Python3で数理生態

Python3環境の準備

[更新20200728]

[1] Python3のインストール

下記サイトへアクセスし、インストーラーをダウンロードする。

https://www.python.org/

以下、https://qiita.com/taiponrock/items/f574dd2cddf8851fb02cの解説を参照し、インストールする。

もしくは科学計算に必要なさまざまなパッケージごと一括インストールするの選択肢の一つ。

次のウェブサイトを参照する。

https://qiita.com/t2y/items/2a3eb58103e85d8064b6

[2] Rstudio上でpythonのコードも書けるし、実行もできる

https://rstudio.github.io/reticulate/

install.packages("reticulate")

ローカル環境にpythonがインストールされていなければこのライブラリーをロードするときにminicondaをインストールするか尋ねてくるが、あとあとライブラリーの読み込みでPATHが通らないので~~インストールしない~~。　2021年7月20日追記：言われた通りインストールするのがベスト

RStudioのエディターウィンドウにPythonのコードを書いてインタラクティブに実行するには、repl_python()関数を使う。以下が最初の部分

#Using python

library(reticulate)

~~use_condaenv("/home/biomiki/anaconda3/bin") #元々あるpythonを使う~~

repl_python()

以下、要更新

以下のコードでライブラリをインストールすればよいみたい。

conda_install(envname="r-reticulate", packages="numpy")

~~繰り返しになるがRStudio独自のPATHの元へのminicondaのインストールはしない。これによりrepl_python()関数を実行したときにちゃんとuse_condaenv()で指定したpythonを使うことになる。~~

~~これにより普通に自前のライブラリーをエラー無くインポートできる。~~

import numpy as np #for numerical calculations

import pandas as pd

import math #for mathematical functions

import matplotlib.pyplot as plt #for graphics

~~そうしない場合、reticulateライブラリー中のpy_install()関数を使ってインストールすることになるが、~~

~~py_install(packages = "matplotlib")~~

インストールはうまくいってもインポートの時に依存しているRStudio外のライブラリーにパスが通らず失敗する。典型的なエラーメッセージは以下のもの。

~~ImportError: /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6: version `CXXABI_1.3.9' not found~~

~~いろいろネットで解決策を探すもネガティブな情報ばかり。やはり上のようにminicondaをインストールしないのがよい。~~

以下の部分は設定必要なし

[1] Python3のインストール

下記サイトへアクセスし、インストーラーをダウンロードする。

https://www.python.org/

以下、https://qiita.com/taiponrock/items/f574dd2cddf8851fb02cの解説を参照し、インストールする。

もしくは科学計算に必要なさまざまなパッケージごと一括インストールするの選択肢の一つ。

次のウェブサイトを参照する。

https://qiita.com/t2y/items/2a3eb58103e85d8064b6

[2] Python統合開発環境PyCharmのインストール

Win/Mac/Linuxで利用可能なPyCharmを使う。https://www.jetbrains.com/pycharm/

以下のページで無料版(Community)をダウンロードする．

https://www.jetbrains.com/pycharm/download/

もしくは、科学計算用統合環境Spyderのインストール

python -m pip install Spyder

AppData/Local/Programs/Python/Python36-32/Scripts内の実行ファイルspyder3.exeから起動可能．

[3] PyCharmの簡単な設定

Windowsのコマンドプロンプト(Command Prompt)を立ち上げて、”python”と打ち込むと以下のようにpythonの「コンソール」が起動する。

このコンソールにコードを書いていくと逐次的に（１ステップごとに）プログラムを実行できる。たとえば、以下のコードを書きこんでリターンキーを押すと、

print("Hello python\n")

コンソール上にHello python（＋改行）と表示される。

>>> print("Hello python\n")

Hello python

>>>

pythonのコンソールを終了するには

quit()

と打ち込む。

こうやってコマンドプロンプトを使ってコーディング・プログラム実行をするのは効率が悪いので、統合環境PyCharmを使う。個体群動態モデルのサンプルコード、"test_numpy.py"をダウンロードし、ダブルクリックするとPyCharmが立ち上がる。

まず、ツールバーの左端、"File"のなかから、”Setting"を選び、その中からApparence，UI option>Theme:を選んで、全体の色使いを変える。”IntelliJ”を選ぶと、全体的に背景が白色のものに変わる。

次に、File>Default Setting>Project Interpreterと進んで、PCにインストールされたpythonの実行ファイルを選ぶ（もっとローカルな設定も可能だがここでは省略）。

スクリプトの逐次実行

さて、メインUIに戻って、"test_numpy.py"のファイルが開かれているタブで、6行目"r = 3.0"にカーソルを合わせ、Shift+Alt+Eを同時に押すと、この6行目だけが実行されて、"Python console"に結果が表示される。ちなみに、複数のウィンドウに表示されている内容は以下の通り。

[4]プログラミングの準備

さて、上のサンプルコードでは、最初の三行にimport ほにゃららというコードがあるが、これはC言語でのライブラリの読込み(#include <***>)やR言語でのパッケージの読込み(library(***))に相当する。Pythonはオブジェクト指向言語なので、ライブラリ内の各種関数的なものは、「クラス」内の「メソッド」として提供されている。そこでまず、必要な「モジュール」（＝ライブラリ・クラス？）のインストールをPyCharmの”Terminal”から以下のように行う。もちろん、独立したコマンドプロンプトからも同じ作業が可能。

数値計算およびグラフ出力で必要な以下の二つのモジュールをインストールする。

>python -m pip install numpy

>python -m pip install matplotlib

ちなみにubuntuなどにpython3をインストールしている場合でpipが見つからない場合は以下のコマンドでインストールする．

>sudo apt-get install python3-pip

上のようにひとつひとつライブラリをインストールするのが面倒くさい場合は，科学計算用のツールanacondaをインストールすれば便利．