Python3の環境構築（初心者向け）

1. はじめに

1-1. 作成日

2020-01-15

1-1. Python3の最新バージョン

• 2019年04月時点での、最新は「Python3.7.3」
• 2019年11月時点での、最新は「Python3.8.0」
• 2019年12月時点での、最新は「Python3.8.1」

1-2. 構築する環境について

• 今回インストールするPython3のバージョンは "Python3.8.1" です。
• 最新のバージョンがリリースされたら、適時読み替えて下さい。
• 開発環境は" Jupyter Notebook "を使います。

1-3. 大きな流れ

• 2章：Python3のインストール
• 3章：仮想環境の説明と構築
• 4章：Jupyter Notebook のインストール

2.Python3のインストール

2-1. Windows

2-1-1. インストール

Windows10に公式インストーラを使ってPython3.8.1をインストール。

手順

1. Python公式サイト（Windows）へアクセスします。
2. Stable Releases(安定版)をダウンロードします。
3. ダウンロードしたインストーラをダブルクリック--> インストールダイアログが表示されます。
4. インストールダイアログの途中で "Add Python 3.X to Path" のチェックボックスにチェックを入れます。
5. "Install Now" をクリックすると、インストールされます。

手順2 ダウンロードの詳細

Stable Releases(安定版)をダウンロードしてください。
"Download Windows x86-64 web-based installer" をクリックするとダウンロードが開始します。
"python-3.8.1-amd64-webinstall.exe" というファイル(インストーラ)がダウンロードされます。

2-1-2. インストールが完了したことの確認

手順

1. コマンドプロンプト or パワーシェルを起動
2. Pythonのバージョンを確認
3. Pythonの対話モードへ入れるか確認

手順1 シェルの起動の詳細

1. [Win］＋［R］キーを押下 --> "ファイル名を指定して実行" ダイアログが表示されます。
2. "cmd" と入力して"OK"ボタンを押下
3. または、"powershell" と入力して"OK"ボタンを押下

手順2 Pythonのバージョンを確認の詳細

以下のコマンドを入力

> python -V

以下のように出力（表示）されればOK

Python 3.8.1

手順3 Pythonの対話モードへ入れるか確認の詳細

以下のコマンドを入力

> py

以下のように出力（表示）されればOK

Python 3.8.1 ...(日付などの情報（インストールしたバージョンや環境によって異なる))
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

">>>" と表示されていればOKです。
この対話モードの状態で、Python3のプログラムを入力し "Enter" するとプログラムが実行されます。
対話モードを終了するには、"quit()" or "[Ctrl]+[z]+[Enter]" です。

2-2. macOS

2-2-1. インストール

• デフォルトでPython2.7がインストールされています
• 近い将来に、Python3.Xに置き換わるかもしれません
• これは、macOSがPythonを使ったツールを使用しているためです
• ここでは、Python2.7と共存する形でPython3.Xをインストールします
• macOS 10.9以降のバージョンに公式インストーラを使いインストールします、

手順

1. Python公式サイト（macOS）へアクセスします。
2. Stable Releases(安定版)をダウンロードします。
3. ダウンロードしたインストーラをダブルクリック--> インストールダイアログが表示されます。
4. 指示に従ってインストールします。
5. macOSのSSLルート証明書の利用を許可します。

手順2 ダウンロードの詳細

Stable Releases(安定版)をダウンロードしてください。
"Download macOS 64-bit installer" をクリックするとダウンロードが開始します。
"python-3.8.1-macosx10.9.pkg" というファイル(インストーラ)がダウンロードされます。

手順5 macOSのSSLルート証明書の利用を許可の詳細

ターミナルを起動して

$ cd /Applications/Python\ 3.8/Install/
$ ./Install\ Certificates.command

2-2-2. インストールが完了したことの確認

手順

1. ターミナルを起動
2. Pythonのバージョンを確認
3. Pythonの対話モードへ入れるか確認

手順2 Pythonのバージョンを確認の詳細

以下のコマンドを入力

> python3 -V

以下のように出力（表示）されればOK

Python 3.8.1

手順3 Pythonの対話モードへ入れるか確認の詳細

以下のコマンドを入力

> python3

以下のように出力（表示）されればOK

Python 3.8.1 ...(日付などの情報（インストールしたバージョンや環境によって異なる))
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

">>>" と表示されていればOKです。
この対話モードの状態で、Python3のプログラムを入力し "Enter" するとプログラムが実行されます。
対話モードを終了するには、"quit()" or "[control]+[d]" です。

3.仮想環境の説明と構築

仮想環境の説明

• 1つのコンピュータの中に複数のPythonの実行環境を構築することができます。
• Pythonのバージョンやライブラリのバージョンを複数実行できるようにすることも可能です。
• 例) XとYと言う２つのPythonプログラムを開発しているとして、それぞれで、使用するバージョンが違う場合に役に立ちます。

