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使用 Python 进行 AI – 入门

在本章中，我们将学习如何开始使用 Python。我们还将了解 Python 如何帮助人工智能。

为什么 Python 适用于 AI

人工智能被认为是未来的流行技术。已经有许多基于人工智能的应用程序。因此，许多公司和研究人员都对它感兴趣。但这里出现的主要问题是，这些 AI 应用程序可以用哪种编程语言开发？有各种编程语言，如 Lisp、Prolog、C++、Java 和 Python，可用于开发 AI 应用程序。其中，Python 编程语言非常受欢迎，原因如下 −

语法简单且编码更少

与其他可用于开发 AI 应用程序的编程语言相比，Python 涉及的编码非常少，语法也简单。由于这个特性，测试可以更容易，我们可以更专注于编程。

AI 项目的内置库

使用 Python 进行 AI 的一个主要优势是它带有内置库。Python 拥有几乎所有类型的 AI 项目的库。例如，NumPy、SciPy、matplotlib、nltk、SimpleAI 是 Python 的一些重要内置库。

  • 开源 − Python 是一种开源编程语言。这使得它在社区中广受欢迎。

  • 可用于广泛的编程 − Python 可用于广泛的编程任务，如小型 shell 脚本到企业 Web 应用程序。这是 Python 适合 AI 项目的另一个原因。

Python 的功能

Python 是一种高级、解释型、交互式和面向对象的脚本语言。Python 旨在具有高度可读性。它经常使用英语关键字，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少。Python 的功能包括以下 −

  • 易于学习 − Python 的关键字很少，结构简单，语法定义明确。这使得学生能够快速掌握该语言。

  • 易于阅读 − Python 代码定义更清晰，更直观。

  • 易于维护 − Python 的源代码相当易于维护。

  • 广泛的标准库 − Python 的大部分库在 UNIX、Windows 和 Macintosh 上非常易于移植且跨平台兼容。

  • 交互模式 − Python 支持交互模式，允许对代码片段进行交互式测试和调试。

  • 可移植 − Python 可以在各种硬件平台上运行，并且在所有平台上具有相同的接口。

  • 可扩展 − 我们可以向 Python 解释器添加低级模块。这些模块使程序员能够添加或自定义他们的工具以提高效率。

  • 数据库 − Python 为所有主要的商业数据库提供接口。

  • GUI 编程 − Python 支持可以创建并移植到许多系统调用、库和 Windows 系统的 GUI 应用程序，例如 Windows MFC、Macintosh 和 Unix 的 X Window 系统。

  • 可扩展 − 与 shell 脚本相比，Python 提供了更好的结构和对大型程序的支持。

Python 的重要特性

现在让我们考虑 Python 的以下重要特性 −

  • 它支持函数式和结构化编程方法以及 OOP。

  • 它可以用作脚本语言，也可以编译为字节码以构建大型应用程序。

  • 它提供非常高级的动态数据类型并支持动态类型检查。

  • 它支持自动垃圾收集。

  • 它可以轻松地与 C、C++、COM、ActiveX、CORBA 和 Java 集成。

安装 Python

Python 发行版适用于大量平台。您只需下载适用于您平台的二进制代码并安装 Python。

如果您的平台的二进制代码不可用，您需要一个 C 编译器来手动编译源代码。编译源代码在选择安装所需的功能方面提供了更大的灵活性。

以下是在各种平台上安装 Python 的快速概述 −

Unix 和 Linux 安装

按照以下步骤在 Unix/Linux 机器上安装 Python。

  • 打开 Web 浏览器并转到 https://www.python.org/downloads

  • 按照链接下载适用于 Unix/Linux 的压缩源代码。

  • 下载并解压文件。

  • 如果要自定义某些选项，请编辑 Modules/Setup 文件。

  • 运行 ./configure 脚本

  • make

  • make install

这会将 Python 安装在标准位置 /usr/local/bin 上，并将其库安装在 /usr/local/lib/pythonXX 上，其中 XX 是 Python 的版本。

