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WindowsにPython3系とnumpy・scipyをインストールする方法（2/3 ライブラリ編）

Windows Python

WindowsにPython 3系統（記事作成時点で3.6.1が最新）と，データ分析等でよく使用するnumpyやscipyといったライブラリをインストールする方法，そして，Visual Studioとの連携の仕方などをまとめました．

本記事は第2回 Pythonライブラリのインストール編です．

pipのアップデート

第1回のPython実行環境のインストールに続いて，各種ライブラリのインストールを行います．
その前に，Pythonのパッケージマネージャ（Linuxでいうaptやyumのようなもの）のアップデートを行っておきます．

  1. 管理者コマンドプロンプトもしくは管理者PowerShellを開きます．
    Windows 8以降の場合は，タスクバーのWindowsボタンを右クリック（もしくはWindowsキー+Xキー）でWin+Xメニューを開き，「コマンドプロンプト(管理者)」もしくは「Windows PowerShell(管理者)」をクリックしてください．
    f:id:mst8000:20170412232425p:plain:w300 f:id:mst8000:20170412232818p:plain:w300
    Windows 7では，スタートメニューの[アクセサリ]から[コマンドプロンプト]を右クリックして[管理者として実行]してください．

  2. 次のコマンドラインを入力して実行します．
    python -m pip install --upgrade pip

  3. pipのより新しいバージョンが存在する場合はダウンロードと更新が実施され，最新のバージョンがインストールされている場合はその旨が出力されます．（Web Installerを使用した場合は最新版がインストールされているはずです）

PS C:\WINDOWS\system32> python -m pip install --upgrade pip
Requirement already up-to-date: pip in c:\program files\python36\lib\site-packages

NumPyのインストール

数値計算ライブラリNumPyのインストールを行います．

Numpyは大規模な多次元配列や行列を扱い，これらを高速に操作するための関数が含まれている，非常によく使用されるライブラリです．
が，ソースからインストールを行うとなると，どのプラットフォームにおいても，Intelの数値計算ライブラリ*1やコンパイラの準備が必要となります．そこで，事前にIntelの数値計算ライブラリを使用してビルドされたライブラリパッケージをインストールすることで，簡単に高速実行できるNumPyをインストールできます．

wheelのインストール

事前にビルドされたライブラリパッケージ（wheel形式）をpipを用いてインストールするためのツールをインストールします．

  1. （管理者）コマンドプロンプト・PowerShellを起動します．

  2. 次のコマンドラインを実行します．
    python -m pip install wheel

  3. インストールが完了したことを確認します．

PS C:\WINDOWS\system32> python -m pip install wheel
Collecting wheel
  Downloading wheel-0.29.0-py2.py3-none-any.whl (66kB)
    100% |████████████████████████████████| 71kB 487kB/s
Installing collected packages: wheel
Successfully installed wheel-0.29.0

NumPyのダウンロード

続いて，NumPyのパッケージをダウンロードします．

  1. 米カリフォルニア大の http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#numpy にアクセスします．

  2. numpy‑1.12.1+mkl‑cp36‑cp36m‑win_amd64.whl をダウンロードします．
    （Python 3.6.X (x64)なので，cp36，amd64を選択します）
    f:id:mst8000:20170413004507p:plain:w500

以下，各ファイルのダウンロード先は “D:\PythonInstaller” とします．

NumPyのインストール

NumPyのインストールを行います．

  1. （管理者）コマンドプロンプト・PowerShellで次のコマンドを実行します．
    python -m pip install D:\PythonInstaller\numpy-1.12.1+mkl-cp36-cp36m-win_amd64.whl

  2. インストールが完了したことを確認します．

PS C:\WINDOWS\system32> python -m pip install D:\PythonInstaller\numpy-1.12.1+mkl-cp36-cp36m-win_amd64.whl
Processing d:\pythoninstaller\numpy-1.12.1+mkl-cp36-cp36m-win_amd64.whl
Installing collected packages: numpy
Successfully installed numpy-1.12.1+mkl

SciPyのインストール

次に，SciPyのインストールを行います．

SciPyは，Pythonで高度な科学技術計算ができるようにするための，数学・科学技術計算関数を詰め合わせライブラリです．
NumPyと同様に事前にビルドされたライブラリパッケージをダウンロードしてインストールします．

