Python AI 入門

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在本節中，我們將學習如何開始使用 Python。我們還將瞭解 Python 如何幫助實現人工智慧。

為什麼選擇 Python 用於 AI

人工智慧被認為是未來發展趨勢的技術。目前已經有很多應用基於人工智慧開發。因此，許多公司和研究人員都對此產生了興趣。但這裡出現的主要問題是，這些 AI 應用可以用哪種程式語言開發？有各種程式語言，如 Lisp、Prolog、C++、Java 和 Python，可以用於開發 AI 應用。其中，Python 程式語言獲得了巨大的普及，原因如下：

簡單的語法和較少的程式碼量

與其他可用於開發 AI 應用的程式語言相比，Python 涉及的程式碼量非常少，並且語法簡單。由於此特性，測試可以更容易，並且我們可以更加專注於程式設計。

AI 專案的內建庫

使用 Python 進行 AI 開發的一個主要優勢是它自帶內建庫。Python 幾乎為所有型別的 AI 專案提供了庫。例如，NumPy、SciPy、matplotlib、nltk、SimpleAI 是 Python 的一些重要內建庫。

• 開源 – Python 是一種開源程式語言。這使得它在社群中廣受歡迎。

• 可用於廣泛的程式設計任務 – Python 可用於各種程式設計任務，從小型 shell 指令碼到企業級 Web 應用。這也是 Python 適用於 AI 專案的另一個原因。

Python 的特性

Python 是一種高階的、解釋型的、互動式的和麵向物件的指令碼語言。Python 的設計目標是易於閱讀。它經常使用英語關鍵字，而其他語言使用標點符號，並且它的語法結構比其他語言少。Python 的特性包括以下內容：

• 易於學習 – Python 只有很少的關鍵字、簡單的結構和清晰的語法。這使得學習者可以快速掌握這門語言。

• 易於閱讀 – Python 程式碼定義清晰，易於識別。

• 易於維護 – Python 的原始碼相當易於維護。

• 豐富的標準庫 – Python 的大部分庫都非常便攜，並且在 UNIX、Windows 和 Macintosh 上具有跨平臺相容性。

• 互動模式 – Python 支援互動模式，允許互動式測試和除錯程式碼片段。

• 可移植性 – Python 可以在各種硬體平臺上執行，並且在所有平臺上都具有相同的介面。

• 可擴充套件性 – 我們可以向 Python 直譯器新增低階模組。這些模組使程式設計師能夠新增或自定義他們的工具以提高效率。

• 資料庫 – Python 提供了與所有主要商業資料庫的介面。

• GUI 程式設計 – Python 支援建立 GUI 應用，並且可以移植到許多系統呼叫、庫和視窗系統，例如 Windows MFC、Macintosh 和 Unix 的 X 視窗系統。

• 可擴充套件性 – 與 shell 指令碼相比，Python 為大型程式提供了更好的結構和支援。

Python 的重要特性

現在讓我們考慮 Python 的以下重要特性：

• 它支援函式式和結構化程式設計方法以及 OOP（面向物件程式設計）。

• 它可以用作指令碼語言，也可以編譯成位元組碼以構建大型應用。

• 它提供了非常高階的動態資料型別，並支援動態型別檢查。

• 它支援自動垃圾回收。

• 它可以輕鬆地與 C、C++、COM、ActiveX、CORBA 和 Java 整合。

安裝 Python

Python 發行版適用於大量平臺。您只需要下載適用於您平臺的二進位制程式碼並安裝 Python。

如果您的平臺沒有可用的二進位制程式碼，則需要一個 C 編譯器手動編譯原始碼。編譯原始碼在您需要的安裝功能選擇方面提供了更大的靈活性。

以下是關於在各種平臺上安裝 Python 的快速概述：

Unix 和 Linux 安裝

請按照以下步驟在 Unix/Linux 機器上安裝 Python。

• 開啟 Web 瀏覽器並訪問 https://python.club.tw/downloads

• 點選連結下載適用於 Unix/Linux 的壓縮原始碼。

• 下載並解壓檔案。

• 如果要自定義某些選項，請編輯Modules/Setup檔案。

• 執行 ./configure 指令碼

• make

• make install

這會將 Python 安裝到標準位置 /usr/local/bin，並將它的庫安裝到/usr/local/lib/pythonXX，其中 XX 是 Python 的版本號。

