Python的发展前景及干货、值得知道的Python程序库 - 黑马程序员技术交流社区

根据 Stack Overflow 流量统计，2017 年 6 月，Python 第一次成为高收入国家 Stack Overflow 访问量最大的标签，照此发展，到了 2019 年，Python 肯定会成为最受欢迎的标签。

在 GitHub 年度报告中，Python 超越 Java 成第二受欢迎语言。所有这些“刷榜”，都离不开最近人工智能尤其是机器学习的火热。Python 被誉为最好人工智能的语言，因为：

拥有优质的文档和丰富的库，对于科学用途的广泛编程任务都很有用；

Python是一门新手友好、功能强大、高效灵活的编程语言，学会之后无论是想进入数据分析、人工智能、网站开发这些领域，还是希望掌握第一门编程语言，都可以用Python来开启未来无限可能！

你刚开始学机器学习吗？如果你需要一个涵盖了特征工程，模型训练和模型测试所有功能的程序库，scikit-learn是你的最佳选择！这个优秀的免费软件提供了机器学习和数据挖掘所需要的所有工具。它是目前Python机器学习的标准库。要使用任何成熟的机器学习算法都推荐使用这个库。

这个程序库支持分类和回归，实现了基本所有的经典算法（支持向量机，随机森林，朴素贝叶斯等等）。程序库的设计让迁移算法十分容易，使用不同的算法做实验非常轻松。这些经典算法可用性很强，能用于大量不同的情况。

但这并不是Scikit-learn的全部功能，它同样可以用来做降维，聚类等等任何你所能想到的。由于它构建在Numpy和Scipy之上（所有的数值计算都是由C语言来完成的），它的运行速度也超快。

这些例子可以告诉你这个库的功能，如果你想学习如何使用它，可以阅读教程。

NLTK不算是一个机器学习的程序库，但它是做自然语言处理（NLP）必须的一个库。除了用于文字处理的功能，例如聚类，分词，词干提取，标记，解析等，它还包含了大量的数据集和其他关于词法的资源（可用于模型训练）。

把所有这些打包在一起的好处就不用再多说了。如果你对NLP感兴趣，可以看看这些教程!

Theano被广泛应用于工业界和学术界，它是所有深度学习架构的鼻祖。Theano是用Python，结合Numpy实现的。你可以用它来构建用多维数组实现神经网络。Theano会处理所有数学计算，你不需要知道底层的数学公式实现。

早在支持使用GPU进行计算不像今天这样普及的时候，Theano就已经提供了对GPU计算的支持。这个程序库目前已经非常成熟，能够支持很多不同类型的操作。这使得Theano可以在和其他库比较的时候胜出。

目前关于Theano最大的问题是API不是很好用，对于新手来说上手困难。不过市面上已经有了解决这个问题的封装包，比如Keras, Blocks 和 Lasagne，都可以简化Theano的使用。

谷歌大脑团队为了内部使用创造了TensorFlow，2015年将其开源化。设计初衷是取代他们已有的封闭机器学习框架DistBelief，据说该构架太过于依赖Google的整体构架，也不够灵活，在分享代码的时候非常不方便。

于是就有了TensorFlow。谷歌从以前的错误中吸取了教训。许多人认为TensorFlow是Theano的改进版，它提供了更灵活和好用的API。可以用于科研和工业界，同时支持使用大量的GPU进行模型训练。TensorFlow支持的操作没有Theano多，但是它的计算可视化比Theano好。

TensorFlow目前非常流行。如果今天这篇文章里面提到的名字你只听说了一个，那很有可能是这个。每天都有新的提到TensorFlow的博文或学术文章发表。这个流行度提供了大量的用户和教程，新人很容易上手。

Keras是一个提供更高层神经网络API的库，它可以基于Theano或者TensorFlow。它拥有这两个库强大的功能却又同时大大地简化了使用难度。它将用户的体验放在首要地位，提供简单的API和很有用的错误信息。

同时Keras的设计基于模块，这就使得你能自由组合不同的模型（神经层，成本函数等等），而且模型的可扩展性很好，因为你只需要简单的将新模块跟已有的连起来即可。

有人觉得Keras太好用了，简直就是在作弊。如果你开始用深度学习，可以看看例子和文档，对于你可以用它做什么有个数。如果你要学习使用它，可以从这个教程开始。

两个类似的库有Lasagne 和 Blocks, 但它们只支持Theano。如果你试过了Keras但是你不喜欢它你可以试试这些其他的库，也许它们更适合你。

还有一个有名的深度学习架构是Torch，它是用Lua实现的。Facebook用Python实现了Torch，叫做PyTorch，并将它开源了。用这个库你可以使用Torch使用的低层的库，但是你可以使用Python而不是Lua。

PyTorch对查错的支持很好，这是因为Theano和TensorFlow使用符号计算而PyTorch则不是。使用符号计算就表明在一行代码被解释的时候，一个操作（x+y）并不会被执行，在那之前，它必须先被编译（解释成CUDA或者C语言）。这就让用Theano和TensorFlow的时候很难查错，因为很难把报错跟当前的代码联系起来。这样做有它的好处，不过查错简单不在其中。