名称
Jupyter的文件自动保存，名称也是自动生成的，对自动生成的文件名称，我们也可重命名，具体步骤如下；
点击目前文件名称：

图1-10 修改文件名称
然后重命名，并点击rename即可，具体可参考下图：

图1-11 点击修改名称按钮
（6）画图
以下是画一条抛物线的代码，在Jupyter显示图形，需要加上一句：%matplotlib inline，具体代码如下：

 

图1-12显示图像
（7）查看帮助信息
在Jupyter 里查看函数、模块的帮助信息也很方便。
在函数或模块后加点(.) 然后按tab键 可查看所有的函数。
在函数或模块后加问号(?) 回车，可查看对应命令的帮助信息。

查看a1数组，可以使用的函数

图1-13 显示可以的函数
要查看argmax函数的具体使用方法，只要在函数后加上一个问号(?),然后运行，就会弹出一个详细帮助信息的界面，具体可参考图1-14：

图1-14 显示帮助信息

1.5 练习

（1）尝试写一个py脚本，输出你的姓名，分别在命令行和Jupyter notebook上运行。
（2）尝试在Jupyter notebook中，查看print命令的使用方法。