[Toc] # 第1章 Python編程環境準備 今天是小墨來墨馨書屋的第一天。 小墨首先在墨博士的指導下下載并安裝了Python，但是在配置Python的過程中卻出了問題，他是如何解決的呢？接著小墨編寫了自己的第一行Python代碼，這行編程界最經典的代碼究竟長什么樣？最后小墨玩起了IDLE，技術范兒十足！一起來看看吧。 時間：早上8:45 地點：墨馨書屋外走廊里 墨博士：早上好墨媽媽，早上好小墨 墨媽媽，小墨：早上好博士 墨媽媽：博士，小墨以后就麻煩您了。 墨博士：放心吧墨媽媽。小墨，跟我來吧。 小墨：好的。媽媽再見。 # [插畫：上述場景] ## 1.1 初識Python 墨博士：小墨，從今天開始呢，我們來學習Python這門計算機語言。你能給語言下個定義嗎？ 小墨：嗯……，語言就是我們說的話，比如漢語、英語都是語言。 墨博士：說話的目的是為了交流，所以我們可以說語言是交流的工具。想要和一個英國人交流，你需要會英語；想要和一個中國人交流，你需要會漢語；同樣的，如果你想和計算機交流，你就需要使用計算機語言。 小墨：哦，那這個計算機語言，如何說給電腦聽呢？ # 插圖：[小墨說話，說給一個長耳朵的電腦聽] 墨博士：跟人交流，你需要用嘴巴去發出聲音，這個過程稱為**說話**；而跟計算機交流，你需要通過鍵盤去輸入一些內容，這個過程稱為**編程**。說話說的內容，稱為言語；編程編的內容，稱為程序或點。言語的合集，稱為語言，比如我們所有中國人說的內容的合集可以稱為漢語；而程序的合集，就是計算機語言，又叫編程語言。 # [ 插畫：說話-言語-漢語等人類語言 編程-指令-Python等編程語言] > 墨博士有話說：跟人交流的過程稱為說話，跟計算機交流的過程稱為編程，道理都是一樣的。所以編程并不難，會說話就會編程！ 小墨：人類的語言有漢語、英語、日語、西班牙語等等好多好多，計算機語言是不是只要一種就夠了？ 墨博士：不是的。計算機語言也有成百上千種，但是常見的就幾種而已，比如C、Java、PHP、JavaScript等。之所以分這么多，是因為雖然這些語言都可以和計算機交流，但是具體的交流場景是不同的，比如C語言可以用來做計算機的底層操作系統、Java可以用來做企業級管理系統或Android APP、而PHP和JavaScript則用來開發網頁上的程序。 小墨：哦我明白了。那我們要學習的Python都能做什么呀？ 墨博士：我選擇Python作為你的入門語言，有兩個主要原因： 其一是簡單易學：Python語法優雅簡潔，完成相同的功能其他語言需要100行代碼的話，Python可能20行就夠了，非常好入門。另外Python提供了非常完善的標準庫和大量的第三庫，我們可以直接拿來使用，而不必再重新開發，非常方便。比如我們想生成一個二維碼，兩行Python代碼就夠了。 > 墨博士提醒：所謂庫，就是一大堆功能；所謂標準庫，就是官方給你準備好的一大堆功能，所謂第三方庫，就是除了官方之外的其他人做好的功能。這些你都直接可以拿來使用。 其二是功能強大：Python可以用來做很多的東西，比如網站和后臺服務、爬蟲和數據分析、游戲開發、運維腳本、圖形、數學及文本的處理、日常小工具等等。最近幾年，Python又成為了人工智能領域的第一語言。 小墨：哇，Python這么強大！那我們快點開始吧。 墨博士：好，想要學習Python語言，首先需要下載和安裝Python。 ## 1.2 Python的下載和安裝 墨博士：小墨，你知道電腦都有哪些操作系統嗎？ 小墨：我聽墨哥哥說過，我們現在用的是Windows的操作系統。 墨博士：嗯，Windows系統又細分為Windows 7的，Windows 10的等，同時每一版又會分為32位的和64位的。操作系統不同，Python的安裝方式也不盡相同，今天我以64位的Windows10系統為例來說明Python的安裝過程。 > 墨博士提醒：其他系統下Python的安裝手冊請掃描隨書二維碼獲取。 ### 1.2.1 下載 首先通過瀏覽器打開Python的官網，然后點擊Downloads菜單下的windows菜單。如圖1.1所示。  