1.1 Python基本安裝和用法

Python是深度學習的首選開發語言，對于安裝它來說，有很多種選擇。目前很多第三方提供了集成大量科學計算類庫的Python標準安裝包，最常用的是Anaconda。

Anaconda的作用就是里面集成了很多關于Python科學計算的第三方庫，主要是安裝方便，而Python是一個腳本語言，如果不使用Anaconda，那么第三方庫的安裝會較為困難，各個庫之間的依賴性就很難連接得很好。因此，這里推薦直接安裝Anaconda軟件來替代Python語言的安裝。

1.1.1 Anaconda的下載與安裝

1. 第一步：下載和安裝

Anaconda官方的下載地址是：https://www.anaconda.com/distribution/#download-section，其頁面如圖1.1所示。

截至到本書出版時，官方最新提供的是集成了Python 3.7版本的Anaconda下載。作者經過測試，無論是3.7版本或者3.6版本的Python，都不影響TensorFlow 2.0的使用，讀者可以根據自己喜好以及操作系統的位數選擇相應的軟件下載安裝。

（1）這里作者推薦使用的是Windows平臺Python 3.6的版本，因為3.7版本推出的時間不是很長，在安裝TensorFlow時有可能會遇到一些莫名其妙的問題，因此建議喜歡挑戰的讀者下載。集成Python 3.6版本的Anaconda可以在清華大學Anaconda鏡像網站下載（https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/archive/），打開后如圖1.2所示。

（2）下載完成后得到的文件是exe版本，直接運行即可進入安裝過程（大概5分鐘）。安裝完成以后，出現如圖1.3所示的目錄結構，說明安裝正確。

2. 第二步：打開控制臺

之后依次單擊：開始→所有程序→Anaconda3→Anaconda Prompt，打開Anaconda Prompt窗口，它與CMD控制臺類似，輸入命令就可以控制和配置Python。在Anaconda中最常用的是conda命令，該命令可以執行一些基本操作。

3. 第三步：驗證Python

接下來在控制臺中輸入python，如安裝正確，會打印Python的版本號以及控制符號>>>。在控制符號下輸入代碼：

輸出結果如圖1.4所示。

4. 使用conda命令

使用Anaconda的好處在于，它能夠很方便地幫助讀者安裝和使用大量第三方類庫。查看已安裝的第三方類庫的代碼：

在Anaconda Prompt控制臺輸入conda list代碼，結果如圖1.5所示。

Anaconda中使用conda進行操作的方法還有很多，其中最重要的是安裝第三方類庫，命令如下：

這里的name是需要安裝的第三方類庫名（見圖1.6），例如當需要安裝NumPy包（這個包已經安裝過），那么輸入的命令如下：

使用Anaconda一個特別的好處就是默認安裝好了大部分學習所需的第三類庫，這樣避免了讀者在安裝和使用某個特定類庫時，可能出現的依賴類庫缺失的情況。

1.1.2 Python編譯器PyCharm的安裝

和其他語言類似，Python程序的編寫可以使用Windows自帶的控制臺進行程序編寫。但是這種方式對于較為復雜的程序工程來說，容易混淆相互之間的層級和交互文件，因此在編寫程序工程時，作者建議使用專用的Python編譯器PyCharm。

1. 第一步：PyCharm的下載和安裝

PyCharm的下載地址為：http://www.jetbrains.com/pycharm/。

（1）進入Download頁面后可以選擇不同的版本，如圖1.7所示，收費的專業版和免費的社區版。這里建議讀者選擇免費的社區版本即可。

（2）雙擊運行后進入安裝界面，如圖1.8所示。直接單擊Next按鈕，采用默認安裝即可。

（3）如圖1.9所示，這里需要注意，在安裝PyCharm的過程中，需要對安裝的位數進行選擇，這里建議讀者選擇與已安裝的Python相同位數的文件。

（4）安裝完成后出現Finish按鈕，單擊該按鈕安裝完成，如圖1.10所示。

2. 第二步：使用PyCharm創建程序

（1）單擊桌面上新生成的圖標進入PyCharm程序界面，首先是第一次啟動的定位，如圖1.11所示。這里是對程序存儲的定位，一般建議選擇第2個，由PyCharm自動指定即可。之后單擊彈出的“Accept”按鈕，接受相應的協議。

（2）接受協議后進入界面配置選項，如圖1.12所示。

（3）在配置區域可以選擇自己的使用風格，對PyCharm的界面進行配置，如果對其不熟悉的話，直接單擊OK按鈕，使用默認配置即可。

（4）最后就是創建一個新的工程，如圖1.13所示。

這里，建議讀者新建一個PyCharm的工程文件，結果如圖1.14所示。

之后鼠標右擊新建的工程名PyCharm（見圖1.15），選擇New|Python File菜單新建一個helloworld.py文件。

輸入代碼并單擊菜單欄的Run|run…運行代碼，或者直接右擊helloworld.py文件名，在彈出的快捷菜單中選擇run。如果成功輸出hello world，那么恭喜你，Python與PyCharm的配置就完成了！

1.1.3 使用Python計算softmax函數

對于Python科學計算來說，最簡單的想法就是可以將數學公式直接表達成程序語言，可以說，Python滿足了這個想法。本小節將使用Python實現和計算一個深度學習中最為常見的函數——softmax函數。至于這個函數的作用，現在不加以說明，作者只是帶領讀者嘗試實現其程序的編寫。

首先softmax計算公式如下所示：

其中V_i是長度為j的數列V中的一個數，帶入softmax的結果其實就是先對每一個V_i取e為底的指數計算變成非負，然后除以所有項之和進行歸一化，之后每個V_i就可以解釋成：在觀察到的數據集類別中，特定的V_i屬于某個類別的概率，或者稱作似然（Likelihood）。

softmax按照概率選擇a和b，由于a的概率值大于b，在計算時a經常會被取得，而b由于概率較小，取得的可能性也較小，但是也有概率被取得。

公式softmax的代碼如下：

【程序1-1】

從代碼可以看到，當傳入一個數列后，該函數分別計算每個數值所對應的指數值，之后將其相加后計算每個數值在數值和中的概率。