配置得当的开发环境对于将循环神经网络实现为功能代码至关重要。这包括确保安装了Python,以及数值计算和深度学习所需的库。环境配置的连贯性有助于避免常见问题,使您可以专注于构建和训练模型。本节介绍准备工作区所需的必要工具和步骤。我们假设您对在操作系统(Linux、macOS或Windows)上使用命令行或终端有一定了解。核心要求您至少需要:Python: 我们将使用的编程语言。包管理器(pip): 用于安装Python库。虚拟环境工具(venv或conda): 用于隔离项目依赖。深度学习框架(TensorFlow或PyTorch): 提供用于构建神经网络(包括RNN层)的高级API。NumPy: Python中进行数值运算的基础库,对处理深度学习框架使用的数据张量非常重要。Python安装大多数现代操作系统都预装了Python,但这可能是一个较旧的版本。我们建议使用Python 3.8或更高版本,以兼容当前的深度学习库。您可以通过打开终端或命令提示符并运行以下命令来检查已安装的Python版本:python --version # or possibly python3 --version如果您需要安装或升级Python,请访问Python官方网站(python.org)并下载适合您操作系统的安装程序。按照安装说明操作,确保在提示时勾选将Python添加到系统PATH环境变量的选项(尤其是在Windows上)。创建虚拟环境在安装库之前,强烈建议为您的项目创建一个独立的虚拟环境。这种做法可以避免不同项目所需依赖之间的冲突。Python内置的venv模块是一个标准选择。导航到您的项目目录: 打开终端并进入您计划存储本课程代码的文件夹。cd path/to/your/project_directory创建虚拟环境: 运行以下命令。将rnn_env替换为您喜欢的环境名称。python -m venv rnn_env # On some systems, you might need python3 # 在某些系统上,您可能需要使用 python3 # python3 -m venv rnn_env这会创建一个目录(例如,rnn_env),其中包含Python解释器的副本以及一个用于本地安装库的位置。激活虚拟环境:在macOS/Linux上:source rnn_env/bin/activate在Windows上(命令提示符):rnn_env\Scripts\activate.bat在Windows上(PowerShell):rnn_env\Scripts\Activate.ps1激活后,您的终端提示符通常会显示环境名称(例如,(rnn_env)),表示pip现在会将包安装到这个独立的 Snyder 环境中。备选方案:Conda环境 如果您使用Anaconda发行版,可以使用conda实现相同的隔离:conda create --name rnn_env python=3.9 # Or your desired Python version conda create --name rnn_env python=3.9 # 或者您期望的Python版本 conda activate rnn_env安装核心库激活虚拟环境后,您现在可以使用Python的包安装程序pip来安装必要的库了。NumPy: 用于数值计算。pip install numpy深度学习框架: 选择TensorFlow或PyTorch。本课程中讨论的原理和技术适用于两者,尽管具体的代码示例可能会偏向其中一个。TensorFlow: 由Google开发。pip install tensorflow(注意:这通常安装的是CPU版本。如果您有兼容的NVIDIA GPU并需要GPU加速,请查阅TensorFlow官方文档以获取涉及CUDA和cuDNN的具体安装说明。)PyTorch: 由Meta(Facebook)开发。# Check the official PyTorch website (pytorch.org) for the # command specific to your OS, package manager (pip/conda), # and CUDA version (if using GPU). # 访问PyTorch官方网站(pytorch.org)以获取 # 适合您操作系统、包管理器(pip/conda)和CUDA版本(如果使用GPU)的特定命令。 # Example for pip, CPU only on Linux/macOS: # 示例:适用于Linux/macOS上仅CPU的pip安装: pip install torch torchvision torchaudio您只需为实际练习安装这些框架中的一个。验证安装安装完成后,最好快速验证主要库是否能无错误地导入。直接从已激活的终端中键入python(或python3)并按Enter键打开Python解释器。然后,尝试导入这些库:import numpy as np import tensorflow as tf # Or import torch import tensorflow as tf # 或 import torch print(f"NumPy version: {np.__version__}") print(f"NumPy 版本: {np.__version__}") print(f"TensorFlow version: {tf.__version__}") # Or print(f"PyTorch version: {torch.__version__}") print(f"TensorFlow 版本: {tf.__version__}") # 或 print(f"PyTorch 版本: {torch.__version__}") # Exit the interpreter by typing exit() or pressing Ctrl+D (Linux/macOS) / Ctrl+Z then Enter (Windows) # 通过输入 exit() 或按 Ctrl+D (Linux/macOS) / Ctrl+Z 然后 Enter (Windows) 退出解释器 如果这些命令运行没有出现ImportError消息,则您的核心环境很可能已正确配置。digraph G { rankdir=TB; node [shape=box, style="filled", fillcolor="#e9ecef", fontname="Arial"]; edge [fontname="Arial", fontsize=10]; subgraph cluster_os { label = "Operating System (Linux/macOS/Windows)"; label = "操作系统 (Linux/macOS/Windows)"; style=filled; color="#dee2e6"; Python [label="Python 3.8+", fillcolor="#a5d8ff"]; } subgraph cluster_venv { label = "Virtual Environment (e.g., 'rnn_env')"; label = "虚拟环境 (例如, 'rnn_env')"; style=filled; color="#ced4da"; pip [label="pip (Package Installer)", fillcolor="#96f2d7"]; pip [label="pip (包安装器)", fillcolor="#96f2d7"]; Libs [label="Installed Libraries", shape=folder, fillcolor="#ffec99"]; Libs [label="已安装库", shape=folder, fillcolor="#ffec99"]; } subgraph cluster_libs { label = "Libraries within venv"; label = "venv内的库"; style=invis; // Make the subgraph box invisible style=invis; // 使子图框不可见 node [shape=box, style="filled", fillcolor="#ffd8a8"]; Numpy [label="NumPy"]; Framework [label="TensorFlow / PyTorch"]; } Python -> pip [label=" includes/manages"]; Python -> pip [label=" 包含/管理"]; pip -> venv [label=" creates/activates"]; pip -> venv [label=" 创建/激活"]; venv -> Libs [label=" isolates"]; venv -> Libs [label=" 隔离"]; Libs -> Numpy [style=invis]; // Use invis edges for layout within folder Libs -> Numpy [style=invis]; // 在文件夹内使用不可见边进行布局 Libs -> Framework [style=invis]; // Invisible edges to enforce layout // 用于强制布局的不可见边 edge[style=invis]; Python -> venv; }开发环境堆栈的基本结构,展示了由操作系统管理的Python、使用venv等工具创建的虚拟环境,以及使用pip安装在该环境中的NumPy和TensorFlow/PyTorch等库。在独立的 Snyder 环境中安装并验证了这些工具后,您就可以开始使用您选择的深度学习框架提供的API构建您的第一个循环神经网络模型了。接下来的部分将指导您使用这些框架工具来定义和构建简单的RNN。