Python在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域,，有兩個(gè)重要的擴(kuò)展模塊：Numpy和Scipy,。其中Numpy是一個(gè)用python實(shí)現(xiàn)的科學(xué)計(jì)算包。包括：

• 一個(gè)強(qiáng)大的N維數(shù)組對(duì)象Array,；
• 比較成熟的（廣播）函數(shù)庫(kù),；
• 用于整合C/C++和Fortran代碼的工具包；
• 實(shí)用的線性代數(shù),、傅里葉變換和隨機(jī)數(shù)生成函數(shù),。

     SciPy是一個(gè)開源的Python算法庫(kù)和數(shù)學(xué)工具包，SciPy包含的模塊有最優(yōu)化,、線性代數(shù),、積分、插值,、特殊函數(shù),、快速傅里葉變換、信號(hào)處理和圖像處理,、常微分方程求解和其他科學(xué)與工程中常用的計(jì)算,。其功能與軟件MATLAB、Scilab和GNU Octave類似,。

    Numpy和Scipy常常結(jié)合著使用,，Python大多數(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)都依賴于這兩個(gè)模塊，繪圖和可視化依賴于matplotlib模塊,，matplotlib的風(fēng)格與matlab類似,。Python機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)非常多，而且大多數(shù)開源,，主要有：

1.       scikit-learn

scikit-learn 是一個(gè)基于SciPy和Numpy的開源機(jī)器學(xué)習(xí)模塊,，包括分類、回歸,、聚類系列算法,，主要算法有SVM、邏輯回歸,、樸素貝葉斯,、Kmeans、DBSCAN等,，目前由INRI 資助,，偶爾Google也資助一點(diǎn)。

項(xiàng)目主頁(yè)：

https://pypi./pypi/scikit-learn/

http:///

https://github.com/scikit-learn/scikit-learn

2.       NLTK

NLTK(Natural Language Toolkit)是Python的自然語(yǔ)言處理模塊，包括一系列的字符處理和語(yǔ)言統(tǒng)計(jì)模型,。NLTK 常用于學(xué)術(shù)研究和教學(xué),，應(yīng)用的領(lǐng)域有語(yǔ)言學(xué)、認(rèn)知科學(xué),、人工智能,、信息檢索、機(jī)器學(xué)習(xí)等,。 NLTK提供超過(guò)50個(gè)語(yǔ)料庫(kù)和詞典資源,，文本處理庫(kù)包括分類、分詞,、詞干提取,、解析、語(yǔ)義推理,?？煞€(wěn)定運(yùn)行在Windows, Mac OS X和Linux平臺(tái)上. 

項(xiàng)目主頁(yè)：

http:///projects/nltk/

https://pypi./pypi/nltk/

http:///

3.       Mlpy

Mlpy是基于NumPy/SciPy的Python機(jī)器學(xué)習(xí)模塊，它是Cython的擴(kuò)展應(yīng)用,。包含的機(jī)器學(xué)習(xí)算法有：

l  回歸

least squares, ridge regression, least angle regression, elastic net, kernel ridge regression, support vector machines (SVM), partial least squares (PLS)

l  分類

linear discriminant analysis (LDA), Basic perceptron, Elastic Net, logistic regression, (Kernel) Support Vector Machines (SVM), Diagonal Linear Discriminant Analysis (DLDA), Golub Classifier, Parzen-based, (kernel) Fisher Discriminant Classifier, k-nearest neighbor, Iterative RELIEF, Classification Tree, Maximum Likelihood Classifier

l  聚類

hierarchical clustering, Memory-saving Hierarchical Clustering, k-means

l  維度約減

(Kernel) Fisher discriminant analysis (FDA), Spectral Regression Discriminant Analysis (SRDA), (kernel) Principal component analysis (PCA)

項(xiàng)目主頁(yè)：

http:///projects/mlpy

https://mlpy./

4.       Shogun  

Shogun是一個(gè)開源的大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)工具箱,。目前Shogun的機(jī)器學(xué)習(xí)功能分為幾個(gè)部分：feature表示，feature預(yù)處理,， 核函數(shù)表示,核函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化,，距離表示，分類器表示,，聚類方法,，分布， 性能評(píng)價(jià)方法,，回歸方法,，結(jié)構(gòu)化輸出學(xué)習(xí)器。

SHOGUN 的核心由C++實(shí)現(xiàn),，提供 Matlab,、 R、 Octave,、 Python接口,。主要應(yīng)用在linux平臺(tái)上。

項(xiàng)目主頁(yè)：

http://www./

5.       MDP

The Modular toolkit for Data Processing (MDP) ,，用于數(shù)據(jù)處理的模塊化工具包,，一個(gè)Python數(shù)據(jù)處理框架。

