科学网-搭建 Windows 下的 Python 科学计算环-杨国勇的博文

搭建 Windows 下的 Python 科学计算环

2023-11-6 09:57

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Python 是一种面向对象、解释型计算机程序设计语言，其语法简洁而清晰，易于上手。尤其是具有丰富和
强大的类库，常被昵称为胶水语言，能够把用其他语言制作的各种模块轻松地联结在一起。

Python 非常适合做科学计算，相应的科学计算软件包齐全，如 NumPy，SciPy，Matplotlib 等。Python
的 Window 发行版可从 https://www.python.org/downloads/windows 下载。

创建 Python 虚拟环境

Python 安装完成后，可以创建多个 Python 虚拟环境满足不同的需求。

创建并激活 Python 虚拟环境

用 `Win + R` 输入 `cmd` 打开命令提示符窗口，切换到要保存 Python 虚拟环境的位置。例如，要将
Python 虚拟环境保存到 D 盘的 Python39 子目录下，在命令提示符窗口键入如下命令：

D: （回车）
python -m venv Python39（回车）

系统在 D 盘的根目录下建立名为 Python39 的子目录，该目录及其子目录包含了虚拟环境需要的文件。
运行该目录下 scripts 子目录里的批处理文件激活：

python39\scripts\activate.bat

退出 Python 虚拟环境后重新进入，需要再次运行 activate.bat。

若想更方便的进入虚拟环境，建议在桌面建立命令提示符快捷方式，打开快捷方式的属性页，将“目标”
改为

%windir%\system32\cmd.exe /KD:\python39\scripts\activate.bat

将 “起始位置”改为

d:\python39

使用 Pip 工具在虚拟环境中安装所需的程序包

Pip 是一个 Python 内置的包管理系统。Pip 可以安装、更新或删除任何正式的包。Pip 通过访问
Python包索引服务器 PyPI（https://pypi.org）实现版本控制。因为 PyPI 的主服务器在国外，国内
用户使用 Pip 安装 Python 包的时候，经常会出现超时错误，访问起来非常不便，使用国内镜像站点可
避免此类错误。

以下是常用的 PyPI 国内镜像：

清华：https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

阿里云：http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

中国科技大学 https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/

华中理工大学：http://pypi.hustunique.com/

山东理工大学：http://pypi.sdutlinux.org/

豆瓣：http://pypi.douban.com/simple/

切换 Pip 镜像

临时使用

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple some-package

设为默认访问位置

pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

包也可用一起安装：

pip install Jupyter Jupyterlab numpy scipy matplotlib ipympl mpl_interactions

软件包简介：

IPython：是一个非常流行的 Python 解释器，也是利用 Python 进行科学计算和交互可视化的一个最佳
的平台。

NumPy：使用Python进行科学计算的基础软件包，最重要的一个特点是其 N 维数组对象 ndarray，能够
快速高效的处理多维数组。

SciPy：是一个开源的 Python 科学计算库，其中涵盖了科学计算中的各种工具，包括统计、积分、插值、
最优化，图像处理等。

Matplotlib：是一个 Python 的 2D绘图库，可以绘制线图、散点图、等高线图、条形图、柱状图、3D 图
形甚至是图形动画等。

Pandas：一个强大的分析结构化数据的工具集，它以 NumPy 为基础，可用于数据挖掘和数据分析，同时
也提供数据清洗功能。Pandas 中的 Series 是一种类似于一维数组的对象。DataFrame 是 Pandas 中的一
个表格型的数据结构，包含有一组有序的列，每列可以是不同的值类型（数值、字符串、布尔型等），
DataFrame 既有行索引也有列索引，可以被看作是由Series组成的字典。