[Python与数学建模]-1Python的安装与简单使用

1Python系统的安装

1.1安装Python基本库

  要使用Python语言进行程序开发，必须安装其开发环境，即Python解释器。安装前先要从Python官网下载Python安装文件，下载地址为http://www.python.org/downloads。选择基于Windows操作系统的Python3.7.2进行下载，不要用最新版本，否则后面的凸优化库cvxpy是无法安装的
  下载完成后，运行文件python-3.7.2-amd64.exe，进入Python系统安装界面，如图1.1所示。选中“Add Python3.7 to Path”复选框，并使用默认的安装路径，单击“Install Now”选项，这时进入系统安装过程，安装完成后单击“Close”按钮即可。如果要设置安装路径和其他特性，可以选择“Customize installation”。

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1.2系统环境变量的设置

  在Python的默认安装路径下包含Python的启动文件python.exe、Python库文件和其他文件。为了能在Windows命令提示符窗口自动寻找安装路径下的文件，需要将Python安装文件夹添加到环境变量Path中。
  如果在安装时选中了“Add Python3.7 to Path”复选框，则会自动将安装路径添加到环境变量Path中，否则可以在安装完成后添加，其方法为：在Windows桌面右击“计算机”图标，在弹出的快捷菜单中“选中”属性，然后在打开的对话框中选择“高级系统设置”选项，在打开的“系统属性”对话框中选择“高级”选项卡，单击“环境变量”按钮，打开“环境变量”对话框，在“系统变量”区域选择“Path”选项，单击“编辑”按钮，把安装路径添加到Path中，最后单击“确定”按钮逐级返回。
  安装完Python3.7.2后，实际上只安装了Python的基本库，Python的NumPy、SciPy、SymPy、Pandas和Matplotlib等核心库都没有安装，建议初学Python者安装Anaconda开发环境。

1.3Anaconda开发环境

  Anaconda（https://www.anaconda.com/）是Anaconda公司提供的Python集成版。包括近200多个工具库，常见的库有NumPy、SciPy、pandas、IPython、Matplotlib、Scikit-learn和NLTK等。它是一个跨平台的版本，可以与其他现有的Python版本一起安装。其基础版本是免费的，其他具有高级功能的附加组件须单独收费。Anaconda自带库管理器conda，通过命令行来管理安装库。
  下载完Anaconda3-2018.12-Windows-x86_64.exe文件，运行该文件，进行“傻瓜式”安装即可。安装完anaconda后，就可以使用其中的Spyder集成开发环境，Spyder开发环境比Python自带的IDLE方便，Spyder环境下表达式的值计算完成后，马上就可以看到其值；而Python自带的IDLE下，表达式值计算完成后，并不显示，需要用print语句显示其值。

2Python工具库的管理与安装

2.1使用pip管理扩展库

  目前，pip已经成为管理Python扩展库的主流方式，大多数扩展库都支持这种方式进行安装、升级、卸载等操作，使用这种方式管理Python扩展库只需要在保证计算机联网的情况下输入几个命令即可完成，极大地方便了用户。
  在Python3.4.0之后的安装包中已经集成了pip工具，安装后的可执行文件在Python37\Scripts\目录下。Python3.4.0之前的版本，需要另外安装pip工具，首先从https://pypi.org/project/pip/下载文件get-pip.py，然后在命令提示符（运行cmd）下执行命令(python get-pip.py)即可自动完成pip的安装。当然，需要保证计算机处于联网状态。
  安装完成以后，就可以在命令提示符下使用pip来完成扩展库的安装、升级、卸载等操作，pip常用命令的使用方法如表1.1所示。

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2.2cvxpy优化工具库安装

  cvxpy库的安装是一个很麻烦的过程，它不支持在线安装。网上有很多关于cvxpy库安装的各种报错信息的处理方式。读者只需要按照以下的步骤手动安装，就不会报错。以系统为windows64位+python3.7的电脑为例（cvxpy只支持Python3.7.2版本，高版本的Python无法运行cvxpy库）。
  cvxpy库所依赖的工具库有很多， 有numpy+mkl, scipy, cvxopt, scs, ecos, fastcache和osqp等等，这些工具库下载到本地计算机中，并使用图1.2类似的方式安装。需要注意的有两点，一是安装的工具库版本必须与python版本和系统相对应，其中源文件名中的cp37表示python3.7，amd64表示64位，win32表示32位。第二个需要注意的是，numpy库的安装版本有很多，一定要选择numpy+mkl库。
  假定下载的所有库源文件放在D:\软件\Python\cvxpy目录下，上面的cvxpy支持工具库都安装完毕之后，最后进行cvxpy的离线安装，如图1.2所示。

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2.3常见库的pip安装

  一些常见库的pip安装方法见表1.2(记得一定要联网)。

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