深度学习——第2章深度学习开发环境搭建

第2章深度学习开发环境搭建

2.1 Anaconda

2.1.1 Anaconda简介

Anaconda是一个开源的Python发行版本，其包含了conda、Python等800多个科学包及其依赖项。因为包含了大量的科学包，Anaconda 的下载文件比较大，如果只需要某些包，或者需要节省带宽或存储空间，也可以使用Miniconda这个较小的发行版（仅包含conda和 Python）。

开源免费
支持近800个第三方库
包含多个主流工具
适合数据计算领域开发
Win/Linux/OS X

2.1.2 下载Anaconda

百度搜索Anaconda

打开Anaconda网页

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/fd44ab393cca4f39857242a5561b986a.png![在这里插入图片描述](https://file.jishuzhan.net/article/1732714620696662018/77412d6208ba2c23750b094d9aaf3f8b.webp)

点击Products --> individual Edition 下拉到页面最下方：

根据你的电脑系统，选择相应版本的 Anaconda，Mac OS 用户选择 Mac 版本即可。推荐使用 Graphical Installer。

2.1.3 安装 Anaconda

选择默认位置安装：

两个选择框都勾上，点击安装：

等待安装结束，时间稍长。

安装完成后即可开始使用。

2.1.4 查看 Anaconda

Anaconda 装好之后，可以在开始菜单查看。可以看到包含了如下图所示的组件：

我们会用到的是：

Anaconda Prompt：Anaconda 自带的命令行
Jupyter Notebook：一个简单易用、适合入门的Python IDE
Anaconda Navigator Anaconda是一个集成各类Python工具的集成平台

2.1.5 包和环境管理工具conda

conda: 一个工具，用于包管理和环境管理，其中：

包管理与pip类似，管理Python第三方库
环境管理能够允许用户使用不同版本Python，并能灵活切换

anaconda：一个集合，包括conda、某版本Python、一批第三方库等

conda将工具、第三方库、Python版本、conda都当作包，同等对待

Win平台: cmd，执行conda ‐‐version 获取conda版本；执行conda update conda 升级conda

2.1.6 编程工具Spyder

2.1.7 交互式编辑环境IPython

IPython是一个功能强大的交互式shell，适合进行交互式数据可视化和GUI相关应用。notebook即在此基础上生成。

变量前或后增加?将显示一些通用信息，包括函数对应的源代码。
IPython的%魔法命令：%magic。

2.2 Jupyter notebook

2.2.1 jupyter notebook简介

Jupyter Notebook是一个开源的Web应用程序，允许用户创建和共享包含代码、方程式、可视化和文本的文档。在编辑的过程中，每次编辑一行代码就可以运行一行代码，运行的结果也可以显示在代码的下方，方便查看。当所有的程序编写和运行完毕之后，还可以直接把编辑和运行之后的所有信息保存在文件中。

它的用途包括：数据清理和转换、数值模拟、统计建模、数据可视化、机器学习等等。它具有以下优势：

可选择语言：支持超过40种编程语言，包括Python、R、Julia、Scala等。
分享笔记本：可以使用电子邮件、Dropbox、GitHub和Jupyter Notebook Viewer与他人共享。
交互式输出：代码可以生成丰富的交互式输出，包括HTML、图像、视频、LaTeX等等。
大数据整合：通过Python、R、Scala编程语言使用Apache Spark等大数据框架工具。支持使用pandas、scikit-learn、ggplot2、TensorFlow来探索同一份数据。

2.2.2 启动jupyter notebook

在cmd环境下，输入命令：jupyter notebook，之后就可以启动jupyter botebook编辑器，启动之后会自动打开浏览器，并访问http://localhost:8088 ，默认跳转到http://localhost:8088/tree

2.2.3 Jupyter notebook的两种模式

对于Notebook中的单元，有两种模式：命令模式 (Command Mode)与编辑模式 (Edit Mode)，在不同模式下我们可以进行不同的操作。

python 复制代码

print('机器学习')

如上图，在编辑模式(Edit Mode)下，右上角出现一只铅笔的图标，单元左侧边框线呈现出绿色，点Esc键或运行单元格(ctrl-enter)切换回命令模式。

在命令模式(Command Mode)下，铅笔图标消失，单元左侧边框线呈现蓝色，按Enter键或者双击cell变为编辑状态。

command mode和edit mode。在一个cell中按下enter就进入edit mode，按下Esc进入command mode。

2.2.4 cell的基本操作

命令模式下的快捷键

编辑模式下的快捷键

注意不要死记硬背，在使用过程中需要什么就去查，多用用就能记住了。

2.3 Markdown

2.3.1 Markdown语言简介

Markdown是一种可以使用普通文本编辑器编写的标记语言，通过简单的标记语法，它可以使普通文本内容具有一定的格式。
Markdown 是一种轻量级标记语言，创始人为 John Gruber。它允许人们「使用易读易写的纯文本格式编写文档，然后转换成有效的 XHTML（或者 HTML）文档」。------维基百科

