工学部向けのpython入門：pythonをインストールして姿勢推定

以下リンクの動画のスライドです．
https://youtu.be/BreUVINj-A0?si=UBo8fiXDr3Kzc2Jg

携帯のジャイロセンサと加速度センサの値を取得して，その時系列データから実際の動きをpythonのライブラリを使って簡易的に推定することを試みています．

pythonを始めたい方と話していると，漠然とpythonを触ってみたいという方が多いです．
そのため，今回は作成者側で目的を定めて入門してもらう王という取り組みです．

基本的には研究室の後輩向けに撮影した動画となっています．

Transcript

1. やさしい pythonの勉強 ～実用例を添えて～ 服部 2023年10月16日
2. 概要 ◼プログラミングをしてみよう！ ⚫案外やってみたら何とか使えてしまう ✓実行あるのみ．ネットに幾らでもサンプルコードはあります． ⚫よく聞くのが，「何から始めていいですか？」，「どの言語を選べばよいですか？」 ✓基本的にはツールなので，目的があるのが望ましい（私は参考書を読んでるだけで面白かったですが） ✓しかし，何ができるか分からないのに，目的を作れというのもまた難しい ⚫今回は私がpythonを学ぶ『目的』を作りました ✓内容：衛星の姿勢を推定してみよう ⚫対象 ✓理系の方 ✓Python触ってみたい方（とりあえず動けばよいやって方）
3. 概要 ◼プログラミングをしてみよう！ ⚫案外やってみたら何とか使えてしまう ✓実行あるのみ．ネットに幾らでもサンプルコードはあります． ⚫よく聞くのが，「何から始めていいですか？」，「どの言語を選べばよいですか？」 ✓基本的にはツールなので，目的があるのが望ましい（私は参考書を読んでるだけで面白かったですが） ✓しかし，何ができるか分からないのに，目的を作れというのもまた難しい ⚫今回は私がpythonを学ぶ『目的』を作りました ✓内容：衛星の姿勢を推定してみよう ⚫対象 ✓理系の方 ✓Python触ってみたい方（とりあえず動けばよいやって方）
4. 概要 ◼プログラミングをしてみよう！ ⚫案外やってみたら何とか使えてしまう ✓実行あるのみ．ネットに幾らでもサンプルコードはあります． ⚫よく聞くのが，「何から始めていいですか？」，「どの言語を選べばよいですか？」 ✓基本的にはツールなので，目的があるのが望ましい（私は参考書を読んでるだけで面白かったですが） ✓しかし，何ができるか分からないのに，目的を作れというのもまた難しい ⚫今回は私がpythonを学ぶ『目的』を作りました ✓内容：衛星の姿勢を推定してみよう ⚫対象 ✓理系の方 ✓Python触ってみたい方（とりあえず動けばよいやって方）
5. 概要 ◼プログラミングをしてみよう！ ⚫案外やってみたら何とか使えてしまう ✓実行あるのみ．ネットに幾らでもサンプルコードはあります． ⚫よく聞くのが，「何から始めていいですか？」，「どの言語を選べばよいですか？」 ✓基本的にはツールなので，目的があるのが望ましい（私は参考書を読んでるだけで面白かったですが） ✓しかし，何ができるか分からないのに，目的を作れというのもまた難しい ⚫今回は私がpythonを学ぶ『目的』を作りました ✓内容：衛星の姿勢を推定してみよう ⚫対象 ✓理系の方 ✓Python触ってみたい方（とりあえず動けばよいやって方）
6. 今回の目的 ◼スマホの動きを『データ』から推定してみよう！ ⚫右のデータから左の絵のように軸定義されたスマホはどのように動いているか分かる？ ✓これは人工衛星を運用するときと同じような状況 𝑦 𝑥 𝑧 ？
7. Pythonのinstall
8. Pythonのインストール ◼公式のものよりも非公式のモノの方がやりやすい ⚫以下のリンクを概要欄にのせておきます ✓https://www.python.jp/install/windows/install.html ✓https://pythonlinks.python.jp/ja/index.html ⚫リンクを踏んだら，最新バージョンのpythonをインストールしてください ✓どのバージョンでも今回やる内容はおそらく問題ない ✓ダウンロードできたら，exeを実行してください
