Pythonを使用したAI–はじめに

この章では、Pythonの使用を開始する方法を学習します。また、Pythonが人工知能にどのように役立つかについても理解します。

なぜPythonfor AI

人工知能は、将来のトレンド技術であると考えられています。すでに多くのアプリケーションが作成されています。このため、多くの企業や研究者がそれに興味を持っています。しかし、ここで発生する主な問題は、これらのAIアプリケーションをどのプログラミング言語で開発できるかということです。Lisp、Prolog、C ++、Java、Pythonなど、AIのアプリケーションの開発に使用できるさまざまなプログラミング言語があります。その中でも、Pythonプログラミング言語は非常に人気があり、その理由は次のとおりです。

シンプルな構文と少ないコーディング

Pythonは、AIアプリケーションの開発に使用できる他のプログラミング言語の中でも、コーディングが非常に少なく、構文が単純です。この機能により、テストが簡単になり、プログラミングに集中できます。

AIプロジェクト用の組み込みライブラリ

Python for AIを使用する主な利点は、組み込みのライブラリが付属していることです。Pythonには、ほぼすべての種類のAIプロジェクト用のライブラリがあります。例えば、NumPy, SciPy, matplotlib, nltk, SimpleAI Pythonのいくつかの重要な組み込みライブラリです。

Open source−Pythonはオープンソースのプログラミング言語です。これにより、コミュニティで広く人気があります。
Can be used for broad range of programming− Pythonは、小さなシェルスクリプトからエンタープライズWebアプリケーションまで、幅広いプログラミングタスクに使用できます。これが、PythonがAIプロジェクトに適しているもう1つの理由です。

Pythonの機能

Pythonは、高水準のインタープリター型のインタラクティブなオブジェクト指向スクリプト言語です。Pythonは非常に読みやすいように設計されています。他の言語が句読点を使用するのに対し、英語のキーワードを頻繁に使用し、他の言語よりも構文構造が少なくなっています。Pythonの機能は次のとおりです。

Easy-to-learn− Pythonには、キーワードがほとんどなく、構造が単純で、構文が明確に定義されています。これにより、生徒は言語をすばやく習得できます。
Easy-to-read − Pythonコードはより明確に定義され、目に見えます。
Easy-to-maintain −Pythonのソースコードは保守がかなり簡単です。
A broad standard library − Pythonのライブラリの大部分は、UNIX、Windows、およびMacintoshで非常に移植性が高く、クロスプラットフォーム互換です。
Interactive Mode − Pythonは、コードスニペットのインタラクティブなテストとデバッグを可能にするインタラクティブモードをサポートしています。
Portable − Pythonは、さまざまなハードウェアプラットフォームで実行でき、すべてのプラットフォームで同じインターフェイスを備えています。
Extendable−Pythonインタープリターに低レベルのモジュールを追加できます。これらのモジュールを使用すると、プログラマーはツールを追加またはカスタマイズして、より効率的にすることができます。
Databases − Pythonは、すべての主要な商用データベースへのインターフェイスを提供します。
GUI Programming − Pythonは、Windows MFC、Macintosh、UnixのX Windowシステムなど、多くのシステムコール、ライブラリ、およびWindowsシステムに作成および移植できるGUIアプリケーションをサポートしています。
Scalable − Pythonは、シェルスクリプトよりも優れた構造と大規模プログラムのサポートを提供します。

Pythonの重要な機能

ここで、Pythonの次の重要な機能について考えてみましょう。

関数型および構造化プログラミング手法とOOPをサポートします。
スクリプト言語として使用することも、大規模なアプリケーションを構築するためにバイトコードにコンパイルすることもできます。
非常に高レベルの動的データ型を提供し、動的型チェックをサポートします。
自動ガベージコレクションをサポートします。
C、C ++、COM、ActiveX、CORBA、およびJavaと簡単に統合できます。

Pythonのインストール

Pythonディストリビューションは、多数のプラットフォームで利用できます。プラットフォームに適用可能なバイナリコードのみをダウンロードして、Pythonをインストールする必要があります。

プラットフォームのバイナリコードが利用できない場合は、ソースコードを手動でコンパイルするためにCコンパイラが必要です。ソースコードをコンパイルすると、インストールに必要な機能の選択に関してより柔軟になります。

さまざまなプラットフォームへのPythonのインストールの概要は次のとおりです-

UnixおよびLinuxのインストール

次の手順に従って、Unix / LinuxマシンにPythonをインストールします。

Webブラウザーを開き、https：//www.python.org/downloadsにアクセスします。
リンクをたどって、Unix / Linuxで利用可能なzip形式のソースコードをダウンロードします。
ファイルをダウンロードして抽出します。
一部のオプションをカスタマイズする場合は、モジュール/セットアップファイルを編集します。
./configureスクリプトを実行します
make
インストールする

これにより、Pythonが標準の場所/ usr / local / binにインストールされ、そのライブラリが/ usr / local / lib / pythonXXにインストールされます。XXはPythonのバージョンです。

