IA com Python - Primeiros passos

Neste capítulo, aprenderemos como começar a usar Python. Também entenderemos como o Python ajuda na Inteligência Artificial.

Por que Python para IA

A inteligência artificial é considerada a tendência de tecnologia do futuro. Já existem várias aplicações feitas nele. Por conta disso, muitas empresas e pesquisadores estão se interessando por ela. Mas a principal questão que se coloca aqui é em qual linguagem de programação esses aplicativos de IA podem ser desenvolvidos? Existem várias linguagens de programação como Lisp, Prolog, C ++, Java e Python, que podem ser utilizadas para o desenvolvimento de aplicações de IA. Entre eles, a linguagem de programação Python ganha uma enorme popularidade e os motivos são os seguintes -

Sintaxe simples e menos codificação

Python envolve muito menos codificação e sintaxe simples entre outras linguagens de programação que podem ser usadas para desenvolver aplicativos de IA. Devido a esse recurso, o teste pode ser mais fácil e podemos nos concentrar mais na programação.

Bibliotecas integradas para projetos de IA

Uma grande vantagem de usar Python para AI é que ele vem com bibliotecas embutidas. Python tem bibliotecas para quase todos os tipos de projetos de IA. Por exemplo,NumPy, SciPy, matplotlib, nltk, SimpleAI são algumas das importantes bibliotecas integradas do Python.

Open source- Python é uma linguagem de programação de código aberto. Isso o torna muito popular na comunidade.
Can be used for broad range of programming- Python pode ser usado para uma ampla gama de tarefas de programação, como pequenos scripts de shell para aplicativos da web corporativos. Este é outro motivo pelo qual o Python é adequado para projetos de IA.

Recursos do Python

Python é uma linguagem de script de alto nível, interpretada, interativa e orientada a objetos. Python foi projetado para ser altamente legível. Ele usa palavras-chave em inglês com frequência, enquanto outros idiomas usam pontuação e tem menos construções sintáticas do que outros idiomas. Os recursos do Python incluem o seguinte -

Easy-to-learn- Python tem poucas palavras-chave, estrutura simples e uma sintaxe claramente definida. Isso permite que o aluno aprenda o idioma rapidamente.
Easy-to-read - O código Python é mais claramente definido e visível aos olhos.
Easy-to-maintain - O código-fonte do Python é bastante fácil de manter.
A broad standard library - A maior parte da biblioteca do Python é muito portátil e compatível com várias plataformas em UNIX, Windows e Macintosh.
Interactive Mode - Python tem suporte para um modo interativo que permite teste interativo e depuração de trechos de código.
Portable - Python pode ser executado em uma ampla variedade de plataformas de hardware e tem a mesma interface em todas as plataformas.
Extendable- Podemos adicionar módulos de baixo nível ao interpretador Python. Esses módulos permitem que os programadores adicionem ou personalizem suas ferramentas para serem mais eficientes.
Databases - Python fornece interfaces para todos os principais bancos de dados comerciais.
GUI Programming - Python oferece suporte a aplicativos GUI que podem ser criados e portados para muitas chamadas de sistema, bibliotecas e sistemas Windows, como Windows MFC, Macintosh e o sistema X Window do Unix.
Scalable - Python fornece uma estrutura e suporte melhores para programas grandes do que scripts de shell.

Recursos importantes do Python

Vamos agora considerar os seguintes recursos importantes do Python -

Ele suporta métodos de programação funcionais e estruturados, bem como OOP.
Ele pode ser usado como uma linguagem de script ou pode ser compilado em código de bytes para a construção de grandes aplicativos.
Ele fornece tipos de dados dinâmicos de alto nível e suporta verificação de tipo dinâmico.
Suporta coleta de lixo automática.
Pode ser facilmente integrado com C, C ++, COM, ActiveX, CORBA e Java.

Instalando Python

A distribuição Python está disponível para um grande número de plataformas. Você precisa baixar apenas o código binário aplicável à sua plataforma e instalar o Python.

Se o código binário para sua plataforma não estiver disponível, você precisa de um compilador C para compilar o código-fonte manualmente. Compilar o código-fonte oferece mais flexibilidade em termos de escolha de recursos que você precisa em sua instalação.

Aqui está uma rápida visão geral da instalação do Python em várias plataformas -

Instalação Unix e Linux

Siga estas etapas para instalar o Python em uma máquina Unix / Linux.

Abra um navegador da Web e vá para https://www.python.org/downloads
Siga o link para baixar o código-fonte compactado disponível para Unix / Linux.
Baixe e extraia arquivos.
Editando o arquivo Módulos / Configuração se desejar personalizar algumas opções.
execute o script ./configure
make
faça instalar

Isso instala o Python no local padrão / usr / local / bin e suas bibliotecas em / usr / local / lib / pythonXX onde XX é a versão do Python.

Instalação Windows

Siga estas etapas para instalar o Python na máquina Windows.