9. Pythonのインストール ◼Exeを実行したら適当に進めてください ⚫ただし，add python.exe to PATH はチェックマークを入れておいてください ✓（入れずにやったらpathの設定を自分でやる必要があるので，頑張ってください） ✓（困ったらpythonをuninstall しましょう）
10. VS Codeのinstall
11. VSCodeのインストール ◼公式からインストール ⚫特に注意することなく，着実と進めてください ✓https://code.visualstudio.com/download
12. VSCodeのインストール後 ◼Extensinsで以下のものをインストールしましょう！（任意） ⚫悪質なものもあるので，確認してからインストールしましょう！
13. 本題の前に 「仮想環境」を構築しよう
14. 仮想環境とは ◼1つのマシンの中に仮想的に作った環境のこと ⚫目的 ✓Python を使って開発や実験を行うときは、用途に応じて専用の実行環境を使いたい ✓なぜなら，目的によって同じパッケージでも異なるver.を使うときがあるから 地球環境 図 少し無理やりな例で仮想環境を説明 海中の環境 無重量の環境 熱真空の環境
15. Pythonの仮想環境とは？ ◼主にパッケージの管理を行う ⚫Python の上に作成され、明示的にインストールしたパッケージのみが利用可能 ⚫パッケージとは？ ✓便利な道具（関数やクラスなどのモジュールがまとまっているもの） ⚫Pip ✓pythonで書かれたパッケージソフトをインストールや管理するシステムのこと python Env1 Numpy : ver. ? Scipy : ver. ? Env2 Numpy : ver. ?
16. 適当なフォルダを作りましょう！
17. Python –m venv sample_env
18. これで仮想環境は作れた！（作っただけ）
19. VSCodeでpython_sample を開く（File->open folder)
20. 少し設定が必要です（アクティベートできない）
21. Setting.jsonに以下を追加（jsonは便利なモノ）
22. Setting.jsonに以下を記入：実演
23. .¥sample_env¥Scripts¥Activate.ps1 でアクティベート
24. 例えば，numpyをpipでインストール
25. 仮想環境から出ると設定はどうなっているだろうか？
26. とりあえず pythonを動かす
27. pythonファイルを作成しよう！（.py というやつ）
28. python sample.py で実行
29. ライブラリをインポートしてみよう→ModuleNotFoundError
30. 今回はcsvファイルのデータを使ってデータ処理してみる：pandas
31. インストールしたら
32. Pandasでcsvを読み込み（ディレクトリに注意）
33. pip install matplotlib
34. グラフをまずは書いてみよう！→実演
35. センサデータのグラフ化： 𝑦 𝑥 𝑧 ◼どんな動きをしているでしょうか？
36. Scipy 積分してみよう
37. Pip install scipy
38. Numpy フーリエ変換してみよう
39. Numpyでフーリエ変換 ◼実演
40. どんな動きだったか？
41. 実際はこんな動き（衛星も肉眼でみたいものですね） 𝑦 𝑥 𝑧 iOS, Sensor Logger
42. 再掲 𝑦 𝑥 𝑧 ◼どんな動きをしているでしょうか？
43. おわりに ◼Pythonライフの始まりです ⚫自分で実装すると時間がかかるものでも簡単に実行可能 ✓ただ自分で書くのも頭を使って楽しい ⚫今回の例は数値解析よりでしたが，他にも色んなことに使える ✓情報集め ✓深層学習（AI） ✓Jsonファイルの書き換えなど（機械音声の動画でもpythonを使って一部処理しています） ⚫勉強としては，関数とクラスを学ぶとよいでしょう ✓ライブラリを読むときなどにも必要です ⚫Python独自の癖みたいなものもあるので慣れていきましょう ✓変数定義が型宣言なしなど ⚫とりあえず何かやってみるとよいと思います ✓（後輩へ：GPSのコードは任せます）