简单地说，Markdown 与 HTML 语言一样，使用一些符号就代替样式。但是它比 HTML 语言更加简单。例如我想要实现标题样式，那么我可以这么做：

# 一级标题
## 二级标题
### 三级标题
#### 四级标题

2.3.2 Markdown的优点

用 Word 也可以实现同样的效果，为什么要使用 Markdown 呢？

Word 等其他文本编辑工具虽然也能实现同样的效果，但其功能太过强大。Word 还能改变字体颜色，可以调节字体大小。这么强大的功能是 Word 的优点，但也是它的缺点。当功能过多，我们的注意力就会分散，就会去纠结：这个字体大小到底是 14 还是 16 好？我想强调这一句话，是要加粗还是标红？

而 Markdown 的出现让我们不需要去纠结这些问题。Markdown 的本质是让我们回归到内容本身，注重文章本身的结构，而不是样式。

例如我们想要强调一句话，那么我们直接使用两个星号为其加粗，而不需要考虑是加粗还是标红（Markdown中只有黑色字体，没有其他颜色字体）。

这就是我要强调的文字

我们也不需要关心字体大小问题，因为 Markdown 中字体大小都与结构有关，无法手动设置。一级标题字体大一些，二级标题小一些。我们只需要关注哪些是一级标题，哪些是二级标题。而不需要去纠结标题字体到底要设置多大，Markdown 的本质是让我们回归内容本身。

2.3.3 Markdown格式语法

原生的 Markdown 语法包含了最基础的一些特性，例如：标题、加粗、斜体、段落、引用、超链接、图片、列表、代码块、水平分割线等。

而一些自定义实现的编辑器，则有一些自定义的实现，例如：数学公式、TODO列表等。所以当你看到有一些语法在一个编辑可以用，但到另一个编辑器又用不了的时候，那么这个语法可能就不是通用的 Markdown 原生语法了。

Markdown 语法非常简单，基本上多用几次就能学会，下面简单介绍一些常用的 Markdown 语法：

2.3.3.1 表示段落

Markdown 使用 ## 号来表示段落。

# 第一章
## 第一章第一节 1.1
### 第一章第一节第一小节 1.1.1
#### 四级标题

2.3.3.2 加粗、斜体、加粗斜体

Markdown 使用一个星号表示斜体，两个星号表示加粗，三个星号表示加粗斜体。

深度学习

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2.2.3.3 无序列表

使用星号或者中横线来表示无序列表，注意后面需要加空格。

西北民族大学
中央民族大学

中国民族信息技术研究院
数学与计算机科学学院

计算机科学与技术
人工智能
大数据科学与技术

2.2.3.4 有序列表

使用数字加'.'来表示有序列表，后面同样需要加空格。

计算机类专业共有9个细分专业，分别是：

计算机科学与技术
软件工程
网络工程
信息安全
物联网工程
数字媒体技术
智能科学与技术
空间信息与数字技术
电子与计算机工程

2.2.3.5 引用

Markdown 使用 > 符号来表示引用。

魏晋陶渊明《杂诗十二首·其一》：

人生无根蒂，飘如陌上尘。

分散逐风转，此已非常身。

落地为兄弟，何必骨肉亲！

得欢当作乐，斗酒聚比邻。

盛年不重来，一日难再晨。

及时当勉励，岁月不待人。

2.3.3.6 代码块

我们使用` 号来表示代码块引用。

重音符："`" ，是一个变音符号，用于希腊语（1982年前）、法语、加泰罗尼亚语、威尔士语、意大利语、越南语、苏格兰盖尔语、挪威语、葡萄牙语和其他语言内。

单行代码样式：

print("深度学习")

多行代码样式：

python 复制代码

for i in range(10):
    print(i)

2.3.3.7 水平分割线

使用"---"表示分割线

我在分隔线的上方

我在分隔线的下方

2.3.2.8 表格

使用一根竖线来分隔各个单元格，使用冒号来决定单元格的对齐方向。

左对齐

人物排序	人物姓名
1	张三
2	李四
3	王五

居中

人物排序	人物姓名
1	张三
2	李四
3	王五

右对齐

人物排序	人物姓名
1	张三
2	李四
3	王五

2.3.2.9 制作Todo列表

格式：-空格[空格]空格文字

未处理的事情1
未处理的事情2

格式 -空格[x]空格文字

已处理的事情1
已处理的事情2

2.3.2.10 锚点功能

如果文章很长很长，在标题的部分建立一个目录，可以利用描点迅速链接过去

用法 (topic是索引的id，可以改成其他值，但是两处要对应)

