ต้องอัปเดตระบบปฏิบัติการก่อนติดตั้ง python(x.y) รันคำสั่งต่อไปนี้เพื่ออัพเดตระบบ
$sudo apt-get update
จำเป็นต้องตรวจสอบว่ามีการติดตั้งล่าม python มาก่อนในระบบหรือไม่ รันคำสั่งต่อไปนี้เพื่อตรวจสอบเวอร์ชันของ python ที่ติดตั้ง จะดีกว่าที่จะลบเวอร์ชันของไพ ธ อนที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้ก่อนที่จะติดตั้ง python(x,y)
$ python
ผลลัพธ์แสดงว่าไม่มีการติดตั้งแพ็คเกจ python มาก่อนในระบบ สำหรับกรณีนี้ เราต้องติดตั้ง python interpreter ก่อน
ติดตั้ง Python (xy)
คุณสามารถติดตั้ง python(x,y) หรือแพ็คเกจ python ทางวิทยาศาสตร์ได้สองวิธี วิธีหนึ่งคือการดาวน์โหลดและติดตั้งแพ็คเกจ python(x,y) ที่เหมาะสมโดยใช้ Ubuntu และอีกวิธีหนึ่งคือการติดตั้งแพ็คเกจที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลทางวิทยาศาสตร์ใน Python วิธีที่สองนั้นง่ายต่อการติดตั้ง ซึ่งจะตามมาในบทช่วยสอนนี้
ขั้นตอน:
- ขั้นแรก คุณต้องติดตั้ง python interpreter และ package manager เพื่อเริ่มกระบวนการติดตั้ง ดังนั้นให้รันคำสั่งต่อไปนี้เพื่อติดตั้ง python3 และ python3-pip แพ็คเกจ กด ' และ ’ เมื่อจะขออนุญาตติดตั้ง
- ถัดไป คุณต้องติดตั้งห้องสมุดวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นของ python3 สำหรับการดำเนินการทางวิทยาศาสตร์ เรียกใช้คำสั่งต่อไปนี้เพื่อติดตั้งไลบรารี ที่นี่ ห้าไลบรารีจะถูกติดตั้งหลังจากรันคำสั่ง เหล่านี้คือ อ้วน, matplotlib, scipy, หมีแพนด้า และ ซิมปี้ . การใช้งานไลบรารีเหล่านี้จะอธิบายไว้ในส่วนถัดไปของบทช่วยสอนนี้
python3-scipy python3-pandas python3-sympy
- ในการลบข้อ จำกัด ของตัวแปลไพ ธ อนและจัดเตรียมส่วนต่อประสานที่ใช้งานง่าย ipython ใช้แพคเกจ เรียกใช้คำสั่งต่อไปนี้เพื่อติดตั้ง ipython3 บรรจุุภัณฑ์.
- เรียกใช้คำสั่งต่อไปนี้เพื่อติดตั้ง qt5 แพ็คเกจที่เกี่ยวข้องสำหรับการพัฒนา GUI
python3-pyqt5.qtopenglpython3-pyqt5.qtquick
- Spyder เป็นโปรแกรมแก้ไขโค้ดที่มีประโยชน์ซึ่งสามารถเน้นไวยากรณ์ และทำให้การแก้ไขโค้ดและการดีบักง่ายขึ้น เรียกใช้คำสั่งต่อไปนี้เพื่อติดตั้ง สไปเดอร์ .
