KI mit Python - Erste Schritte

In diesem Kapitel erfahren Sie, wie Sie mit Python beginnen. Wir werden auch verstehen, wie Python für die künstliche Intelligenz hilft.

Warum Python für AI?

Künstliche Intelligenz gilt als Trendtechnologie der Zukunft. Es gibt bereits eine Reihe von Anträgen darauf. Aus diesem Grund interessieren sich viele Unternehmen und Forscher dafür. Die Hauptfrage, die sich hier stellt, ist jedoch, in welcher Programmiersprache diese KI-Anwendungen entwickelt werden können. Es gibt verschiedene Programmiersprachen wie Lisp, Prolog, C ++, Java und Python, die zur Entwicklung von AI-Anwendungen verwendet werden können. Unter diesen gewinnt die Programmiersprache Python eine enorme Popularität und die Gründe sind folgende:

Einfache Syntax und weniger Codierung

Python beinhaltet neben anderen Programmiersprachen, die für die Entwicklung von KI-Anwendungen verwendet werden können, weniger Codierung und einfache Syntax. Aufgrund dieser Funktion kann das Testen einfacher sein und wir können uns mehr auf die Programmierung konzentrieren.

Eingebaute Bibliotheken für AI-Projekte

Ein großer Vorteil bei der Verwendung von Python für AI besteht darin, dass integrierte Bibliotheken enthalten sind. Python verfügt über Bibliotheken für fast alle Arten von KI-Projekten. Zum Beispiel,NumPy, SciPy, matplotlib, nltk, SimpleAI sind einige der wichtigsten eingebauten Bibliotheken von Python.

Open source- Python ist eine Open Source-Programmiersprache. Dies macht es in der Gemeinde weit verbreitet.
Can be used for broad range of programming- Python kann für eine Vielzahl von Programmieraufgaben verwendet werden, z. B. für kleine Shell-Skripte für Unternehmenswebanwendungen. Dies ist ein weiterer Grund, warum Python für KI-Projekte geeignet ist.

Funktionen von Python

Python ist eine interpretierte, interaktive und objektorientierte Skriptsprache auf hoher Ebene. Python ist so konzipiert, dass es gut lesbar ist. Es verwendet häufig englische Schlüsselwörter, wenn andere Sprachen Interpunktion verwenden, und es hat weniger syntaktische Konstruktionen als andere Sprachen. Zu den Funktionen von Python gehören:

Easy-to-learn- Python hat nur wenige Schlüsselwörter, eine einfache Struktur und eine klar definierte Syntax. Dadurch kann der Schüler die Sprache schnell lernen.
Easy-to-read - Python-Code ist klarer definiert und für die Augen sichtbar.
Easy-to-maintain - Pythons Quellcode ist ziemlich einfach zu pflegen.
A broad standard library - Pythons Hauptbestandteil der Bibliothek ist sehr portabel und plattformübergreifend unter UNIX, Windows und Macintosh kompatibel.
Interactive Mode - Python unterstützt einen interaktiven Modus, der das interaktive Testen und Debuggen von Codeausschnitten ermöglicht.
Portable - Python kann auf einer Vielzahl von Hardwareplattformen ausgeführt werden und verfügt auf allen Plattformen über dieselbe Schnittstelle.
Extendable- Wir können dem Python-Interpreter Low-Level-Module hinzufügen. Mit diesen Modulen können Programmierer ihre Tools effizienter ergänzen oder anpassen.
Databases - Python bietet Schnittstellen zu allen wichtigen kommerziellen Datenbanken.
GUI Programming - Python unterstützt GUI-Anwendungen, die erstellt und auf viele Systemaufrufe, Bibliotheken und Windows-Systeme portiert werden können, z. B. Windows MFC, Macintosh und das X Window-System von Unix.
Scalable - Python bietet eine bessere Struktur und Unterstützung für große Programme als Shell-Scripting.

