为了实际应用数学对象,例如向量和矩阵,我们需要一个计算环境。尽管许多编程语言都能处理数字,Python 已成为机器学习和数据科学的普遍选择。它简洁的语法,结合强大的专业库,使其成为将数学理论转化为实际应用的绝佳工具。在本节中,我们将讲解如何设置一个完整的Python数值计算环境。我们将侧重于使用Anaconda发行版,因为它简化了包和环境的管理,让您能专注于学习线性代数,而不是解决安装难题。Anaconda发行版新手开始使用Python进行数据科学的最佳方法是安装Anaconda。Anaconda不仅仅是Python;它是一个完整的发行版,将Python解释器与一个包管理器(称为conda)以及一系列最受欢迎的科学计算库捆绑在一起,包括NumPy、SciPy、pandas和Matplotlib。为什么要用Anaconda?您可以直接从python.org安装Python,然后使用pip等工具单独安装每个库。然而,管理库之间的依赖关系有时会比较复杂。Anaconda通过在协调统一的环境中为您管理所有包,从而大大简化了这一过程。它确保您安装的库彼此兼容,从而避免了许多常见的设置问题。以下是在您的系统上安装Anaconda的步骤:下载安装程序:访问Anaconda发行版网站。下载适用于您的操作系统(Windows、macOS或Linux)的安装程序。您应该选择最新的Python 3版本。运行安装程序:找到下载的文件并运行它。您将由安装向导引导。对于大多数用户来说,默认设置即可。除非您是了解其中含义的高级用户,否则无需更改安装位置或将Anaconda添加到系统PATH变量中。完成安装:按照屏幕上的指示完成安装。这可能需要几分钟。完成后,您将拥有Python、conda包管理器以及所有必需的库,随时可用。digraph G { rankdir=TB; bgcolor="transparent"; node [style=filled, shape=box, fontname="sans-serif", penwidth=0]; anaconda [label="Anaconda发行版", fillcolor="#4263eb", fontcolor="white"]; python [label="Python解释器", fillcolor="#a5d8ff"]; numpy [label="NumPy库", fillcolor="#96f2d7"]; jupyter [label="Jupyter Notebook", fillcolor="#ffd8a8"]; anaconda -> python; anaconda -> numpy; anaconda -> jupyter; }Anaconda生态系统提供了本课程所需的核心工具。核心工具:NumPy和Jupyter Notebook安装Anaconda后,您将自动拥有本课程的两个主要工具:NumPy(数值Python):这是Python中进行数值计算的基础库。它提供了一个高性能的多维数组对象,我们将使用它来创建向量和矩阵。Python中几乎所有数据科学库都构建于NumPy之上。Jupyter Notebook:这是一个交互式、基于浏览器的应用程序,允许您创建和共享包含实时代码、公式、可视化内容和解释性文本的文档。它是学习和实验的理想环境,因为您可以一次运行一小段代码并立即查看结果。我们将把Jupyter Notebook用于所有动手实践。验证您的设置让我们确保一切正常运行。最直接的开始方法是启动Jupyter Notebook。打开Anaconda Navigator:找到并打开Anaconda Navigator应用程序。这是一个图形界面,显示了随安装程序附带的所有应用程序。启动Jupyter Notebook:从Navigator主屏幕中,找到“Jupyter Notebook”应用程序并点击“Launch”按钮。这将在您的网络浏览器中打开一个新标签页,显示Jupyter文件浏览器。创建新Notebook:在文件浏览器的右上方,点击“New”并选择“Python 3”(或类似的内核名称)。这将打开一个新的Notebook,它就是您的交互式编码环境。现在,在您的新notebook的第一个单元格中,输入以下代码,然后按 Shift + Enter 运行它:import numpy as np print(f"NumPy 版本:{np.__version__}") # 创建一个简单的向量进行测试 my_vector = np.array([5, 10, 15]) print(f"成功创建了一个NumPy数组:{my_vector}")如果您的安装成功,您应该会看到类似以下内容的输出:NumPy 版本:1.23.5 成功创建了一个NumPy数组:[ 5 10 15]版本号可能不同,但看到版本号和确认消息表明您的环境已正确配置。您已成功安装Python,启动了Jupyter Notebook,并确认NumPy库已可使用。完成此设置后,您现在已准备好从理论转向实践,并开始在代码中创建向量和矩阵。