หากแพ็คเกจทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้นได้รับการติดตั้งอย่างถูกต้องโดยไม่มีข้อผิดพลาด แสดงว่า python(x,y) ของคุณได้รับการติดตั้งอย่างถูกต้อง
ใช้ Python (x, y):
การใช้งานพื้นฐานบางอย่างของ python(x,y) จะแสดงในส่วนนี้ของบทช่วยสอนโดยใช้ตัวอย่างต่างๆ พร้อมคำอธิบาย คุณจะต้องเรียกใช้ สไปเดอร์ โปรแกรมแก้ไขโค้ดเพื่อเริ่มใช้ python(x,y) คลิกที่ แสดงใบสมัคร ไอคอนและพิมพ์ ' NS' ในช่องค้นหา ถ้า สไปเดอร์ ติดตั้งอย่างถูกต้องแล้ว สไปเดอร์ ไอคอนจะปรากฏขึ้น
คลิกที่ Spyder3 ไอคอนเพื่อเปิดแอปพลิเคชัน หน้าจอต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นหลังจากเปิดแอปพลิเคชัน
ตอนนี้คุณสามารถเริ่มเขียนโค้ดสำหรับทำงานเกี่ยวกับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ได้แล้ว การใช้งานพื้นฐานของไลบรารี python3 ที่ติดตั้งไว้ห้าไลบรารีสำหรับการดำเนินการทางวิทยาศาสตร์จะแสดงอยู่ในหกตัวอย่างต่อไปนี้
ตัวอย่างที่ 1: การใช้ตัวแปรและประเภท
ตัวอย่างนี้แสดงการใช้งานพื้นฐานของประเภทข้อมูลและตัวแปรหลาม ในสคริปต์ต่อไปนี้ มีการประกาศตัวแปรสี่ประเภท เหล่านี้คือฉัน จำนวนเต็ม ลอย บูลีน และ สตริง . พิมพ์() method ใช้ใน python เพื่อหาชนิดของตัวแปร
#!/usr/bin/env python3#การกำหนดค่าจำนวนเต็ม
var1= ห้าสิบ
พิมพ์ (พิมพ์(var1))
#การประเมินค่าลอยตัว
var2= 3.89
พิมพ์ (พิมพ์ (var2))
#มอบหมาย
var3= จริง
พิมพ์ (พิมพ์(var3))
#การกำหนดค่าสตริง
ใช่4= 'คำแนะนำลินุกซ์'
พิมพ์ (พิมพ์(ใช่4))
เอาท์พุท:
เรียกใช้สคริปต์โดยกด เล่น ( ) ปุ่มจากด้านบนของตัวแก้ไข หากคุณคลิกที่ ตัวสำรวจตัวแปร จากด้านขวา จากนั้นผลลัพธ์ต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นสำหรับตัวแปรทั้งสี่
ตัวอย่างที่ 2: การใช้ numpy เพื่อสร้างอาร์เรย์หนึ่งมิติและหลายมิติ
การคำนวณเชิงตัวเลขทุกประเภททำได้โดย งี่เง่า แพ็คเกจใน python โครงสร้างข้อมูลหลายมิติ ข้อมูลเวกเตอร์ และเมทริกซ์สามารถกำหนดและใช้งานโดยโมดูลนี้ คำนวณได้เร็วมากเพราะพัฒนาโดย C และ FORTRAN งี่เง่า โมดูลใช้ในสคริปต์ต่อไปนี้เพื่อประกาศและใช้อาร์เรย์หนึ่งมิติและสองมิติในหลาม มีการประกาศอาร์เรย์สามประเภทในสคริปต์ myArray เป็นอาร์เรย์หนึ่งมิติที่มี 5 องค์ประกอบ ช่วย คุณสมบัติถูกใช้เพื่อค้นหามิติของตัวแปรอาร์เรย์ เลน () ใช้ฟังก์ชันนี้เพื่อนับจำนวนองค์ประกอบทั้งหมดของ myArray . NS โทรศัพท์() ฟังก์ชั่นใช้เพื่อแสดงรูปร่างปัจจุบันของอาร์เรย์ myArray2 เป็นอาร์เรย์สองมิติที่มีหกองค์ประกอบในสองแถวและสามคอลัมน์(2×3=6) ขนาด() ฟังก์ชันใช้นับองค์ประกอบทั้งหมดของ myArray2 . จัด() ใช้สร้างช่วงอาร์เรย์ชื่อ myArray3 ที่สร้างองค์ประกอบโดยการเพิ่ม 2 กับแต่ละองค์ประกอบจาก 10
