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一、什么是 Python
Python 是一門編程語言,關于編程語言我們后面再詳細講,首先我們思考,為什么我們要學習 Python
為什么要學習 Python
1.自動化
很多時候,雖然可以通過 gui 工具快速實作功能,但如果作業量大,內容重復,也是一個非常痛苦的事情,通過 Python 可以實作自動化,從而提高效率,
2.提高學習能力
在作業的程序中我們會學習很多軟體的使用,也不斷了新的軟體開發出來,學習 Python 后可以深刻理解軟體的本質,在學習新軟體的時候能夠更快的掌握和使用,
3.未來的趨勢
隨著時代的發展,未來的作業必將會要求人人懂電腦,那么會一門編程語言會讓我們掌握先機,而 python 簡單易學,且可以快速應用在我們的作業和生活中是我們首選的原因,
什么是編程語言
前面講到 Python 是一門編程語言,那編程語言是什么呢?
1.概念
人和人交流溝通所使用的語言叫做自然語言,例如漢語,英語等,
所謂的編程語言,其實就是人和計算機交流的語言,編程語言有極嚴格的語法,和準確沒有歧義的語意,通過這些語法和語意撰寫出特定的程式交有計算機執行,完成設定好的任務,
學習編程語言和學習自然語言類似,自然語言都是先學習語法,字,詞,然后閱讀文章,最后模仿寫文章,編程語言也是先學習語法,關鍵字,流程控制陳述句,然后閱讀別人撰寫的代碼,最后模仿撰寫自己的代碼,
自然語言一般都會有成百上千的字和詞,而編程語言通常只有幾十個關鍵字,幾個流程控制陳述句,所以編程語言比自然語言容易學得多,
2. 分類
編程語言一般分為機器語言,匯編語言和高級語言,
2.1 機器語言
能夠直接被計算機識別的指令稱為機器語言,機器指令就是一串二進制數,010110101,它的優點是能夠直接操作計算機的最底層的動作,缺點是人類難以記憶和閱讀,學習成本高,需要熟知計算機的物理原理,目前只有各大芯片廠商的技術人員使用機器語言進行編程外,絕大部分程式員使用的是高級語言,
2.2 匯編語言
匯編語言本質上就是機器語言,只不過為了閱讀和書寫,給不同的指令加上了簡短的助記符,例如使用 ADD 表示加,SUB 表示減,但它的學習成本依然很高,只有少數對計算機硬體熟悉的程式員在使用,
2.3 高級語言
因為機器語言,匯編語言都是直接操作計算機底層的運算器的微小步驟,要實作我們看起來的簡單功能例如在螢屏列印一行文字,需要大量代碼,因此機器語言和匯編語言也稱為低級語言,通過低級語言撰寫程式非常繁復,計算機科學家發明了高級語言,
高級語言并不是特指一種語言,在計算機技術的發展歷程中出現了很多高級語言,其中大名鼎鼎的 C,Java,PYTHON 都是高級語言,
高級語言是對低級語言的封裝,高級語言撰寫的代碼是給人類閱讀的,計算機不能直接識別,需要通過翻譯成機器碼然后交給計算機執行,
根據不同的翻譯機制又分為編譯型編程語言和解釋型編程語言
2.3.1 編譯型編程語言
如果把高級語言撰寫的代碼比作一篇英文文章,計算機比作一個不懂英文的人,那么這個人可以找一名懂英文的翻譯將這篇文章翻譯成中文后,他可以隨時隨地的閱讀這篇翻譯后的文章,
編譯型編程語言就是通過編譯器(英文翻譯)將代碼(高級語言撰寫的程式)編譯(翻譯)成可執行檔案(翻譯后的文章),可執行檔案可以在任何支持的平臺上,脫離編譯環境運行,
因為可執行程式就是機器碼,所以它的執行效率高,但修改起來非常不方便,只要源代碼修改后都需要重新編譯后生成新的可執行程式,C 語言,C++ 就是典型的編譯型編程語言,
2.3.2 解釋型編程語言
接上面的比喻,這個人還可以拿一個隨身電子詞典,逐字逐句的邊看邊翻譯這篇文章,
解釋型編程語言就是通過解釋器(電子詞典)將代碼逐行翻譯成機器語言,然后交由計算機執行,解釋型編程語言撰寫的程式離不開解釋器,因為是邊翻譯邊執行所以相對的效率不高,但是修改起來很方便,只要源代碼修改了,下一次執行就是修改后的代碼,Python,JavaScript 就是典型的解釋型編程語言,

二、Python 運行環境搭建
上面我們學習了 Python 是一門解釋型編程語言,那么 Python 代碼離不開 Python 解釋器,所謂的搭建 Python 開發環境搭建的核心就是按照 Python 解釋器,
1.Python 解釋器
python 解釋器就是翻譯 python 代碼給計算機執行的一個程式,它的安裝非常簡單,在官網下載相對于平臺的安裝程式即可,注意下載 3.6+ 的版本,根據安裝程式的指引,只需要簡單的下一步下一步,除非人品有問題,否則一般不會有問題,
python 版本區別
目前 python 有兩個大的版本,2.X 和 3.X,2.X 是遺產,3.X 是未來,除非特殊情況,新手建議學習 3.X,
下載安裝 python 解釋器
訪問 python 官網,下載解釋器安裝包,
注意按照作業系統下載對應版本,

