2.1 安装Python

Python是一门解释型的高级计算机语言。所谓解释型，指的是计算机对用Python编写的程序不是预先编译成机器代码，而是在执行时逐条对命令进行翻译并逐条执行的。对比编译型语言来说，解释型语言速度会慢一些，但是一般编写程序时会更方便、快捷。Python在英语中是“蟒蛇”的意思，这个名字的由来据说是发明者Guido van Rossum受喜爱的一个英国剧团Monty Python的名字启发而来。Python语言写法简洁、优雅而又使用方便，受到很多人的喜爱，从1989年面世至今，已经发展成为使用最广泛的计算机语言之一。由于Python的开放性，多年来很多人为Python编写了第三方代码包或代码库，Python的功能越来越强大；其中就包括用于数学和科学计算的代码包，因此很多科学家也喜欢用Python来编写程序，这也是目前人工智能领域诸多系统使用Python来进行开发的重要原因之一。

Python语言发展到现在，有两个主要分支版本，即Python 2.x系列和Python 3.x系列，其中Python 2.x系列最新的版本是2.7，也是这个系列计划中的最后一个版本。Python 2.7版本是Python的一个经典版本，很多早期使用Python的开发者至今仍然愿意继续使用这个版本来进行开发；另外一个使用Python 2.x版本的原因是之前很多第三方代码库也是为Python 2.x版本开发的，但随着为Python 3.x开发的代码库逐渐丰富，这个问题慢慢已经不再重要。Python 3.x版本与Python 2.x版本相比有了比较明显的改进，写法更加规范，解决了很多遗留问题，最重要的是解决了Python 2.x版本中的编码问题，也就是中文的兼容问题被解决了。所以建议如果没有特殊情况，一定要使用Python 3.x系列的最新版本。有些操作系统（例如苹果计算机的Mac OS操作系统和一些Linux操作系统）已经预装了Python 2.x的版本，那么需要加装Python 3.x的最新版本。

下面将分操作系统介绍安装Python的过程。

2.1.1 Windows操作系统下安装Python

Windows操作系统下一般没有预装Python，因此需要先到Python的官方网站去下载Python的安装包。用网页浏览器打开Python的官网首页，如图2.1所示。

图2.1　Python官网首页

单击左上方导航栏中的“Downloads”（即下载）链接按钮，即可进入下载页面，如图2.2所示。

图2.2　Python官网下载页面

在下载页面中，可以看到两个明显的黄色按钮，分别是下载Python 3.x系列和Python 2.x系列的链接按钮，单击类似“Download Python 3.6.4”文字的按钮，即可进入下载Python 3.x版本的页面（见图2.3）。注意由于Python的不断更新，版本号可能有所不同，一般选择最新的稳定版本下载即可，不推荐下载测试版本的Python。

图2.3　Python官网下载页面中的文件列表

在图2.3所示的页面中，向下拖动滚动条找到文件列表中类似“Windows x86-64 executable installer”字样的下载链接，这是现在常用的64位操作系统所对应安装包的可执行文件的下载链接。强烈建议安装64位的版本，因为该类版本的执行性能较好，并且会避免很多可能的潜在问题。当然这要求计算机安装的Windows 7/8/10操作系统本身就是64位的。如果是32位的操作系统，那么只能下载32位版本的Python安装包。

单击刚才的下载链接，将安装包下载到本地计算机上，如图2.4所示。

图2.4　Python安装包位置

在下载文件夹中找到安装包并双击运行，会进入类似图2.5所示的安装初始界面。

图2.5　Python安装初始界面

在图2.5所示的这个安装界面中，要注意把最下面的“Add Python 3.6 to PATH”选择框勾选上，这样才能确保以后用命令行方式运行Python程序时更方便。另外，Python默认是安装到每个Windows用户的个人文件夹下，这样Python的安装路径会比较复杂，因此建议要选择安装到一个简单的文件夹下，例如C盘的python 3。所以在这个页面中，要在上面两个选项中选择下方的“Customize installation”进行个性化安装，进入图2.6所示的页面。

图2.6　第二个Python安装选项界面

这里还没有设置安装的文件夹，只是一些选项，特别要注意“pip”前的选择框一定要勾选上，这是Python第三方代码库的安装工具，后面安装TensorFlow和其他一些依赖包都需要用到它。其他选项也可以都选上，然后单击“Next”按钮进入下一个页面，如图2.7所示。

图2.7　第三个Python安装选项界面

在这个页面中，在Customize install location下方的安装路径输入框中，建议将原来复杂的安装文件夹位置改为类似“C:\python3”这样的简单路径，这样设置便于以后寻找。上面的选项中，“Add Python to environment variables”一定要勾选上，其他几个也建议都勾选上，然后单击“Install”按钮，就可以静等安装结束了。

当看到图2.8所示的界面出现，就表示安装已经成功了，此时单击“Close”按钮关闭安装程序即可。

图2.8　Python安装成功提示界面

下面再验证安装情况。从“开始”菜单中选择“附件”中的“命令提示符”可以执行程序，也可以直接在单击“开始”菜单后出现的输入框中输入“cmd”或“命令提示符”（在Windows 10中可以单击任务栏左下角的Windows图标后直接输入），执行后会看到图2.9中的界面。

图2.9　启动CMD命令行终端界面

这就是历代Windows版本中都有的CMD命令行终端界面，现在中文Windows中叫“命令提示符”界面，我们在后面有时直接用CMD界面来代表它。在CMD界面中用键盘输入“python”，然后按Enter键执行命令，交互式命令行界面如图2.10所示。