#!/usr/bin/env python3#ใช้ numpy
นำเข้างี่เง่าเช่นnpy
#ประกาศอาร์เรย์หนึ่งมิติ
myArray=นพ.อาร์เรย์([90,สี่ห้า,78,12,66])
#พิมพ์องค์ประกอบทั้งหมด
พิมพ์(myArray)
#พิมพ์มิติอาเรย์
พิมพ์(มายอาเรย์ช่วย)
#พิมพ์จำนวนองค์ประกอบทั้งหมด
พิมพ์(เลน(myArray))
#พิมพ์รูปทรงของอาร์เรย์
พิมพ์(นพ.รูปร่าง(myArray))
#ประกาศอาร์เรย์สองมิติ
myArray2=นพ.อาร์เรย์([[101,102,103],['นิลา','นาง','สวย']])
##พิมพ์จำนวนองค์ประกอบทั้งหมด
พิมพ์(นพ.ขนาด(myArray2))
#สร้างอาร์เรย์ช่วง
myArray3=นพ.จัด(10,ยี่สิบ,2)
#พิมพ์องค์ประกอบอาร์เรย์
พิมพ์(myArray3)
เอาท์พุท:
ผลลัพธ์ต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นหลังจากรันสคริปต์
ตัวอย่างที่ 3: การใช้ Matlab เพื่อวาดเส้นโค้ง
Matplotlib ห้องสมุดใช้เพื่อสร้างตัวเลขทางวิทยาศาสตร์ 2D และ 3D ตามข้อมูลเฉพาะ สามารถสร้างเอาต์พุตคุณภาพสูงในรูปแบบต่างๆ เช่น PNG, SVG, EPG เป็นต้น เป็นโมดูลที่มีประโยชน์มากสำหรับการสร้างตัวเลขสำหรับข้อมูลการวิจัย ซึ่งสามารถอัปเดตตัวเลขได้ตลอดเวลาโดยการเปลี่ยนแปลงข้อมูล วิธีที่คุณสามารถวาดเส้นโค้งตามค่าแกน x และแกน y โดยใช้โมดูลนี้ได้แสดงไว้ในตัวอย่างนี้ pylab ใช้สำหรับวาดเส้นโค้งที่นี่ linspace() ฟังก์ชันใช้เพื่อตั้งค่าแกน x ในช่วงเวลาปกติ ค่าแกน Y คำนวณโดยการยกกำลังสองค่าของแกน x รูป() เป็นฟังก์ชัน init ที่ใช้ในการเปิดใช้งาน pylab . ใช้อักขระ 'b' ใน พล็อต() ฟังก์ชันกำหนดสีของเส้นโค้ง โดยที่ 'b' หมายถึงสีน้ำเงิน xlabel() ฟังก์ชันใช้เพื่อตั้งชื่อแกน x และ ylabel() ฟังก์ชั่นใช้เพื่อตั้งชื่อแกน y ชื่อของกราฟถูกกำหนดโดย ชื่อ() กระบวนการ.
#!/usr/bin/env python3#การใช้โมดูล pylab
นำเข้าpylabเช่นกรุณา
#ตั้งค่าแกน x
NS=พีlinspace(0, 8, ยี่สิบ)
#คำนวณค่าแกน y
และ=NS **2
#การเริ่มต้นสำหรับการวางแผน
พีรูป()
#กำหนดพล็อตตามค่า x, y ด้วยสีน้ำเงิน
พีพล็อต(NS,และ, 'NS')
#ตั้งชื่อเรื่องแกน x
พีxlabel('NS')
#ตั้งชื่อเรื่องแกน y
พีylabel('และ')
#ตั้งชื่อเรื่องกราฟ
พีชื่อ('ตัวอย่างพล็อต')
พีแสดง()
เอาท์พุท:
ผลลัพธ์ต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นหลังจากรันสคริปต์ เส้นโค้งจะแสดงที่ด้านล่างขวาของภาพ
ตัวอย่างที่ 4: การใช้โมดูล sympy สำหรับตัวแปรสัญลักษณ์
