【系列】Python编程思想（1）：Python简介与开发环境搭建

李宁老师的《Python编程思想》上线了，囊括了Python的核心技术，以及Python的主要函数库的使用方法。读者可以关注「极客起源」微信公众号，并输入  开始学习。

 

　　本系列文章深入介绍了Python的各种技术，堪称是目前最全的Python教程。主要目的是让读者可以了解Python的各种核心技术，包括各种Python函数库。本教程使用Python 3.8讲解，读者也并不需要纠结Python版本。如果读者当前正在使用更低的Python版本，如Python3.6或Python 3.7，并不需要更换Python版本。只要使用Python3.5以上的版本，就完全可以运行本教程的代码。

　　如果读者使用的是Anaconda中的Python环境，是无法使用最新的Python版本的。因为Anaconda集成了Python环境，但升级的速度并不快，所以大多数时候，Anaconda中的Python版本会比Python官方的版本滞后一些，如果也足够运行本教程的代码了。

本教程使用PyCharm作为Python的IDE，这也是本教程推荐使用的Python IDE。因为PyCharm功能非常强大，而且可以下载免费的社区版本来完成本教程的各种实验。

 

1. Python简介

　　伴随着大数据和人工智能的兴起, Python这门“古老”的语言重新出了青春。其实 Python一直是一门优秀的编程语言，不仅简洁、易用，而且功能强大，它能做到的事情太多了——既可用于开发桌面应用，也可用于做网络编程，还可用于开发Web应用，甚至可以开发移动App。可能正因为它能做到的方面太多，反而显得没有特别突出的一面。另外，由于 Python非常简单，很多非专业人士，甚至是一些小朋友都在用Python，这导致一些专业程序员对 Python抱有一定的偏见。

　　现在情况发生了改变，Python不仅可以做那些常规的应用，还可以编写大数据和人工智能这两个被认为高大上领域的程序，这使得 Python语言变得非常流行，目前在编程语言排行榜中，Python、Java和C语言总是抢占前三名。可能不同的排行榜调查的对象不同。但Python绝大多数时候都会出现在前三名。

 

2. Python 简史

　　虽然软件产业的历史相对于人类历史非常短暂，但在这短暂的历史中却诞生了非常多的编程语言，Python就是其中之一。 Python语言算得上一门“古老”的编程语言, Python流行这么久,必然有它的独到之处,下面我们简单介绍 Python的相关情况。

　　Python由 Guido van rossum于1989年年底出于某种娱乐目的而开发，Python语言是基于ABC教学语言的，而ABC这种语言非常强大，是专门为非专业程序员设计的。但ABC语言并没有获得广泛的应用，Guido认为是非开放造成的。

　　Python的“出身”部分影响了它的流行, Python上手非常简单,它的语法非常像自然语言,对非软件专业人士而言，选择 Python的成本非常低，因此某些医学甚至艺术专业背景的人，往往会选择 Python作为编程语言。

　　Guido在 Python中避免了ABC不够开放的劣势，Guido加强了 Python和其他语言如C、C++和Java的结合性。此外, Python还实现了许多ABC中未曾实现的东西，这些因素大大提高了 Python的流行程度。

　　2008年12月, Python发布了3.0版本（也常常被称为 Python3000或简称Py3k)。 Python3.0是一次重大的升级，为了避免引入历史包袱, Python3.0没有考虑与 Python2.x的兼容性。这样导致很长时间以来, Python2.x的用户不愿意升级到 Python3.0，这种割裂一度影响了 Python的应用。

　　毕竟大势所趋，开发者逐渐发现 Python3.x更简洁、更方便。现在，绝大部分开发者已经从Python2.x转移到 Python3.x，但有些早期的 Python程序可能依然使用了 Python2.x语法。

　　Python3.x的主要版本发布如下：

 

2009年6月, Python发布了3.1版本。

2011年2月, Python发布了32版本。

2012年9月, Python发布了3.3版本。

2014年3月, Python发布了34版本。

2015年9月, Python发布了3.5版本。

2016年12月, Python发布了3.6版本。

... ...

