Artificial Intelligence With Python 简明教程

AI with Python – Getting Started

在本教程中，我们将学习如何开始使用 Python。我们也会理解 Python 如何帮助人工智能。

Why Python for AI

人工智能被认为是未来的趋势技术。已经有一些应用程序是基于人工智能。因此，许多公司和研究人员对此产生了兴趣。但这里出现的一个主要问题是，这些 AI 应用程序可以使用哪种编程语言来开发？有各种编程语言，比如 Lisp、Prolog、C++、Java和 Python，它们可以用于开发 AI 应用程序。在这些语言中，Python 编程语言获得了巨大的普及，原因如下：

Simple syntax & less coding

在用于开发 AI 应用程序的其他编程语言中，Python 的编码量非常少且语法简单。由于这一特点，测试可以更容易，并且我们可以在编程上投入更多的精力。

Inbuilt libraries for AI projects

使用 Python 进行人工智能的一个主要优势在于它内置了大量的库。Python 几乎为各种类型的 AI 项目都备有库。例如， NumPy, SciPy, matplotlib, nltk, SimpleAI 是 Python 的一些重要的内置库。

  1. Open source − Python 是一个开源编程语言。这让它在整个社区内广泛普及。

  2. Can be used for broad range of programming − Python 可以用于从小型 shell 脚本到企业 Web 应用程序的广泛的编程任务。这是 Python 适用于 AI 项目的另一个原因。

Features of Python

Python 是一种高级的、解释型的、交互式的、面向对象化的脚本语言。Python 被设计为高度可读。它经常使用英语关键词，而其他语言使用标点符号，且它的语法构造比其他语言更少。Python 的特性包括以下内容：

  1. Easy-to-learn − Python 有少量的关键字、简单的结构和明确的语法。这使学生可以快速掌握这门语言。

  2. Easy-to-read − Python 代码更清晰、更容易识别。

  3. Easy-to-maintain − Python 的源代码相当容易维护。

  4. A broad standard library − Python 的大部分库都非常便携且可以在 UNIX、Windows 和 Macintosh 上跨平台兼容。

  5. Interactive Mode − Python 支持交互式模式，该模式允许对代码片段进行交互式测试和调试。

  6. Portable − Python 可以运行在各种硬件平台上，并且在所有平台上都具有相同的界面。

  7. Extendable − 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。

  8. Databases − Python 提供了对所有主要商用数据库的接口。

  9. GUI Programming − Python 支持 GUI 应用程序，这些应用程序可以在许多系统调用、库和 Windows 系统上创建并移植，例如 Windows MFC、Macintosh 和 Unix 的 X Window 系统。

  10. Scalable − Python 为大型程序提供了比 shell 脚本更好的结构和支持。

Important features of Python

让我们现在考虑 Python 的以下重要特性：

  1. 它支持函数式和结构化编程方法以及面向对象编程。

  2. 它可用作脚本语言，也可以编译成字节码以为大型应用程序构建。

  3. 它提供了非常高级别的动态数据类型，并且支持动态类型检查。

  4. 它支持自动垃圾收集。

  5. 它可以轻松与 C、C++、COM、ActiveX、CORBA 和 Java 集成。

Installing Python

Python 发行版本适用于大量平台。您只需要下载适用于您的平台的二进制代码然后安装 Python。

如果你的平台没有二进制代码，你需要 C 编译器来手动编译源代码。编译源代码在安装中所需特性的选择方面提供了更大的灵活性。

以下是对在各种平台上安装 Python 的快速概述 −

Unix and Linux Installation

按照以下步骤在 Unix/Linux 机器上安装 Python。

  1. 打开一个 Web 浏览器并访问 [role="bare"] [role="bare"]https://www.python.org/downloadshttps://www.python.org/downloads

