开启Python之旅

内容概要：

• 部署Python环境
• 第一个Python程序“Hello,World”
• 使用Python的IDE

1.1　部署Python环境

1.1.1　Anaconda简介

我们虽然可以通过官网安装Python，但本书推荐直接安装Anaconda。Anaconda是Python最受欢迎的科学计算环境，其内置Python安装程序，安装简单，并且配置了众多的科学计算包。Anaconda支持多种操作系统，如Windows、Linux和Mac，并集合了上百种常用Python包，如NumPy、Pandas、SciPy和Matplotlib等。安装Anaconda时，这些包也会被一同安装，同时可兼用Python多版本，支持多版本共存。

Anaconda具有如下特点。

• 开源。
• 安装过程简单。
• 高性能地使用Python和R语言。
• 免费的社区支持。

1.1.2　在Windows系统中安装Anaconda

首先从Anaconda官网下载对应自己系统版本的Anaconda，具体下载界面如图1-1所示。

图1-1　Anaconda下载界面

以64位Windows10系统为例，选择下载对应的Windows版本即可。本书中所有案例都是基于Anaconda的Python来完成的。

安装exe文件完成后，按照步骤进行安装，如图2-2所示，安装完成之后如图2-3所示。运行开始菜单中的Anaconda Prompt，输入命令conda list，出现如图2-4所示的效果则代表安装成功。

图1-2　Anaconda安装界面

图1-3　开始菜单中的Anaconda

图1-4　输入conda list命令的返回结果

1.1.3　在Linux系统中安装Anaconda

当前选取的Linux环境是CentOS 6.5，其他Linux环境下的安装依照Anaconda官方介绍的操作即可。首先下载Linux版本的Anaconda，即Anaconda3-5.2.0-Linux-x86_64.sh，如图2-5所示。

图1-5　Linux版Anaconda下载界面

下载完成之后进入文件下载目录，打开终端，根据版本输入下面的安装执行命令：

 $ bash Anaconda3-5.2.0-Linux-x86_64.sh 

输入完成之后得到结果如下：

 Welcome to Anaconda3 5.2.0 In order to continue the installation process, please review the license agreement. Please, press ENTER to continue >>> 

按照提示，按回车键，接下来会提示你是否接受协议，这里直接输入“yes”，再按回车键即可（默认是no）。

 Do you accept the license terms? [yes|no] [no] >>> Please answer 'yes' or 'no':' >>> 

选择“yes”之后进入配置路径环节。

 Anaconda3 will now be installed into this location: /home/fileservice/anaconda3 - Press ENTER to confirm the location - Press CTRL-C to abort the installation - Or specify a different location below [/home/fileservice/anaconda3] >>> 

这里输入“python”进行安装。继续按照提示操作，这时会问是否需要为Anaconda配置环境变量，如果选择no，需要到安装完成的Anaconda3/bin目录下才能执行Anaconda以及其他附属命令。

 installation finished. Do you wish the installer to prepend the Anaconda3 install location to PATH in your /home/fileservice/.bashrc ? [yes|no] [no] >>> 

如果Anaconda的版本比较新（5.1以上），在安装完成后会提示是否需要安装Microsoft的VSCode编辑工具。为了免去配置其他编辑器而浪费过多时间，一般在这里选择“yes”，安装VSCode。

 Thank you for installing Anaconda3! ============================================================= Anaconda is partnered with Microsoft! Microsoft VSCode is a streamlined code editor with support for development operations like debugging, task running and version control. To install Visual Studio Code, you will need: - Administrator Privileges - Internet connectivity Visual Studio Code License: https://code.visualstudio.com/license Do you wish to proceed with the installation of Microsoft VSCode? [yes|no] >>> 

在命令行输入Python命令，验证是否安装成功。

 Python 3.5.2 (default, Nov 17 2016, 17:05:23) [GCC 5.4.0 ] on linux Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> 

如上显示结果所示，Python环境已经由Anaconda自动托管，以后就再也不用担心Python的包依赖问题了。

1.2　第一个Python程序“Hello,World”

1.2.1　“Hello, World”的由来

“Hello, World”是编程入门的经典语句，也是很多编程人员学习编程语言时的第一个示例程序。

实际上，“Hello,World”程序是指在计算机屏幕上输出“Hello, World”这行字符串的计算机程序，如图2-6所示。程序员一般都用这个程序测试新的系统或编程语言。对程序员来说，看到这两个单词显示在电脑屏幕上，往往表示他们的代码已经能够编译、装载以及正常运行了，这个输出结果就是为了证明这一点。

图1-6　Hello, World输出

“Hello,World”几乎是所有编程语言的起点，在世界各国的编程教材中，“Hello, World”总是作为第一个案例记录于书本之中！

1978年，Brian Kernighan（如图2-7所示）和Dennis M. Ritchie在The C Programming Language中首次使用了“Hello,World”，因为它简洁、实用，并包含了一个程序所应具有的一切，因此后来的编程类图书作者遵从这一范例，直到今天依然如此。

图1-7　Brian Kernighan（图片来源：维基百科）

非常不幸的是，当Forbes India杂志采访他的时候，他自己对这段传奇故事中的一些记忆已经有点儿模糊了。当被问及为什么选择“Hello, World”时，他回答说：“我只记得，我好像看过一幅漫画，讲述一枚鸡蛋和一只小鸡的故事，在漫画中，小鸡说了一句‘Hello, World’。”