仮想環境の参考サイト

仮想環境の構築

仮想環境

Pythonの仮想環境は、特定の場所に配置したフォルダの単位で作られます。
例えば、C:¥env_test¥ に仮想環境を構築したら、env_test フォルダの配下に、ライブラリなどが配置されます。

仮想環境の削除

仮想環境のフォルダを削除（ゴミ箱へぽい）。

仮想環境構築場所のコツ

仮想環境は開発するソフトウェアの数分（たくさん）構築することになります。
どこにPython3の仮想環境を構築したか分からなくならないように、
Python3の仮想環境はココ！という場所を１つ作って（フォルダ）、
その配下に仮想環境を構築することをお勧めします。
私は、
C:¥Users¥hoge¥Documents¥dev¥python
をPython3の開発環境（仮想環境）フォルダと決めて運用しています。

仮想環境の構築

コマンドプロンプト(windows) or パワーシェル(windows) or ターミナル(macos)を起動します。

今回は、
C:¥Users¥hoge¥Documents¥dev¥python に env_wk という名前の仮想環境を構築します。

まずは、仮想環境を構築するフォルダへ移動します。

以下のコマンドを入力（フォルダの移動）

> cd C:\Users\hoge\Documents\dev\python

macosなら
$ cd C:\Users\hoge\Documents\dev\python

以下のコマンドを入力（仮想環境構築）

> python -m venv env_wk

macosなら
$ python3 -m venv env_wk

仮想環境の有効

仮想環境を構築しただけでは、あまり意味がありません。
構築した仮想環境を有効化します。

構築した仮想環境へフォルダ移動します。（移動済みなら不要）

以下のコマンドを入力（フォルダの移動）

> cd C:¥Users¥hoge¥Documents¥dev¥python

macosなら
$ cd C:\Users\hoge\Documents\dev\python

以下のコマンドを入力（仮想環境を有効）

> env_wk¥Scripts¥Activate.py
または
> env_wk¥Scripts¥Activate.bat

macosなら
$ cd env_wk\bin\
$ source ./activate

有効化すると、(env_wk) > とプロンプトの前に仮想環境のフォルダ名が表示されます。

仮想環境が有効になると以下のように表示される

(env_wk) C:¥Users¥hoge¥Documents¥dev¥python>  

仮想環境の無効化

仮想環境の無効化は deactivate コマンドを実行します。
プロンプトが標準の表記に戻り、仮想環境から抜けたことがわかります。

以下のコマンドを入力（仮想環境を無効）

(env_wk) > deactivate

仮想環境の注意（その1）

仮想環境を構築したフォルダ（今回だと、env_wk）を、
別のフォルダへ移動するのは止めた方が良いです。
一度、仮想環境を作ったら、一生そのフォルダ階層を守って開発してください。
ハッキリ言ってロクなことが無いです。
私は、うっかりフォルダを引っ越ししてしまい、
pipが仮想環境内のpipが使われずに、グローバル環境のpipが使われてしまうようになりました。
venvコマンド の公式マニュアルを軽く見た感じフォルダ移動しても良い。
という記載は見つかりませんでした。
じゃぁ、開発しているこの仮想環境を別のフォルダに移動したい場合や、
別のマシンへ引っ越ししたいときはどうするか？

requirements.txtを使います。

ファイル出力しておいて
$ pip freeze > requirements.txt
これで一括インストール
$ pip install -r requirements.txt

仮想環境の注意（その2）

ソースファイルは、env_wkフォルダ配下に置かない方が良い。
Visual Studio Codeでデバッグ実行するときに嵌ります。
私は、このようなフォルダ構成で開発しています。

project_foldar（任意の名前）/
　├ env_wk/
　├ src/
　│　└ main.py ← ソースファイル
　
兎に角、ソースファイルと仮想環境のフォルダ(env_wk）は別の階層のディレクトリに分けます。

4.Jupyter Notebook のインストール

インストール

仮想環境を有効にして、以下のコマンドを入力します。

以下のコマンドを入力

(env_wk) > pip install jupyter

もし失敗してしまった場合は、以下のコマンドを入力してから再トライしてください。

以下のコマンドを入力

(env_wk) > pip install -U pip

Jupyter Notebook の起動

以下のコマンドを入力

(env_wk) > Jupyter Notebook

Webブラウザが起動し、Jupyter の画面が表示されれば成功です。

機能の追加

機械学習やデータ解析の分野で使用される定番ライブラリ（機能）は以下の通りです。
- Numpy(数値計算を効率的に行うための機能)
- SciPy(数学、科学、工学のための数値解析機能)
- pandas(データ解析を支援する機能機能)
- matplotlib(グラフを描画するための機能)
- scikit-learn(機械学習のための機能)

一気にインストール（機能を追加）しておいてください。

以下のコマンドを入力

(env_wk) > pip install numpy scipy pandas matplotlib scikit-learn

その他の参考記事

余裕があれば以下の記事も参照してください。
世界一簡単なPython3の導入