编程语言【Python】

Python的重要性无需赘言,当然在大型项目上的应用还是不如Java等语言。我个人认为,Python是目前最适合管理科学与工程或其它商科专业同学进行学习的语言,主要基于以下原因:

  1. 语法简单,容易上手。相比于Java和C等语言,Python的代码平易近人,省却了括号、强制声明变量类型等要求,降低了学习门槛。
  2. 资料众多,扩展性强。网上有很多教程,照着来能及时评估自己的学习进度,激发学习热情。扩展性强主要体现在其胶水语言的特性,能借助他人的工作快速实现想要的功能,降低了学习的难度。
  3. 可满足科研需求。商科专业常常涉及到的数据处理和分析、优化算法对比、随机过程和强化学习、网络建模和展示等等科研需求都有许多Python的包可用。这些包久经考验,仍在开源社区中获得不断的改进,是我们提升科研效率的利器。

搭建Python环境的步骤

  1. 安装Anaconda。去官方下载地址或者这个网站(如果官网下载比较慢)选择最新版本并下载,一路next即可完成安装。注意,这里涉及到Python版本选择问题,直接选择3.x版本(比如3.7)即可。但是,如果需要用一些商业优化软件比如Cplex、Gurobi,则要关注这些软件的版本是否支持当前Python的版本。比如,Gurobi 8.1支持Python 3.7,但Gurobi 8.0只支持Python 3.6。而Cplex 12.8也不支持Python 3.7,只能用Python 3.6。因为没有亲测,不确定Cplex 12.9是否支持Python 3.7。
  2. 测试Anaconda是否正常安装的方法是按Win键,然后找到Anaconda Powershell Prompt,点击后输入conda --version,应当出现正确的Anaconda版本。之后,输入conda upgrade --all升级所有的包(package)。这个步骤可能会很久,可以同时进行后续步骤。
  3. 安装编辑器IDE。Anaconda自带了Spyder编写Python程序,其界面和MATLAB很像。但建议安装更好的集成开发环境(IDE,Integrated Development Environment)。在PyCharm下载页面找到免费的Community版本后安装即可。如果你想用Professional版本,则需要用学校邮箱在注册界面申请license。
  4. 如果你想学习Python或其它语言,都可以通过PyCharm学习,但有些是免费有些是收费的。比如,学习Python是免费的,安装一个EduTools插件即可。更多的一些PyCharm技巧可参考这个网页
  5. 打开PyCharm,新建一个项目,在Location输入名称后点击下面的三角形和Project Interpreter,选择New Environment using Conda后点击Create。这样就创建了一个空项目,而且是在一个干净的环境中。
  6. 在PyCharm里点击File -> New… -> Python File创建一个新的py文件,比如test.py,输入

    print('Hello, world!')

    然后点击右上角一个绿色的三角形(或者右键点击输入的界面,选择Run ‘test’),即可在下方看到输出结果。至此,你完成了第一个Python程序。

  7. 配置常用的包。在当前项目中能做的事情不多,因为还有很多重要的包没有导入到这个项目的新环境中,比如
    • numpy,矩阵计算,后续很多包都需要这个,必装!
    • scipy,内置寻优、积分、差值、回归等各种计算,非常有用
    • pandas,主要用于各种(面板、时序)数据统计分析,其DataFrame类非常好用
    • matplotlib,用于绘制各种图形,可以在这个网页找到这些图表的源代码,并相应修改
    • scikit-learn,用于基本的机器学习
    • networkx,绘制网络
    • pymysql,用于连接MySQL数据库
      一次安装这些包只需要在PyCharm界面左下方的Terminal界面中输入conda install numpy scipy pandas matplotlib scikit-learn networkx pymysql。查看当前环境已经安装的包可以用conda list命令,卸载某个包只需输入conda uninstall numpy。一般而言,在需要一个工具的时候,应当先去检索一下是否已经有人制作了Python的包,从而避免自己从零开始重做“轮子”。

安装Gurobi

上面的步骤已经安装好了Python和常用的一些包了。如果需要用到求解线性规划、整数规划等问题,则需要安装Gurobi。

  1. Gurobi官网用学校邮箱注册账号,申请一个academic license,大致为:grbgetkey abcdabcd-abcd-abcd-abcd-abcdabcdabcd
  2. 下载最新版的Gurobi optimizer,安装后重启电脑
  3. Win + R键,然后输入cmd回车,将grbgetkey abcdabcd-abcd-abcd-abcd-abcdabcdabcd复制后回车,保存好license后即完成注册。如果出现错误,一般是因为Gurobi认为电脑的ip地址不是科研单位的ip地址。可发邮件沟通,争取解决这一问题。
  4. 打开Anaconda Powershell Prompt,输入两个命令conda config --add channels http://conda.anaconda.org/gurobiconda install gurobi,将Gurobi安装到Anaconda的base环境中。
  5. 用PyCharm打开需要Gurobi的项目,在左下方的Terminal界面中输入conda install gurobi即可将base环境中的Gurobi克隆到该项目中。