标题1

2.3.4 Markdown使用场景

目前越来越多的站点都支持了 Markdown 语法，例如：Github 等代码托管平台，CSDN、简书、博客园等写作平台。因此，掌握好 Markdown 语法可以非常方便地在各个主流站点使用。

2.3.5 Markdown编辑工具

Markdown 本质上是一个纯文本，所以任何能打开纯文本的东西都可以来编辑 Markdown。但如果你想要有预览功能，那么一款顺手的编辑功能还是有必要的。

Windows上的编辑器有：MarkdownPad、Typora、vscode。
OS X上的编辑器有：Mou、MacDown、MWeb。

2.4 Latex

2.4.1 Latex简单介绍

Latex是一种文件生成系统，它生成纯文本文件，后缀名为.tex。它不像Word软件编写文件一样所见即所得，而是用一定的语法或者标记符号来组织内容。Latex在学术写作中被广泛使用，特别在数学和计算机这样的学科。Latex可以让你忘记格式，而专注于内容。

在学术写作中，我们往往会对内容不停地改来改去，特别是如果还插入了图片的话，每次修改都可能需要重新排版，而Latex可以让你不用担心这些，任何时候都能帮你输出高质量的排版，在不确定的地方加一个注释，任何时候都可以重新修改而对输出的PDF没有影响。

本课程只讲解在notebook中使用Latex 数学公式的方法，更多有关Latex的知识，请自行查找学习。

2.4.2 在notebook中使用Latex数学公式

行内公式

$x ={-b \pm \sqrt{b^2-4ac}\over 2a} $
行间公式
x = − b ± b 2 − 4 a c 2 a x ={-b \pm \sqrt{b^2-4ac}\over 2a} x=2a−b±b2−4ac

运行后显示效果和word公式相同

2.4.3 常用数学符号的 LaTeX 语法

上标：a^{2}
a 2 a^{2} a2
下标：a_{3}
a 3 a_3 a3
分式：\frac{2}{3} #n分之m
2 3 \frac{2}{3} 32
开方：

平方： \sqrt{2}
2 \sqrt{2} 2

n开m次方 ：\sqrt[3]{4}
4 3 \sqrt[3]{4} 34

累计求和：\sum_{i=m}^{n} #从m到n求和
∑ i = m n \sum_{i=m}^{n} i=m∑n

其它
Σ i = m n \Sigma_{i=m}^{n} Σi=mn
σ i = m n \sigma_{i=m}^{n} σi=mn

累计求积：\prod_{i=m}^{n} #从m到n求积
∏ i = m n \prod_{i=m}^{n} i=m∏n
积分：
\int_{i=m}^{n} #从m到n积分
∫ i = m n \int_{i=m}^{n} ∫i=mn
向量：

\vec a %a向量
a ⃗ \vec a a

\overrightarrow{AB} #A到B的向量
A B → \overrightarrow{AB} AB

省略号：a+b+\cdots+z #a+b+...+z
a + b + ⋯ + z a+b+\cdots+z a+b+⋯+z
大括号：\underbrace{a+b+\cdots+z}{26} #a+b+...+z
a + b + ⋯ + z ⏟ 26 \underbrace{a+b+\cdots+z}{26} 26 a+b+⋯+z
指数和下标可以用^和_后加相应字符来实现。比如：
平方根（square root）的输入命令为：\sqrt，n 次方根相应地为: \sqrt[n]。方根符号的大小由LATEX自动加以调整。也可用\surd 仅给出

符号。比如：
命令\overline 和\underline 在表达式的上、下方画出水平线。比如：
命令\overbrace 和\underbrace 在表达式的上、下方给出一水平的大括号。
向量（Vectors）通常用上方有小箭头（arrow symbols）的变量表示。这可由\vec 得到。另两个命令\overrightarrow 和\overleftarrow在定义从A 到B 的向量时非常有用。
分数（fraction）使用\frac{...}{...} 排版。一般来说，1/2 这种形式更受欢迎，因为对于少量的分式，它看起来更好些。
积分运算符（integral operator）用\int 来生成。求和运算符（sum operator）由\sum 生成。乘积运算符（product operator）由\prod 生成。上限和下限用^ 和_来生成，类似于上标和下标。