PythonはPSF（Python Software Foundation）によって管理され、オープンソースで開発が進められている。Windows、macOS、Linux/UNIXなど多くのOSで動作する。Pythonにはバージョンがあり2系と3系があるが、2系は2019年末でPSFのサポートが終了するため、3系を利用するのが良い。本書のコードは、3.6以上のバージョンで動作する。
Pythonには数多くの外部パッケージがあり、標準のPythonにこれらを追加することで、便利なライブラリを利用することができる。本書は、標準のPythonだけで学習を進められるようにしてあるが、Pythonを使った実践的なプログラミングには外部パッケージは必須となる。
環境の構築には、大きく分けて2つの方法がある。
- PSFが配布する標準のPythonをインストールしたあとに、外部パッケージを個別に追加する
- 外部パッケージを同梱した配布形式（ディストリビューション）を利用する
標準のPythonは、PSFのサイトからダウンロードできる。使っているOSに応じて、3.6以上のインストーラを取得してセットアップしてほしい。環境変数PATHにインストール先を追加すれば、OSのシェルからpythonコマンドや外部パッケージ追加のためのpipコマンドが実行できるようになる。macOSなどUNIX系OSでは、python3やpip3というコマンド名になっている。ここで、OSのシェルとはWindowsではWindows PowerShellまたはコマンドプロンプト、macOSではターミナルを意味する。
外部パッケージを同梱したディストリビューションとしては、米Anaconda社が配布するAnacondaが広く使われている。Anacondaをセットアップすれば、次に説明する追加の作業は必要ない。またAnaconda環境では、外部パッケージの管理にcondaコマンドを利用する。
公開資料のコードを実行するには、Jupyter環境が必要となる。pip install jupyterとしてインストールする。すべてのコードを実行するには、さらに以下の2つのパッケージも必要となる。
- networkx
- matplotlib
OSのシェルからjupyter notebookと入力すると、Webブラウザが起動し、次のような画面が表示される。コマンドを起動したディレクトリがカレントディレクトリになる。AnacondaではGUIのアプリケーションからJupyterを起動することもできる。
Jupyterはサーバで実行されているPython環境を、クライアントのWebブラウザを通じて利用する仕組みになっている。1台のPCで利用する場合は、サーバとクライアントが同一のマシンということになる。右上にある「New▼」から「Python3」を選択すると、新しいノートブックができる。
Inから始まるセルにコードを入力する。セルの枠が緑色になっているときが編集モードで、コードを入力できる。青色になっている時は、コマンドモードなのでコードの入力はできない。セルの内部をクリックするか、Enterキーを押すことで編集モードに移行できる。
セルの中に入力したコードを実行するには、Ctrl+Enterとする。画面への出力がある場合は、Outに番号がついて、Inの下に実行結果が表示される。セルの最終行はコードとして評価されるので、printを使わなくても内容が画面に表示される。Shift+Enterを使うと、コードの実行と新しい入力セルの追加が同時にできるので便利だ。よく使われる機能はツールバーにまとまっている。慣れてきたら、コマンドモードで使えるショートカットキーを覚えると作業効率が上がる。ノートブックの名前は、「Untitled」となっている部分をクリックすれば変更できる。ノートブックは拡張子ipynbという名前で1つのファイルにまとまる。
図のようにリストされたipynbファイルをクリックするとノートブックを開くことができる。
Jupyterの終了は、右上の「Quit」を使う。OSのシェルから起動した場合は、Ctrl+Cを使ってjupyter notebookコマンドを終わらせることもできる。