Wichtige Funktionen von Python

Betrachten wir nun die folgenden wichtigen Funktionen von Python:

Es unterstützt funktionale und strukturierte Programmiermethoden sowie OOP.
Es kann als Skriptsprache verwendet oder zum Erstellen großer Anwendungen zu Bytecode kompiliert werden.
Es bietet dynamische Datentypen auf sehr hoher Ebene und unterstützt die dynamische Typprüfung.
Es unterstützt die automatische Speicherbereinigung.
Es kann problemlos in C, C ++, COM, ActiveX, CORBA und Java integriert werden.

Python installieren

Die Python-Distribution ist für eine große Anzahl von Plattformen verfügbar. Sie müssen nur den für Ihre Plattform geltenden Binärcode herunterladen und Python installieren.

Wenn der Binärcode für Ihre Plattform nicht verfügbar ist, benötigen Sie einen C-Compiler, um den Quellcode manuell zu kompilieren. Das Kompilieren des Quellcodes bietet mehr Flexibilität bei der Auswahl der Funktionen, die Sie für Ihre Installation benötigen.

Hier ist eine kurze Übersicht über die Installation von Python auf verschiedenen Plattformen -

Unix- und Linux-Installation

Befolgen Sie diese Schritte, um Python auf einem Unix / Linux-Computer zu installieren.

Öffnen Sie einen Webbrowser und gehen Sie zu https://www.python.org/downloads
Folgen Sie dem Link, um den für Unix / Linux verfügbaren komprimierten Quellcode herunterzuladen.
Dateien herunterladen und extrahieren.
Bearbeiten der Modul- / Setup- Datei, wenn Sie einige Optionen anpassen möchten.
Führen Sie das Skript ./configure aus
make
make install

Dadurch wird Python am Standardspeicherort / usr / local / bin und seine Bibliotheken unter / usr / local / lib / pythonXX installiert, wobei XX die Version von Python ist.

Windows-Installation

Befolgen Sie diese Schritte, um Python auf einem Windows-Computer zu installieren.

Öffnen Sie einen Webbrowser und gehen Sie zu https://www.python.org/downloads
Folgen Sie dem Link für die .msi-Datei des Windows-Installationsprogramms python-XYZ , wobei XYZ die Version ist, die Sie installieren müssen.
Um dieses Installationsprogramm python-XYZ .msi verwenden zu können, muss das Windows-System Microsoft Installer 2.0 unterstützen. Speichern Sie die Installationsdatei auf Ihrem lokalen Computer und führen Sie sie aus, um herauszufinden, ob Ihr Computer MSI unterstützt.
Führen Sie die heruntergeladene Datei aus. Dadurch wird der Python-Installationsassistent aufgerufen, der sehr einfach zu bedienen ist. Akzeptieren Sie einfach die Standardeinstellungen und warten Sie, bis die Installation abgeschlossen ist.

Macintosh-Installation

Wenn Sie mit Mac OS X arbeiten, wird empfohlen, Python 3 mit Homebrew zu installieren. Es ist ein großartiges Paketinstallationsprogramm für Mac OS X und sehr einfach zu bedienen. Wenn Sie kein Homebrew haben, können Sie es mit dem folgenden Befehl installieren:

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

Wir können den Paketmanager mit dem folgenden Befehl aktualisieren -

$ brew update

Führen Sie nun den folgenden Befehl aus, um Python3 auf Ihrem System zu installieren:

$ brew install python3

PATH einrichten

Programme und andere ausführbare Dateien können sich in vielen Verzeichnissen befinden. Daher bieten Betriebssysteme einen Suchpfad, in dem die Verzeichnisse aufgelistet sind, in denen das Betriebssystem nach ausführbaren Dateien sucht.

Der Pfad wird in einer Umgebungsvariablen gespeichert, bei der es sich um eine benannte Zeichenfolge handelt, die vom Betriebssystem verwaltet wird. Diese Variable enthält Informationen, die der Befehlsshell und anderen Programmen zur Verfügung stehen.

Die Pfadvariable wird unter Unix als PATH oder unter Windows als Path bezeichnet (bei Unix wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden; Windows nicht).