图2.10　启动Python交互式命令行界面

可以看到，图2.10中会有Python语言的一些版本信息出现，并出现“>>>”的命令提示符，这是Python的一个即时交互式命令行界面。这个界面能够出现，代表着Python已经顺利安装。我们可以在这个交互式界面中尝试随便输入一个算式，例如3.14*9，按Enter键（后面将省略提示按Enter键这一步）后就可以看到Python对这个算式的计算结果，如图2.11所示。

图2.11　在Python交互式命令行界面输入代码

在Python交互式命令行界面中，输入quit()，即可退出并返回到Windows的命令提示符界面，如图2.12所示。

图2.12　退出Python交互式命令行界面

下面我们再看一看如何执行Python程序。

打开Windows的“记事本”程序（也可以在“开始”菜单的“附件”中找到或在“开始”菜单中直接输入“记事本”），输入下面的代码：

　　print(3.14 * 8)

在“记事本”的“文件”菜单中选择“另存为”命令来进行保存，如图2.13所示。

图2.13　用“记事本”保存文件时选择UTF-8编码

在接下来的界面中，选择保存到某个文件夹，例如桌面文件夹，文件名改成test.py，注意Python程序文件都应该以“.py”作为文件后缀（也叫文件的扩展名），这样Python程序才能识别；最后要特别注意的是文件的编码一定要选择“UTF-8”，因为Python 3.x系列默认是支持国际字符集Unicode的，而UTF-8是Unicode中最常用的一种文件编码格式，不仅支持中文编码，对其他各种国际字符集也支持得很好。用菜单中的“另存为”命令来保存的原因还在于，Windows的“记事本”默认是用系统编码（在中文Windows下一般是GB2312编码，在“编码”下拉框中会显示为“ANSI”）来保存的，这样会给后面带来潜在的各种编码问题，所以一定要记住用UTF-8编码来保存Python的程序文件。

各个选项选择好后，就可以单击“保存”按钮来保存程序文件了。保存后，打开桌面文件夹，就可以看到有一个命名为“test.py”的文件在里面了，直接在桌面上也可以看到这个文件的图标，如图2.14所示。

图2.14　保存文件后的结果示意图

打开命令提示符界面，命令提示符默认会将工作目录设置为正在使用Windows的用户的个人文件夹下，此时直接输入下面的命令就可以进入用户桌面目录（注意，计算机中一般“目录”和“文件夹”是同一个概念。在开发中，有些人习惯使用“目录”（directory）这个词，本书在后面也将大量使用“目录”的说法）。

　　cd Desktop

cd是“change directory”的意思，也就是改变当前的工作目录，注意命令和目录名的大小写。按Enter键后即可看到图2.15的界面，已经处于用户的桌面目录下了，可以输入“dir”命令查看这个目录下的所有文件。命令提示光标“_”前面一般就是所处的工作目录的完整路径，例如图2.15所示的C:\Users\topxeq\Desktop，这是Windows对路径的表达方式，代表在硬盘C盘中的用户目录下的topxeq这个用户的桌面文件夹。

图2.15　CMD界面中文件夹中的文件列表

可以看到，这个目录下有很多以.lnk为扩展名的文件，这些就是桌面上各个软件快捷方式的“真身”，另外可以看到新建的test.py文件。可以输入下面的命令来运行这个Python程序，注意命令和后面的参数之间需要有空格分割（后面的命令格式都类似，我们将不再特别提醒）。

　　python test.py

上述命令执行后，得到图2.16中的运行结果。

图2.16　Python程序的运行结果

可以看到，我们刚才写的程序已经被执行了，即Python已经把要计算的3.14乘以8这个算式计算出来，并将结果输出到命令行界面上了。本书后面的Python程序执行，大部分会用到这样的命令行执行方式。

再看一看刚刚执行的代码。

　　print(3.14 * 8)

其中，“*”在计算机中被用来代替一般的乘号“×”以免和英语的x字母混淆，“print”则是Python常用的一个功能函数（计算机语言中，常用“函数”来代表执行一段程序的代码，与数学中函数的概念不完全一样，有时候也叫“方法”），函数后面需用小括号来把函数需要执行的参数括起来，即使不需要任何参数的函数，也需要跟着一对小括号。print函数的作用是，把后面的参数值输出到命令行界面上，如果参数是一个表达式，会先计算后把结果输出。

至此为止，Windows操作系统下Python的安装已经顺利完成，接下来可以进行下一步TensorFlow的安装了。

2.1.2 Mac OS X操作系统下安装Python

Mac OS X操作系统下一般已经预装了Python 2.x的版本，需要安装Python 3.x的版本。与Windows操作系统下的安装类似，直接去Python的官网下载页面中选择对应Mac OS X的版本（见图2.17），下载并安装即可。

图2.17　Python官网下载页面中对应Mac操作系统的安装包

需要注意的是，由于Mac OS X操作系统一般预装了Python的2.x版本，所以在命令行终端界面中直接输入“python”来执行时，默认启动的是2.x版本。需要用“python 3”命令来执行3.x版本的Python程序。

2.1.3 Linux操作系统下安装Python

Linux操作系统下安装Python比较简单，直接用包管理工具来安装即可。

在Ubuntu等Debian系列的Linux操作系统中，直接用apt管理工具安装，输入命令：

　　apt install python3

在CentOS系统中，需输入命令：

　　yum install python3

注意，使用apt或yum安装第三方包时，有可能需要root权限，需要用sudo命令来执行。例如：

　　sudo apt install python3

另外要注意，与Mac OS X操作系统一样，如果原来安装过Python 2.x的版本，执行Python程序时可能需要用python 3来执行。