圖1.1 Python官網 >墨博士提醒：在Python官網中，光標放在Downloads菜單上，可以看到彈出的內容中有Windows下Python3.6.5和Python2.7.14兩個下載按鈕，這里下載的Python3.6.5是32位的，但是也能安裝在64位的電腦上并正常使用。本書使用64位的Python版本。 在打開的下載頁面中，可以看到多個版本的Python（x86表示32位，x86-64表示64位），這里我們選擇Python3.6.5下的 Windows x86-64 executable installer，也即64位的Python3.6.5版，點擊鏈接進行下載。如圖1.2所示。  圖1.2 Python官網下載地址 ### 1.2.2 安裝 所謂executable installer，表示下載的內容是一個可執行的文件。 小墨：什么是可執行文件呀？ 墨博士：簡單來說就是.exe做后綴的文件，它可以雙擊運行。下載好后的文件如圖1.3所示。  圖1.3 下載好的Python安裝文件 雙擊該文件，進行安裝，如圖1.4所示。  圖1.4 Python安裝設置界面 這一步需要注意兩點 1、注意上面框出來的路徑，你可能會用的上。 2、特別要注意勾選上Add Python 3.6 to PATH，用于告訴操作系統Python“入駐”進來了。 然后點擊Install Now，開始Python的安裝，如圖1.5所示。  圖1.5 Python安裝中 安裝完成，會有安裝成功的提示，如圖1.6所示。  圖1.6 Python安裝成功提示 點擊Close按鈕關閉即可。 ### 1.2.3 驗證是否可以正常使用 安裝成功后，還需要驗證Python是否能夠正常使用。如何驗證呢？在系統的命令提示符中輸入“python”即可。 > 墨博士：命令提示符是在操作系統中,提示進行命令輸入的一種工作提示符。 打開命令提示符一般有兩種方式： 1、點擊windows圖標（或按鍵盤上的win鍵），找到windows系統，點擊命令提示符，如圖1.7所示。  圖1.7 通過windows菜單打開命令提示符 2、直接按鍵盤上的Windows鍵 + R鍵，打開運行界面，輸入cmd，然后Enter鍵確認或點擊確定。如圖1.8所示。  圖1.8 通過運行打開命令提示符 在打開的命令提示符中輸入Python指令，如果出現Python版本號相關的信息，并以“>>>”結尾，則說明安裝和配置Python編程環境成功。如圖1.9所示。  圖1.9 安裝和配置成功 ### 1.2.4 可能的情況 小墨：博士，我按照你的一步一步操作的，可是你看我輸入Python后跟你的不太一樣，出現下圖1.10的情況：  圖1.10 不是內部或外部命令提示 墨博士：這種情況則說明在安裝python的過程中，上面安裝步驟中說的Add Python 3.6 to PATH這個忘記勾選了或者勾選了但是沒有生效。 小墨：那怎么辦，需要重裝嗎？ 墨博士：不用卸載重新安裝，只要去配置一下環境變量就好了。 如何配置呢？還記得上面圖1.4中讓你注意的路徑嗎？這個路徑就是你電腦上Python的安裝路徑，現在你需要找到該路徑，并把路徑復制，一般默認Python的安裝路徑為C:\Users\用戶名\AppData\Local\Programs\Python\Python36\ 。注意：這里的用戶指當前系統的用戶，有可能是Administrator，每個人的可能不一樣。 小墨：嗯我的是C:\Users\xiaomo\AppData\Local\Programs\Python\Python36\ ，因為我的電腦賬戶名就是xiaomo。 墨博士：接下來右擊我的電腦，選擇屬性，如圖1.11所示。  圖1.11 我的電腦屬性 然后點擊左側高級系統設置，在新彈框中選擇**高級**選項卡（默認高級則不用動），點擊右下方**環境變量**，如圖1.12所示。  圖1.12 高級選項卡中的環境變量 接著找到系統變量中的變量名為Path（安裝時候勾選的Add Python 3.6 to PATH實際就是加到這里來了）的這一行，點擊編輯，如圖1.13所示。  圖1.13 系統環境變量中的Path 在新彈出的界面中點擊新建，可以發現最下面多了一行，并且光標也定位在那，等待你的輸入。