机器学习技术及应用最新章节_徐宏英著

2.2 机器学习开发环境搭建

机器学习开始之前，首先要搭建机器学习开发环境，目前在机器学习中最常用的开发工具就是Python，接下来将介绍Python及其集成开发环境的安装和使用。

2.2.1 Python的安装及使用

Python自带了一款简洁的集成开发环境IDLE，它是一个Python Shell，用户可以利用Python Shell与Python交互。下面介绍Python的安装及自带IDLE的使用步骤。

第一步，进入Python官网，如图2-17所示，在“Downloads”下拉列表框中选择软件安装平台，如Linux、Windows和Mac OS等。

图2-17 Python官网界面

第二步，单击图2-17中的“Windows”选项，在如图2-18所示的Python安装包下载界面中选择适合自己计算机的版本进行下载。

图2-18 Python安装包下载界面

第三步，右击下载的可执行文件，在弹出的快捷菜单中选择如图2-19所示的“以管理员身份运行”。

图2-19 以管理员身份运行文件

第四步，进入如图2-20所示的安装界面，勾选界面最下方的“Add Python 3.9 to PATH”，目的是将Python解释器加入Windows系统环境变量中，后面可直接在Windows命令行中执行Python脚本。环境变量究竟是什么呢？简单来说，环境变量就是一个路径，告诉计算机Python安装在什么地方，这样计算机就能够调用它。接下来选择安装方式，“Install Now”表示采用默认安装路径，“Customize installation”是用户自定义安装，这里选择后者。

图2-20 Python安装界面

第五步，进入如图2-21所示的选项特征界面，勾选所有选项，单击“Next”按钮进入下一步。

图2-21 Python选项特征界面

第六步，进入如图2-22所示的高级选项界面，根据自身需求勾选相关选项，并选择安装路径，单击“Install”按钮进行安装。

图2-22 Python高级选项界面

第七步，安装过程中会显示如图2-23所示的安装进度条。

图2-23 Python安装进度条

第八步，安装完成后，如图2-24所示，单击“Close”按钮关闭界面。

图2-24 Python安装成功界面

第九步，双击Python图标，打开Python Shell界面，如图2-25所示。

图2-25 Python Shell界面

第十步，在打开的Python Shell界面中输入命令，并输出结果，如图2-26所示。

图2-26 输入命令并输出结果

从图2-26可以看出，Python Shell界面十分简洁，菜单栏只有7个选项。界面上显示了Python版本信息，可以在命令交互提示符“＞＞＞”后面逐行输入Python指令。这个Python自带的IDLE使用比较简单、上手快，缺点是没有代码提示功能、自带的数据包比较少，适合初学者使用。

2.2.2 Anaconda的安装及使用

Anaconda是一个用于科学计算的软件包，提供了包管理和环境管理的功能，利用工具/命令conda来进行包和环境的管理，解决了多版本Python并存、切换及各种第三方包安装问题。简而言之，Anaconda就是一个软件包集合，里面预装了conda、某个版本的Python、其他软件包和科学计算工具等。

Anaconda是由Anaconda公司开发和发行的，有免费版本，也有收费版本，如Anaconda企业版本和商业版本。下面介绍Anaconda的安装及使用步骤。

第一步，登录Anaconda官网，在首页的“Products”下拉列表框中选择“Individual Edition”，如图2-27所示。

图2-27 Anaconda官网界面

第二步，如图2-28所示，在弹出的界面中选择合适的Anaconda安装版本。比如，当前操作系统是64位的Windows操作系统，可选择Windows图标下的“64-Bit Graphical Installer（477MB）”。从图2-28可以看出，最新的Anaconda安装版本中集成了Python 3.8。

图2-28 Anaconda下载界面

第三步，双击安装文件，进入Anaconda安装界面，如图2-29所示。

图2-29 Anaconda安装界面

第四步，单击“Next”按钮，进入如图2-30所示的安装许可界面。

图2-30 Anaconda安装许可界面

第五步，认真阅读完许可文件后，单击“I Agree”按钮，进入如图2-31所示的安装类型选择界面。

图2-31 选择安装类型

第六步，选择“Just Me（recommended）”，单击“Next”按钮，进入如图2-32所示的安装路径选择界面。

图2-32 选择安装路径

第七步，选择好安装路径后，单击“Next”按钮，进入如图2-33所示的高级安装选项界面。

图2-33 Anaconda高级安装选项界面

该界面中有两个选项：一个是将Anaconda3添加到环境变量中；另一个是注册Anaconda3为默认的Python 3.8，当其他软件如PyCharm、Wing IDE、PyDev和MSI运行时，自动检测到Anaconda3的Python 3.8作为解释器。