Windowsのインストール

次の手順に従って、WindowsマシンにPythonをインストールします。

Webブラウザーを開き、https：//www.python.org/downloadsにアクセスします。
Windowsインストーラーのpython- XYZ.msiファイルのリンクをたどります。XYZはインストールする必要のあるバージョンです。
このインストーラーpython-XYZ.msiを使用するには、WindowsシステムがMicrosoftインストーラー2.0をサポートしている必要があります。インストーラーファイルをローカルマシンに保存してから実行し、マシンがMSIをサポートしているかどうかを確認します。
ダウンロードしたファイルを実行します。これにより、Pythonインストールウィザードが表示されます。これは非常に使いやすいです。デフォルト設定を受け入れて、インストールが完了するまで待ちます。

Macintoshのインストール

Mac OS Xを使用している場合は、Homebrewを使用してPython3をインストールすることをお勧めします。これはMacOS Xの優れたパッケージインストーラーであり、非常に使いやすいです。Homebrewをお持ちでない場合は、次のコマンドを使用してインストールできます-

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

以下のコマンドでパッケージマネージャーを更新できます-

$ brew update

次のコマンドを実行して、Python3をシステムにインストールします-

$ brew install python3

PATHの設定

プログラムやその他の実行可能ファイルは多くのディレクトリに存在する可能性があるため、オペレーティングシステムは、OSが実行可能ファイルを検索するディレクトリを一覧表示する検索パスを提供します。

パスは、オペレーティングシステムによって維持される名前付き文字列である環境変数に格納されます。この変数には、コマンドシェルやその他のプログラムで利用できる情報が含まれています。

パス変数は、UnixではPATHまたはWindowsではPathと呼ばれます（Unixでは大文字と小文字が区別されますが、Windowsでは区別されません）。

Mac OSでは、インストーラーがパスの詳細を処理します。特定のディレクトリからPythonインタプリタを呼び出すには、Pythonディレクトリをパスに追加する必要があります。

Unix / Linuxでのパスの設定

Unixの特定のセッションのパスにPythonディレクトリを追加するには-

cshシェルで

タイプ setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python" を押して Enter。
bashシェル内（Linux）

タイプ export ATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" を押して Enter。
shまたはkshシェル内

タイプ PATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" を押して Enter。

Note − / usr / local / bin / pythonはPythonディレクトリのパスです。

Windowsでパスを設定する

Windowsの特定のセッションのパスにPythonディレクトリを追加するには-

At the command prompt −タイプ path %path%;C:\Python を押して Enter。

Note − c：\ Pythonは、Pythonディレクトリのパスです。

Pythonの実行

Pythonを実行するさまざまな方法を見てみましょう。方法は以下のとおりです-

インタラクティブ通訳

Pythonは、Unix、DOS、またはコマンドラインインタープリターやシェルウィンドウを提供するその他のシステムから起動できます。

入る python コマンドラインで。
インタラクティブインタプリタですぐにコーディングを開始します。

$python # Unix/Linux

または

python% # Unix/Linux

または

C:> python # Windows/DOS

使用可能なすべてのコマンドラインオプションのリストは次のとおりです-

S.No.	オプションと説明
1	-d デバッグ出力を提供します。
2	-o 最適化されたバイトコードを生成します（結果として.pyoファイルになります）。
3	-S 起動時にPythonパスを探すためにインポートサイトを実行しないでください。
4	-v 詳細な出力（インポートステートメントの詳細なトレース）。
5	-x クラスベースの組み込み例外を無効にします（文字列を使用するだけです）。バージョン1.6以降は廃止されました。
6	-c cmd cmd文字列として送信されたPythonスクリプトを実行します。
7	File 指定されたファイルからPythonスクリプトを実行します。

コマンドラインからのスクリプト

Pythonスクリプトは、次のように、アプリケーションでインタープリターを呼び出すことにより、コマンドラインで実行できます。

$python script.py # Unix/Linux

または、

python% script.py # Unix/Linux

または、

C:> python script.py # Windows/DOS

Note −ファイル許可モードで実行が許可されていることを確認してください。

統合開発環境

システムにPythonをサポートするGUIアプリケーションがある場合は、グラフィカルユーザーインターフェイス（GUI）環境からPythonを実行することもできます。

Unix − IDLEは、Python用の最初のUnixIDEです。
Windows − PythonWinは、Python用の最初のWindowsインターフェイスであり、GUIを備えたIDEです。
Macintosh −MacintoshバージョンのPythonとIDLEIDEは、メインのWebサイトから入手でき、MacBinaryファイルまたはBinHexファイルとしてダウンロードできます。

環境を適切に設定できない場合は、システム管理者の助けを借りることができます。Python環境が適切に設定され、完全に正常に機能していることを確認してください。

Anacondaと呼ばれる別のPythonプラットフォームを使用することもできます。これには、数百の人気のあるデータサイエンスパッケージと、Windows、Linux、およびMacOS用のcondaパッケージと仮想環境マネージャーが含まれています。リンクからオペレーティングシステムごとにダウンロードできますhttps://www.anaconda.com/download/。

このチュートリアルでは、MSWindowsでPython3.6.3バージョンを使用しています。