第3章
CHAPTER 3


开发程序和工具





3.1我的第一个Python程序(Windows版)
Python的运行方法分成两种，本节将分别进行介绍。
1.  运行Python的第一种方法
通过程序集，选择并运行Command Mode，接着运行以下指令进入Python 环境。



python




在Python 的程序环境中直接输入以下程序，如图31所示。



print("see you again, powenko")






图31直接编写程序


通过这个方法会发现，简单的程序还能这样一行一行地输入，但是如果程序很长或者是需要测试、编写和修改，这个方法就不适合。
输入以下指令可离开Python环境。



exit()




2. 运行Python的第二种方法
通过文本编辑工具，先把程序写在纯文本文件中，到时候再告诉Python程序去读入这个文本并且运行。
Windows版的开发者，可以通过记事本等纯文本软件输入程序。在这个纯文本软件中，也写上刚才的程序，并且把它用UTF8文件格式存储为名为mycode.py的纯文本文件，如图32所示。








print("see you again, powenko")






图32Windows版的开发者可以通过记事本输入程序


运行方法： 
在cmd模式下，移动路径到刚才所写的mycode.py所在的位置，并且通过以下指令运行： 



python mycode.py




就能够成功运行Python程序，效果如图33所示。


图33Windows上的运行结果




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3.2我的第一个Python程序(Mac、Linux和树莓派版)
同样地，在Mac、Linux和树莓派上也可以打开Terminal文字模式。直接输入以下指令进入Python环境中。



$python




或者： 



$python3




并在Python中输入程序： 



print("see you again, powenko")




就能够运行该程序，结果如图34所示。


图34树莓派上运行Python的程序



另外，Mac、Linux和树莓派的用户，可以通过文字编辑软件或是内置的 nano软件，把要运行的程序事先写好，如图35所示。



$sudo nano mycode.py







图35通过nano软件打开mycode.py的文件


【实例1】mycode.py



print("see you again, powenko")




使用nano软件的Mac或树莓派开发者，通过按下Ctrl+O+Enter快捷键存储程序，并通过Ctrl+X+Enter快捷键离开文字编辑软件nano，结果如图36所示。


图36用nano文字编辑软件编写程序


运行结果： 
回到Terminal文字模式中，并通过如图37所示的指令就能够运行该程序。



$ python mycode.py






图37运行结果




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3.3开发和调试工具——PyCharm下载和安装
Python的开发和调试工具其实还不少，比较受欢迎的开发工具软件有： 
 PyCharm； 
 PyDev(Eclipse 的Python 版本)； 
 Thonny； 
 Anaconda的Spyder。
在此将介绍如何安装和设置PyCharm，它本身有Windows、Mac、Linux(包括数莓派)三种版本，在安装和使用方面与其他开发调试工具相比，PyCharm是最简单的IDE开发工具。
下面介绍PyCharm的安装过程。
1. 官网
进入PyCharm的官方网站http://www.jetbrains.com/pycharm/，单击Download进入下载页面，如图38所示。


图38PyCharm官方网站


2. 下载Python的最新版本
网页会自动判断现在的操作系统，并切换到相应的操作系统，单击Community下方的Download 就能够下载最新版本的PyCharm开发工具，如图39所示。当前Community社区版是免费使用的，而Professional专业版则是一个月的免费试用期，二者功能上的差异是： Professional专业版提供更多的用于HTML、JS和SQL的语法编辑功能。
3. 运行安装
等PyCharm安装文件完全下载后，单击该文件或单击Run运行，就能进行安装，如图310所示。



图39下载最新版本的PyCharm




图310运行安装



4. 安装
(1) 在安装介绍页面上，单击Next继续，如图311所示。
(2) 在安装位置设置页面上，使用系统默认的位置，单击Next进入下一步。
(3) 勾选32bit launcher创建桌面图标，勾选.py指定使用PyCharm软件为.py文件打开的工具。
(4) 创建开始菜单上的名称，单击Install继续。


图311安装软件便会进行安装的动作



5. 安装完成
出现图312之后，整个PyCharm安装过程便完成了。
补充说明： Mac、树莓派和Linux 的用户，也可以使用PyCharm软件来开发和测试Python，安装和设置的方法同在Windows环境下类似。


图312PyCharm安装完成




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3.4PyCharm工具介绍


图313PyCharm图标


双击桌面上的PyCharm图标，如图313所示，打开PyCharm软件。
第一次打开时，PyCharm会询问是否要导入旧版的PyCharm设置，如图314所示，因为是第一次使用，单击I do not have…。
而第一次引导会有JetBrains版权声明，单击Accept同意，如图315所示。



