[Python基础]D1 "Hello Python"

写在前面

平时的工作用R会用的多一点，据前辈介绍，R和Python相似性很高，既然Python容易上手，那我就把Python当作自己的第一门编程语言吧。PS：虽然本科的时候学校将VB作为一门编程语言传授于我们，但那完全是水的不能再水了，而且最近微软宣布停止更新VB(https://new.qq.com/rain/a/20200314A09SX300)，不知道看到这条消息，本科学校的领导会作何感想。

认识 Python

人生苦短，我用 Python —— Life is short, you need Python

001_人生苦短我用python.jpg

目标

• Python 的起源

• 为什么要用 Python？

• Python 的特点

• Python 的优缺点

01. Python 的起源

Python 的创始人为吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）

002_吉多.jpg

1. 1989 年的圣诞节期间，吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间，决心开发一个新的解释程序，作为 ABC 语言的一种继承（感觉下什么叫牛人）

2. ABC 是由吉多参加设计的一种教学语言，就吉多本人看来，ABC 这种语言非常优美和强大，是专门为非专业程序员设计的。但是 ABC 语言并没有成功，究其原因，吉多认为是非开放造成的。吉多决心在 Python 中避免这一错误，并获取了非常好的效果

3. 之所以选中 Python（蟒蛇） 作为程序的名字，是因为他是 BBC 电视剧——蒙提·派森的飞行马戏团（Monty Python's Flying Circus）的爱好者

4. 1991 年，第一个 Python 解释器 诞生，它是用 C 语言实现的，并能够调用 C 语言的库文件

1.1 解释器（科普）

计算机不能直接理解任何除机器语言以外的语言，所以必须要把程序员所写的程序语言翻译成机器语言，计算机才能执行程序。将其他语言翻译成机器语言的工具，被称为编译器

编译器翻译的方式有两种：一个是编译，另外一个是解释。两种方式之间的区别在于翻译时间点的不同。当编译器以解释方式运行的时候，也称之为解释器

001_编译型和解释型语言工作对比.png

• 编译型语言：程序在执行之前需要一个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言的文件，运行时不需要重新翻译，直接使用编译的结果就行了。程序执行效率高，依赖编译器，跨平台性差些。如 C、C++

• 解释型语言：解释型语言编写的程序不进行预先编译，以文本方式存储程序代码，会将代码一句一句直接运行。在发布程序时，看起来省了道编译工序，但是在运行程序的时候，必须先解释再运行

编译型语言和解释型语言对比

• 速度 —— 编译型语言比解释型语言执行速度快

• 跨平台性 —— 解释型语言比编译型语言跨平台性好

1.2 Python 的设计目标

1999 年，吉多·范罗苏姆向 DARPA 提交了一条名为 “Computer Programming for Everybody” 的资金申请，并在后来说明了他对 Python 的目标：

• 一门简单直观的语言并与主要竞争者一样强大

• 开源，以便任何人都可以为它做贡献

• 代码像纯英语那样容易理解，也就是阅读起来简单。

• 适用于短期开发的日常任务

这些想法中的基本都已经成为现实，Python 已经成为一门流行的编程语言

1.3 Python 的设计哲学

1. 优雅

2. 明确

3. 简单

• Python 开发者的哲学是：用一种方法，最好是只有一种方法来做一件事

• 如果面临多种选择，Python 开发者一般会拒绝花俏的语法，而选择明确没有或者很少有歧义的语法

在 Python 社区，吉多被称为“仁慈的独裁者”

02. 为什么选择 Python？

• 代码量少

• ……

同一样问题，用不同的语言解决，代码量差距还是很多的，一般情况下 Python 是 Java 的 1/5，所以说 人生苦短，我用 Python

03. Python 特点

• Python 是完全面向对象的语言

  • 函数、模块、数字、字符串都是对象，在 Python 中一切皆对象

  • 完全支持继承、重载、多重继承

  • 支持重载运算符，也支持泛型设计

• Python 拥有一个强大的标准库，Python 语言的核心只包含 数字、字符串、列表、字典、文件 等常见类型和函数，而由 Python 标准库提供了 系统管理、网络通信、文本处理、数据库接口、图形系统、XML 处理 等额外的功能

• Python 社区提供了大量的第三方模块，使用方式与标准库类似。它们的功能覆盖 科学计算、人工智能、机器学习、Web 开发、数据库接口、图形系统 多个领域

面向对象的思维方式

• 面向对象 是一种 思维方式，也是一门 程序设计技术

• 要解决一个问题前，首先考虑 由谁 来做，怎么做事情是 谁 的职责，最后把事情做好就行！

  • 对象 就是 谁

• 要解决复杂的问题，就可以找多个不同的对象，各司其职，共同实现，最终完成需求

04. Python 的优缺点

4.1 优点

• 简单、易学

• 免费、开源

• 面向对象

• 丰富的库

• 可扩展性

  • 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，可以把这部分程序用 C 或 C++ 编写，然后在 Python 程序中使用它们

• ……

4.2 缺点

• 运行速度

• 国内市场较小

• 中文资料匮乏

第一个 Python 程序

目标

• 第一个 HelloPython 程序

• Python 2.x 与 3??.x 版本简介

• 执行 Python 程序的三种方式

  • 解释器 —— python / python3

  • 交互式 —— ipython

  • 集成开发环境 —— PyCharm

01. 第一个 HelloPython 程序

1.1 Python 源程序的基本概念

1. Python 源程序就是一个特殊格式的文本文件，可以使用任意文本编辑软件做 Python 的开发

2. Python 程序的 文件扩展名 通常都是 .py

1.2 演练步骤

• 在桌面下，新建 认识Python 目录。【按shift可输入中文】

• 在 认识Python 目录下新建 01-HelloPython.py 文件

• 使用 gedit 编辑 01-HelloPython.py 并且输入以下内容：

print("hello python")
print("hello world")

• 在终端中输入以下命令执行 01-HelloPython.py

# python是解释器
$ python 01-HelloPython.py

print 是 python 中我们学习的第一个 函数

print 函数的作用，可以把 "" 内部的内容，输出到屏幕上

1.3 演练扩展 —— 认识错误（BUG）

关于错误

• 编写的程序不能正常执行，或者执行的结果不是我们期望的

• 俗称 BUG，是程序员在开发时非常常见的，初学者常见错误的原因包括：

  1. 手误

  2. 对已经学习过的知识理解还存在不足

  3. 对语言还有需要学习和提升的内容

• 在学习语言时，不仅要学会语言的语法，而且还要学会如何认识错误和解决错误的方法

每一个程序员都是在不断地修改错误中成长的

第一个演练中的常见错误

• 1> 手误，例如使用 pirnt("Hello world")

NameError: name 'pirnt' is not defined
?
名称错误：'pirnt' 名字没有定义

• 2> 将多条 print 写在一行

SyntaxError: invalid syntax
?
语法错误：语法无效

每行代码负责完成一个动作！！！

• 3> 缩进错误：多了或少了空格

IndentationError: unexpected indent
?
缩进错误：不期望出现的缩进</pre>

• Python 是一个格式非常严格的程序设计语言

• 目前而言，大家记住每行代码前面都不要增加空格！！

• 4> python 2.x 默认不支持中文

目前市场上有两个 Python 的版本并存着，分别是 Python 2.x 和 Python 3.x

• Python 2.x 默认不支持中文，具体原因，等到介绍 字符编码 时给大家讲解

• Python 2.x 的解释器名称是 python

• Python 3.x 的解释器名称是 python3

SyntaxError: Non-ASCII character '\xe4' in file 01-HelloPython.py on line 3, 
but no encoding declared; 
see http://python.org/dev/peps/pep-0263/ for details
?
语法错误： 在 01-HelloPython.py 中第 3 行出现了非 ASCII 字符 '\xe4'，但是没有声明文件编码
请访问 http://python.org/dev/peps/pep-0263/ 了解详细信息</pre>

• ASCII 字符只包含 256 个字符，不支持中文

• 有关字符编码的问题，后续会讲

单词列表

* error 错误
* name 名字
* defined 已经定义
* syntax 语法
* invalid 无效
* Indentation 索引
* unexpected 意外的，不期望的
* character 字符
* line 行
* encoding 编码
* declared 声明
* details 细节，详细信息
* ASCII 一种字符编码

02. Python 2.x 与 3??.x 版本简介

目前市场上有两个 Python 的版本并存着，分别是 Python 2.x 和 Python 3.x

新的 Python 程序建议使用 Python 3.0 版本的语法

• Python 2.x 是 过去的版本

  • 解释器名称是 python

• Python 3.x 是 现在和未来 主流的版本

  • 解释器名称是 python3

  • 相对于 Python 的早期版本，这是一个 较大的升级

  • 为了不带入过多的累赘，Python 3.0 在设计的时候 没有考虑向下兼容

    • 许多早期 Python 版本设计的程序都无法在 Python 3.0 上正常执行

  • Python 3.0 发布于 2008 年

  • 到目前为止，Python 3.0 的稳定版本已经有很多年了

    • Python 3.3 发布于 2012

    • Python 3.4 发布于 2014

    • Python 3.5 发布于 2015

    • Python 3.6 发布于 2016

• 为了照顾现有的程序，官方提供了一个过渡版本 —— Python 2.6

  • 基本使用了 Python 2.x 的语法和库

  • 同时考虑了向 Python 3.0 的迁移，允许使用部分 Python 3.0 的语法与函数

  • 2010 年中推出的 Python 2.7 被确定为 最后一个Python 2.x 版本

提示：如果开发时，无法立即使用 Python 3.0（还有极少的第三方库不支持 3.0 的语法），建议

• 先使用 Python 3.0 版本进行开发

• 然后使用 Python 2.6、Python 2.7 来执行，并且做一些兼容性的处理

03. 执行 Python 程序的三种方式

3.1. 解释器 python / python3

Python 的解释器

# 使用 python 2.x 解释器
$ python xxx.py
?
# 使用 python 3.x 解释器
$ python3 xxx.py

其他解释器（知道）

Python 的解释器 如今有多个语言的实现，包括：

• CPython —— 官方版本的 C 语言实现

• Jython —— 可以运行在 Java 平台

• IronPython —— 可以运行在 .NET 和 Mono 平台

• PyPy —— Python 实现的，支持 JIT 即时编译

3.2. 交互式运行 Python 程序

• 直接在终端中运行解释器，而不输入要执行的文件名

• 在 Python 的 Shell 中直接输入 Python 的代码，会立即看到程序执行结果

1) 交互式运行 Python 的优缺点

优点

• 适合于学习/验证 Python 语法或者局部代码,小部分的语法和代码

缺点

• 代码不能保存

• 不适合运行太大的程序

2) 退出 官方的解释器

1> 直接输入 exit()

>>>> exit()

2> 使用热键退出

在 python 解释器中，按热键 ctrl + d 可以退出解释器

001_积跬步以至千里.jpg

1.01**365
0.99**365

3) IPython

• IPython 中 的 “I” 代表 交互 interactive

特点

• IPython 是一个 python 的 交互式 shell，比默认的 python shell 好用得多

  • 支持自动补全

  • 自动缩进

  • 支持 bash shell 命令

  • 内置了许多很有用的功能和函数

• IPython 是基于 BSD 开源的

版本

• Python 2.x 使用的解释器是 ipython

• Python 3.x 使用的解释器是 ipython3

• 要退出解释器可以有以下两种方式：

1> 直接输入 exit，无需使用()。

In [1]: exit</pre>

2> 使用热键退出

在 IPython 解释器中，按热键 ctrl + d，IPython 会询问是否退出解释器

IPython 的安装

$ sudo apt install ipython</pre>

3.3. Python 的 IDE —— PyCharm

1） 集成开发环境（IDE）

集成开发环境（IDE，Integrated Development Environment）—— 集成了开发软件需要的所有工具，一般包括以下工具：

• 图形用户界面

• 代码编辑器（支持 代码补全／自动缩进）

• 编译器／解释器

• 调试器（断点／单步执行）

• ……

2）PyCharm 介绍

• PyCharm 是 Python 的一款非常优秀的集成开发环境

• PyCharm 除了具有一般 IDE 所必备功能外，还可以在 Windows、Linux、macOS 下使用

• PyCharm 适合开发大型项目

  • 一个项目通常会包含 很多源文件

  • 每个 源文件 的代码行数是有限的，通常在几百行之内

  • 每个 源文件 各司其职，共同完成复杂的业务功能

3）PyCharm 快速体验

001_PyCharm的界面结构.png

• 文件导航区域 能够 浏览／定位／打开 项目文件

• 文件编辑区域 能够 编辑 当前打开的文件

• 控制台区域 能够：

  • 输出程序执行内容

  • 跟踪调试代码的执行

• 右上角的 工具栏 能够 执行(SHIFT + F10) / 调试(SHIFT + F9) 代码
  

  

  002_PyCharm运行工具栏.png

• 通过控制台上方的单步执行按钮(F8)，可以单步执行代码
  
  

  003_PyCharm调试器.png

以上资源均来自于黑马程序员。

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