  1. http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#scipyにアクセスします．

  2. scipy‑0.19.0‑cp36‑cp36m‑win_amd64.whl をダウンロードします．
    （Python 3.6.X (x64)なので，cp36，amd64を選択します）

  3. （管理者）コマンドプロンプト・PowerShellで次のコマンドを実行します．
    python -m pip install D:\PythonInstaller\scipy-0.19.0-cp36-cp36m-win_amd64.whl

  4. インストールが完了したことを確認します．

PS C:\WINDOWS\system32> python -m pip install D:\PythonInstaller\scipy-0.19.0-cp36-cp36m-win_amd64.whl
Processing d:\pythoninstaller\scipy-0.19.0-cp36-cp36m-win_amd64.whl
Requirement already satisfied: numpy>=1.8.2 in c:\program files\python36\lib\site-packages (from scipy==0.19.0)
Installing collected packages: scipy
Successfully installed scipy-0.19.0

scikit-learnのインストール

scikit-learnのインストールを行います．

scikit-learnは，NumPyとSciPyを用いて機械学習を行うライブラリで，様々な分類・回帰・クラスタリングアルゴリズムが含まれています．
NumPyと同様に事前にビルドされたライブラリパッケージをダウンロードしてインストールします．

  1. http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#scikit-learnにアクセスします．

  2. scikit_learn‑0.18.1‑cp36‑cp36m‑win_amd64.whl をダウンロードします．
    （Python 3.6.X (x64)なので，cp36，amd64を選択します）

  3. （管理者）コマンドプロンプト・PowerShellで次のコマンドを実行します．
    python -m pip install D:\PythonInstaller\scikit_learn-0.18.1-cp36-cp36m-win_amd64.whl

  4. インストールが完了したことを確認します．

PS C:\WINDOWS\system32> python -m pip install D:\PythonInstaller\scikit_learn-0.18.1-cp36-cp36m-win_amd64.whl
Processing d:\pythoninstaller\scikit_learn-0.18.1-cp36-cp36m-win_amd64.whl
Installing collected packages: scikit-learn
Successfully installed scikit-learn-0.18.1

matplotlibのインストール

PythonでMATLABのようなグラフを出力するためのライブラリです．
pipを用いてインストールします．

  1. （管理者）コマンドプロンプト・PowerShellで次のコマンドを実行します．
    python -m pip install matplotlib

  2. インストールが完了したことを確認します．

PS C:\WINDOWS\system32> python -m pip install matplotlib
Collecting matplotlib
  Downloading matplotlib-2.0.0-cp36-cp36m-win_amd64.whl (9.0MB)
    100% |████████████████████████████████| 9.0MB 118kB/s
Collecting pyparsing!=2.0.4,!=2.1.2,!=2.1.6,>=1.5.6 (from matplotlib)
  Downloading pyparsing-2.2.0-py2.py3-none-any.whl (56kB)
    100% |████████████████████████████████| 61kB 4.7MB/s
Requirement already satisfied: numpy>=1.7.1 in c:\program files\python36\lib\site-packages (from matplotlib)
Collecting python-dateutil (from matplotlib)
  Downloading python_dateutil-2.6.0-py2.py3-none-any.whl (194kB)
    100% |████████████████████████████████| 194kB 3.7MB/s
Collecting six>=1.10 (from matplotlib)
  Downloading six-1.10.0-py2.py3-none-any.whl
Collecting cycler>=0.10 (from matplotlib)
  Downloading cycler-0.10.0-py2.py3-none-any.whl
Collecting pytz (from matplotlib)
  Downloading pytz-2017.2-py2.py3-none-any.whl (484kB)
    100% |████████████████████████████████| 491kB 2.0MB/s
Installing collected packages: pyparsing, six, python-dateutil, cycler, pytz, matplotlib
Successfully installed cycler-0.10.0 matplotlib-2.0.0 pyparsing-2.2.0 python-dateutil-2.6.0 pytz-2017.2 six-1.10.0

以上で各種主要ライブラリのインストールが完了しました．
pipでインストール可能なライブラリはscikit-learnやmatplotlibと同様の手順でインストールすることが出来ます．

次回はVisual Studioとの連携についてまとていきたいと思います．

*1:入手に会員登録が必要