第1章:环境搭建

🎉摘要:本教程手把手教你安装 Python 和 PyTorch(CPU 版),并通过 3 行代码验证安装是否成功,助你快速搭建深度学习开发环境,避免常见踩坑。

这一章的目标

把 PyTorch 装好,写 3 行代码确认它能正常工作。

不要在这一步卡住。如果踩坑了,看本章后面的“踩坑与常见问题”。

我们需要装什么?

先说结论:你只需要装 PythonPyTorch 两样东西。

Python

如果你电脑上还没有 Python,去 python.org 下载安装。安装时注意勾选 "Add Python to PATH"(Windows 用户尤其要看清楚这个选项,用于将 Python 的 bin 目录添加到环境变量,你可以在命令行直接执行命令)。

📌 术语:Python 版本

教程里用到的语法基本都是 Python 3.6+ 就支持的,所以你装 3.8、3.9、3.10、3.11 都没问题。但不要去装 Python 2.x,那个太老了。

装好后打开终端(Windows 按 Win+R,输入 cmd),敲下面这个命令检查:

python --version

如下图:

应该显示类似 Python 3.10.x 就行(笔者这里显示 Python 3.13.5)。

PyTorch

PyTorch 是目前最流行的深度学习框架之一(另一个是 TensorFlow)。你可以把它理解成一个"搭积木工具箱"——它帮你把神经网络的各种组件(层、激活函数、优化器等等)都封装好了,你只需要像搭积木一样把它们拼起来就行。

官网:https://pytorch.org/get-started/locally/

装 PyTorch 只需要一行命令。但这里有个坑:PyTorch 分 CPU 版和 GPU 版。

  • CPU 版:用电脑的处理器训练,速度慢但不需要显卡,任何电脑都能跑

  • GPU 版:用 Nvidia 显卡训练,速度快但需要你的显卡支持 CUDA

对于我们这个 MNIST 项目来说,数据量很小,CPU 训练完全够用(整个训练也就几分钟)。所以我强烈建议你先装 CPU 版,跑通了再说。

可以直接在官网根据需要选择版本、操作系统、安装方式、语言等,自动帮您生成执行命令,如下图:

打开终端,执行:

pip install torch torchvision --index-url https://download.pytorch.org/whl/cpu

这行命令干了什么:

  • torch是 PyTorch 的核心库

  • torchvision是 PyTorch 官方出的图像处理工具包,我们后续加载 MNIST 数据集会用

  • --index-url指定从 PyTorch 官方的 CPU 源下载(默认源可能没有 CPU 版)

等它下载安装完就行。

下面是笔者本机执行的记录,由于已经安装过所以安装非常快:

C:\Users\Administrator> pip install torch torchvision --index-url https://download.pytorch.org/whl/cpu
Looking in indexes: https://download.pytorch.org/whl/cpu
Requirement already satisfied: torch in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (2.13.0)
Requirement already satisfied: torchvision in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (0.28.0)
Requirement already satisfied: filelock in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from torch) (3.25.2)
Requirement already satisfied: typing-extensions>=4.10.0 in .\AppData\Roaming\Python\Python313\site-packages (from torch) (4.16.0)
Requirement already satisfied: setuptools>=77.0.3 in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from torch) (82.0.0)
Requirement already satisfied: sympy>=1.13.3 in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from torch) (1.14.0)
Requirement already satisfied: networkx>=2.5.1 in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from torch) (3.6.1)
Requirement already satisfied: jinja2 in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from torch) (3.1.6)
Requirement already satisfied: fsspec>=0.8.5 in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from torch) (2026.7.0)
Requirement already satisfied: numpy in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from torchvision) (2.3.1)
Requirement already satisfied: pillow!=8.3.*,>=5.3.0 in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from torchvision) (12.2.0)
Requirement already satisfied: mpmath<1.4,>=1.1.0 in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from sympy>=1.13.3->torch) (1.3.0)
Requirement already satisfied: MarkupSafe>=2.0 in D:\Program Files\Python313\Lib\site-packages (from jinja2->torch) (3.0.2)

[notice] A new release of pip is available: 26.0.1 -> 26.1.2
[notice] To update, run: python.exe -m pip install --upgrade pip

💡 要不要用 conda?