图314导入项目





图315单击Accept同意



接下来，PyCharm会询问外观式样的设置，使用默认值并单击OK同意，如图316所示。


图316单击OK同意


3.5创建项目
在PyCharm主菜单中，如图317所示，选择Create New Project就能创建新的项目。



图317选择Create New Project创建新的项目



在创建项目时，系统会询问如下内容。
 Location，项目位置： 存放项目的路径。
 Interpreter，运行Python程序的路径位置： 在此强烈推荐把路径指向刚刚安装的Python 3.6.6的路径，不然会自己多创建一份Python程序，在后面通过pip安装第三方函数库会带来麻烦。一般来说，位置为C:＼Users＼名字＼AppData＼local＼Program＼Python＼Python版本编号＼Python.exe。
完成后，选择Create创建新的项目，如图318所示。
接着，就会进入PyCharm主系统，如图319所示，需要创建Python脚本进行开发。单击左边的项目名称，在弹出菜单中选择New→Python File。
设置Python脚本的名称，如图320所示，这里使用的是mypython.py。
在新增的mypython.py文件中编写以下程序，如图321所示。



图318为项目设置路径





图319在项目中选择New→Python File





图320指定Python脚本名称为mypython.py



【实例2】mypython.py



1.print("powenko")

2.print("I love python")






图321在mypython.py文件中编写程序



运行程序时需要给项目指定主程序，如图322所示，单击左边的mypython.py，在弹出菜单中选择Run 'mypython'。



图322在mypython.py中选择Run 'mypython'运行程序



运行结果： 
运行编译的结果会出现在最下方的Console窗口中，如果有错误，如图323所示，也会出现在同一个地方。



图323运行结果





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使用书中配套代码的方法： 
以后只要打开一个项目，找到书中配套的xxx.py代码文件，通过鼠标拖放到PyCharm的程序区中，就会自动打开，并且通过刚刚讲述的方法就能运行和调试。此种方式相当方便，不再需要新增项目并进行设置而浪费时间。
本书所有的代码，也请依照此方法开发和测试。



补充说明： 请通过以下方法，确认运行python.exe的位置。这个动作很重要，因为PyCharm在新增项目时，会复制整套Python软件到项目中，如此一来，以后再安装第三方函数库pip时，会常常发生找不到相对应函数库的问题。
如图324所示，选择File→Settings。


图324选择File→Settings



接着，如图325所示选择Settings→Project:xxx→Project Interpreter，选择刚刚安装的Python 3.6.6，这样可以确认此项目用的是同一个Python，完毕后单击OK。如果找不到，重新开机，或者通过单击Show All自行指定python.exe。



图325选择刚刚安装的Python 3.6.6 版本


3.6调试
PyCharm最方便的是调试功能。为了能进入调试模式，在程序的数字后方单击一下，会出现如图326所示的圆圈，指定程序断点。相同方法重新做一遍就能删除断点。



图326指定程序断点


如何进入调试模式呢？如图327所示，进行以下操作。
(1) 在程序的空白处右击。
(2) 在弹出的菜单中选择Debug 'mypython'。


图327进入调试模式



只要程序中有指定断点，程序就会停在那个位置。而PyCharm软件会进入调试的画面，如图328所示，以下是开发者较为常用的功能。


图328调试模式


(1) 一次运行一行。
(2) 进入函数内。
(3) 用蓝底白字表示现在程序运行的位置。
(4) 切换到Console查看程序输出的结果。
(5) 重新运行程序。
(6) 继续运行，直到遇到下一个断点或运行完成。
(7) 停止调试模式。
(8) 查看现在程序的变量状态。
3.7安装其他的Packages函数库
Python语言一个最强大的地方就是拥有超级多的第三方函数库可以使用。本书会介绍两种安装函数库的方法： 第一种方法是按照以下步骤下载和安装相关的函数库Packages； 第二种方法见3.10节的介绍。
下面介绍通过PyCharm安装其他的Packages函数库。
Windows的用户请在PyCharm中选择File→Settings→Project→Project Interpreter。Mac或Linux的用户则在PyCharm中选择PyCharm→Preferences→Project→Project Interpreter。
(1) 如图329所示，选择Project→Project Interpreter。


图329添加和安装其他的Packages函数库


(2) 确认要安装的其他Packages函数库位置。请注意，推荐与之前Python 3.6路径位置相同。
(3) 通过【＋】号就能添加和安装其他Python函数库。
(4) 推荐先单击pip的项目包，然后按下箭头【↑】图标，让pip包升级到最新版本。
(5) 接着进行如下操作，如图330所示。