從用戶的觀點(diǎn),，MDP是能夠被整合到數(shù)據(jù)處理序列和更復(fù)雜的前饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一批監(jiān)督學(xué)習(xí)和非監(jiān)督學(xué)習(xí)算法和其他數(shù)據(jù)處理單元,。計(jì)算依照速度和內(nèi)存需求而高效的執(zhí)行,。從科學(xué)開發(fā)者的觀點(diǎn)，MDP是一個(gè)模塊框架,，它能夠被容易地?cái)U(kuò)展,。新算法的實(shí)現(xiàn)是容易且直觀的。新實(shí)現(xiàn)的單元然后被自動(dòng)地與程序庫(kù)的其余部件進(jìn)行整合,。MDP在神經(jīng)科學(xué)的理論研究背景下被編寫,，但是它已經(jīng)被設(shè)計(jì)為在使用可訓(xùn)練數(shù)據(jù)處理算法的任何情況中都是有用的。其站在用戶一邊的簡(jiǎn)單性,，各種不同的隨時(shí)可用的算法，及應(yīng)用單元的可重用性,，使得它也是一個(gè)有用的教學(xué)工具,。

項(xiàng)目主頁(yè)：

http://mdp-toolkit./

https://pypi./pypi/MDP/

6.       PyBrain

PyBrain(Python-Based Reinforcement Learning, Artificial Intelligence and Neural Network)是Python的一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模塊，它的目標(biāo)是為機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)提供靈活,、易應(yīng),、強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。（這名字很霸氣）

PyBrain正如其名,，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),、強(qiáng)化學(xué)習(xí)(及二者結(jié)合)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí),、進(jìn)化算法,。因?yàn)槟壳暗脑S多問(wèn)題需要處理連續(xù)態(tài)和行為空間，必須使用函數(shù)逼近(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))以應(yīng)對(duì)高維數(shù)據(jù),。PyBrain以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為核心,，所有的訓(xùn)練方法都以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)實(shí)例。

項(xiàng)目主頁(yè)：

http://www./

https://github.com/pybrain/pybrain/

7.       BigML

BigML 使得機(jī)器學(xué)習(xí)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策和預(yù)測(cè)變得容易,，BigML使用容易理解的交互式操作創(chuàng)建優(yōu)雅的預(yù)測(cè)模型,。BigML使用BigML.io,捆綁Python。

項(xiàng)目主頁(yè)：

https:///

https://pypi./pypi/bigml

http://bigml./

8.       PyML

PyML是一個(gè)Python機(jī)器學(xué)習(xí)工具包,， 為各分類和回歸方法提供靈活的架構(gòu),。它主要提供特征選擇、模型選擇,、組合分類器,、分類評(píng)估等功能。

項(xiàng)目主頁(yè)：

http://cmgm./~asab/pyml/tutorial/

http://pyml./

9.       Milk

Milk是Python的一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)工具箱,，其重點(diǎn)是提供監(jiān)督分類法與幾種有效的分類分析：SVMs(基于libsvm),，K-NN，隨機(jī)森林經(jīng)濟(jì)和決策樹,。它還可以進(jìn)行特征選擇,。這些分類可以在許多方面相結(jié)合,，形成不同的分類系統(tǒng)。

對(duì)于無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí),，它提供K-means和affinity propagation聚類算法,。

項(xiàng)目主頁(yè)：

https://pypi./pypi/milk/

http:///software/milk

10.  PyMVPA

PyMVPA(Multivariate Pattern Analysis in Python)是為大數(shù)據(jù)集提供統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)分析的Python工具包，它提供了一個(gè)靈活可擴(kuò)展的框架,。它提供的功能有分類,、回歸、特征選擇,、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出,、可視化等

項(xiàng)目主頁(yè)：

http://www./

https://github.com/PyMVPA/PyMVPA

11.  Pattern 

Pattern是Python的web挖掘模塊，它綁定了  Google,、Twitter ,、Wikipedia API，提供網(wǎng)絡(luò)爬蟲,、HTML解析功能,，文本分析包括淺層規(guī)則解析、WordNet接口,、句法與語(yǔ)義分析,、TF-IDF、LSA等,，還提供聚類,、分類和圖網(wǎng)絡(luò)可視化的功能。

項(xiàng)目主頁(yè)：

http://www.clips./pages/pattern

https://pypi./pypi/Pattern

12.  pyrallel

Pyrallel(Parallel Data Analytics in Python)基于分布式計(jì)算模式的機(jī)器學(xué)習(xí)和半交互式的試驗(yàn)項(xiàng)目,，可在小型集群上運(yùn)行,，適用范圍：

l  focus on small to medium dataset that fits in memory on a small (10+ nodes) to medium cluster (100+ nodes).

l  focus on small to medium data (with data locality when possible).

l  focus on CPU bound tasks (e.g. training Random Forests) while trying to limit disk / network access to a minimum.

l  do not focus on HA / Fault Tolerance (yet).

l  do not try to invent new set of high level programming abstractions (yet): use a low level programming model (IPython.parallel) to finely control the cluster elements and messages transfered and help identify what are the practical underlying constraints in distributed machine learning setting.

