[Toc] # 第1章 Python编程环境准备 今天是小墨来墨馨书屋的第一天。 小墨首先在墨博士的指导下下载并安装了Python，但是在配置Python的过程中却出了问题，他是如何解决的呢？接着小墨编写了自己的第一行Python代码，这行编程界最经典的代码究竟长什么样？最后小墨玩起了IDLE，技术范儿十足！一起来看看吧。 时间：早上8:45 地点：墨馨书屋外走廊里 墨博士：早上好墨妈妈，早上好小墨 墨妈妈，小墨：早上好博士 墨妈妈：博士，小墨以后就麻烦您了。 墨博士：放心吧墨妈妈。小墨，跟我来吧。 小墨：好的。妈妈再见。 # [插画：上述场景] ## 1.1 初识Python 墨博士：小墨，从今天开始呢，我们来学习Python这门计算机语言。你能给语言下个定义吗？ 小墨：嗯……，语言就是我们说的话，比如汉语、英语都是语言。 墨博士：说话的目的是为了交流，所以我们可以说语言是交流的工具。想要和一个英国人交流，你需要会英语；想要和一个中国人交流，你需要会汉语；同样的，如果你想和计算机交流，你就需要使用计算机语言。 小墨：哦，那这个计算机语言，如何说给电脑听呢？ # 插图：[小墨说话，说给一个长耳朵的电脑听] 墨博士：跟人交流，你需要用嘴巴去发出声音，这个过程称为**说话**；而跟计算机交流，你需要通过键盘去输入一些内容，这个过程称为**编程**。说话说的内容，称为言语；编程编的内容，称为程序或点。言语的合集，称为语言，比如我们所有中国人说的内容的合集可以称为汉语；而程序的合集，就是计算机语言，又叫编程语言。 # [ 插画：说话-言语-汉语等人类语言 编程-指令-Python等编程语言] > 墨博士有话说：跟人交流的过程称为说话，跟计算机交流的过程称为编程，道理都是一样的。所以编程并不难，会说话就会编程！ 小墨：人类的语言有汉语、英语、日语、西班牙语等等好多好多，计算机语言是不是只要一种就够了？ 墨博士：不是的。计算机语言也有成百上千种，但是常见的就几种而已，比如C、Java、PHP、JavaScript等。之所以分这么多，是因为虽然这些语言都可以和计算机交流，但是具体的交流场景是不同的，比如C语言可以用来做计算机的底层操作系统、Java可以用来做企业级管理系统或Android APP、而PHP和JavaScript则用来开发网页上的程序。 小墨：哦我明白了。那我们要学习的Python都能做什么呀？ 墨博士：我选择Python作为你的入门语言，有两个主要原因： 其一是简单易学：Python语法优雅简洁，完成相同的功能其他语言需要100行代码的话，Python可能20行就够了，非常好入门。另外Python提供了非常完善的标准库和大量的第三库，我们可以直接拿来使用，而不必再重新开发，非常方便。比如我们想生成一个二维码，两行Python代码就够了。 > 墨博士提醒：所谓库，就是一大堆功能；所谓标准库，就是官方给你准备好的一大堆功能，所谓第三方库，就是除了官方之外的其他人做好的功能。这些你都直接可以拿来使用。 其二是功能强大：Python可以用来做很多的东西，比如网站和后台服务、爬虫和数据分析、游戏开发、运维脚本、图形、数学及文本的处理、日常小工具等等。最近几年，Python又成为了人工智能领域的第一语言。 小墨：哇，Python这么强大！那我们快点开始吧。 墨博士：好，想要学习Python语言，首先需要下载和安装Python。 ## 1.2 Python的下载和安装 墨博士：小墨，你知道电脑都有哪些操作系统吗？ 小墨：我听墨哥哥说过，我们现在用的是Windows的操作系统。 墨博士：嗯，Windows系统又细分为Windows 7的，Windows 10的等，同时每一版又会分为32位的和64位的。操作系统不同，Python的安装方式也不尽相同，今天我以64位的Windows10系统为例来说明Python的安装过程。 > 墨博士提醒：其他系统下Python的安装手册请扫描随书二维码获取。 ### 1.2.1 下载 首先通过浏览器打开Python的官网，然后点击Downloads菜单下的windows菜单。如图1.1所示。  图1.1 Python官网 >墨博士提醒：在Python官网中，光标放在Downloads菜单上，可以看到弹出的内容中有Windows下Python3.6.5和Python2.7.14两个下载按钮，这里下载的Python3.6.5是32位的，但是也能安装在64位的电脑上并正常使用。本书使用64位的Python版本。 在打开的下载页面中，可以看到多个版本的Python（x86表示32位，x86-64表示64位），这里我们选择Python3.6.5下的 Windows x86-64 executable installer，也即64位的Python3.6.5版，点击链接进行下载。如图1.2所示。  图1.2 Python官网下载地址 ### 1.2.2 安装 所谓executable installer，表示下载的内容是一个可执行的文件。 小墨：什么是可执行文件呀？ 墨博士：简单来说就是.exe做后缀的文件，它可以双击运行。下载好后的文件如图1.3所示。  图1.3 下载好的Python安装文件 双击该文件，进行安装，如图1.4所示。  图1.4 Python安装设置界面 这一步需要注意两点 1、注意上面框出来的路径，你可能会用的上。 2、特别要注意勾选上Add Python 3.6 to PATH，用于告诉操作系统Python“入驻”进来了。 然后点击Install Now，开始Python的安装，如图1.5所示。  图1.5 Python安装中 安装完成，会有安装成功的提示，如图1.6所示。  图1.6 Python安装成功提示 点击Close按钮关闭即可。 ### 1.2.3 验证是否可以正常使用 安装成功后，还需要验证Python是否能够正常使用。如何验证呢？在系统的命令提示符中输入“python”即可。 > 墨博士：命令提示符是在操作系统中,提示进行命令输入的一种工作提示符。 打开命令提示符一般有两种方式： 1、点击windows图标（或按键盘上的win键），找到windows系统，点击命令提示符，如图1.7所示。  图1.7 通过windows菜单打开命令提示符 2、直接按键盘上的Windows键 + R键，打开运行界面，输入cmd，然后Enter键确认或点击确定。如图1.8所示。  图1.8 通过运行打开命令提示符 在打开的命令提示符中输入Python指令，如果出现Python版本号相关的信息，并以“>>>”结尾，则说明安装和配置Python编程环境成功。如图1.9所示。  图1.9 安装和配置成功 ### 1.2.4 可能的情况 小墨：博士，我按照你的一步一步操作的，可是你看我输入Python后跟你的不太一样，出现下图1.10的情况：  图1.10 不是内部或外部命令提示 墨博士：这种情况则说明在安装python的过程中，上面安装步骤中说的Add Python 3.6 to PATH这个忘记勾选了或者勾选了但是没有生效。 小墨：那怎么办，需要重装吗？ 墨博士：不用卸载重新安装，只要去配置一下环境变量就好了。 如何配置呢？还记得上面图1.4中让你注意的路径吗？这个路径就是你电脑上Python的安装路径，现在你需要找到该路径，并把路径复制，一般默认Python的安装路径为C:\Users\用户名\AppData\Local\Programs\Python\Python36\ 。注意：这里的用户指当前系统的用户，有可能是Administrator，每个人的可能不一样。 小墨：嗯我的是C:\Users\xiaomo\AppData\Local\Programs\Python\Python36\ ，因为我的电脑账户名就是xiaomo。 墨博士：接下来右击我的电脑，选择属性，如图1.11所示。  图1.11 我的电脑属性 然后点击左侧高级系统设置，在新弹框中选择**高级**选项卡（默认高级则不用动），点击右下方**环境变量**，如图1.12所示。  图1.12 高级选项卡中的环境变量 接着找到系统变量中的变量名为Path（安装时候勾选的Add Python 3.6 to PATH实际就是加到这里来了）的这一行，点击编辑，如图1.13所示。  图1.13 系统环境变量中的Path 在新弹出的界面中点击新建，可以发现最下面多了一行，并且光标也定位在那，等待你的输入。如图1.14所示。  图1.14 编辑Path 此时把你第一步复制的路径粘贴进去，然后确定，全部确定，就可以了。这样我们就手动完成了将Python加入到Path的操作。之后，一定要记得打开一个新的命令提示符，输入python进行验证，因为环境变量的配置对新打开的命令提示符才生效。 小墨：耶！我的也配置成功了！那接下来干什么？ 墨博士：Python的编程环境已经全部配置完成，接下来当然是写下你的第一行Python代码了，让我们快点开始吧。 ## 1.3 Hello World 任何一个编程语言写出的第一个程序都是Hello World，告诉这个编码世界我来了！为什么会这样，有人说是为了纪念最早使用程序控制的一台织布的机器，这台机器织出的挂毯上的花纹，就是“hello world”；有人说著名的《The C Programme Language》中使用它做为第一个演示程序。不管怎样，Hello World已经成了编程界的一种经典。 小墨：墨哥哥有个T恤，上面就是“Hello World !” # [插图：墨哥哥的Hello World T恤] 墨博士：我们的第一行Python代码，也从Hello World开始。 ### 1.3.1 启动IDLE 安装Python之后，就可以开始编程了，Python代码写在后缀名为.py的文件中。这个.py文件和我们常见的.txt没有区别，都可以直接被记事本打开，也就是说，直接使用记事本就可以编写python程序了。 但事实是，记事本对编程并不友好，如它会在文件开始的地方加上几个特殊字符（UTF-8 BOM），如它不提供行号、高亮等编程最基本的对于编辑器的要求，甚至还可能产生乱码问题等。 所以在实际使用中，一般不直接使用系统自带的记事本，而是会使用一些比较强大的文本编辑器，如Sublime Text、notepad++、EditPlus等。更多时候，为了效率和方便，我们还会使用更加强大的集成开发环境IDE（Integrated Development Environment）。 > 集成开发环境，是用于提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等工具。集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套。所有具备这一特性的软件或者软件套（组）都可以叫集成开发环境。 简单来说，集成开发环境的最大特点在**集成**，可以理解为它把你编程时可能会用到的东西都集中到一块了，就像一个万能的助手一样。 比较著名的IDE有Visual Studio、Eclipse、PyCharm等。你作为一个Python的初学者，使用Python自带的IDLE就可以了。我们可以在开始菜单中看到它，如图1.15所示。  图1.15 安装进来的Python的相关内容 第一项的IDLE 是就是你要用的集成开发环境。它是在你刚才安装Python的时候一起安装进来的。后面我们就通过它来编写和运行Python程序。 现在点击第一项IDLE(Python 3.6 64-bit)，打开IDLE，如图1.16所示。  图1.16 IDLE界面 ### 1.3.2 编写Python第一行代码 打开的新窗口名字叫Python 3.6.5 Shell，计算机中的shell一般被称为“命令解析器”，用于接收用户的指令，然后处理指令并返回相应的结果。前面我们提到过的cmd，就是一种shell。 这里的“>>>”和前面在cmd中输入python后出现的“>>>”一样，叫做提示符，计算机用它来提示你你想让它做什么。现在你在“>>>”后面输入一行代码，如下： ``` print('Hello World !') ``` 输入完成后按下键盘上的Enter（回车）键，看看什么效果。 小墨：新的一行出现了“Hello World !”，如图1.17所示。  图1.17 第一行代码运行成功 墨博士：真棒！你已经完成了第一个Python程序了！ 小墨：确实挺简单的。博士咱们学点复杂的厉害的吧。 ### 1.3.3 IDLE的配置 墨博士：不着急。在深入学习Python之前，我们可以尝试配置下IDLE，让它用起来更顺手。点击Options（选项）下的Configure IDLE（配置IDLE），打开配置界面，如图1.18所示。  图1.18 IDLE配置界面 在Fonts/Tabs选项卡下，你可以设置IDLE中的文本的字体（Font Face）、字体大小（Size）以及是否粗体（Bold）等，在Highlights选项卡中你可以自定义IDLE中的文本的高亮颜色、高亮主题（Theme）等。 配置好IDLE之后选择Apply，让设置生效，然后点击ok关闭设置界面就可以了。下图1.19是将字体设置为Courier New（编程常用的一种字体），大小设置为12，高亮主题选择IDLE Classic后的效果。  图1.19 IDLE更换配置后的效果 ### 1.3.4 将Python代码写在文件中 小墨：博士，我发现了一个问题：在使用IDLE时，输入任一条指令后按Enter键，它都会结束你的输入并返回对应的内容，如图1.20所示。  图1.20 输入内容后按Enter，IDEL都马上执行 但如果我们的程序多于一行代码怎么办？ 墨博士：如果想编写多行代码、一次性的在IDLE执行，可以使用Python自带的一个编辑器。方法为在IDLE中，选择File菜单下的“New File”，或者直接按快捷键Ctrl+N，都会弹出一个空白的窗口，窗口名为untitled（未命名）。 在这个新的空白窗口中，我们输入以下代码： ``` print('Hello World !') print('Hello Python !') ``` 输入上述代码时，你看窗口上的名称有什么变化吗？ 小墨：窗口的名称“untitled”两边多了两个星号。 墨博士：星号是提示我们输入的内容还没有保存，此时如果电脑突然断电了，没有保存的内容就会消失。所以保险起见，要养成写完东西保存的好习惯。保存方式和大多数我们常用的软件一样，在该新窗口中，选择File菜单下的“Save”，或者直接按快捷键Ctrl + S，此时会弹出一个路径选择框，用于选择要保存的路径。找到你要保存的路径后，然后给你要保存的文件起个名字，比如hello，然后点击保存 。如图1.21所示。  图1.21 文件保存 保存好之后你会发现新窗口的名称已经变成了“Hello.py - D:/my_python/hello.py(3.6.5)”。这个.py就是你保存的时候IDLE自动加上的Python程序文件的专用后缀名。 这个保存的路径，可以选择默认的，也可以按照自己习惯选择，比如我这里选择的D盘下的my_python文件夹。保存好之后可以去保存的路径下看一看，将会看到hello.py文件，这个就是存有你代码的文件了。如图1.22所示。  图1.22 保存好的.py文件 ### 1.3.5 Python文件的运行 小墨：现在已经将多行代码保存下来了，那要怎样才能让这些代码一次性的都运行起来呢？ 墨博士：保存好之后，选择Run菜单下的Run Module，或者直接按F5键，就可以将你写的程序运行起来，运行结果显示在IDLE的shell窗口中，小墨，你来试试吧。 小墨：好的，按F5键，运行，效果如图1.23所示。  图1.23 .py文件的运行 ## 1.4 本章小结 墨博士总结：今天的全部内容到这就结束了。你现在一定觉得很欣喜，确实应该如此，因为你已经成为一名真正的Python开发者了。通过本章的学习，你成功将Python的编程环境搭建了起来，接着编写了自己的第一行Python代码，并对多行代码的保存和运行有了一定的认识。良好的开端是成功的一半，在后面的旅途中你会更快的成长。 另外，在开始后续的章节之前，还有一些拓展练习需要你去完成：由于IDLE和我们日常所使用的记事本、Word文档等用法类似，所以后面我们就不花时间来说它的基本使用了。这些练习能帮助你更好的掌握IDLE的基本用法。 ## 1.5 拓展练习 拓展练习1：在IDLE中打开Python编辑器 拓展练习2：在Python编辑器中编写代码并保存在指定文件夹 拓展练习3：在Python编辑器中运行保存好的代码 拓展练习4：使用IDLE打开存在硬盘上的py文件 ## 1.6 视频网址介绍模块