Windows安装

按照以下步骤在 Windows 机器上安装 Python。

  • 打开 Web 浏览器并转到 https://www.python.org/downloads

  • 按照链接获取 Windows 安装程序 python-XYZ.msi 文件，其中 XYZ 是您需要安装的版本。

  • 要使用此安装程序 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计算机，然后运行它以查看您的计算机是否支持 MSI。

  • 运行下载的文件。这将打开 Python 安装向导，它非常易于使用。只需接受默认设置并等待安装完成即可。

Macintosh 安装

如果您使用的是 Mac OS X，建议您使用 Homebrew 安装 Python 3。它是 Mac OS X 的一个很棒的软件包安装程序，使用起来非常简单。如果您没有 Homebrew，可以使用以下命令安装它 −

$ ruby​​ -e "$(curl -fsSL
https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"

我们可以使用以下命令更新包管理器 −

$ brew update

现在运行以下命令在您的系统上安装 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一个搜索路径，其中列出了操作系统搜索可执行文件的目录。

路径存储在环境变量中，该变量是操作系统维护的命名字符串。此变量包含命令 shell 和其他程序可用的信息。

路径变量在 Unix 中命名为 PATH，在 Windows 中命名为 Path（Unix 区分大小写；Windows 不区分大小写）。

在 Mac OS 中，安装程序会处理路径详细信息。要从任何特定目录调用 Python 解释器，您必须将 Python 目录添加到路径中。

在 Unix/Linux 上设置路径

要在 Unix 中将 Python 目录添加到特定会话的路径 −

  • 在 csh shell 中

    输入 setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python" 并按 Enter。

  • 在 bash shell (Linux) 中

    输入 export ATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" 并按 Enter。

  • 在 sh 或 ksh shell 中

    输入 PATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" 并按输入。

注意 − /usr/local/bin/python 是 Python 目录的路径。

在 Windows 上设置路径

要在 Windows 中将 Python 目录添加到特定会话的路径 −

  • 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 的不同方法。下面介绍了这些方法 −

交互式解释器

我们可以从 Unix、DOS 或任何其他提供命令行解释器或 shell 窗口的系统启动 Python。

  • 在命令行输入 python。

  • 立即在交互式解释器中开始编码。

$python # Unix/Linux

or

python% # Unix/Linux

or

C:> python # Windows/DOS

以下是所有可用命令行选项的列表 −

S.No. 选项 &描述
1

-d

它提供调试输出。
2

-o

它生成优化的字节码（生成 .pyo 文件）。
3

-S

不要在启动时运行 import site 来查找 Python 路径。
4

-v

详细输出（导入时的详细跟踪语句）。
5

-x

禁用基于类的内置异常（仅使用字符串）；从 1.6 版开始已过时。
6

-c cmd

运行以 cmd 字符串形式发送的 Python 脚本。
7

文件

从给定文件运行 Python 脚本。

来自命令行的脚本

可以通过调用应用程序上的解释器在命令行中执行 Python 脚本，如下所示 −

$python script.py # Unix/Linux

或者，

python% script.py # Unix/Linux

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

如果您的系统上有支持 Python 的 GUI 应用程序，您也可以从图形用户界面 (GUI) 环境运行 Python。

  • Unix − IDLE 是第一个适用于 Python 的 Unix IDE。

  • Windows − PythonWin 是第一个适用于 Python 的 Windows 界面，是一个带有 GUI 的 IDE。

  • Macintosh − Macintosh 版本的 Python 以及 IDLE IDE 可从主网站获取，可作为 MacBinary 或 BinHex 文件下载。

如果您无法正确设置环境，则可以向系统管理员寻求帮助。确保 Python 环境设置正确且运行良好。

我们还可以使用另一个名为 Anaconda 的 Python 平台。它包括数百个流行的数据科学包以及适用于 Windows、Linux 和 MacOS 的 conda 包和虚拟环境管理器。您可以根据您的操作系统从链接 https://www.anaconda.com/download/ 下载它。

在本教程中，我们在 MS Windows 上使用 Python 3.6.3 版本。

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