如圖1.14所示。  圖1.14 編輯Path 此時把你第一步復制的路徑粘貼進去，然后確定，全部確定，就可以了。這樣我們就手動完成了將Python加入到Path的操作。之后，一定要記得打開一個新的命令提示符，輸入python進行驗證，因為環境變量的配置對新打開的命令提示符才生效。 小墨：耶！我的也配置成功了！那接下來干什么？ 墨博士：Python的編程環境已經全部配置完成，接下來當然是寫下你的第一行Python代碼了，讓我們快點開始吧。 ## 1.3 Hello World 任何一個編程語言寫出的第一個程序都是Hello World，告訴這個編碼世界我來了！為什么會這樣，有人說是為了紀念最早使用程序控制的一臺織布的機器，這臺機器織出的掛毯上的花紋，就是“hello world”；有人說著名的《The C Programme Language》中使用它做為第一個演示程序。不管怎樣，Hello World已經成了編程界的一種經典。 小墨：墨哥哥有個T恤，上面就是“Hello World !” # [插圖：墨哥哥的Hello World T恤] 墨博士：我們的第一行Python代碼，也從Hello World開始。 ### 1.3.1 啟動IDLE 安裝Python之后，就可以開始編程了，Python代碼寫在后綴名為.py的文件中。這個.py文件和我們常見的.txt沒有區別，都可以直接被記事本打開，也就是說，直接使用記事本就可以編寫python程序了。 但事實是，記事本對編程并不友好，如它會在文件開始的地方加上幾個特殊字符（UTF-8 BOM），如它不提供行號、高亮等編程最基本的對于編輯器的要求，甚至還可能產生亂碼問題等。 所以在實際使用中，一般不直接使用系統自帶的記事本，而是會使用一些比較強大的文本編輯器，如Sublime Text、notepad++、EditPlus等。更多時候，為了效率和方便，我們還會使用更加強大的集成開發環境IDE（Integrated Development Environment）。 > 集成開發環境，是用于提供程序開發環境的應用程序，一般包括代碼編輯器、編譯器、調試器和圖形用戶界面等工具。集成了代碼編寫功能、分析功能、編譯功能、調試功能等一體化的開發軟件服務套。所有具備這一特性的軟件或者軟件套（組）都可以叫集成開發環境。 簡單來說，集成開發環境的最大特點在**集成**，可以理解為它把你編程時可能會用到的東西都集中到一塊了，就像一個萬能的助手一樣。 比較著名的IDE有Visual Studio、Eclipse、PyCharm等。你作為一個Python的初學者，使用Python自帶的IDLE就可以了。我們可以在開始菜單中看到它，如圖1.15所示。  圖1.15 安裝進來的Python的相關內容 第一項的IDLE 是就是你要用的集成開發環境。它是在你剛才安裝Python的時候一起安裝進來的。后面我們就通過它來編寫和運行Python程序。 現在點擊第一項IDLE(Python 3.6 64-bit)，打開IDLE，如圖1.16所示。  圖1.16 IDLE界面 ### 1.3.2 編寫Python第一行代碼 打開的新窗口名字叫Python 3.6.5 Shell，計算機中的shell一般被稱為“命令解析器”，用于接收用戶的指令，然后處理指令并返回相應的結果。前面我們提到過的cmd，就是一種shell。 這里的“>>>”和前面在cmd中輸入python后出現的“>>>”一樣，叫做提示符，計算機用它來提示你你想讓它做什么。現在你在“>>>”后面輸入一行代碼，如下： ``` print('Hello World !') ``` 輸入完成后按下鍵盤上的Enter（回車）鍵，看看什么效果。 小墨：新的一行出現了“Hello World !”，如圖1.17所示。  圖1.17 第一行代碼運行成功 墨博士：真棒！你已經完成了第一個Python程序了！ 小墨：確實挺簡單的。博士咱們學點復雜的厲害的吧。 ### 1.3.3 IDLE的配置 墨博士：不著急。在深入學習Python之前，我們可以嘗試配置下IDLE，讓它用起來更順手。