尽管没人能够科学地解释为什么“Hello, World”能够流行至今，但是它的确成为了计算机发展历史上一个具有重要意义的里程碑。

1.2.2　实现“Hello,World”

输出“Hello,World”是学习任何一门编程语言的第一课，要在终端设备输出“Hello World！”，有以下两种方式。

1．基于Python环境实现

下载安装Python后，打开CMD或PowerShell，如图2-8所示。之后输入指令python，即出现如图1-9所示的内容。看到出现“>>>”，就意味着进入了Python交互式环境。

图1-8　启动CMD

图1-9　CMD中启动Python环境界面

代码非常简单，只需要一行。具体的执行过程是，首先Python解释器读取程序，接着逐条语句地解释执行，分析语句的含义，并指挥计算机完成该语句描述的功能。也就是说，解释执行上一条语句之后，再去解释执行下一条语句。

Python启动成功了！接着输入代码“print(“Hello World！”)”并按回车键，结果如图2-10所示。

图1-10　交互式实现“Hello World！”

屏幕上已经出现了“Hello World！”，这样就表示成功了。输入语句的功能如图1-11所示。

图1-11　交互式实现“Hello World！”

小贴士： print在不同Python版本下的说明

print是Python中的输出函数，它的意义是向屏幕输出内容。在Python 2中，可以采用“print +要输出的内容”，但是在Python 3中，这样是不可以的，必须要采用print(内容)的形式。

2．通过脚本实现

接着尝试用脚本来完成这个任务。在任意位置创建一个Python文件，其后缀为.py。

新建一个空白的txt文本，将后缀改为.py，此时它就变为Python程序打开方式的图标，如图1-12所示。

接着在终端运行它，首先通过命令cd C:\Users\dell pc\Desktop进入当前helloworld.py文件所在的文件夹路径，之后在当前输入栏输入“python Python文件名”（注意python与Python文件名之间存在空格），运行结果如图2-13所示。

图1-12　构建.py文件流程图

图1-13　Python执行脚本界面

小贴士：打开终端的方式

在Windows系统下按下“Shift”键的同时，在你要操作的文件夹上单击鼠标右键，在弹出的菜单中会出现“在此处打开命令窗口”或者“在此处打开Powershell窗口”，直接在当前目录下打开CMD，在里面输入“python + Python文件名”。

1.3　使用Python的IDE

IDE是集成开发环境（Integrated Development Environment）的英文缩写，它集成了程序开发中所需的一些基本工具、基本环境和其他辅助功能。

1.3.1　交互式解释器——Jupyter notebook

Jupyter notebook的前身是IPython notebook，其图标如图1-14所示。它是一个非常灵活的工具，你可以在里面同时保留代码、图片、评论、公式和绘制的图像，并且支持Markdown[1]。

Jupyter具有非常强的可扩展性，支持多种编程语言，并且易于部署到个人电脑和几乎所有的服务器上，只需要使用SSH或HTTP接入即可，并且Jupyter notebook是完全免费的。

图1-14　Jupyter notebook

Jupyter默认设置使用Python kernelnotebook。Jupyter notebook源自于Jupyter项目，Jupyter这个名字是它所支持的3种核心编程语言（Julia、Python和R）的缩写词。

在安装Anaconda的过程中，Jupyter notebook已经被一同安装，因此直接启动即可。如果没有安装Anaconda而是安装的原生Python，那么进入命令行执行pip install jupyter就可以了。图2-15所示为命令行终端，输入“jupyter notebook”，即可启动。

图1-15　Jupyter notebook启动界面

同时，开启Jupyter notebook的路径是当前输入命令的路径，Jupyter notebook主界面如图1-16所示。

图1-16　Jupyter notebook主界面

如果想新建一个notebook，只需要单击“New”，然后选择希望创建的notebook类型即可。当前，Jupyter notebook默认类型是Python 3，如图2-17所示。

图1-17　Jupyter notebook默认启动Python 3

因为当前只有一个Python内核，所以我们运行一个Python notebook。在新打开的标签页中会看到notebook界面，目前里面是初始状态，如图2-18所示。在当前界面，就可以在In[ ]:后面输入内容，执行Python程序。

图1-18　Jupyter notebook操作界面

图1-18所示为一个代码单元格（code cell），以[]开头。在这种类型的单元格中，可以输入并执行任意代码。例如，输入“print (“hello world”)”并按下“Shift”和回车键。之后，单元格中的代码就会被执行，光标也会被移动到一个新的单元格，得到如图2-19所示的结果。

图1-19　用Jupyter notebook 实现“Hello, World”

Jupyter notebook是一款非常强大的工具，可以创建漂亮的交互式文档、制作教学材料等。

1.3.2　集成开发环境——PyCharm

PyCharm是著名的Python IDE，其图标如图2-20所示，由知名的IDE开发商JetBrains出品。PyCharm除了具备一般Python IDE的功能（比如调试、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、单元测试、版本控制）外，还特别对Python Web开发进行了优化设计（Django、Flask、Pyramid和Web2Py等）。同时除了Python之外，PyCharm还支持其他Web开发语言，如JavaScript、Node.js、CoffeeScript、TypeScript、Dart、CSS和HTML。它可以很容易地与Git和SVN等版本管理（VCS）工具集成。

图1-20　PyCharm图标