2.1　Python开发环境搭建

Python是一种高级编程语言，它具有简单易学、可读性强、功能强大等特点，在各个领域都有广泛的应用。为了能够使用Python进行编程，首先需要搭建一个Python开发环境。本节将介绍Python开发环境的搭建和Python包管理工具的使用。

2.1.1　安装Python解释器

Python是跨平台的，它可以运行在Windows、macOS和各种Linux/UNIX系统上。在Windows上写的Python程序，放到Linux上也能够运行。要学习Python编程，就需要安装Python解释器，下面我们以Windows系统为例，讲解Python解释器的安装方法。

从Python官方网站（https://www.python.org/downloads/）下载Python安装包，截止到2024年1月，最新版本为Python 3.12.1，如图2-1所示。读者可以选择适合自己操作系统的版本进行下载，安装过程中需要选择安装路径和添加环境变量。

这里，我们使用Python 3.9.13版本，在Python官方网站下载页面查找关键字“3.9.13”，结果如图2-2所示，单击Windows install (64-bit)链接下载python-3.9.13-amd64.exe安装文件。

双击这个可执行安装程序，打开如图2-3所示的安装引导界面。在引导界面中，勾选Add Python 3.9 to PATH前面的复选框，把Python的可执行文件路径添加到Windows操作系统的PATH环境变量中，以便于以后的开发和运行各种Python工具。

选择Install Now默认安装，安装成功后的界面如图2-4所示，单击Close按钮关闭界面。

单击Windows系统的开始菜单，在菜单中可以看到Python 3.9选项，界面如图2-5所示。

2.1.2　Python运行方法

本节以Windows系统为例，讲解一下Python的运行方法。后面2.2节、2.3节中比较简单的示例代码，就可以使用下面介绍的命令行方式或者IDLE方式来运行。

1．命令行运行方式

打开Windows命令行窗口cmd，或者终端管理员窗口，在控制台输入“python”，然后在命令提示符>>>后面输入如下代码：

    print("Hello World!")

按Enter键后，将输出“Hello World!”，完成第一个程序的运行，如图2-6所示。本书示例代码中比较短的代码段，可以通过这个方式执行，操作十分方便。

或者，通过单击开始菜单中的Python选项，直接以命令行方式启动Python解释器。

2．IDLE运行方式

通过开始菜单中的IDLE (Python 3.9 64-bit)选项，启动Python自带的集成开发运行环境IDLE。启动后，在命令提示符>>>后面输入程序代码，如图2-7所示。

2.1.3　安装PyCharm

Python集成开发环境（IDE）可以提供更好的编程体验，常用的IDE有PyCharm、Visual Studio Code等。读者可以选择适合自己使用的IDE。

PyCharm官方网站上有两个版本：一个是Professional（专业版），其功能非常强大，适合Python Web开发人员，需要付费；另一个版本是Community（社区版），相当于专业版的简化版，比较轻量级，适合Python数据分析人员。下载PyCharm社区版的界面如图2-8所示。

1．安装

首先直接单击图2-8中的Download按钮下载最新版的PyCharm，然后找到下载下来PyCharm安装文件，双击.exe文件进行安装。开始安装的界面如图2-9所示。

直接单击“下一步(N)”按钮，进入如图2-10所示的“选择安装位置”界面，在这里设置PyCharm的安装路径（保留默认目录即可）。

继续单击“下一步(N)”按钮，进入“安装选项”界面，如图2-11所示，把所有的检查框全部勾选上。

再单击“下一步(N)”按钮，进入“选择开始菜单目录”界面，如图2-12所示，直接单击“安装(I)”按钮进行安装。

安装完成后，出现如图2-13所示的界面，单击“完成(F)”按钮重启系统。

注意，首次启动PyCharm，会自动进入配置PyCharm的过程（选择PyCharm界面显示风格、安装中文插件等），读者可根据自己的喜好进行配置。由于配置过程非常简单，这里不再给出具体图示。

2．配置解释器

本书示例源码可以放在PyCharm项目目录下，比如“C:\Users\xiayu\PycharmProjects\机器学习实战-源码”。我们在Windows桌面上双击PyCharm图标，打开创建项目的窗口，如图2-14所示。单击Open按钮，打开本书示例源码目录，如图2-15所示。

在PyCharm主菜单栏上，依次单击File→Settings菜单项，打开Settings界面，如图2-16所示。在此界面中，可以看到<No interpreter>，表示未设置Python解释器。

单击右边Add Interpreter选项，打开新窗口为项目设置Python解释器。如图2-17所示，在窗口左侧选择System Interpreter，在窗口右侧单击按钮，从系统中选定python.exe。

此时界面如图2-18所示，可以看到Python Interpreter下拉框中显示出可用的Python解释器。单击OK按钮完成配置后，就可以在PyCharm上编辑、运行和调试代码了。

2.1.4　Python包管理工具

Python中的easy_install和pip是两个常用的包管理工具，它们可用于安装Python模块或库，并自动处理依赖关系，从而简化了Python包的安装过程。本节将详细讲解easy_install和pip的安装及使用。

1．安装easy_install

安装easy_install的方式有多种，这里以安装setuptools工具包的方式为例进行讲解：

（1）下载setuptools工具包。可以从https://pypi.python.org/pypi/setuptools下载最新版本的setuptools。

（2）解压下载下来的setuptools文件。进入解压目录，运行以下命令：

    python setup.py install

这个命令会自动安装easy_install。

要使用easy_install安装Python包，只需使用以下命令：

    easy_install package_name

其中，package_name是需要安装的Python包的名称。

例如，安装最新版的requests包，可以使用以下命令：

    easy_install requests

2．安装pip

安装pip的方式也有多种，这里介绍两种方法：

（1）使用Python自带的脚本安装pip，这个方法会下载pip的安装文件，并自动安装：

    curl https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py -o get-pip.py
    python get-pip.py

（2）使用操作系统自带的包管理器安装pip，例如Ubuntu系统可以使用以下命令：

    sudo apt-get install python-pip

使用pip安装Python包更为简单，只需使用以下命令：

    pip install package_name

例如，安装最新版的NumPy包，可以使用以下命令：

    pip install numpy

有时可能需要安装指定版本的Python包，这时可以使用以下命令：

    pip install package_name==version_number

例如，安装特定版本的Pandas包，可以使用以下命令：

    pip install pandas==1.0.5

2.1.5　安装Jupyter Notebook

Jupyter Notebook提供了一个代码运行环境，用户可以在里面编写代码、运行代码、查看结果，并可视化数据。本书示例源码建议在Jupyter Notebook中运行，其安装方法是在终端管理员窗口运行如下命令：

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

运行方法是在终端管理员窗口执行如下命令：

    jupyter notebook

执行命令之后，在终端中将会显示一系列Notebook的服务器信息，如图2-19所示。

同时将会自动启动系统默认的浏览器，打开Jupyter Notebook运行环境，界面如图2-20所示。

使用Notebook运行环境时，不能关闭图2-19所示的终端管理员窗口，否则Notebook服务会被关闭。如果关闭了，可以重新在终端管理员窗口中运行jupyter notebook命令，打开Notebook服务。

如果要打开并运行Notebook代码文件，比如打开2.2节的“2.2.ipynb”，可以在图2-20所示的界面中，按目录层次找到这个示例文件，双击打开并逐个运行代码段，并可在代码段下方实时看到代码执行结果，如图2-21所示。