danの暇人ブログ

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【初心者向け】Pythonで機械学習をやってみよう 準備編


投稿日:2021年7月30日22:49
更新日:2021年8月9日19:48


本記事はWindowsをメインで解説していきます!他のOSをお使いの方は別途方法を記載しようかと思っています。
※そういえばmacOSやlinux系のubuntuなどはデフォルトでpython3.8系が入っていたりするのでこの準備作業はいらないかも。

Pythonの準備をしよう

なんか機械学習(AI)が流行っているらしいけどなんだか難しそうと思っているあなた!
意外と誰でもできます

この記事というか企画ではプログラミングとかやったことない人レベルの方をメインに環境準備から実装までを説明できればと思います。

■誰向けの内容か
  • プログラミングとか知らない
  • なんか機械学習に興味がある
  • こまかい理論とかは置いておいてとりあえず何か作ってみたい

  • ■この記事をお勧めしない方
  • プログラミングのコーディングレベルを高めたい
  • 1から新しいアルゴリズムを実装したい
  • すでに機械学習の経験が豊富な方


  • Pythonのインストール

    まず早速Pythonをインストールしていくのですが、軽くPythonについて説明すると

  • プログラミング言語
  • コードがシンプル
  • 機械学習向けのライブラリ(ツールみたいなもの)が豊富
  • それ以外にも数値計算ライブラリなど様々なライブラリがある

  • ですかね。
    他のプログラミング言語でもAIを作成することはできるのですが、Pythonほどライブラリが豊富ではないので現状は機械学習はPython一択ですね。

    ではPythonをインストールするのですが、Pythonにはバージョンがあり現在は2系と3系があります。
    そしてPython2系は2020年1月1日にサポートが終了してるので、3系を使いましょう。というか2系でAIって作れるのかな。。。
    作れそうな気はするけど難しそう。。。

    Python3系のなかでもさらにバージョンが分かれており、今はPython3.9.6まで出ているようです。
    できれば最新版をインストールしたいのですが、あまりに最新版すぎるとライブラリが対応していないなどがあるのでここではPython3.8系をインストールしましょう。

    公式ページの真ん中らへんに↓のようなページがあるのでここからダウンローしましょう。
    ダウンロード画面

    バージョンはなんでも良いですが、適当に3.8.x系を選んでおきましょう。
    「Download」ボタンを押すとさらに別のページに飛ぶので、一番下にスクロールするとOSごとの選択肢があります。
    ダウンロード画面2

    Windowsの方なら「Windows installer (64-bit)」を選択を選択しましょう。
    もしここでWindows用のインストーラーがない場合はまだ対応していない可能性があるので、少しバージョンを下げて検索してみましょう!

    インストーラーをダウンロードしたら、実行します。
    このとき「Add Python 〇〇 to PATH」にチェックを入れ忘れないようにしましょう!
    インストール画面

    インストールに成功すると以下のような画面が出るので右下の「Close」ボタンを押して閉じましょう。
    インストール画面2

    その後ちゃんとpythonがインストールされたか確認しましょう
    Windowsキー + Rキーを押して「cmd」と入力します。
    cmd
    すると以下のような黒い画面が表示されます。
    cmd2
    なんだか物騒ですねぇ。この画面のことをコマンドプロンプトといい、普段はフォルダを開くときはアイコンをクリックして開いたりするのですがコマンドプロンプト上ではキーボードで何かコマンドを入力して同様の操作を行います。
    このように普段の視覚的にわかりやすく、マウスで操作できる環境を「GUI(グラフィカル・ユーザー・インターフェース)」といい、このコマンドで操作を行う環境を「CUI(キャラクター・ユーザー・インターフェース)」といいます。
    CUIは「CLI(コマンドラインインターフェース)」と言ったりすることもあります。

    このコマンドプロンプトの画面で「python」と入力してみてください。
    先程のインストールが成功していればpythonが起動するはずです。
    cmd3
    おめでとう。これで君もpythonの第一歩を歩むことができた。
    とまぁプログラミングって始める時の環境構築がうまく行かずに諦めてしまうパターンが多いと思うのですが、pythonに関しては公式ページからインストーラーをダウンロード、インストールするだけで終わりなんですよね。
    どうですかね、これで少しは出来そうな気がしてきませんか?


    仮想環境を構築しよう

    続いては仮想環境の構築です。
    仮想環境って何?って思う方がいると思うので簡単に説明します。

    pythonは先述した通り、豊富なライブラリを使うことによって様々な機能を実装することができます。
    このライブラリはインターネットからダウンロードしてきて使用するのですが、日々ライブラリはアップデートされています。
    ライブラリがアップデートされると、アップデート前後で使用の仕方が変わることがあるんですよ。
    つまりはコーディングの仕方が変わってくるということです。
    ライブラリのバージョンごとで色々使い分けをしたい場合、python は一つしかないので使い分けができません。
    こういった時に仮想環境を使用します。
    仮想環境というのはインストールしているpythonをベースに、ライブラリが何も入っていない綺麗な新しい環境を作ることです。


    仮想環境を作ることによって色々ライブラリを入れすぎたらその環境を削除して再構築できるし、同じライブラリでもバージョンごとに使い分けできたり、使用目的ごとに環境を使い分けることができたりします。
    venv
    では早速仮想環境を構築してみましょう。
    ①コマンドプロンプトを開く
    ②「python -m venv "仮想環境名"」を入力して仮想環境を作る
    今回は「env」という名前で仮想環境を作りました。
    venv2
    ここで「dir」というコマンドを入力すると作成した仮想環境名が表示されるかと思います。
    ちなみにですが、「dir」は現在いるディレクトリのフォルダとファイル一覧を表示するコマンドです。
    venv3
    今度は作成した仮想環境に切り替えてみましょう。
    せっかく仮想環境を作ったのに切り替えなきゃ意味ないですからね。

    ①コマンドプロンプト上で「cd "仮想環境名"」を入力
    「cd」はディレクトリ移動コマンド。ここでは仮想環境名のディレクトリに移動する。
    ②さらに「cd Scripts」を入力
    ③「activate.bat」を入力
    venv4
    すると以下のように画面の左側に「("仮想環境名")」が表示されます。
    venv5
    これで仮想環境構築〜立ち上げまでやりました。
    あとはこの環境の中に自由にライブラリを入れましょう。ちなみに仮想環境から抜けたい場合は「deactivate」と入力すると仮想環境を終了することができます。

    Pythonコード編集ツール(エディタ)をインストールしよう

    準備へんの最後として、pythonのコードを編集するツールをインストールします。
    まぁ編集自体はメモ帳でもできるのですが、今回は個人的におすすめのエディタを紹介します。

    といっても有名なのですが「Visual Studio Code(通称 VScode)」です。
    これはエディタなんですが、拡張機能が豊富でpython以外にも様々な言語にも対応しており自分の好きなようにカスタマイズすることができます。

    早速インストールしましょう。
    公式ダウンロードページから自分のOSに合わせてインストーラーをダウンロードします。
    その後、インストーラーを起動して「次へ」ボタンをどんどん押してインストールを進めましょう。

    これでインストールは完了ですが、このままだと英語のままなのでVScode 日本語化方法の記事を参考にすれば日本語化できると思います。

    やはりエディタを使ってコーディングするかしないかで効率が大幅に変わってくるので、エディタは自分にあったものをインストールしましょう。



    これでPythonの準備編は終了です!
    次回は仮想環境にライブラリのインストール・VScodeでの編集方法などを投稿できればいいなと思っています!
    ぜひ頑張りましょう!

    ・カテゴリ プログラミング
    ・タグ python

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