第1章Python语言简介及软件安装 1.1　Python 语言简介 1.Python语言简介 Python语言是一种解释型、面向对象的编程语言。由荷兰人吉多·范罗苏姆(Guido vanRosum)于1989年年底发明,被广泛应用于处理系统管理任务和科学计算。 Python是一个开源语言,拥有大量的库,可以高效地开发各种应用程序,因此又被称为 胶水语言。 2.Python的特点 Python的设计秉承优雅、明确、简单的理念,具有以下特点。 1)简单、易学 Python是一种代表简单主义思想的语言。阅读一个良好的Python程序感觉就像是在 读英语一样。它能使你专注于解决问题而不用明白语言本身。同时Python很容易上手,因 为它有极其简单的说明文档。 2)速度快 Python的底层是用C语言编写的,很多标准库和第三方库也都是用C语言编写的,运 行速度非常快。 3)免费、开源 Python是FLOSS(自由/开放源码软件)之一。使用者可以自由地发布这个软件的复制 版、阅读它的源代码、对它做改动或把它的一部分用于新的软件中。 4)高层语言 用Python语言编写程序时不用考虑如何管理程序使用内存这一类的底层细节。 5)可移植性 由于Python的开源本质,它已经被移植在许多平台上(经过改动使Python能够工作在 不同平台上),这些平台包括Lix、Wis、VMS 、s以及Goe基于Lix开发的 Android平台等。 nundowSolarioglnu 6)解释性 用Python语言编写的程序不需要编译成二进制代码,可以直接从源代码运行程序。在 计算机内部,Python解释器把源代码转换成字节码的中间形式,然后再把它翻译成计算机 使用的机器语言并运行。这使得Python程序使用更加简单且易于移植。 7)面向对象 Python既支持面向过程的编程,也支持面向对象的编程。在面向过程的语言中,程序 是由过程或可重用代码的函数构建起来的;在面向对象的语言中,程序是由数据和功能组合 而成的对象构建起来的。 2 8)可扩展性与可嵌入性 如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开,可以部分程序使用C或 C++编写,然后在Python程序中调用它们。同时也可以把Python嵌入C/C++程序,从而 向程序用户提供脚本功能。 9)丰富的库 Python有很庞大的标准库,它可以帮助处理各种工作,包括正则表达式、文档生成、单 元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI 、FTP 、电子邮件、XML 、XML-RPC 、HTML 、WAV 文件、密码系统、GUI(图形用户界面)、Tk 和其他与系统有关的操作。除了标准库以外,还 有许多其他高质量的库,如wxPython、Twisted和Python图像库等。 3.Python的应用领域 随着Python语言的盛行,它使用的领域越来越广泛,如网站与游戏开发、机器人与航天 飞机控制等。Python主要应用于以下领域。 1)系统编程 Python提供应用程序编程接口(ApplicationProgrammingInterface,API), 能够进行系 统的维护和开发。 2)科学计算和统计 Python程序员可以使用NumPy、SciPy、Matplotlib等模块编写科学计算程序。众多开 源的科学计算软件包均提供了Python的调用接口,如著名的计算机视觉库OpenCV 、三维 可视化库VTK 、医学图像处理库ITK 等。 3)图形用户界面(GUI)开发 Python支持GUI 开发,使用Tkinter、wxPython或者PyQt 库可以开发跨平台的桌面 软件 4 。 )数据库编程 Python语言提供了对目前主流数据库系统的支持,例如MicrosoftSQLServer、Oracle、 Sybase、DB2 、MySQL 、SQLite等。在编程的过程中,通过PythonDB-API(数据库应用程序 编程接口)规范与数据库进行通信。 1.2　Python 开发环境及工具 Python是一种开源、免费的脚本语言,它并没有提供一个官方的开发环境,需要用户自 主选择编辑工具。目前,Python的开发环境有很多种,例如IDLE 、PyCharm 、DrPython、 Spyder、SPE 等。 1.IDLE 开发工具 IDLE 是Pyn内置的集成开发环境(t, thoIntegratedDevelopmentEnvironmenIDLE), 它由Python安装包提供,也就是Python自带的文本编辑器。 IDLE 为开发人员提供了许多有用的功能,如自动缩进、语法高亮显示、单词自动完成以 及命令历史等。在这些功能的帮助下,用户能够有效地提高开发效率。 2.Anaconda开发工具 Anaconda可以便捷获取包且对包能够进行管理,同时可以对环境统一管理。Anaconda 包含了conda、python在内的超过180 个科学包及其依赖项。 3 Anaconda具有开源、安装过程简单、高性能使用Python和R语言以及免费的社区支持 等特点,这些特点的实现主要基于Anaconda拥有conda包、环境管理器以及1000多个开 源库。 Anaconda可以在Windows、macOS、Linux(x86/Power8)等系统平台中安装使用。系 统要求是32位或64位,下载文件大小约500MB,所需空间大小约3GB。 3.PyCharm 开发工具 PyCharm 是由JetBrains打造的一款PythonIDE,它带有一整套可以帮助用户使用 Python语言开发时提高其效率的工具,比如调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提 示、自动完成、单元测试、版本控制等。此外,该IDE 还提供了一些高级功能,以用于支持 Django框架下的专业Web开发。 PyCharm 的特点有以下几个方面。 (1)PyCharm 具有IDE的常用功能,比如调试、Project管理、代码跳转、智能提示、自动 完成、单元测试、版本控制等。 (2)PyCharm 提供用于Django 的开发工具,并且支持Google App Engine 和 IronPython。 (3)Python重构功能使用户能在项目范围内轻松进行重命名,提取方法、超类,导入域、 变量或常量,移动、前推或后退重构。 (4)Python支持GoogleApp引擎,用户可选择使用Python运行环境为GoogleApp引 擎进行应用程序的开发,并执行程序部署工作。 (5)Python集成版本控制功能,录入、登出、视图拆分与合并等功能都能在统一的VCS 用户界面(可用于Mercurial、Subversion、Git、Perforce和其他的SCM)中得到。 (6)Python的可自定义和可扩展功能可以绑定Textmate、NetBeans、Eclipse& Emacs 键盘主盘,以及Vi/Vim 仿真插件。 4.库的安装与管理 Python库分为标准库和扩展库(第三方库),Python的标准库是Pyhon安装时默认自 带的库,Python的第三方库需要下载或在线安装到Python的安装目录下。 Python有easy_install和pip两个基本的库管理工具,目前大部分使用者都采用pip对 扩展库进行查看、安装与卸载。下面介绍几个常用的pip命令方法。 1)查看扩展库 cmd> pip list 例如: X:\Users\admin\AppData\Local\Programs\Python\Python36\Scripts>pip list 2)查看当前安装的库 cmd> pip show Package #Package 指库名称 例如: X:\Users\admin\AppData\Local\Programs\Python\Python36\Scripts>pip show jieba 4 3)安装指定版本的扩展库 cmd> pip install Package ==版本号 例如: X: \Users \admin \AppData \Local \Programs \Python \Python36 \Scripts > pip install django==1.9.7 4)离线安装扩展库文件whl cmd> pip install Package.whl 例如: X:\Users\admin\AppData\Local\Programs\Python\Python36\Scripts>pip install numpy- 1.15.4+vanilla-cp35-cp35m-win_amd64.whl 5)卸载扩展库 cmd> pip uninstall Package 例如: X: \ Users \ admin \ AppData \ Local \ Programs \ Python \ Python36 \ Scripts > pip uninstall django 6)更新扩展库 cmd> pip install -U requests 例如: X:\Users\admin\AppData\Local\Programs\Python\Python36\Scripts> pip install -U jieba 说明:U 为大写字母。 1.3　软件安装 1.3.1 Python的安装与使用 Python的安装与使用步骤如下。 (1)打开Python的官方网站(https://www.python.org),如图1.1所示,在Downloads 菜单下选择要安装的操作系统类型。以Windows为例,如图1.2所示,单击Windows选项, 找到需要的版本(如Python-3.6.0.exe64位),下载即可。 (2)双击下载的程序文件,例如python-3.6.0-amd64-webinstall.exe,显示图1.3所示的 对话框。其中InstallNow 为直接安装,Customizeinstallation 为自定义安装,Install launcherforallusers(recommended)表示为所有用户安装发射器(推荐),AddPython3.6 toPATH 表示添加Python3.6到路径。 选择自定义安装,并勾选两个复选框,单击Cancel按钮,进入如图1.4所示页面。 5 图1.n官方网站主页 1 Pytho 图1.选择Wis选项 2 ndow 6 图1.n安装向导 3 Pytho 图1.n安装自定义项 4 Pytho 7 (3)使用默认设置,单击Nex打开图1. t按钮,5所示的对话框。 图1.n高级选项及安装路径 5 Pytho (4)根据需要进行相应的设置,如选中所有项,单击Instal 按钮开始安装,安装进度如 图1. 6所示。 图1.n安装进度对话框 6 Pytho 8 (5)安装完成后如图1. 7所示。 图1.n安装完成对话框 7 Pytho (6)单击Close按钮,完成安装。 (7)安装完成后,右击开始菜单里的“运行”选项,打开“运行”对话框,输入cmd,单击 “确定”按钮,打开命令行窗口,输入python后按回车键,安装配置成功界面如图1.8所示。 图1.测试Pyn安装及配置成功 8 tho 1.3.2 Anaconda3的安装与使用 Anaconda3的安装与使用步骤如下。 (1)打开Anacna的官方网站(htp//www.ncnac9所示, ods:aaod.om),如图1.单击 Download按钮,选择操作系统类型,然后选择软件版本下载即可。 9 图1.a官方网站 9 Anacond (2)双击下载的程序文件,例如Anacna-2.-now-86_exe,出现安全警告 od35.0Widsx64. 提示,如图1.运行” 进入Anaconda如图1. 10 所示。单击“ 按钮,3安装对话框, 11 所示。 图1.3安全警告提示框 10 Anaconda 图1.3安装对话框 11 Anaconda 10 (3)单击Next按钮, 12所示的Anaconda 显示如图1.3安装许可协议对话框。 图1.3安装许可协议对话框 12 Anaconda (4)单击IAgre 按钮, 13所示的Anaconda 显示如图1.3选择安装类型对话框。 图1.3选择安装类型对话框 13 Anaconda (5)选择相应的选项,单击Net按钮,出现An3安装路径对话框,如图1. xaconda14 所示。 (6)选择Anaconda3的安装路径,单击Next按钮,出现Anaconda3高级安装选项对话 框,如图1. 15所示。 (7)勾选两个复选框,第一个是添加到环境变量,第二个是默认使用Python3.单击 3安装进度对话框, 16所示。 6, Instal 按钮,弹出Anaconda如图1.