2020年2月24日，Python发布了3.8.2版本。

 

3. Python的前景

　　学会Python可以做很多事，但Python最为火爆的领域当属人工智能，在人工智能领域中，深度学习最受到关注。未来是人工智能的时代，有理由相信 Python 将发挥更大的作用。经过多年的演进，人工智能发展进入了新阶段。为抢抓人工智能发展的重大战略机遇：

随着中国政府加大对人工智能的投入，人工智能在中国的发展会更快速，而Python作为人工智能的首选编程语言，将成为进入人工智能领域的第一道门槛。下面就来看看中国政府在近几年在人工智能和Python语言方面有哪些举措。

• 2017年7月20日，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施。
• 2017年 10 月 11 日，教育部考试中心发布了“关于全国计算机等级（NCRE）体系调整”的通知，决定自 2018 年 3月起，在计算机二级考试加入了“Python 语言程序设计”科目。
• 2018年1月16日上午，教育部召开新闻发布会，介绍了《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版）》的有关情况，在此次“新课标”改革中，正式将人工智能、物联网、大数据处理划入新课标，这也就意味着今年秋季入学的高中生，将要开始学习 Python 了。

4 如何学好Python

 

如何学好Python语言，是所有初学者需要共同面对的问题，其实每种编程语言的学习方法都大同小异。下面是给初学者的几点建议。

• 大体了解一下Python是一种怎样的编程语言，以及主要的应用领域。说白了，就是要了解Python能做什么，擅长做什么。对Python语言有一个宏观的认识。
• 搭建开发环境，不管三七二十一，先弄出一个Hello World再说（可以复制现有的代码）。这样会给自己带来继续学习下去的信心。我们可以设想，学了一个星期，如何连一行代码都写不出来，继续学下去的兴趣还会剩多少呢？
• 不要深究设计模式，这些东西是给那些有多年经验的程序员准备的，而且设计模式也不是用来学的，更不是用来记的，是依靠自己的多年经验和实践得出来的。这就像学英语，只管说就好了，管他什么语法，说多了，英语自然就纯正了。所以在一开始写程序时，只管写就好了，让设计模式见鬼去吧！
• 模仿书中的例子代码，一定要自己亲手写代码，当然，一开始为了看运行结果，可以将书中的例子直接复制过来，但一定要完全自己写一遍，代码可以与书中的例子不同，只要实现同样的功能即可。
• 在编写代码的过程中，不需要对Python语言的语法死记硬背，如果某些语法实在记不住，就把这些语法写在卡片上，或干脆放到有道云笔记上，以便随时查看，写多了自然就记住了。
• 初学者不需要大量阅读Python的书籍，也不需要在网上查阅过多的技术资料，因为在自己的功力还没有达到一定火候时，摄入太多的信息会分散自己的精力，可能会适得其反。用一句武林中的话说就是：走火入魔。因此，对于初学者来说，选择一本合适的Python入门的书非常重要，例如，《Python从菜鸟到高手》一书全面介绍了Python的核心知识点，全书共33章，超过5万行代码。非常适合新手从零开始学Python。
• 经常总结是一个好习惯，这个习惯对于程序员来说尤其重要。读者可以经常把自己的学习心得，以及经常需要查阅的内容发布到博客上，这样不仅可以提高自己的技术能力，还可以提高自己的语言表达能力。
• 大量阅读源代码。如果前面的方法读者做的都很好，那么相信读者的技术水平已经有了一个质的飞跃，剩下来的工作就是更进一步地提高自己的技术能力。阅读各种开源项目的源代码是一个非常好的方式。

 

5 搭建开发环境

 

5.1 安装Python环境

　　不管用什么工具开发Python程序，都必须安装Python的运行环境。由于Python是跨平台的，所以在安装之前，先要确定在哪一个操作系统平台上安装，目前最常用的是Windows、Mac OS X和Linux三大平台。由于目前使用Windows的人数最多，所以本书主要以Windows为主介绍Python运行环境的搭建与程序的开发，其他操作系统的安装方法类似。