Abra um navegador da Web e vá para https://www.python.org/downloads
Siga o link para o arquivo python-XYZ .msi do instalador do Windows, em que XYZ é a versão que você precisa instalar.
Para usar este instalador python-XYZ .msi, o sistema Windows deve suportar o Microsoft Installer 2.0. Salve o arquivo do instalador em sua máquina local e execute-o para descobrir se sua máquina oferece suporte a MSI.
Execute o arquivo baixado. Isso abre o assistente de instalação do Python, que é realmente fácil de usar. Basta aceitar as configurações padrão e esperar até que a instalação seja concluída.

Instalação Macintosh

Se você estiver no Mac OS X, é recomendado que você use o Homebrew para instalar o Python 3. É um ótimo instalador de pacotes para Mac OS X e é realmente fácil de usar. Se você não tiver o Homebrew, pode instalá-lo usando o seguinte comando -

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

Podemos atualizar o gerenciador de pacotes com o comando abaixo -

$ brew update

Agora execute o seguinte comando para instalar o Python3 em seu sistema -

$ brew install python3

Configurando PATH

Os programas e outros arquivos executáveis podem estar em vários diretórios, de modo que os sistemas operacionais fornecem um caminho de pesquisa que lista os diretórios em que o sistema operacional pesquisa executáveis.

O caminho é armazenado em uma variável de ambiente, que é uma string nomeada mantida pelo sistema operacional. Esta variável contém informações disponíveis para o shell de comando e outros programas.

A variável de caminho é nomeada como PATH no Unix ou Path no Windows (Unix diferencia maiúsculas de minúsculas; o Windows não).

No Mac OS, o instalador lida com os detalhes do caminho. Para invocar o interpretador Python de qualquer diretório específico, você deve adicionar o diretório Python ao seu caminho.

Configurando caminho em Unix / Linux

Para adicionar o diretório Python ao caminho para uma sessão particular no Unix -

No shell csh

Tipo setenv PATH "$PATH:/usr/local/bin/python" e pressione Enter.
No shell bash (Linux)

Tipo export ATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" e pressione Enter.
No shell sh ou ksh

Tipo PATH = "$PATH:/usr/local/bin/python" e pressione Enter.

Note - / usr / local / bin / python é o caminho do diretório Python.

Configurando Caminho no Windows

Para adicionar o diretório Python ao caminho para uma sessão específica no Windows -

At the command prompt - tipo path %path%;C:\Python e pressione Enter.

Note - C: \ Python é o caminho do diretório Python.

Executando Python

Vamos agora ver as diferentes maneiras de executar Python. As formas são descritas abaixo -

Intérprete Interativo

Podemos iniciar o Python a partir do Unix, DOS ou qualquer outro sistema que forneça um interpretador de linha de comando ou janela de shell.

Entrar python na linha de comando.
Comece a codificar imediatamente no interpretador interativo.

$python # Unix/Linux

python% # Unix/Linux

C:> python # Windows/DOS

Aqui está a lista de todas as opções de linha de comando disponíveis -

S.No.	Opção e descrição
1	-d Ele fornece saída de depuração.
2	-o Ele gera bytecode otimizado (resultando em arquivos .pyo).
3	-S Não execute o site de importação para procurar caminhos Python na inicialização.
4	-v Saída detalhada (rastreamento detalhado nas declarações de importação).
5	-x Desativa exceções integradas baseadas em classe (apenas use strings); obsoleto a partir da versão 1.6.
6	-c cmd Executa o script Python enviado como string cmd.
7	File Execute o script Python a partir do arquivo fornecido.

Script da linha de comando

Um script Python pode ser executado na linha de comando invocando o interpretador em seu aplicativo, como a seguir -

$python script.py # Unix/Linux

ou,

python% script.py # Unix/Linux

ou,

C:> python script.py # Windows/DOS

Note - Certifique-se de que o modo de permissão de arquivo permite a execução.

Ambiente de desenvolvimento integrado

Você também pode executar Python a partir de um ambiente de interface gráfica de usuário (GUI), se tiver um aplicativo GUI em seu sistema que suporte Python.

Unix - IDLE é o primeiro IDE Unix para Python.
Windows - PythonWin é a primeira interface do Windows para Python e é um IDE com GUI.
Macintosh - A versão do Python para Macintosh junto com o IDLE IDE está disponível no site principal, para download como arquivos MacBinary ou BinHex.

Se você não conseguir configurar o ambiente adequadamente, poderá pedir ajuda ao administrador do sistema. Certifique-se de que o ambiente Python esteja configurado corretamente e funcionando perfeitamente bem.

Também podemos usar outra plataforma Python chamada Anaconda. Inclui centenas de pacotes populares de ciência de dados e o pacote conda e gerenciador de ambiente virtual para Windows, Linux e MacOS. Você pode baixá-lo de acordo com seu sistema operacional no linkhttps://www.anaconda.com/download/.

Para este tutorial, estamos usando a versão Python 3.6.3 no MS Windows.