第八步，单击“Install”按钮，进入如图2-34所示的安装进度界面。

图2-34 Anaconda安装进度界面

第九步，单击“Next”按钮，如果想将Anaconda和PyCharm结合起来使用，可单击图2-35中的网址。

图2-35 Anaconda+PyCharm结合版

第十步，单击“Next”按钮，进入如图2-36所示的安装完成界面，单击“Finish”按钮，安装成功。

图2-36 Anaconda安装完成界面

第十一步，单击Windows操作系统的“开始”按钮，在所有程序中找到“Anaconda3（64-bit）”文件夹，如图2-37所示。“Anaconda3（64-bit）”文件夹下有6个选项，分别为Anaconda导航器、Anaconda Powershell命令行界面、Anaconda命令行界面（自带终端）、Jupyter笔记本（网页版编辑器）、重置Spyder设置、Spyder（桌面编辑器）。

图2-37 打开“Anaconda3（64-bit）”文件夹

第十二步，单击Anaconda导航器选项，弹出如图2-38所示的Anaconda主页标签界面。导航器是Anaconda发行版本中包含的桌面图形用户界面（GUI），用户利用它可以轻松管理conda程序包、环境和通道，而无须使用命令行命令。

图2-38中显示了可用的应用软件，已经安装的有CMD.exe Prompt、Datalore、Jupter Lab、Jupyter Notebook、Spyder等软件，单击“Launch”按钮即可打开相应软件，其他软件单击“Install”按钮即可安装。

单击主页标签“Home”下方的“Enviroments”，显示如图2-39所示的Anaconda环境标签界面。通过此界面可以建立新的环境，并在该环境下添加相应的软件包或者进行软件的升级和删除，使用起来相当方便。

图2-38 Anaconda主页标签界面

图2-39 Anaconda环境标签界面

单击环境标签“Enviroments”下方的“Learning”，显示如图2-40所示的Anaconda学习标签界面，在这里可以了解Navigator、Anaconda平台和开放数据科学等信息。

图2-40 Anaconda学习标签界面

单击学习标签“Learning”下方的“Community”，显示如图2-41所示的Anaconda社区标签界面，在这里可以了解Navigator相关的活动、免费支持的论坛和社交网络等信息。

图2-41 Anaconda社区标签界面

接下来介绍用Anaconda环境标签和命令行分别创建一个虚拟环境，并安装相应软件包的过程。首先，打开Anaconda环境标签界面，如图2-39所示，单击界面中虚拟环境名下的“Create”按钮，弹出创建新虚拟环境对话框，如图2-42所示，在对话框中输入环境名“Python1”，Python选择3.8版本，单击“Create”按钮。

图2-42 创建新的虚拟环境

虚拟环境Python1创建完毕，在Anaconda环境标签界面中会显示其名称，同时显示虚拟环境下已安装的软件包，如图2-43所示。

图2-43 虚拟环境Python1

在虚拟环境Python1已安装的软件包中查找“numpy”，但未找到，这时选择如图2-44所示的“Not installed”，并搜索要安装的软件包“numpy”，界面中显示“numpy”软件包的相关信息，单击界面右下角的“Apply”按钮，弹出如图2-45所示的安装对话框，单击该对话框中的“Apply”按钮，进行“numpy”软件包的安装，图2-46显示虚拟环境Python1成功安装了“numpy”软件包。

图2-44 搜索要安装的软件包

图2-45 安装“numpy”软件包

图2-46 成功安装“numpy”软件包

2.2.3 PyCharm的安装及使用

PyCharm是由JetBrains打造的一款Python集成开发环境，集成开发环境是用于提供程序开发环境的程序，一般包括程序编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等。PyCharm除了拥有上述功能，还支持Django开发、Google App Engine开发和IronPython。下面介绍PyCharm的安装及使用步骤。

第一步，登录PyCharm官网，如图2-47所示。

官网上提供的PyCharm软件分为专业版和社区版，两者的区别在于专业版是收费的，社区版是免费的。专业版功能丰富，增加了Web开发、Python Web框架、Python分析器、远程开发、支持数据库和SQL等高级功能。初学者可以下载社区版。

第二步，双击PyCharm社区版软件安装包，弹出如图2-48所示的欢迎界面。

第三步，单击欢迎界面中的“Next”按钮，进入安装路径选择界面，如图2-49所示。