یادگیری ماشین با Python- معرفی و نصب Python

Python یک زبان برنامه نویسی شی‌گرا و محبوب است که قابلیت زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا را دارا می‌باشد. قابل حمل بودن و سادگی دستورات این زبان برنامه نویسی باعث محبوبیت این روزهای پایتون شده است. نکات زیر مقدمه‌ای برای معرفی پایتون می‌باشد:

پایتون توسط Guido van Rossum هلندی در سال ۱۹۹۱ طراحی شده است.
پایتون به عنوان جانشین زبان برنامه نویسی ‘ABC’ نوشته شده است.
اولین نسخه آن در سال ۱۹۹۱ منتشر شد.
نام پایتون توسط Guido van Rossum از یک برنامه تلویزیونی به نام Monty Python’s Flying Circus انتخاب شده است.
پایتون یک زبان برنامه نویسی متن باز است، به این معنی که ما می‌توانیم آن را رایگان دانلود کرده و از آن برای توسعه برنامه‌ها استفاده کنیم. می‌توانید آن را از سایت www.python.org دانلود کنید.
زبان برنامه نویسی پایتون دارای ویژگی‌هایی از زبان java و C در خود می‌باشد. از نظر سادگی و زیبایی در کد نویسی مشابه زبان برنامه نویسی ‘C’ می‌باشد و از طرف دیگر دارای کلاس‌ها و اشیایی مانند جاوا برای برنامه نویسی شی‌گرا است.
این یک زبان تفسیر شده (interpreted) است، به این معنی که سورس کد برنامه پایتون ابتدا به bytecode تبدیل شده و سپس توسط ماشین مجازی Python اجرا می‌شود.

قبل از شروع بهتر است بخوانید: یادگیری‌ماشین با پایتون – مفاهیم

نقاط ضعف و قوت پایتون

هر زبان برنامه نویسی دارای نقاط قوت و همچنین نقاط ضعفی است، پایتون نیز از این امر مستثنا نیست.

نقاط قوت

طبق مطالعات و بررسی‌ها، پایتون پنجمین زبان برتر و پرکاربرد و همچنین محبوب‌ترین زبان برای یادگیری ماشین و علم داده است. از نقاط قوت این زبان برنامه نویسی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سادگی در یادگیری و فهم: دستورات زبان پایتون ساده و قابل فهم می‌باشد. به همین خاطر یادگیری این زبان برای مبتدیان هم ساده خواهد بود.

زبان چند منظوره: پایتون یک زبان برنامه نویسی چند منظوره است. زیرا از برنامه نویسی ساخت یافته (structured)، برنامه نویسی شی‌گرا (object-oriented) و همچنین برنامه نویسی تابعی (functional) پشتیبانی می‌کند.

دارای ماژول های بسیار زیاد: پایتون ماژول‌های بسیار زیادی برای زمینه‌های مختلف برنامه نویسی دارد. این ماژول‌ها به سادگی در دسترس هستند. این ویژگی موجب قابل گسترش بودن این زبان برنامه نویسی شده است.

پشتیبانی انجمن متن باز: پایتون به عنوان زبان برنامه نویسی متن باز، توسط یک جامعه توسعه دهنده بسیار بزرگ پشتیبانی می‌شود. به همین دلیل، اشکالات پایتون توسط جمعی از توسعه دهندگان به راحتی برطرف می شوند. این ویژگی پایتون را بسیار مقاوم و سازگار می‌کند.

مقیاس پذیری (Scalability): پایتون یک زبان برنامه نویسی مقیاس‌پذیر است زیرا ساختار متناسب برای پشتیبانی از برنامه‌های بزرگ فراهم می‌کند که باعث سادگی در توسعه ی برنامه می‌گردد.

نقاط ضعف

اگرچه پایتون یک زبان برنامه نویسی محبوب و قدرتمند است، اما سرعت آن در اجرای کد، کند است.

سرعت اجرای پایتون در مقایسه با زبان‌های کامپایل شونده، کند است زیرا پایتون یک زبان تفسیر شده است. این می‌تواند زمینه مهمی برای بهبود Python توسط انجمن آن باشد.

نصب پایتون

برای کار با پایتون، ابتدا باید آن را نصب کنیم.نصب پایتون را می‌توانید به دو روش زیر انجام دهید:

فقط نصب پایتون
توزیع پایتون – آناکوندا

نصب پایتون به صورت جداگانه

شما می‌توانید پایتون را در سیستم عامل‌های Linux ,Mac و ویندوز نصب کنید. کافی است پایتون مربوط به هر پلتفرم را ایتدا نصب و سپس آن را نصب کنید.

