3.1　搭建Python开发环境

工欲善其事，必先利其器。机器学习是一门非常依赖实际操作的技术，可以说实际操作与理论同样重要。因此，在深入讲解理论知识之前，必须构建一个机器学习的操作平台。用于机器学习的平台有很多，如统计学的R语言、用于科学计算的MATLAB及炙手可热的Python语言等。其中，Python的应用最为广泛，其第三方模块如Sklearn、Keras、TensFlow、PyTorch ，无论在机器学习还是深度学习中都广为大家所接受。

如图3.1所示 ，在编程语言流行指数（PYPL index）中，Python语言在众多语言中排名第二，在搜索次数方面排名第三（TIOBE index），足见其应用之广泛。

图3.1　计算机编程语言排行榜（2019.11）

鉴于Python的应用日益广泛，这里以Python语言为主进行实际操作演示。但在此之前，我们需要搭建一个简单的开发环境，已经构建好开发环境并且有一定基础的读者可以跳过本节内容。

注意： 鉴于使用macOS、Linux的读者都具有一定的技术基础，因此本节主要介绍Windows下的Python环境搭建过程。

3.1.1　安装Anaconda

Anaconda发行版是一个开源的Python/R数据科学和机器学习平台，支持Windows、Linux和macOS等系统。安装Anaconda的计算机可以独立地完成开发和测试等任务，并能够快速获得Python、R语言等数据语言有用的包。安装完Anaconda之后，无须再安装Python。读者可以在Anaconda的官网https://www.anaconda.com/上下载安装包。如果读者需要下载历史发行版或者提高下载速度，也可以在清华镜像源中下载 。

这里选用Anaconda3-2019.10-Windows-x86_64.exe版本，下载完安装包后，双击EXE文件，按照指引完成下载步骤。在高级设置中选中第一个复选框，如图3.2所示。

完成安装后，运行Anaconda 3，弹出如图3.3所示的窗口，单击Spyder页面下的Launch按钮可打开Python的一个集成开发环境（IDE）——Spyder。

图3.2　Anaconda高级设置

图3.3　打开Anaconda并运行Spyder

注意，本书中的所有代码都是使用Spyder进行编译的，读者也可以尝试使用其他开发平台，如Jupyter、IPython、PyCharm等。

Tips： 这里使用的Spyder与MATLAB比较类似，使用Spyder编程时不用创建一个工程，因此其广泛用于科研和教学中。值得一提的是，在工作时，针对一个项目一般要创建一个工程。因此Spyder很少用于工作中，业界普遍使用的编辑器是PyCharm。此外，微软的Visual Studio亦集成了用于Python开发的插件，并且也是通过工程来管理代码的。如果读者觉得Anaconda占用的磁盘空间太大，也可以直接从Python的官网中下载3.6及以上版本的Python，网址为https://www.python.org/，并用Python自带的IDLE编程即可。

3.1.2　安装OpenCV模块

Python语言的强大之处之一在于它有许多开源的模块，善用这些模块将会让Python变得无所不能。例如，利用NumPy、Matplotlib和SciPy模块就可以实现MALTAB的诸多功能。有时在Python中可能没有预先安装想要的模块，这时候就需要自己动手下载。例如常用的OpenCV模块，就需要读者下载。

要安装任意一个模块，可以使用Python的pip工具，自动获取相应的安装包并安装所需的模块。读者只需要在Windows的命令窗口中直接输入一行命令即可实现模块的安装，具体步骤如下。

首先按Windows（键盘上的窗口键）+R键，弹出“运行”对话框，输入cmd并单击“确定”按钮，就会弹出Windows命令提示符窗口，如图3.4所示。

图3.4　Windows命令窗口

为了安装OpenCV模块，可以直接在Windows命令窗口中输入如下命令：

   pip install opencv-python

按Enter键开始获取OpenCV最新版本的安装包并自动将模块安装至Python环境中，如图3.5所示。

图3.5　下载OpenCV安装包并自动安装

安装完后打开Spyder，创建一个test.py文件并输入如下代码进行测试。

测试代码test.py

注意： 务必加上最后一句，否则无法显示图片。

运行test.py文件后，将显示测试文件的图片，如图3.6所示。

图3.6　测试代码的运行结果

有时经常需要安装特定版本的模块，而pip和Conda默认安装的是最新版本。如果要指定安装的版本，可以在模块名后面加上“==”和版本序号，例如下面的命令即可安装3.4.2版本的OpenCV。

   pip install opencv-python==3.4.2

Tips： 如果读者使用Anaconda一站式安装Python和IDE环境，那么可以在命令窗口中输入conda install opencv-python来安装OpenCV模块。另外，无论pip还是conda，都是从国外的网站上将安装包下载下来再安装的，因此在国内下载的时候，可能会出现延迟和错误。可以使用镜像源来提高下载速度，而且可以避免一些不必要的错误。对于pip命令，可以在install后面加上相应的源位置：

   pip install-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple opencv-python

如果用conda来安装，可以在第一次使用前输入如下命令来配置默认源。

除了OpenCV模块外，还有许多第三方模块需要下载。安装模块的方法大同小异，大部分情况下用pip即可安装。安装了Anaconda的读者也可以尝试采用conda命令来安装。有时候采用conda安装会更加方便、完整。 l8E/XVMWToSIy37mqcBH87+7uisjwcRvT02OWqQEPSnZH5s0qoABw2TekbbAbZOk