ไลบรารี sympy ใช้ใน python สำหรับพีชคณิตเชิงสัญลักษณ์ คลาส Symbol ใช้สำหรับสร้างสัญลักษณ์ใหม่ใน python ในที่นี้ มีการประกาศตัวแปรเชิงสัญลักษณ์สองตัว var1 ตัวแปรถูกตั้งค่าเป็น จริง และ is_imaginary คืนทรัพย์สิน เท็จ สำหรับตัวแปรนี้ var2 ตัวแปรถูกกำหนดเป็น true ซึ่งบ่งชี้ว่า 1 ดังนั้นเมื่อตรวจสอบแล้วว่า var2 มากกว่า 0 หรือไม่ก็คืนค่า True
#!/usr/bin/env python3#นำเข้าโมดูลซิมปี้
จากซิมปี้นำเข้า*
#สร้างตัวแปรสัญลักษณ์ชื่อ 'var1' ด้วยค่า
var1=เครื่องหมาย('วาร์1',จริง=จริง)
#ทดสอบความคุ้มค่า
พิมพ์(วาร์1is_imaginary)
#สร้างตัวแปรสัญลักษณ์ชื่อ 'var2' ด้วยค่า
var2=เครื่องหมาย('วาร์2',เชิงบวก=จริง)
#เช็คค่ามากกว่า 0 หรือเปล่า
พิมพ์(var2>0)
เอาท์พุท:
ผลลัพธ์ต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นหลังจากรันสคริปต์
ตัวอย่างที่-5: สร้าง DataFrame โดยใช้แพนด้า
ไลบรารี pandas ได้รับการพัฒนาเพื่อทำความสะอาด วิเคราะห์ และแปลงข้อมูลใดๆ ใน python ใช้คุณสมบัติมากมายของ งี่เง่า ห้องสมุด. ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้ง งี่เง่า ไลบรารีของ python ก่อนการติดตั้งและใช้งาน หมีแพนด้า . นอกจากนี้ยังใช้กับไลบรารีทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ของ python like scipy, matplotlib เป็นต้น ส่วนประกอบหลักของ หมีแพนด้า เป็น ชุด และ DataFram อี ชุดใด ๆ ระบุคอลัมน์ของข้อมูล และ DataFrame เป็นตารางหลายมิติของชุดของชุดข้อมูล สคริปต์ต่อไปนี้สร้าง DataFrame ตามข้อมูลสามชุด ห้องสมุด Pandas ถูกนำเข้าที่จุดเริ่มต้นของสคริปต์ ถัดไป ตัวแปรชื่อ เครื่องหมาย ถูกประกาศด้วยข้อมูลสามชุดที่มีเครื่องหมายของสามวิชาของนักเรียนสามคนชื่อ ' Janifer', 'John' และ 'Paul' . ดาต้าเฟรม() ฟังก์ชันของแพนด้าจะใช้ในคำสั่งถัดไปเพื่อสร้าง DataFrame ตามตัวแปร เครื่องหมาย และเก็บไว้ในตัวแปร ผลลัพธ์ . สุดท้ายนี้ ผลลัพธ์ ตัวแปรถูกพิมพ์เพื่อแสดง DataFrame
#!/usr/bin/env python3#นำเข้าโมดูล
นำเข้าหมีแพนด้าเช่นpd
#กำหนดคะแนนสามวิชาสำหรับนักเรียนสามคน
เครื่องหมาย= {
'เจนิเฟอร์':[89, 67, 92],
'จอห์น':[70, 83, 75],
'พอล':[76, 95, 97]
}
#สร้างดาต้าเฟรมโดยใช้แพนด้า
วิชา=พีดีดาต้าเฟรม(เครื่องหมาย)
#แสดงดาต้าเฟรม
พิมพ์(วิชา)
เอาท์พุท:
ผลลัพธ์ต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นหลังจากรันสคริปต์
ตัวอย่างที่ 6: การใช้โมดูล scipy สำหรับการคำนวณทางคณิตศาสตร์
