Ubuntu 14.04安裝Theano詳細教學

因為最近需要學習深度學習，因此想要設定Theano，來開發深度學習演算法。但是發現Theano安裝總是出現問題。於是在這裡中總結一下。

環境

• 作業系統：Ubuntu14.04
• Python：2.7.6
• 需要聯網

相關庫簡介

• BLAS（Basic Linear Algebra Subprograms）是基礎線性代數子程式庫，裡面擁有大量已經編寫好的關於線性代數運算的程式;
• LAPACK （Linear Algebra PACKage）包含了求解科學與工程計算中最常見的數值線性代數問題，如求解線性方程組、線性最小二乘問題、特徵值問題和奇異值問題等;
• ATLAS是python下的一個線性代數庫，是基於另外兩個線性代數庫BLAS和lapack的；
• NumPy提供了一個在python中做科學計算的基礎庫，它重在數值計算，甚至可以說是用於多維陣列處理的庫；
• SciPy是基於numpy，提供了一個在python中做科學計算的工具集，也就是說它是更上一個層次的庫；
• Theano則是基於NumPy以及SciPy的一個更高階的用於科學計算的庫。

相關庫的關係

• 要安裝Theano，就需要先安裝好numpy和scipy；
• 要安裝numpy和scipy，就需要ATLAS；
• 要安裝ATLAS，就需要安裝BLAS和LAPACK;

相關庫的安裝順序

• 安裝順序：BLAS → LAPACK → ATLAS → numpy → scipy → Theano

檢查numpy和scipy是否通過測試

• 說明：如果你的numpy和scipy是通過apt-get安裝的，那麼它們的單元測試可能會通不過！！！（我在安裝過程中沒有通過測試，scipy出現了Error）
• 如果numpy或scipy不能通過測試，就需要解除安裝，然後重新按照本文介紹的順序安裝。

# 檢查numpy是否通過測試
python -c "import numpy;numpy.test()"

• 如果numpy通過測試，會出現如下圖所示的結果。注意最後一行errors=0 failures=0。如果沒有通過測試，需要解除安裝並重新安裝。
  

• 如果scipy通過測試，會出現如下圖所示的結果。注意最後一行errors=0 failures=0。如果沒有通過測試，需要解除安裝並重新安裝。
  

• 注意：scipy很可能會出現測試錯誤，比如我安裝過程中出現下圖所示的錯誤。
  

解除安裝numpy和scipy

# 解除安裝numpy
sudo apt-get remove python-numpy

# 解除安裝scipy
sudo apt-get remove python-scipy

安裝各種包

# 安裝gfortran,後面編譯過程中會用到
sudo apt-get install gfortran
# 安裝blas,Ubuntu下對應的是libopenblas，其它作業系統可能需要安裝其它版本的blas——這是個OS相關的。
sudo apt-get install libopenblas-dev
# 安裝lapack，Ubuntu下對應的是liblapack-dev，和OS相關。
sudo apt-get install liblapack-dev
# 安裝atlas，Ubuntu下對應的是libatlas-base-dev，和OS相關。
sudo apt-get install libatlas-base-dev

安裝numpy和scipy

• 使用pip安裝numpy和scipy
• 安裝pip的命令：sudo apt-get install python-pip
• 注意：一定要在安裝完lapack/blas之後，再安裝numpy和scipy。否則，會出現錯誤no lapack/blas resources found
• 安裝numpy和scipy的命令如下所示。

# 安裝numpy
sudo pip install numpy
# 測試numpy
# 測試通過才能進行下一步～～
python -c "import numpy;numpy.test()"

# 安裝scipy
sudo pip install scipy
# 測試scipy
# 測試通過才能進行下一步～～
python -c "import scipy;scipy.test()"

安裝線性計算庫、numPy和sciPy的編譯方法（推薦）

編譯安裝OpenBlas

• 為什麼安裝OpenBLAS？因為OpenBLAS的速度比atlas快。速度對比請參考：《Benchmark OpenBLAS, Intel MKL vs ATLAS》
• 下載OpenBLAS。github下載地址
• 安裝OpenBLAS

tar -zxvf OpenBLAS**.tar.gz
cd OpenBLAS***
make -FC gfortran #需要已經安裝gfortran 
make install # 安裝在/opt/OpenBLAS/目錄下

安裝numPy

• 下載numPy 。github 豆瓣映象
• 解壓下載包，並設定OpenBLAS。

tar -zxvf numpy***.tar.gz
cd numpy***
cp site.cfg.example site.cfg
vi site.cfg
#將以下4行去掉注釋。【101行--104行】
#[openblas]
#libraries = openblas
#library_dirs = /opt/OpenBLAS/lib
#include_dirs = /opt/OpenBLAS/include

• 安裝numPy。

sudo python setup.py config
sudo python setup.py build
sudo python setup.py install 

安裝sciPy

• 下載sciPy 。github 豆瓣映象
• 解壓下載包，並設定OpenBLAS。

tar -zxvf scipy***.tar.gz
cd scipy***
# 將numPy**中的組態檔複製到此處
cp ../numpy**/site.cfg.example ./site.cfg

• 安裝sciPy。

sudo python setup.py config
sudo python setup.py build
sudo python setup.py install 

安裝其它庫

• 為了安裝Theano，最後還需要安裝一些庫，可以參考官方教學

sudo apt-get install python-dev
sudo apt-get install python-pip
sudo apt-get install python-nose
sudo apt-get install g++
sudo apt-get install git 

安裝Theano

• 前面的操作如果沒有出現錯誤，就可以開始安裝Theano了。命令如下所示。

# 安裝Theano
sudo pip install Theano

# 測試Theano
python -c "import theano;theano.test()"

參照

• ATLAS + NumPy + SciPy + Theano 的Python科學計算環境搭建
• Compiling numpy with OpenBLAS integration
• 官方安裝教學
• http://stackoverflow.com/questions/7496547/does-python-scipy-need-blas
• http://www.linuxidc.com/Linux/2014-10/107503.htm
• http://www.scipy.org/scipylib/building/linux.html

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