در زیر خلاصه‌ای از روند نصب پایتون در سیستم عامل‌های فوق را بیان می‌کنیم:

نصب پایتون بر روی Unix و Linux

با طی کردن مراحل زیر، ما می‌توانیم پایتون را بر روی پلتفرم Unix و Linux نصب کنیم:

ابتدا به www.python.org/downloads بروید.
سپس برنامه پایتون پلتفرم مد نظر خود را دانلود کنید.
بعد از اتمام دانلود آن را Extract کنید.
اگر بخواهیم بعضی گزینه‌ها را سفارشی (customize) کنیم می‌توانیم Modules/Setup را ویرایش کنیم:

- سپس دستور run ./configure را بنویسید.
- make
- make install

نصب پایتون بر روی ویندوز

با طی کردن مراحل زیر، ما می‌توانیم پایتون را بر روی پلتفرم ویندوز نصب کنیم:

ابتدا به www.python.org/downloads بروید.
آخرین نسخه از پایتون را دانلود می‌کنیم.
پس از دانلود آن را با تنظیمات پیشفرض پایتون به راحتی نصب می‌کنیم.

نصب پایتون بر روی Mac

در این بخش برای Mac OS نصب پکیج Homebrew که بسیار عالی و آسان می‌باشد برای استفاده در Python3 را به شما آموزش خواهیم داد. در صورتی که پکیج Homebrew ندارید، می‌توانید با کمک دستور زیر آن را نصب کنید:

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

می‌توان آن را با دستور زیر به Update کرد:

$ brew update

حالا، برای نصب Python3 بر روی سیستم، باید دستور زیر را اجرا کنیم:

$ brew install python3

نصب توزیع پایتون – آناکوندا (Anaconda)

Anaconda یک مجموعه گردآوری شده مربوط به Python است که تمام کتابخانه‌هایی که به طور گسترده در علم داده استفاده می‌شود را در خود جا داده است. برای نصب محیط پایتون با استفاده از Anaconda می‌توانیم مراحل زیر را دنبال کنیم:

در مرحله اول شما بایداین نرم افزار را از سایت خودش بسته به سیستم عامل تون دانلود کنید. ابتدا به سایت www.anaconda.com/distribution بروید.
در مرحله ی بعدی نسخه ی پایتون مدنظرتون رو انتخاب کنید.
بعد از انتخاب سیستم عامل و نسخه ی پایتون مدنظرتان ، نسخه Anaconda مدنظر خود را دانلود کنید. سپس بر رو آن دابل کلیک کنید و ان را نصب کنید.
برای چک کردن نصب شدن یا عدم نصب Anaconda از طریق Comand Promat به صورت زیر می توانید اقدام کنید:

چرا پایتون برای علم داده؟

پایتون محبوب‌ترین زبان برای یادگیری ماشین و علوم داده است. در اینجا ویژگی هایی از پایتون که باعث شده تا آن را به عنوان زبان برتر برای علوم داده انتخاب کنیم را آورده‌ایم:

گستردگی مجموعه ی Package ها

پایتون دارای مجموعه ای گسترده و قدرتمندی ازPackage هایی است که آماده استفاده در زمینه های مختلف می باشد. چند مورد از Package های که می‌توانیم نام ببریم numpy, scipy, pandas, scikit-learn و… می‌باشند که در یادگیری ماشین و علم داده به آنها نیاز داریم.

نمونه‌سازی آسان

یکی دیگر از ویژگی های مهم پایتون که آن را به انتخاب زبان برای علم داده تبدیل می کند ، نمونه سازی آسان و سریع آن است. این ویژگی برای توسعه الگوریتم جدید مفید است.

زبانی کاربردی برای زمینه های مختلف

یک پروژه علوم داده شامل حوزه های مختلفی مانند استخراج داده ، دستکاری داده ها ، تجزیه و تحلیل داده ها ، استخراج ویژگی‌ها، مدل سازی، ارزیابی، استقرار و به‌روزرسانی راه حل است. از آنجا که پایتون یک زبان چند منظوره است، به دانشمند داده این امکان را می‌دهد تا همه این حوزه‌ها را از یک پلتفرم مشترک بررسی کند.