如果你本来就在用 Anaconda/Miniconda(https://www.anaconda.com/),也可以用 conda install 装 PyTorch。如果你不知道 conda 是什么,就别管了,直接 pip 装就行。对新手来说 pip最省事。

验证安装

装好之后,在 Python 里跑下面这 3 行代码,确认一切正常:

import torch

# 创建一个包含 [1, 2, 3] 的张量(可以简单理解成"数组")
x = torch.tensor([1, 2, 3])
print(x)           # 输出: tensor([1, 2, 3])
print(x + 1)       # 输出: tensor([2, 3, 4])
print(torch.__version__)  # 输出类似: 2.0.1+cpu

如果输出跟上面类似,恭喜你,环境搞定了。

笔者执行过程如下:

C:\Users\Administrator> python
Python 3.13.5 (tags/v3.13.5:6cb20a2, Jun 11 2025, 16:15:46) [MSC v.1943 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import torch
>>> x  = torch.tensor([1,2,3])
>>> print(x)
tensor([1, 2, 3])
>>> print(x+1)
tensor([2, 3, 4])
>>> print(torch.__version__)
2.13.0+cpu
>>>

📌 新术语:张量(Tensor)

第一次看到 "tensor" 这个词可能觉得很高大上,其实它就是 PyTorch 里的一种多维数组

  • 一维张量 = 向量 = 比如 [1, 2, 3]

  • 二维张量 = 矩阵 = 比如一张表格

  • 三维张量 = 比如一张彩色图片(长 × 宽 × RGB 3 个通道)

第 2 章会详细讲,现在你知道它"就是个数组"就行。

你可能还想装的东西

以下不是必需的,但会让写代码更舒服:

# matplotlib:画图用的(第 9 章可视化要用)
pip install matplotlib

# scikit-learn:机器学习工具库(第 8 章评估模型用,主要是混淆矩阵)
pip install scikit-learn

# numpy:科学计算库(PyTorch 内部其实也在用)
pip install numpy

如果你懒得一个个装,我整理了一个 requirements.txt,内容如下:

torch>=2.0.0
torchvision>=0.15.0
matplotlib>=3.5.0
scikit-learn>=1.0.0
numpy>=1.20.0

保存后用 pip install -r requirements.txt 一键安装。

注意:python 中使用 requirements.txt 来存放项目的依赖,类似 Java 项目的 pom.xml。

踩坑与常见问题

Q: pip 提示 "command not found" / "不是内部或外部命令"

可能是 Python 安装时没勾选 "Add Python to PATH"。解决方法:

  • 重装 Python,这次记得勾选那个选项(或者找到 Python 的安装目录,将 python.exe 所在的目录添加到 PATH 环境变量,关闭命令行,重新打开命令行即可)

  • 或者用 python -m pip install ... 代替 pip install ...

Q: PyTorch 安装特别慢

正常,因为在国内访问国外服务器有时候很慢。你可以试试换清华镜像源:

pip install torch torchvision -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

注意:清华源的 torch 包可能需要指定具体版本,否则可能装不上。如果上面命令报错,还是用 PyTorch 官方源。

Q: 导入 torch 时报错 "DLL load failed"

很可能是 Python 版本太新或太旧。试试 Python 3.9 或 3.10,这两个版本兼容性最好。

Q: 我已经有 Nvidia 显卡,想用 GPU 训练

pytorch.org 首页,选择你的 CUDA 版本,网站会自动给你生成安装命令。不过对于本教程,CPU 就够用了,先把整个流程跑通再说。

注意,这里的 CUDA,是 NVIDIA 显卡的并行计算平台,让 GPU 跑张量运算,加速神经网络训练。

本章小结

你现在应该:

  • ✅ Python 装好了

  • ✅ PyTorch CPU 版装好了

  • ✅ import torch 不报错

下一章我们开始和 MNIST 手写数字数据集"见面"。

点击查看完整的检查环境是否安装正确示例代码。

 

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