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* W( c9 ]6 y* l2 H 源 / SegmentFault /作者「张京」
; N \& S9 `* i/ a Jupyter
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首先，第一神器是Jupyter。如果你是第一次使用，可能搞不清楚它的开发者做这么个鬼东西出来干什么，说它是博客系统也不像，说它是web服务器也不像，但它就是有用。
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因为我们传统的web开发首先想的就是面向公众，你做一个服务器就是要服务成千上万浏览器的。
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当然Jupyter也可以服务众多浏览器，但它更多的还是方便研究人员，对研究人员来说简直是太方便了，你把代码像写文章一样直接写在输入框里，然后在本页面直接就看到了这个代码的结果，随时修改，随时展现，文码混排，是Markdown的一个增强版，毕竟Markdown还只能显示文字，最多再加上一些图片，而Jupyter是可以直接运行Python代码的。
3 K, r( p# J5 F3 s$ D4 M 当然，也有些人试图在Jupyter里运行PHP或Java代码，但显然成不了气候。因为Python这个语言天生就是脚本语言，可能将来唯一有希望往里移植的就是Javascript，这货也是一个脚本语言。脚本语言的好处就是不用编译，一行一个结果。
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纵观计算机语言发展历史，就是一个从繁到简的过程，C语言需要编译+链接才能运行，Java只要javac一下，把编译和链接合二为一，PHP更简单，直接运行就行了，连编译都省了。
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但是还不够直接，因为还要编写一个.php文件存盘，然后才能运行，到了Python以及其它脚本语言这里，可以直接在壳里运行，但最大的问题是运行可以运行，无法保存，要保存就又要跟传统方式一样，找个编辑器来，或者vi，存成文件以后才可以运行。
" ` O2 \* X# q' F" [. E4 ^& U Jupyter最大的优点就是：它本身还是一个外壳环境，可以运行脚本，但同时也帮你自动把这些脚本代码保存了下来，不但保存脚本代码，并且你插在脚本代码当中的所有注释不是普通注释，而是各种格式化的Markdown都一并帮你保存下来，并且可以随时修改。
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所以它兼具了脚本外壳和文件管理系统的优点，从此你开发Python代码再也不用先在IDE里写好代码，然后再到终端里去运行，而直接在一个web页面上就全部搞定了。
# u& ~5 S# k& J6 ~ Java有这样的工具吗？PHP有这样的工具吗？没有，所以我们必须选择Python。
?; A" f) [) \9 q6 G2 G Pandas
2 {! w2 C; o! S; f 第二神器是Pandas。如果我让你读取一个csv文件，然后求每一列数据的平均值，最大值，最小值，方差，用Java或PHP怎么做？
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你首先要fopen一个文件，然后一行一行读进来，再给它整个数据结构，然后弄个循环计算，最后你可能还要fclose这个文件。
' I$ B5 X. y8 J/ z$ w! } 总之代码一坨，麻烦死。而Python语言因为有Pandas这个神器，一行代码搞定：
df = pd.read_csv( a.csv )
! I9 h# o0 g6 {7 L8 O, h3 t6 X 行了，从此以后，df就是这个DataFrame，它本身就是一个强大的数据结构，也可以把它理解成mysql数据库中的一张表吧，各种增删改查，求总和，求平均都是一行代码的事情。
( y0 y+ K6 t, e! o1 g& b) m; o8 k 所以有这样强大的库，研究人员有什么理由选择Java？
8 T. I& k P0 D$ N scikit-learn
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第三神器scikit-learn，一般缩写为sclearn，各种机器学习算法，基本上只要你能想得到的，线性回归，逻辑回归，SVM，随机森林，最近邻居等等等等，各种算法全部在这里面（
http://scikit-learn.org/stable/user_guide.html）。
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- N/ j4 k8 k$ d0 M: |$ |* R 简而言之，只有你想不到，没有它做不到。
: E0 x, k0 B3 r* z 所以这就是为什么玩机器学习必选Python的原因，你给我找一个Java或者PHP有这样多种算法的库来？
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matplotlib
$ ~7 K/ h; `9 y N' F& J% O 第四神器是matplotlib。如果我让你根据上面csv文件里的信息，画一个图，用Java该怎么做？
9 ~* ]* X- q! y) X 你当然会去找第三方插件库，然后又是一通折腾，终于把图做出来，然后编译，然后运行。
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如果我要改配色呢？如果我要求画地图呢？如果要画热力图呢？那个麻烦就不是一星半点，而对于matplotlib来说，简直就是小菜一碟。
% I' H$ p% z7 Z' {3 B3 W$ V 简单的直方图就不说了，下面重点介绍如何用matplotlib配合Basemap画一个中国地图。
