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Python简介与环境安装

Python简介与环境安装​

Python 国内用户多读作“派桑”。

在生活中,人们使用汉语、英语、法语、德语、日语等不同的语言跟不同国家的人进行交流。在使用计算机时,人们不能直接使用英语等人类的语言和计算机交流,而是使用编程语言(Programming Language)将人们的想法编写成程序,再通过执行程序控制计算机去解决各种问题。在计算机世界有着数量众多的编程语言,Python 就是其中一种简单易学的编程语言。在实际应用中,Python 被广泛用于人工智能、云计算、科学运算、Web 开发、网络爬虫、系统运维、图形 GUI、金融量化投资等众多领域。

Python 是由 Guido van Rossum 在 1989 年圣诞节期间,为了打发无聊的圣诞节而编写的一个编程语言。现在,全世界差不多有 600 多种编程语言,但流行的编程语言也就那么 20 多种。Python 是最流行的编程语言之一,它的名字叫做 Python,是因为 Guido van Rossum 是一个 BBC 的喜剧节目——Monty Python's Flying Circus 的爱好者。

Python 语言的设计哲学是“优雅”、“明确”、“简单”。Python 开发者的哲学是“用一种方法,最好是只有一种方法来做一件事”。为了实现这一哲学,Python 语言致力于让自然语言的语法结构更加清晰明确。Python 语言的这一特点,使得学习 Python 语言非常容易,甚至对于没有编程经验的初学者也能很快上手开发程序。

Python 语言的发展历史可以分为三个时期:

  • Python 1.x: 1994 年发布,这是 Python 语言的早期版本,它包括整数、浮点数、复数、字符串、列表、元组、字典等基本数据类型,以及 if、while、for 等控制语句,但没有函数、模块、类等高级语法。
  • Python 2.x: 2000 年发布,这是 Python 语言的中期版本,它在 1.x 的基础上增加了函数、模块、类等高级语法,但是保留了 1.x 版本的许多不合理的语法,所以 Python 2.x 版本有“坑人”的嫌疑。
  • Python 3.x: 2008 年发布,这是 Python 语言的最新版本,它在 2.x 的基础上修复了许多已知的问题,并且还简化了语法,使得 Python 语言更加优雅。但是,由于 Python 3.x 不兼容 Python 2.x,导致 Python 2.x 的程序不能直接运行在 Python 3.x 上,所以 Python 3.x 的普及进程比较缓慢。

Python 语言的应用领域非常广泛,主要有以下几个方面:

  • 网络爬虫: Python 语言可以模拟浏览器,并且可以使用正则表达式、Beautiful Soup 等工具来提取网页中的信息。
  • 数据分析: Python 语言可以使用 NumPy、SciPy、Pandas、Matplotlib 等工具来进行数据分析。
  • 人工智能: Python 语言可以使用 TensorFlow、PyTorch、Keras 等工具来进行人工智能开发。
  • Web 开发: Python 语言可以使用 Django、Flask 等框架来进行 Web 开发。
  • 系统运维: Python 语言可以使用 Paramiko、Fabric、SaltStack、Ansible 等工具来进行系统运维。
  • 金融量化: Python 语言可以使用 PyAlgoTrade、Pybacktest、Zipline 等工具来进行金融量化投资。

Python 语言是目前最流行的编程语言之一,在 2018 年 8 月份,IEEE 发布了 2018 年 8 月编程语言排行榜,Python 语言排名第一,这是 Python 语言第一次登上榜首。Python 语言的发展前景非常广阔,Python 语言在人工智能、云计算、科学运算、Web 开发、网络爬虫、系统运维、图形 GUI、金融量化投资等众多领域都有着广泛的应用,Python 语言的发展前景非常广阔。

Python 语言的优点:

  • 简单易学: Python 语言较简单,与其他语言相比,Python 语言更容易上手。
  • 免费开源: Python 是免费的开源软件,可以自由地发布。
  • 高层语言: Python 语言是高层语言,不需要关心底层的硬件。
  • 可移植性: Python 语言可以在多种平台上运行,如 Windows、Linux、Mac OS 等。
  • 可扩展性: Python 语言支持 C、C++ 等其他语言扩展。
  • 可嵌入性: Python 语言可以嵌入到 C、C++ 等其他语言中。

Python 语言的缺点:

  • 运行速度慢: Python 语言的运行速度相比 C 语言、C++ 语言稍慢。
  • 代码不能加密: Python 语言的源代码不能加密,如果发布的话,任何人都可以破解你的程序。

安装Python​

Python官网下载网址

  • 本教程使用的是Python3.11

安装过程全部勾选。

  • 下载好的Python是一个（编程）语言包

如果我们安装了中文语言包，那么我们的系统就可以识别与显示中文。 如果我们安装了Python语言包，那么我们的系统就可以识别与运行Python程序。

pip​

在部分系统预装版中，python名为python3，pip为pip3

Python安装完成后，pip也会自动安装完成。

后续代码示例以python和pip为例

更新​

  • python -m pip install --upgrade pip
  • python -m pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --upgrade pip

换源​

  • Windows/ MacOS系统临时使用： pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple {包名}

  • Windows永久使用：

第一步: 在C:\Users\Administrator 目录下 创建pip文件夹

第二步：在第一步创建的文件夹下（C:\Users\Administrator\pip）创建pip.ini文件

第三步：记事本编辑保存pip.ini文件内容为以下部分：

[global]
index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/
[install]
trusted-host = pypi.tuna.tsinghua.edu.cn
  • MAC永久使用：
cd ~
mkdir .pip
cd .pip
vi pip.conf

写入以下内容

[global]
index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/
[install]
trusted-host = pypi.tuna.tsinghua.edu.cn

批量下载​

注意执行本条命令时，需要在requirements.txt文件所在的目录下执行。

  • pip install -r requirements.txt

  • pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple -r requirements.txt

requirements.txt参考内容

opencv-python
opencv-contrib-python
imageio
scipy
pillow
numpy
matplotlib
pandas
scikit-learn
tensorflow

Vscode安装​

Vscdoe官网下载网址

  • VSCode（Visual Studio Code）是一款通用跨平台的编辑器

它不会运行程序，它需要安装相应的语言包才能运行程序。它可以编辑任何语言的程序，支持几乎所有主流的开发语言的语法高亮、智能代码补全等。安装过程全部勾选。

  • 注意与Visual Studio区别

Visual Studio是一个集成的开发环境。

Vscode安装插件​

Vscode左侧菜单通常为：文件、搜索、源代码管理、调试、应用商店等等（不同版本显示不同）

逐一打开，找到应用商店，在其中搜索插件名称即可下载。推荐下载插件：

  • 简体中文包：包名：Chinese (Simplified) Language Pack for Visual Studio Code
  • Python包：包名：Python

拓展：Vscode的个性化设置​

  • 主题颜色

在设置中点击主题颜色，可以选择自己喜欢的主题颜色。推荐主题颜色为深色+

  • 保存时代码自动格式化

安装成功后可以在Vscode的设置中搜索format on save，勾选即可。

测试：在Vscode中新建一个xxx.py文件，输入以下内容：

print("hello world")

运行方式1：点击右上角的三角形运行按钮

运行方式2.在编辑器中输入python xxx.py运行

运行方式3：在编辑器中输入python -m xxx.py运行

可以看到输出结果为hello world。

python xxx.py和python -m xxx.py是两种加载py文件的方式: 1叫做直接运行 2把模块当作脚本来启动(注意：但是__name__的值为'main' )

vscode使用技巧​

跳转到定义： 使用 F12 快捷键或者右键选择 "Go to Definition" 可以跳转到光标所在符号的定义处。

格式化代码：使用 Alt + Shift + F 快捷键来格式化整个文件。

多行编辑： 使用 Alt + Shift + I 来进行多行编辑。

断点调试： 使用 F5 启动调试器，可以设置断点、单步执行、查看变量等。