項(xiàng)目主頁(yè)：

https://pypi./pypi/pyrallel

http://github.com/pydata/pyrallel

13.  Monte

Monte ( machine learning in pure Python)是一個(gè)純Python機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)。它可以迅速構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),、條件隨機(jī)場(chǎng),、邏輯回歸等模型，使用inline-C優(yōu)化,，極易使用和擴(kuò)展,。

項(xiàng)目主頁(yè)：

https://pypi./pypi/Monte

http://montepython.

14.  Orange

Orange 是一個(gè)基于組件的數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)軟件套裝，它的功能即友好,，又很強(qiáng)大,，快速而又多功能的可視化編程前端，以便瀏覽數(shù)據(jù)分析和可視化,，基綁定了 Python以進(jìn)行腳本開發(fā),。它包含了完整的一系列的組件以進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，并提供了數(shù)據(jù)帳目,，過(guò)渡,，建模,，模式評(píng)估和勘探的功能。其由C++ 和 Python開發(fā),，它的圖形庫(kù)是由跨平臺(tái)的Qt框架開發(fā),。

項(xiàng)目主頁(yè)：

https://pypi./pypi/Orange/

http://orange./

15.  Theano

Theano 是一個(gè) Python 庫(kù)，用來(lái)定義,、優(yōu)化和模擬數(shù)學(xué)表達(dá)式計(jì)算,，用于高效的解決多維數(shù)組的計(jì)算問(wèn)題。Theano的特點(diǎn)：

自2007年以來(lái),，Theano已被廣泛應(yīng)用于科學(xué)運(yùn)算,。theano使得構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型更加容易，可以快速實(shí)現(xiàn)下列模型：

l  Logistic Regression

l  Multilayer perceptron

l  Deep Convolutional Network

l  Auto Encoders, Denoising Autoencoders

l  Stacked Denoising Auto-Encoders

l  Restricted Boltzmann Machines

l  Deep Belief Networks

l  HMC Sampling

l  Contractive auto-encoders

   Theano,，一位希臘美女,，Croton最有權(quán)勢(shì)的Milo的女兒，后來(lái)成為了畢達(dá)哥拉斯的老婆,。

項(xiàng)目主頁(yè)：

http:///tutorial/

https://pypi./pypi/Theano

16.      Pylearn2

Pylearn2建立在theano上，部分依賴scikit-learn上,，目前Pylearn2正處于開發(fā)中,，將可以處理向量、圖像,、視頻等數(shù)據(jù),，提供MLP、RBM,、SDA等深度學(xué)習(xí)模型,。Pylearn2的目標(biāo)是：

• Researchers add features as they need them. We avoid getting bogged down by too much top-down planning in advance.
• A machine learning toolbox for easy scientific experimentation.
• All models/algorithms published by the LISA lab should have reference implementations in Pylearn2.
• Pylearn2 may wrap other libraries such as scikits.learn when this is practical
• Pylearn2 differs from scikits.learn in that Pylearn2 aims to provide great flexibility and make it possible for a researcher to do almost anything, while scikits.learn aims to work as a “black box” that can produce good results even if the user does not understand the implementation
• Dataset interface for vector, images, video, ...
• Small framework for all what is needed for one normal MLP/RBM/SDA/Convolution experiments.
• Easy reuse of sub-component of Pylearn2.
• Using one sub-component of the library does not force you to use / learn to use all of the other sub-components if you choose not to.
• Support cross-platform serialization of learned models.
• Remain approachable enough to be used in the classroom (IFT6266 at the University of Montreal).

項(xiàng)目主頁(yè)：

http:///software/pylearn2/

https://github.com/lisa-lab/pylearn2

   還有其他的一些Python的機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)，如：

pmll(https://github.com/pavlov99/pmll)

pymining(https://github.com/bartdag/pymining)

ease (https://github.com/edx/ease)

textmining(http://www./textmining/)

更多的機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)可通過(guò)https://pypi./pypi查找