& [# c0 `. g9 a- n, T 安装Basemap
7 E6 j+ T" [7 i% s; F3 z- e B 先安装相应的组件。我假定你已经都安装好了Python以及Jupyter等等。如果没有安装的话，就去尝试一下brew install python3和brew install jupyter吧，网上有很多教程。
, }% U( _" Q" [9 [ 然后你需要用pip3 install很多我们下面可能需要用到的库。但是因为我们要用一个叫做Basemap的库，而这个库没有办法用简单的pip3 install安装，所以稍多两个步骤：
brew install geos
" t. e( P) j; d6 d; a' x9 {
pip3 install https://github.com/matplotlib/basemap/archive/v1.1.0.tar.gz
" p( w0 s4 ~ K* V; C 开始画图
{# y" \; h" q4 ^, C G 启动Jupyter之后，我们还是本着从最简单的代码开始。先画一个世界地图：
import matplotlib.pyplot as plt
7 q1 D0 T4 I, K) R2 z: F. ?2 E' v
from mpl_toolkits.basemap import Basemap
: e4 K9 X2 o9 p, a, k plt.figure(figsize=(16,8))
( m4 D* a7 D- W/ W
m = Basemap()
, [, B4 _) ~" {$ Z$ P
m.drawcoastlines()
+ j1 Q, q) r; @; j plt.show()
0 ?- j( J8 g/ A5 B# Y5 d& h6 g
前面两行引入相应的库，真正的代码就4行，够简单吧。第1行甚至可以不写，它定义了图的大小。第2行我们创建一个地图，第3行把海岸线画上，第4行显示这个地图，就是这样：
7 {4 C( Y) ~% t8 V+ L3 M# c- `
: z7 L# q7 ]# k6 W: b0 L/ z
你用Java的4行代码画一个地图出来？
* T2 E$ o T0 x/ k1 m
然后我们开始画上国家，又是1行代码：
m.drawcountries(linewidth=1.5)
4 W% Y: s% S) J- Y 就变成了这样：
4 }8 K" z E5 X" F. X ~( ` N
6 g& ~2 E" T3 ^' C$ X9 Z 用Java可能吗？用PHP可能吗？
" c! D5 m( y* R: W/ F/ p" \& M* Y
如果我们想显示中国地图，只需要在创建Basemap时指定一下经纬度就行了：
m = Basemap(llcrnrlon=73, llcrnrlat=18, urcrnrlon=135, urcrnrlat=53)
$ `# ?! `. p. o2 n
然后就得到了中国地图：
; Z4 c$ J# x g% o R8 V
( v8 D% ?1 S9 O |3 @ q6 M! O+ s
看上去有点变形，这是因为我们没有添加任何投影的原因，Basemap提供24种不同的投影方式，你可以自己一个个试一下，比较常用的是兰勃特投影，我们添加一下：
m = Basemap(llcrnrlon=77, llcrnrlat=14, urcrnrlon=140, urcrnrlat=51, projection= lcc , lat_1=33, lat_2=45, lon_0=100)
' p3 E" L0 |/ N! Y% y 这次终于看上去比较正常了：
, t6 F9 b% C; e; W' ?
c9 j* G. ]6 j. V 我们想加上省的边界怎么办呢？Basemap缺省的包里没有中国的省区，只有美国的州，毕竟是美国人做的嘛。
; y8 [* {' V7 k3 \$ ?7 Z7 Q0 R 不过好在世界很大，有专门的国际组织干这事，在这里(
https://gadm.org/download_country_v3.html)你可以下载全世界任何一个国家的行政区划Shape文件，然后我们给它加上：
9 I {$ x: v6 [) X& I
m.readshapefile( CHN_adm_shp/CHN_adm1 , states , drawbounds=True)
. X$ m+ ?5 @# q; p9 y
然后就得到了下图：
' t4 f1 i# U" ~ 3 @. S6 H8 E, B; |: ~
再往后，你还可以往图上改颜色啦，写数字啦，这些就留待你研究吧。总之，我想说的是，用Python画地图真的超容易。
& g5 _9 t* s* G4 E1 E4 K8 ^ 最后再为Java和PHP美言几句：大家分工不同，Java和PHP虽然做这样的数字研究不是很方便，但还是非常适合web开发的，而Python在这方面并不适合。
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所以通常的做法是：首先用Python验证算法，经过一系列复杂的计算，把算法确定下来之后，当要应用到web上的时候，再用Java或者PHP把最终形成的结论重写一遍，这样就能充分利用各种语言的优势。
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补充：
$ N& Z/ J" M, e. o# y basemap这个第三方库可能不太好安装，Windows下可以在
https://sourceforge.net/projects/matplotlib/files/matplotlib-toolkits/basemap-1.0.7/ 下载EXE文件安装。
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! \! R0 t+ P7 f9 z3 G$ S 关注民工哥技术之路微信公众号，在后台回复关键字：1024 或 2048，可以获取一份最新整理的技术干货。
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