下載后雙擊安裝檔案會出現如下界面

記得勾選添加環境變數,然后就是下一步下一步,一般情況下都會正常安裝成功,

cmd 命令列工具
全黑的視窗,滿屏的像瀑布一樣流動的英文,這是電影中黑客出場的畫面,
cmd 命令列工具就滿足這個要求,在 windows 系統中,win 鍵 +R 鍵彈出運行視窗

輸入 cmd 確定就會打開命令列工具,
一般情況會打開如下視窗

不同版本,可能會有配色的不同,但功能一致,
其實這就是一個名字為 cmd.exe 的程式,感興趣的同學可以在電腦中找下它的位置,
它有一個很重要的作用就是能夠通程序式名自動呼叫對應的程式,而不需要去找到可執行檔案雙擊執行,
例如,可以在命令列鍵入 notepad 回車,你會發現居然打開了記事本,

那是因為記事本這個程式的程序名就是 notepad.exe,機靈的小可愛就會聯想 QQ 的程式名是 qq.exe那么,那么在命令列中輸入 QQ 是不是也可以打開 QQ 呢?
結果多半如下:
這是為什么呢?
其實 cmd 在接收到用戶輸入的命令后,會去電腦中搜索同名的程式或者批處理等檔案,但是為了效率,它不會查找每個檔案夾,
那它會去哪些檔案夾中搜索呢?
環境變數PATH
環境變數PATH其實是一系列常用程式所在路徑的集合,記事本程式的路徑存在默認的環境變數PATH中所以可以通過命令列打開,QQ 程式的路徑不在環境變數PATH中,所以打不開,
windows 系統設定環境變數的步驟如下:
右鍵【我的電腦】-【屬性】-【高級系統設定】-【環境變數】
在用戶變數中找到環境變數 path,如果沒有就新建一個 path 變數,
點擊編輯,將 QQ 程式路徑添加到 path 中,

然后重新打開命令列工具應用新的環境變數,再次鍵入 qq 你就可以打開 QQ 啦,
如果在安裝 python 解釋器的時候忘記勾選添加環境變數,也可以通過手動設定環境變數,然后在命令列中就可以運行 python 命令啦,
在命令列中鍵入 python 命令,出現如下視窗表示運行環境搭建成功,

三、Python 代碼的撰寫和執行
python 代碼的運行方式有兩種:
- 互動式
在命令列視窗輸入命令
python
進入 python 解釋器互動式客戶端,在視窗中輸入任意 python 代碼,客戶端視窗都會立即回傳運行結果,當關閉客戶端視窗后,代碼不會保存,這種方式一般用來進行測驗,不是正式的運行方式

- 腳本式
任意文本編輯工具都可以進行 python 代碼的撰寫 ,在桌面新建一個文本檔案,寫入如下代碼
print('hello world')
然后保存(盡量不要使用記事本直接編輯代碼),現在這個文本檔案就是一個 python 的源代碼檔案,通常稱為 python 腳本檔案,通常我們會將 python 腳本檔案的后綴改為 .py ,
python 代碼本質上是通過 python 解釋器解釋成機器碼后交由計算機執行的,
在命令列輸入命令
python 腳本檔案路徑
就可以運行對應的腳本代碼,

四、Jupyter notebook
jupyter notebook 是一個互動式筆記本,支持運行 40 多種編程語言,
Jupyter Notebook 的本質是一個 Web 應用程式,便于創建和共享文學化程式檔案,支持實時代碼,數學方程,可視化和 Markdown,
用來寫學習筆記非常方便,所以推薦給大家,
1.安裝
安裝好 python 解釋器后,在命令列通過下面的 pip 命令安裝 jupyter notebook
pip install jupyter notebook -i https://pypi.doubanio.com/simple
2.開啟 Jupyter notebook 服務
jupyter notebook 本質上是一個 Web 網站,打開 cmd 命令列,切換到你想存放 jupyter 檔案的檔案夾下,運行命令
jupyter notebook
如果環境搭建正確,它會自動打開默認瀏覽器,進入 Jupyter notebook 的編輯首頁如下:

3.jupyter notebook 的使用
打開 Jupyter notebook 的服務后,可以在當前目錄創建檔案夾和筆記檔案,筆記檔案中可以寫筆記也可以撰寫 python 代碼,并且可以像在解釋器中一樣立即執行查看結果,
3.1 創建目錄

3.2 創建 python 腳本

新建時選擇 Python3,瀏覽器會打開一個新的頁面如下
3.3 修改腳本名
3.4 輸入 python 代碼
在單元格中直接鍵入代碼
3.5 運行代碼

3.6 改變單元格模式
notebook 中既可以寫代碼,也可以寫筆記,筆記的語法格式遵循 Markdown,每個單元格的默認格式是代碼格式,可以切換為 標記,這是可以輸入 Markdown 格式的文本,然后運行即可渲染出對應效果,
3.7 快捷方式
點擊工具列的 Help 按鈕,再選中 Keyboard Shortcuts,就會彈出所有的快捷鍵說明

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