Unter Mac OS übernimmt das Installationsprogramm die Pfaddetails. Um den Python-Interpreter von einem bestimmten Verzeichnis aus aufzurufen, müssen Sie das Python-Verzeichnis zu Ihrem Pfad hinzufügen.

Pfad unter Unix / Linux festlegen

So fügen Sie das Python-Verzeichnis dem Pfad für eine bestimmte Sitzung unter Unix hinzu:

In der csh-Shell

Art setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python" und drücke Enter.
In der Bash-Shell (Linux)

Art export ATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" und drücke Enter.
In der sh- oder ksh-Shell

Art PATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" und drücke Enter.

Note - / usr / local / bin / python ist der Pfad des Python-Verzeichnisses.

Pfad unter Windows festlegen

So fügen Sie das Python-Verzeichnis dem Pfad für eine bestimmte Sitzung in Windows hinzu:

At the command prompt - Typ path %path%;C:\Python und drücke Enter.

Note - C: \ Python ist der Pfad des Python-Verzeichnisses.

Python ausführen

Lassen Sie uns nun die verschiedenen Möglichkeiten zum Ausführen von Python sehen. Die Wege werden unten beschrieben -

Interaktiver Dolmetscher

Wir können Python unter Unix, DOS oder einem anderen System starten, das Ihnen einen Befehlszeileninterpreter oder ein Shell-Fenster bietet.

Eingeben python an der Kommandozeile.
Starten Sie die Codierung sofort im interaktiven Interpreter.

$python # Unix/Linux

oder

python% # Unix/Linux

oder

C:> python # Windows/DOS

Hier ist die Liste aller verfügbaren Befehlszeilenoptionen -

S.No.	Option & Beschreibung
1	-d Es bietet Debug-Ausgabe.
2	-o Es generiert einen optimierten Bytecode (was zu .pyo-Dateien führt).
3	-S Führen Sie keine Importsite aus, um beim Start nach Python-Pfaden zu suchen.
4	-v Ausführliche Ausgabe (detaillierte Ablaufverfolgung bei Importanweisungen).
5	-x Deaktiviert klassenbasierte integrierte Ausnahmen (verwenden Sie nur Zeichenfolgen). veraltet ab Version 1.6.
6	-c cmd Führt das als cmd-Zeichenfolge gesendete Python-Skript aus.
7	File Führen Sie das Python-Skript aus der angegebenen Datei aus.

Skript über die Befehlszeile

Ein Python-Skript kann in der Befehlszeile ausgeführt werden, indem der Interpreter in Ihrer Anwendung wie folgt aufgerufen wird:

$python script.py # Unix/Linux

oder,

python% script.py # Unix/Linux

oder,

C:> python script.py # Windows/DOS

Note - Stellen Sie sicher, dass der Dateiberechtigungsmodus die Ausführung ermöglicht.

Integrierte Entwicklungsumgebung

Sie können Python auch in einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) ausführen, wenn auf Ihrem System eine GUI-Anwendung vorhanden ist, die Python unterstützt.

Unix - IDLE ist die allererste Unix-IDE für Python.
Windows - PythonWin ist die erste Windows-Oberfläche für Python und eine IDE mit einer GUI.
Macintosh - Die Macintosh-Version von Python ist zusammen mit der IDLE-IDE auf der Hauptwebsite verfügbar und kann entweder als MacBinary- oder BinHex-Datei heruntergeladen werden.

Wenn Sie die Umgebung nicht ordnungsgemäß einrichten können, können Sie sich an Ihren Systemadministrator wenden. Stellen Sie sicher, dass die Python-Umgebung ordnungsgemäß eingerichtet ist und einwandfrei funktioniert.

Wir können auch eine andere Python-Plattform namens Anaconda verwenden. Es enthält Hunderte beliebter Data Science-Pakete sowie das Conda-Paket und den Virtual Environment Manager für Windows, Linux und MacOS. Sie können es gemäß Ihrem Betriebssystem über den Link herunterladenhttps://www.anaconda.com/download/.

Für dieses Tutorial verwenden wir die Python 3.6.3-Version unter MS Windows.