Windows 安裝

請按照以下步驟在 Windows 機器上安裝 Python。

• 開啟 Web 瀏覽器並訪問 https://python.club.tw/downloads

• 點選連結下載 Windows 安裝程式python-XYZ.msi 檔案，其中 XYZ 是您需要安裝的版本。

• 要使用此安裝程式python-XYZ.msi，Windows 系統必須支援 Microsoft Installer 2.0。將安裝程式檔案儲存到本地機器，然後執行它以檢視您的機器是否支援 MSI。

• 執行下載的檔案。這將開啟 Python 安裝嚮導，非常易於使用。只需接受預設設定，然後等待安裝完成。

Macintosh 安裝

如果您使用的是 Mac OS X，建議您使用 Homebrew 安裝 Python 3。它是一個非常棒的 Mac OS X 軟體包安裝程式，非常易於使用。如果您沒有 Homebrew，可以使用以下命令安裝它：

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

我們可以使用以下命令更新軟體包管理器：

$ brew update

現在執行以下命令在您的系統上安裝 Python3：

$ brew install python3

設定 PATH

程式和其他可執行檔案可能位於許多目錄中，因此作業系統提供了一個搜尋路徑，其中列出了作業系統搜尋可執行檔案的目錄。

路徑儲存在環境變數中，環境變數是由作業系統維護的命名字串。此變數包含命令 shell 和其他程式可用的資訊。

路徑變數在 Unix 中命名為 PATH，在 Windows 中命名為 Path（Unix 區分大小寫；Windows 不區分）。

在 Mac OS 中，安裝程式會處理路徑細節。要從任何特定目錄呼叫 Python 直譯器，您必須將 Python 目錄新增到您的路徑中。

在 Unix/Linux 上設定路徑

要在 Unix 中為特定會話將 Python 目錄新增到路徑中：

• 在 csh shell 中

  鍵入setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python"並按Enter鍵。

• 在 bash shell（Linux）中

  鍵入export PATH="$PATH:/usr/local/bin/python"並按Enter鍵。

• 在 sh 或 ksh shell 中

  鍵入PATH="$PATH:/usr/local/bin/python"並按Enter鍵。

注意 – /usr/local/bin/python 是 Python 目錄的路徑。

在 Windows 上設定路徑

要在 Windows 中為特定會話將 Python 目錄新增到路徑中：

• 在命令提示符下 – 鍵入path %path%;C:\Python並按Enter鍵。

注意 – C:\Python 是 Python 目錄的路徑。

執行 Python

現在讓我們看看執行 Python 的不同方法。方法如下：

互動式直譯器

我們可以從 Unix、DOS 或任何其他提供命令列直譯器或 shell 視窗的系統啟動 Python。

• 在命令列中輸入python。

• 立即在互動式直譯器中開始編碼。

$python # Unix/Linux

或

python% # Unix/Linux

或

C:> python # Windows/DOS

以下是所有可用命令列選項的列表：

從命令列執行指令碼

可以透過在命令列中呼叫直譯器來執行 Python 指令碼，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 – 確保檔案許可權模式允許執行。

整合開發環境

如果您的系統上有支援 Python 的 GUI 應用，您也可以從 GUI 環境中執行 Python。

• Unix – IDLE 是第一個 Unix Python IDE。

• Windows – PythonWin 是第一個 Windows Python 介面，是一個帶有 GUI 的 IDE。

• Macintosh − Macintosh 版的 Python 以及 IDLE IDE 可從主網站下載，可以下載 MacBinary 或 BinHex 編碼的檔案。

如果您無法正確設定環境，則可以尋求系統管理員的幫助。確保 Python 環境已正確設定並正常執行。

我們還可以使用另一個名為 Anaconda 的 Python 平臺。它包含數百個流行的資料科學包，以及適用於 Windows、Linux 和 MacOS 的 conda 包和虛擬環境管理器。您可以根據您的作業系統從以下連結下載：https://www.anaconda.com/download/。

在本教程中，我們使用的是 MS Windows 上的 Python 3.6.3 版本。