  2. 按照链接下载适用于 Unix/Linux 的压缩源代码。

  3. Download and extract files.

  4. 如果要自定义一些选项，请编辑 Modules/Setup 文件。

  5. run ./configure script

  6. make

  7. make install

这会将 Python 安装在标准位置 /usr/local/bin 及其库的安装位置 /usr/local/lib/pythonXX，其中 XX 是 Python 的版本。

Windows Installation

按照以下步骤在 Windows 机器上安装 Python。

  1. 打开一个 Web 浏览器并访问 [role="bare"] [role="bare"]https://www.python.org/downloadshttps://www.python.org/downloads

  2. 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。

  3. 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您的本地机器，然后运行它以了解您的机器是否支持 MSI。

  4. 运行下载的文件。这会启动 Python 安装向导，该向导非常容易使用。直接接受默认设置，然后等到安装完成。

Macintosh Installation

如果您使用 Mac OS X，建议您使用 Homebrew 来安装 Python 3。它是一个非常棒的 Mac OS X 软件包安装程序，且非常容易使用。如果您没有 Homebrew，可以使用以下命令来安装它：

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

我们可以使用以下命令更新软件包管理器：

$ brew update

现在运行以下命令在你的系统上安装 Python3 -

$ brew install python3

Setting up PATH

程序和其他可执行文件可以位于许多目录中，因此操作系统会提供一个搜索路径，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，该变量是由操作系统维护的一个已命名字符串。此变量包含可供命令 shell 和其他程序使用的信息。

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

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 目录添加到您的路径中。

Setting Path at Unix/Linux

要在 Unix 中为特定会话将 Python 目录添加到路径中 −

  1. 在 csh shell 中，键 setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python" 并按 Enter 。

  2. 在 bash shell（Linux） 中，键入 export ATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" 并按 Enter 。

  3. 在 sh 或 ksh shell 中，键入 PATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" 并按 Enter 。

Note - /usr/local/bin/python 是 Python 目录的路径。

Setting Path at Windows

要在Windows特定会话的路径中添加Python目录：

  1. At the command prompt - 键入 path %path%;C:\Python 并按 Enter 。

Note - C:\Python 是 Python 目录的路径。

Running Python

让我们现在看看运行 Python 的不同方法。这些方法如下所述 -

Interactive Interpreter

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

  1. 在命令行中输入 python 。

  2. 在交互式解释器中立即开始编码。

$python # Unix/Linux

或

python% # Unix/Linux

或

C:> python # Windows/DOS

以下是所有可用命令行选项的列表：

S.No.

Option & Description

1

-d It provides debug output.

2

-o 它生成优化的字节码（生成 .pyo 文件）。

3

-S 不要运行import site在启动时查找Python路径。

4

-v 详细输出（导入语句的详细跟踪）。

5

-x 禁用基于类的内置异常（只使用字符串）；过时，从 1.6 版本开始。

6

-c cmd 运行以 cmd 字符串形式发送的 Python 脚本。

7

File 从给定的文件运行 Python 脚本。

Script from the Command-line

Python 脚本可以在命令行执行，方法是在你的应用程序上调用解释器，如下所示 -

$python script.py # Unix/Linux

或，

python% script.py # Unix/Linux

或，

C:> python script.py # Windows/DOS

Note − 确保文件权限模式允许执行。

Integrated Development Environment

如果系统上的 GUI 应用程序支持 Python，您还可以从图形用户界面 (GUI) 环境中运行 Python。

  1. Unix − IDLE 是 Python 的第一个 Unix IDE。

  2. Windows − PythonWin 是 Python 的第一个 Windows 界面，它是一款带有 GUI 的 IDE。

  3. Macintosh − 可通过官方网站下载 Python 的 Macintosh 版本以及 IDLE IDE，可下载 MacBinary 或 BinHex’d 文件。

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 环境已正确设置，并且运行正常。

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。你可以从链接 https://www.anaconda.com/download/ 根据你的操作系统下载它。

对于本教程，我们在 Windows MS 中使用 Python 3.6.3 版本。