　　读者可以直接到Python的官网下载相应操作系统平台的Python安装包。

 

https://www.python.org/downloads

 

进入下载页面，浏览器会根据不同的操作系统显示不同的Python安装包下载链接。如果读者使用的是Windows平台，会显示如下图所示的Python下载页面。

 

　　如果读者使用的是Mac OS X平台，会显示如下图所示的Python下载页面。

不管是哪个操作系统平台的下载页面，都会出现“Download Python 3.8.2”按钮（随着时间的推移，可能版本号略有不同）。如果是Windows平台，下载的是exe安装程序，如果是Mac OS X平台，下载的是pkg文件，这是Mac OS X上的安装程序，直接安装即可。

　　现在主要来说说在Windows平台如何安装Python运行环境。首先运行下载的exe文件，会显示如下图所示的Python安装界面。建议读者选中界面下方的“Add Python 3.8 to PATH”复选框，这样安装程序就会自动将Python的路径加到PATH环境变量中。

　　在上面所示的界面中出现两个安装选项，“Install Now”和“Customize installation”，一般点击“Install Now”即可，点击该选项后，会开始安装Python，下图是显示安装进度的界面，读者只需要耐心等待Python安装完即可。

　　安装完后，会出现如下图的安装成功界面。

 

5.2 安装Anaconda

　　开发一个完整的Python应用，光使用Python本身提供的模块是远远不够的，因此，需要使用大量第三方的模块。在发布Python应用时安装这些第三方模块是一件令人头痛的事，不过有了Anaconda，让这件事轻松不少。Anaconda是一个集成的Python运行环境。除了包含Python本身的运行环境外，还集成了很多第三方模块，如本书后面要将的numpy、pandas、flask等模块都集成在了Anaconda中，也就是说，只要安装了Anaconda，这些模块都不需要安装了。

Anaconda的安装相当简单，首先进入Anaconda的下载页面，地址如下：

 

https://www.anaconda.com/download

 

Anaconda的下载页面也会根据用户当前使用的操作系统自动切换到相应的Anaconda安装包。Anaconda是跨平台的，支持Windows、Mac OS X和Linux。不管是哪个操作系统平台的安装包，下载直接安装即可。

Anaconda的安装包分为Python3.x和Python2.x两个版本，建议读者下载Python3.x

版的Anaconda。下载界面如下图所示。下载完后，直接安装即可。

 

 5.3 PyCharm安装

 

支持Python的开发环境非常多，但适合工程化开发的环境，PyCharm是最好的，所以本文强烈推荐读者使用PyCharm作为首选IDE。

 

读者可以从下面的链接下载PyCharm。

 

https://www.jetbrains.com/pycharm/download/

 

PyCharm有两个版本，一个是社区版本，另外一个呢是专业版本。如果读者只想学习Python本身的功能。那么可以选择免费的社区版本。

 

安装完后可以启动PyCharm，启动界面如下图所示。用户可以单击Create New Project创建一个新工程。

 

最初的开发界面如下图所示。

 然后通过右键菜单创建一个空的Python文件，创建的界面如下图所示。

 创建完first.py文件，就可以编写代码了，如下图所示。

 

编写完代码，在first.py右键菜单点击Run As，就可以直接运行first.py了。

 

如果机器上安装了多个Python环境，可以点击下图的Edit Configurations，来显示Run/Debug Configurations对话框，

并从Python interpreter列表框选择要使用的Python环境，如下图所示。

6. 测试开发环境

 

这一节来编写一个非常简单的Python程序来测试前面搭建的Python开发环境。这个程序定义了两个整数类型的变量n和m，并将两个变量相加，最后调用print函数输出这两个变量的和。

首先在first.py文件中输入如下的代码：

n = 20
m = 30
print("n + m =",n + m)

 然后按前面介绍的方式运行first.py，如果在Console中显示如图所示的内容，说明Python的开发环境安装成功。

好了，现在Python的开发环境已经搞定了，接下来就可以愉快地学习Python开发了。