SciPy ห้องสมุดมีอัลกอริธึมทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากสำหรับการประมวลผลทางวิทยาศาสตร์ในหลาม บางส่วน ได้แก่ Integration, Interpolation, Fourier transform, Linear algebra, Statistics, File IO เป็นต้น โปรแกรมแก้ไข Spyder ใช้เพื่อเขียนและรันโค้ดในตัวอย่างก่อนหน้า แต่ตัวแก้ไข Spyder ไม่รองรับโมดูล scipy คุณสามารถตรวจสอบรายการโมดูลที่สนับสนุนของโปรแกรมแก้ไข Spyder ได้โดยกด การพึ่งพา… ตัวเลือกเมนูช่วยเหลือ โมดูล Scipy ไม่มีอยู่ในรายการ ดังนั้น สองตัวอย่างต่อไปนี้จะแสดงจากเทอร์มินัล เปิดเทอร์มินัลโดยกด Alt_Ctrl+T และพิมพ์ หลาม เพื่อเรียกใช้ล่ามหลาม
การคำนวณรากที่สามของตัวเลข
ห้องสมุด scipy มีโมดูลชื่อ cbrt เพื่อคำนวณรากที่สามของตัวเลขใด ๆ สคริปต์ต่อไปนี้จะคำนวณรากที่สามของตัวเลขสามตัว งี่เง่า นำเข้าไลบรารีเพื่อกำหนดรายการตัวเลข ต่อไป, scipy ห้องสมุดและ cbrt โมดูลที่อยู่ภายใต้ scipy.special ถูกนำเข้า ค่ารากที่สามของ 8, 27 และ 64 ถูกเก็บไว้ในตัวแปร ผลลัพธ์ ที่จะพิมพ์ในภายหลัง
>>> นำเข้างี่เง่า>>> นำเข้าscipy
>>> จากเผ็ดร้อนพิเศษ นำเข้าcbrt
>>>ผลลัพธ์=cbrt([ 8, 27, 64])
>>> พิมพ์(ผลลัพธ์)
เอาท์พุท:
ผลลัพธ์ต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นหลังจากรันคำสั่ง รากที่สามของ 8, 27 และ 64 คือ 2, 3 และ 4
การแก้พีชคณิตเชิงเส้นโดยใช้โมดูล scipy
linalg โมดูลของไลบรารี scipy ใช้เพื่อแก้พีชคณิตเชิงเส้น ที่นี่, scipy ไลบรารี่ถูกนำเข้าในคำสั่งแรกและคำสั่งถัดไป linalg โมดูลของ scipy ห้องสมุดถูกนำเข้า งี่เง่า นำเข้าไลบรารีเพื่อประกาศอาร์เรย์ ที่นี่, เท่ากัน มีการประกาศตัวแปรเพื่อกำหนดสัมประสิทธิ์และ ชั่วโมง ตัวแปรใช้เพื่อกำหนดค่าตามลำดับสำหรับการคำนวณ แก้ปัญหา() ฟังก์ชันใช้ในการคำนวณผลลัพธ์ตาม เท่ากัน และ ชั่วโมง ตัวแปร
>>> นำเข้าscipy>>> จากscipyนำเข้าlinalg
>>> นำเข้างี่เง่าเช่นเช่น
>>>เท่ากัน=เช่น.อาร์เรย์([[9, 0, 5], [10, 3,-2], [7,-2, 0]])
>>>ชั่วโมง=เช่น.อาร์เรย์([3,-6, 9])
>>>ผลลัพธ์=ลิ้นแก้ปัญหา(เท่ากัน,ชั่วโมง)
>>> พิมพ์(ผลลัพธ์)
เอาท์พุท:
ผลลัพธ์ต่อไปนี้จะปรากฏขึ้นหลังจากรันคำสั่งข้างต้น
บทสรุป:
Python เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมที่มีประโยชน์มากสำหรับการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประเภทต่างๆ Python มีไลบรารี่จำนวนมากสำหรับการทำงานประเภทนี้ การใช้งานขั้นพื้นฐานของไลบรารีบางตัวจะแสดงอยู่ในบทช่วยสอนนี้ หากคุณต้องการเป็นโปรแกรมเมอร์ทางวิทยาศาสตร์และสามเณรสำหรับ python(x,y) บทช่วยสอนนี้จะช่วยคุณในการติดตั้งและใช้งาน python(x,y) บน Ubuntu
การสาธิตสามารถพบได้ที่นี่ด้านล่าง: