Python是一門面向物件的解釋型編程語言，由于語法簡單且功能強大，它成為了最受歡迎的編程語言之一，被應用到了包括Web開發、網路爬蟲、資料分析、機器學習、游戲開發等眾多領域，

第一章 Python 概述

目錄

• 01 認識Python
• 02 Python解釋器的安裝與Python程式運行
• 03 Python開發工具
• 04 Python模塊

1.1.1 Python的發展歷程

計算機目前已應用在人類日常生活的各個場景，計算機通程序式控制，程式通過編程語言撰寫，對于初次接觸編程的小伙伴而言，Python無疑是最為簡潔、易上手的編程語言，

1989年圣誕節期間，阿姆斯特丹的Guido（Guido van Rossum）自覺假日無趣，想起自己曾參與設計的一種優美與強大并存，但最終慘遭失敗的語言ABC，尋思不如開發一個新的腳本解釋程式作為ABC語言的繼承，于是Python誕生了，

Python語法很多來自C語言，但又受到ABC語言的強烈影響，自誕生開始，Python已經具有了類（class）、函式（function）、例外處理（exception）、包括串列（list）和字典（dict）在內的核心資料型別，以及以模塊為基礎的拓展系統，

1.1.2 Python語言的特點

Python語言的優點：

• 簡潔，Python代碼的行數往往只有C、C++、Java代碼數量的1/5~1/3，
• 語法優美，Python語言是高級語言，它的代碼接近人類語言，只要掌握由英語單詞表示的助記符，就能大致讀懂Python代碼，
• 簡單易學，Python是一門簡單易學的編程語言，它使編程人員更注重解決問題，而非語言本身的語法和結構，
• 開源，Python是FLOSS（自由/開放原始碼軟體）之一，用戶可以自由地下載、拷貝、閱讀、修改代碼，
• 可移植，Python語言撰寫的程式可以不加修改地在任何平臺中運行，
  擴展性良好，Python不僅可以引入.py檔案，還可以通過介面和庫函式呼叫由其它高級語言（如C語言、C++、Java等）撰寫的代碼，
• 類別庫豐富，世界各地的程式員通過開源社區又貢獻了十幾萬個幾乎覆寫各個應用領域的第三方函式庫，
• 通用靈活，Python是一門通用編程語言，可被用于科學計算、資料處理、游戲開發、人工智能、機器學習等各個領域，
• 模式多樣，Python既支持面向物件編程，又支持面向程序編程，
  良好的中文支持，Python 3.x解釋器采用UTF-8編碼表達所有字符資訊，編碼支持英文、中文、韓文、法文等各類語言，

Python語言的缺點：

• 執行效率不高，Python程式的效率只有C語言程式的1/10 ，
• Python 3.x 和Python 2.x 不兼容，

1.2.1 安裝Python解釋器

Python解釋器有多個版本，考慮到主要的Python標準庫更新只針對3.x系列，且當下企業也正從Python 2.x向3.x過渡，因此對于初學Python 的讀者而言，Python3 .x 無疑是明智的選擇，

• 1.訪問Python官網的下載頁面：https://www.python.org/downloads/

• 2.進入Windows版本軟體下載頁面，根據作業系統版本選擇相應軟體包，本教材使用的是Windows 7 64位作業系統，此處選擇3.8.2版本、.exe形式的安裝包，

• 3.勾選“Add Python 3.8 to PATH”，選擇“Install Now”開始自動安裝Python解釋器、配置環境變數，片刻后安裝完成，
  

• 4.在”開始”選單欄中搜索“python”,找到并單擊打開Python 3.8(64 bit)，
  
  打開控制臺視窗，在控制臺中執行“python”命令也可以進入Python環境，
  

1.2.2 Python程式的運行方式

Python程式的運行方式有兩種：互動式和檔案式，互動式指Python解釋器逐行接收Python代碼并即時回應；檔案式也稱批量式，指先將Python代碼保存在檔案中，再啟動Python解釋器批量解釋代碼，

通過Python解釋器或控制臺都能用相同的操作以互動方式運行Python程式，以控制臺為例，進入Python環境后，在命令提示符“>>>”后輸入如下代碼（英文輸入）：

print("Hello,World!")

按下回車鍵enter，顯示如下：

創建Python檔案（后綴為.py的檔案），在其中寫入Python代碼并保存，（如何顯示檔案名的擴展名？）

在該Python檔案所在檔案夾的空白區域按下“Shift+滑鼠右鍵”，單擊選擇選項串列中的“在此處打開命令視窗”選項以打開命令視窗，在命令提示符“>”后 輸入命令“python hello.py”運行Python程式，

提示錯誤：

原因是 沒有找到檔案file和目錄directory

輸入cd Desktop 后回車切換目錄，再輸入：python hello.py 運行，效果如下：

1.3.1 常用的開發工具

Python解釋器捆綁了Python的官方開發工具（編輯器、編譯器、圖形界面）——IDLE，IDLE 具備集成開發環境（Integrated Development Environment ，簡稱IDE）的基本功能.

但開發人員一般還是會根據自己的需求或喜好選擇使用其他的開發工具，

常用的開發工具

• Sublime Text

Sublime Text 是一個 編輯器，它功能豐富，支持多種語言，有自己的包管理器，開發者可通過包管理器安裝組件，插件和額外的樣式，以提升編碼體驗，Sublime Text 在開發者群體中非常受歡迎，

• Eclipse+PyDev

Eclipse是古老且流行的程式開發工具，支持多種編程語言；PyDev是Eclipse中用于開發Python程式的IDE，Eclipse+PyDev通常被用于創建和開發互動式的Web應用，

• Vim

Vim是Linux系統中自帶的高級文本編輯器，也是Linux程式員廣泛使用的編輯器，它具有代碼補全、編譯及錯誤跳轉等功能，并支持以插件形式進行擴展，實作更豐富的功能，

• Jupyter Notebook（

Jupyter Notebook（簡稱Jupyter）支持實時代碼，便于創建和共享檔案，它本質上是一個Web應用程式，常被應用于資料分析領域，

• PyCharm

PyCharm具備一般IDE的功能，如除錯、語法高亮、Project管理、代碼跳轉、智能提示、單元測驗、版本控制等，使用PyCharm可以實作程式撰寫、運行、測驗的一體化，

1.3.2 Python IDE——PyCharm的下載與安裝

PyCharm 是一種Python IDE （集成開發環境），帶有一整套可以幫助用戶在使用Python語言開發時提高其效率的工具，內部集成的功能如下：

• Project 管理
• 智能提示
• 語法高亮
• 代碼跳轉
• 除錯代碼
• 解釋代碼（解釋器）
• 框架和庫
• ……

PyCharm操作簡捷、功能齊全，既適用于新手，也可滿足開發人員的專業開發需求，

1.下載 PyCharm

訪問PyCharm官方網址http://www.jetbrains.com/pycharm/download/，進入PyCharm的下載頁面，

專業版 Professional和 社區版Community是 PyCharm的兩個版本，

Professional版本特點(付費):

• 提供Python IDE的所有功能，支持Web開發，
• 支持JavaScript、CoffeeScriptTypeScript、CSS和Cython等，
• 支持遠程開發、Python分析器、資料庫和SQL陳述句，

Community版本特點（免費）:

• 輕量級的Python IDE，只支持Python開發，
• 免費、開源、集成Apache2的許可證，
• 智能編輯器、除錯器、支持重構和錯誤檢查，集成VCS版本控制，

2.安裝PyCharm

（1）雙擊下載好的安裝包（pycharm-community-2020.1.1.exe）打開PyCharm安裝向導，可看到 “Welcome to PyCharm Community Edition Setup”界面，
（2）單擊【Next >】按鈕進入“Choose Install Location”界面，用戶可在此界面設定PyCharm的安裝路徑，此處使用默認路徑，如下圖所示，

（3）單擊【Next >】按鈕進入“Installation Options”的界面，在該界面可配置PyCharm的選項，

（4）勾選前圖所示界面中的所有選項，單擊【Next >】按鈕進入“Choose Start Menu Folder”界面，

（5）單擊上圖中的【Install】按鈕安裝PyCharm，

（6）片刻后PyCharm安裝完成，界面如右圖所示，單擊【Finish】按鈕可結束安裝，

1.3.3 使用PyCharm撰寫Python程式

1.3.3 使用PyCharm撰寫Python程式

1.單擊桌面上PyCharm的快捷方式打開PyCharm，初次打開PyCharm時會彈出JetBrains Privacy Policy視窗，用戶需在該視窗中勾選同意用戶協議；之后會進入PyCharm的主題選擇視窗，在該視窗中選擇PyCharm的主題后方可啟動PyCharm，進入PyCharm的歡迎視窗，

• 新建專案 （Create New Project ）
• 打開專案
• 專案版本控制

2.單擊“ Create New Project ”進入Create Project視窗，

3.選擇檔案路徑E:\python_study\first_proj 創建專案first_proj，選擇Existing interpreter并配置Python解釋器，具體如下圖所示，

注意：以英文命名，新建一個檔案夾，代碼在服務器中運行，它是開不懂中文 的，如果是默認安裝的Python解釋器，配置解釋器時路徑如下：

Users\AppData\Local\Programs\Python\Python39\python.exe

4.單擊【Create】按鈕完成專案創建并進入專案管理界面，如下圖所示，

5.經以上操作后我們創建了一個空Python專案，之后還需要在該專案中添加Python檔案，右擊專案名稱，在彈出的下拉選單中選擇【New】→【Python File】，

6. 單擊下拉串列中的“Python File”將彈出“New Python file”視窗，

7. 這里添加的檔案為“first.py”，檔案添加完成后的PyCharm視窗如下圖所示，

8. 在 first.py 檔案中輸入代碼：print(“Hello World!”)

print(“Hello World!”)

選中要執行的檔案 first.py，再右鍵下拉串列中選擇“Run ‘first’” 命令可執行該檔案，檔案執行結果將視窗下方顯示，如下圖所示，

1.4.1 模塊的安裝

1.3節撰寫的Python程式只有極少的代碼，實作的功能非常簡單，隨著程式復雜度的提高代碼量會同步增長，這時若還是在一個檔案中撰寫代碼，代碼的維護就會越來越困難，為了保證代碼的可維護性，開發人員通常將一些功能性代碼放在其他檔案中，這樣用于存放功能性代碼的檔案就是模塊，

作為一種強大且便捷的編程語言，Python自然支持以模塊的形式組織代碼，Python內置了一些標準模塊，Python的使用者也貢獻了豐富且強大的第三方模塊；標準模塊可以直接匯入與使用，第三方模塊則需先行安裝，

利用Python內置的pip工具（安裝Python3.8時會自動安裝該工具）可以非常方便地安裝Python第三方模塊，該工具可在命令列中使用，語法格式如下：

pip install 模塊名

注意： pip是 在線工具，pip命令執行后，它需要聯網獲取模塊資源，若沒有網路或網路不佳，pip將無法順利安裝第三方模塊，

1.4.2 模塊的匯入與使用

在使用模塊中定義的內容之前，需先將模塊匯入到當前程式，Python使用import關鍵字匯入模塊，其語法格式如下：

import 模塊1,模塊2,…

模塊匯入后，可通過點字符“.”呼叫模塊中的內容，其語法格式如下：

模塊.函式
模塊.變數

通過 點 “.” 字符呼叫模塊中的內容可避免多個模塊中存在同名函式時代碼產生歧義，但若不存在同名函式，可使用from…import…陳述句直接將模塊的指定內容匯入程式，并在程式中直接使用模塊中的內容，

from pygame import init
init()

使用from…import…陳述句也可將指定模塊的全部內容匯入當前程式，此時可使用“*”指代模塊中的全部內容，

拓展延伸：代碼的組織方式—模快、包與庫

模塊（module）、包（package） 和 庫（lib） 是 Python 組織代碼的三種方式，

• 模塊 是最基礎的代碼組織方式，每個包含有組織的代碼片段的.py檔案都是一個模塊，檔案名就是模塊名，

• 包 以類似目錄的結構組織模塊檔案或子包，簡單來說，一個包含__init__.py檔案的目錄就是一個包，
  包中必有__init__.py檔案，可以有多個模塊或子包，

• 庫 是一個抽象概念，它是指具有相關功能的模塊的集合，

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