图330添加和安装其他Python的函数库


 查找或选择输入的函数库名称，如numpy。
 单击要安装的函数库，如numpy。
 单击Install Package。
 下载进行安装，出现Package xx installed successfully就代表安装成功。
而另外一种安装第三方函数库的方法是通过pip指令的方式，3.10节会有详细介绍。
3.8安装Anaconda
Anaconda也是很多人常用的Python开发工具，它的特点如下： 
 包含了众多流行的科学、数学、工程、数据分析的Python包。
 完全开源和免费。
 额外的加速、优化是收费的，但对于学术用途可以申请免费的License。
 全平台支持： Linux、Windows、Mac。
 支持Python 2.6、Python 2.7、Python 3.3、Python 3.4，可自由切换。
 内带Spyder编译器。
 自带Jupyter notebook环境，也就是网页版的Python。
1. 下载
通过https://www.continuum.io/downloads网页选择实际的操作系统，如图331所示，并单击Python的版本，如果没有特别的情况，请选择Python 3.6。



图331下载Anaconda



单击后就能下载Anaconda安装包，如图332所示。



图332Anaconda 安装包



2. 安装
下载之后，如图333所示进行安装。在安装的过程中勾选Add Anaconda to the system PATH environment variable项目，可以避免因为路径的关系找不到 Anaconda 开发工具。另外，安装完毕会询问是否要安装微软的Visual Studio Code，因为本书是用来学习Python的，所以选择Skip跳过，这样就完成整个安装过程了。


图333安装过程




图333 (续)




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3.9使用Anaconda
如图334所示，选择Anaconda→Spyder引导开发工具。
图335为Anaconda的开发工具 Spyder的主界面。
另外，引导Anaconda后，其系统也内置网页版的Python调试和开发系统Jupyter，如图336所示。



图334选择Anaconda→Spyder引导开发工具





图335Anaconda的开发工具Spyder主界面






图336Jupyter网页版的Python调试和开发工具




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3.10pip安装包
pip是 Python的包管理程序，通过pip可以轻松管理和下载安装第三方的扩充包，程序员写程序也变得更轻松。Python的扩充包以 .egg为后缀，.egg 就是一个 zip文件。
在新的Python版本中已经包含了pip安装工具，而Windows的用户可以通过用管理员权限运行Command Prompt命令提示模式，如图337所示。



图337用管理员权限运行Command Prompt



若是使用Python 3.x的用户，推荐使用pip3软件。它和pip的指令是一样的，只是特别针对Python 3.x的用户。下面介绍pip常用的指令。
1. 安装
请在命令行模式下输入下列指令： 



pip install'包名称'




默认会安装当前最新的版本，如安装numpy包，如图338所示。



pipinstallnumpy






图338安装包


亦可以安装指定版本，如下： 



pip '［包名称］==［版本］'




以安装virtualenv并指定 1.6.3 版本为例： 



pipinstall virtualenv==1.6.3




或可以指定一个样例的版本： 



pip installvirtualenv>=1.6.3

pip install virtualenv<1.6.3




也可以指定一个网络链接来安装： 



pip install install http://example.com/virtualenv-1.6.4.zip

pip install git+https://github.com/simplejson/simplejson.git

pip install svn+ssh://svn.zope.org/repos/main/zope.interface/trunk/





2. 删除
pip相较于easy_install，支持较多自动化清理的工作，后续不用再人工清理残留文件。



pip uninstall'包名称'




如删除numpy这个包： 



pipuninstallnumpy




亦可以删除指定版本，如图339所示。


图339删除包



3. 升级pip 安装软件
在命令行模式下输入下列指令： 



python -m pip install--upgrad pip




4. 利用pip列出所有已安装包的版本
在命令行模式下输入下列指令： 



pipnumpy





5. 利用pip升级包
在命令行模式下输入下列指令： 



pip install -U "［包名称］"




比如，更新numpy包： 



pip install -U "numpy"




6. 列出已经安装的包和版本
在命令行模式下输入下列指令，如图340所示。



pip list






图340pip list运行效果


7. 利用pip查找可安装或管理的包
在命令行模式下输入下列指令： 



pip search［关键字］




8. 列出使用样例
要列出pip的使用样例，可在命令行模式下输入下列指令： 



pip help






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3.11本书需要安装的第三方函数库列表
为了方便读者学习，在此列出本书需要安装的第三方函数库列表。



pip install Pillow# 显示图片

pip install Pillow-PIL # 显示图片

pip install PyInster# 把.py文件包装成.exe文件

pip install XlsxWriter # Excel函数库

pip install beautifulsoup4# 爬虫等函数库

pip install MySQL-python # 数据库Python 2.x

pip install pymysql # 数据库Python

pip install TensorFlow# TensorFlow类神经

pip install h5py # TensorFlow类神经的权重函数库

pip install jieba # 中文语义处理

pip install lxml # XML处理

pip install matplotlib# 画图表函数库

pip install opencv-python# OpenCV函数库

pip install opencv-contrib-python# OpenCV函数库

pip install pandas # 窗体数据函数库

pip install pandas-datareader# 窗体数据函数库

pip install requests# 网络函数库

pip install scipy# 机器学习函数库

pip install xlrd # XML处理函数库

pip install xlwt # XML处理函数库