基于以下三個(gè)原因，我們選擇Python作為實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法的編程語(yǔ)言：(1) Python的語(yǔ)法清晰；(2) 易于操作純文本文件；(3) 使用廣泛，存在大量的開(kāi)發(fā)文檔。

可執(zhí)行偽代碼

Python具有清晰的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，大家也把它稱(chēng)作可執(zhí)行偽代碼（executable pseudo-code）。默認(rèn)安裝的Python開(kāi)發(fā)環(huán)境已經(jīng)附帶了很多高級(jí)數(shù)據(jù)類(lèi)型，如列表、元組、字典、集合、隊(duì)列等，無(wú)需進(jìn)一步編程就可以使用這些數(shù)據(jù)類(lèi)型的操作。使用這些數(shù)據(jù)類(lèi)型使得實(shí)現(xiàn)抽象的數(shù)學(xué)概念非常簡(jiǎn)單。此外，讀者還可以使用自己熟悉的編程風(fēng)格，如面向?qū)ο缶幊獭⒚嫦蜻^(guò)程編程、或者函數(shù)式編程。不熟悉Python的讀者可以參閱附錄A，該附錄詳細(xì)介紹了Python語(yǔ)言、Python使用的數(shù)據(jù)類(lèi)型以及安裝指南。

Python語(yǔ)言處理和操作文本文件非常簡(jiǎn)單，非常易于處理非數(shù)值型數(shù)據(jù)。Python語(yǔ)言提供了豐富的正則表達(dá)式函數(shù)以及很多訪(fǎng)問(wèn)Web頁(yè)面的函數(shù)庫(kù)，使得從HTML中提取數(shù)據(jù)變得非常簡(jiǎn)單直觀。

Python比較流行

Python語(yǔ)言使用廣泛，代碼范例也很多，便于讀者快速學(xué)習(xí)和掌握。此外，在開(kāi)發(fā)實(shí)際應(yīng)用程序時(shí)，也可以利用豐富的模塊庫(kù)縮短開(kāi)發(fā)周期。

在科學(xué)和金融領(lǐng)域，Python語(yǔ)言得到了廣泛應(yīng)用。SciPy和NumPy等許多科學(xué)函數(shù)庫(kù)都實(shí)現(xiàn)了向量和矩陣操作，這些函數(shù)庫(kù)增加了代碼的可讀性，學(xué)過(guò)線(xiàn)性代數(shù)的人都可以看懂代碼的實(shí)際功能。另外，科學(xué)函數(shù)庫(kù)SciPy和NumPy使用底層語(yǔ)言（C和Fortran）編寫(xiě)，提高了相關(guān)應(yīng)用程序的計(jì)算性能。本書(shū)將大量使用Python的NumPy。

Python的科學(xué)工具可以與繪圖工具M(jìn)atplotlib協(xié)同工作。Matplotlib可以繪制2D、3D圖形，也可以處理科學(xué)研究中經(jīng)常使用到的圖形，所以本書(shū)也將大量使用Matplotlib。

Python開(kāi)發(fā)環(huán)境還提供了交互式shell環(huán)境，允許用戶(hù)開(kāi)發(fā)程序時(shí)查看和檢測(cè)程序內(nèi)容。

Python開(kāi)發(fā)環(huán)境將來(lái)還會(huì)集成Pylab模塊，它將NumPy、SciPy和Matplotlib合并為一個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境。在本書(shū)寫(xiě)作時(shí)，Pylab還沒(méi)有并入Python環(huán)境，但是不遠(yuǎn)的將來(lái)我們肯定可以在Python開(kāi)發(fā)環(huán)境找到它。

Python語(yǔ)言的特色

諸如MATLAB和Mathematica等高級(jí)程序語(yǔ)言也允許用戶(hù)執(zhí)行矩陣操作，MATLAB甚至還有許多內(nèi)嵌的特征可以輕松地構(gòu)造機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用，而且MATLAB的運(yùn)算速度也很快。然而MATLAB的不足之處是軟件費(fèi)用太高，單個(gè)軟件授權(quán)就要花費(fèi)數(shù)千美元。雖然也有適合MATLAB的第三方插件，但是沒(méi)有一個(gè)有影響力的大型開(kāi)源項(xiàng)目。

Java和C等強(qiáng)類(lèi)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言也有矩陣數(shù)學(xué)庫(kù)，然而對(duì)于這些程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，最大的問(wèn)題是即使完成簡(jiǎn)單的操作也要編寫(xiě)大量的代碼。程序員首先需要定義變量的類(lèi)型，對(duì)于Java來(lái)說(shuō)，每次封裝屬性時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)getter和setter方法。另外還要記著實(shí)現(xiàn)子類(lèi)，即使并不想使用子類(lèi)，也必須實(shí)現(xiàn)子類(lèi)方法。為了完成一個(gè)簡(jiǎn)單的工作，我們必須花費(fèi)大量時(shí)間編寫(xiě)了很多無(wú)用冗長(zhǎng)的代碼。Python語(yǔ)言則與Java和C完全不同，它清晰簡(jiǎn)練，而且易于理解，即使不是編程人員也能夠理解程序的含義，而Java和C對(duì)于非編程人員則像天書(shū)一樣難于理解。

所有人在小學(xué)二年級(jí)已經(jīng)學(xué)會(huì)了寫(xiě)作，然而大多數(shù)人必須從事其他更重要的工作。

——鮑比·奈特

也許某一天，我們可以在這句話(huà)中將“寫(xiě)作”替代為“編寫(xiě)代碼”，雖然有些人對(duì)于編寫(xiě)代碼很感興趣，但是對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，編程僅是完成其他任務(wù)的工具而已。Python語(yǔ)言是高級(jí)編程語(yǔ)言，我們可以花費(fèi)更多的時(shí)間處理數(shù)據(jù)的內(nèi)在含義，而無(wú)須花費(fèi)太多精力解決計(jì)算機(jī)如何得到數(shù)據(jù)結(jié)果。Python語(yǔ)言使得我們很容易表達(dá)自己的目的。

Python語(yǔ)言的缺點(diǎn)

Python語(yǔ)言唯一的不足是性能問(wèn)題。Python程序運(yùn)行的效率不如Java或者C代碼高，但是我們可以使用Python調(diào)用C編譯的代碼。這樣，我們就可以同時(shí)利用C和Python的優(yōu)點(diǎn)，逐步地開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序。我們可以首先使用Python編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序，如果進(jìn)一步想要在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)換成C代碼也不困難。如果程序是按照模塊化原則組織的，我們可以先構(gòu)造可運(yùn)行的Python程序，然后再逐步使用C代碼替換核心代碼以改進(jìn)程序的性能。C++ Boost庫(kù)就適合完成這個(gè)任務(wù)，其他類(lèi)似于Cython和PyPy的工具也可以編寫(xiě)強(qiáng)類(lèi)型的Python代碼，改進(jìn)一般Python程序的性能。

如果程序的算法或者思想有缺陷，則無(wú)論程序的性能如何，都無(wú)法得到正確的結(jié)果。如果解決問(wèn)題的思想存在問(wèn)題，那么單純通過(guò)提高程序的運(yùn)行效率，擴(kuò)展用戶(hù)規(guī)模都無(wú)法解決這個(gè)核心問(wèn)題。從這個(gè)角度來(lái)看，Python快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就更加明顯了，我們可以快速地檢驗(yàn)算法或者思想是否正確，如果需要，再進(jìn)一步優(yōu)化代碼。

注：本文摘自《機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)》

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