點擊Options（選項）下的Configure IDLE（配置IDLE），打開配置界面，如圖1.18所示。  圖1.18 IDLE配置界面 在Fonts/Tabs選項卡下，你可以設置IDLE中的文本的字體（Font Face）、字體大小（Size）以及是否粗體（Bold）等，在Highlights選項卡中你可以自定義IDLE中的文本的高亮顏色、高亮主題（Theme）等。 配置好IDLE之后選擇Apply，讓設置生效，然后點擊ok關閉設置界面就可以了。下圖1.19是將字體設置為Courier New（編程常用的一種字體），大小設置為12，高亮主題選擇IDLE Classic后的效果。  圖1.19 IDLE更換配置后的效果 ### 1.3.4 將Python代碼寫在文件中 小墨：博士，我發現了一個問題：在使用IDLE時，輸入任一條指令后按Enter鍵，它都會結束你的輸入并返回對應的內容，如圖1.20所示。  圖1.20 輸入內容后按Enter，IDEL都馬上執行 但如果我們的程序多于一行代碼怎么辦？ 墨博士：如果想編寫多行代碼、一次性的在IDLE執行，可以使用Python自帶的一個編輯器。方法為在IDLE中，選擇File菜單下的“New File”，或者直接按快捷鍵Ctrl+N，都會彈出一個空白的窗口，窗口名為untitled（未命名）。 在這個新的空白窗口中，我們輸入以下代碼： ``` print('Hello World !') print('Hello Python !') ``` 輸入上述代碼時，你看窗口上的名稱有什么變化嗎？ 小墨：窗口的名稱“untitled”兩邊多了兩個星號。 墨博士：星號是提示我們輸入的內容還沒有保存，此時如果電腦突然斷電了，沒有保存的內容就會消失。所以保險起見，要養成寫完東西保存的好習慣。保存方式和大多數我們常用的軟件一樣，在該新窗口中，選擇File菜單下的“Save”，或者直接按快捷鍵Ctrl + S，此時會彈出一個路徑選擇框，用于選擇要保存的路徑。找到你要保存的路徑后，然后給你要保存的文件起個名字，比如hello，然后點擊保存 。如圖1.21所示。  圖1.21 文件保存 保存好之后你會發現新窗口的名稱已經變成了“Hello.py - D:/my_python/hello.py(3.6.5)”。這個.py就是你保存的時候IDLE自動加上的Python程序文件的專用后綴名。 這個保存的路徑，可以選擇默認的，也可以按照自己習慣選擇，比如我這里選擇的D盤下的my_python文件夾。保存好之后可以去保存的路徑下看一看，將會看到hello.py文件，這個就是存有你代碼的文件了。如圖1.22所示。  圖1.22 保存好的.py文件 ### 1.3.5 Python文件的運行 小墨：現在已經將多行代碼保存下來了，那要怎樣才能讓這些代碼一次性的都運行起來呢？ 墨博士：保存好之后，選擇Run菜單下的Run Module，或者直接按F5鍵，就可以將你寫的程序運行起來，運行結果顯示在IDLE的shell窗口中，小墨，你來試試吧。 小墨：好的，按F5鍵，運行，效果如圖1.23所示。  圖1.23 .py文件的運行 ## 1.4 本章小結 墨博士總結：今天的全部內容到這就結束了。你現在一定覺得很欣喜，確實應該如此，因為你已經成為一名真正的Python開發者了。通過本章的學習，你成功將Python的編程環境搭建了起來，接著編寫了自己的第一行Python代碼，并對多行代碼的保存和運行有了一定的認識。良好的開端是成功的一半，在后面的旅途中你會更快的成長。 另外，在開始后續的章節之前，還有一些拓展練習需要你去完成：由于IDLE和我們日常所使用的記事本、Word文檔等用法類似，所以后面我們就不花時間來說它的基本使用了。這些練習能幫助你更好的掌握IDLE的基本用法。 ## 1.5 拓展練習 拓展練習1：在IDLE中打開Python編輯器 拓展練習2：在Python編輯器中編寫代碼并保存在指定文件夾 拓展練習3：在Python編輯器中運行保存好的代碼 拓展練習4：使用IDLE打開存在硬盤上的py文件 ## 1.6 視頻網址介紹模塊