Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) (第3版) 課件 【ch01】Python語言及其編程環(huán)境

第一章Python語言及其編程環(huán)境高等學(xué)校計(jì)算機(jī)類特別教材上海市高等學(xué)校信息技術(shù)水平考試參考教材Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

了解Python語言的特點(diǎn)。學(xué)會Pythori編程環(huán)境的安裝。逐步熟悉使用一種第三方Python編輯器。本章教學(xué)目標(biāo)01Python語言概述PARTONE1.1Python語言概述Python是一種解釋運(yùn)行、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，由GuidovanRossum于1989年發(fā)明，并于1991年公開了第一個(gè)發(fā)行版本。由于Python語言簡潔、優(yōu)雅，開發(fā)效率高，使用Python語言既能快速地生成程序的原型,又能方便地封裝成可調(diào)用的擴(kuò)展類庫，程序無須修改就能在Windows、Linux、UNIX和macOS等操作系統(tǒng)上跨平臺使用，因此Python語言常被用于網(wǎng)站開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)編程、圖形處理、黑客攻防等，已迅速上升為第一大廣泛應(yīng)用的編程語言。圖1-1為2023年4月TIOBE編程語言排行榜部分語言排名。Python語言具有豐富和強(qiáng)大的類庫，能夠把用其他語言(如C/C++)編寫的各種模塊很輕松地聯(lián)結(jié)在一起，因此被昵稱為膠水語言。Python開發(fā)環(huán)境是純粹的自由軟件，源代碼和解釋器CPython均遵循GPL(GeneralPublicLicense)協(xié)議。Python語言崇尚優(yōu)雅、明確、簡單。在其命令行運(yùn)行環(huán)境中輸入“importthis”，就會呈現(xiàn)出TimPeters編寫的、被業(yè)界稱為“Python之禪”的編程格言，如圖1-2所示。這些格言逐漸成為Python程序開發(fā)者追求"MorePythonic(更具有Python風(fēng)格)”的指導(dǎo)思想。1.1Python語言概述02Python的安裝PARTTWO1.2Python的安裝?Pythoii的版本。Python2.x至2.7版后不再升級，3.x版與2.x版不完全兼容，大批用2.x版編寫的庫函數(shù)無法在3.x版下直接使用。2015年以后，絕大多數(shù)用Python編寫的庫函數(shù)都可以穩(wěn)定、高效地在3.x版下運(yùn)行。因此，除需要繼承2.x版才能穩(wěn)定運(yùn)行的特殊應(yīng)用外，均應(yīng)使用3.x版。Python開發(fā)環(huán)境是完全免費(fèi)的自由軟件，下載前應(yīng)考慮如下問題：支持的操作系統(tǒng)。Python支持Windows.Linux、UNIX和macOS等不同的操作系統(tǒng)，應(yīng)選擇對應(yīng)的安裝程序。?操作系統(tǒng)的字長。應(yīng)根據(jù)操作系統(tǒng)的字長（32位或64位）選擇對應(yīng)的安裝程序，以獲得最佳的運(yùn)行環(huán)境。目前，可通過其官網(wǎng)下載并安裝Python,也可以直接安裝Anaconda集成環(huán)境。1.2.1Python的官網(wǎng)下載和安裝最新版本的安裝程序可從Python官網(wǎng)免費(fèi)下載，如圖1-3所示。圖1-3官網(wǎng)下載頁面在官網(wǎng)下載頁面中可選擇操作系統(tǒng)類型和字長，以及安裝包的形式。這里以Windows操作系統(tǒng)可執(zhí)行程序安裝為例：雙擊下載的python-3.x.x.exe文件（版本不同，文件名會有所不同），即可按向?qū)崾具M(jìn)行安裝。例如，Python3.7.3（64位）安裝向?qū)鐖D1-4所示。圖1-5向操作系統(tǒng)環(huán)境變量中添加Python安裝路徑1.2.1Python的官網(wǎng)下載和安裝添加Python安裝路徑也可通過設(shè)置操作系統(tǒng)環(huán)境變量實(shí)現(xiàn)，步驟如下：打開控制面板主頁，單擊“高級系統(tǒng)設(shè)置”項(xiàng)，在“系統(tǒng)屬性"對話框中，單擊“高級”選項(xiàng)卡中的“環(huán)境變量”按鈕，在“環(huán)境變量”對話框的“系統(tǒng)變量”列表框中，選擇“Path”項(xiàng)，單擊“編輯”按鈕，在打開的對話框中添加安裝路徑（如圖1-5向操作系統(tǒng)環(huán)境變量中添加Python安裝路徑“C:\Python37”）和腳本工具安裝路徑（如“C:\Python37\Scripts”），如圖1-5所示。為使以后操作系統(tǒng)中任意路徑上的Python程序都能正確找到安裝路徑，可在安裝時(shí)勾選“AddPython3.7toPATH”前的復(fù)選框（見圖1_4的下部）。為方便今后對安裝路徑的操作，建議選擇“Customizeinstallation",將安裝路徑（Customizeinstalllocation）設(shè)置為"C:\Pyth（m37"。圖1-5向操作系統(tǒng)環(huán)境變量中添加Python安裝路徑X

以Pytho pts'i球阿

C:\Python37\

聲EJ:1.2.1Python的官網(wǎng)下載和安裝

Anaconda是一個(gè)Python科學(xué)計(jì)算集成開發(fā)環(huán)境的開源發(fā)行版本，可從其官網(wǎng)（見圖1-6）或其國內(nèi)鏡像網(wǎng)站免費(fèi)下載安裝。

Anaconda在Windows操作系統(tǒng)中安裝成功后，可見圖＞7所示的程序組。其中包括常用的第三方包管理工具AnacondaNavigator-,命令行窗口AnacondaPrompt、交互筆記JupyterNotebook,編程環(huán)境Spyder等。1.2.2Anaconda集成開發(fā)環(huán)境Datasciencetechnologyforabetterworld.Anacondaofferstheeasiestwaytoperrc^TnPythonjRdstssdericeandmachinelearningonasi.n^iemachine.Startworking供iinthousanGsofopen-sourcepackagesandlibrariestoday.

圖1~6Anaconda官網(wǎng)1.2.2Anaconda集成開發(fā)環(huán)境Anaconda不僅集成了Python開發(fā)環(huán)境，還包含mimpy、pandas、scipy、matplotlib、PIL>NLTK等200余個(gè)科學(xué)計(jì)算常用第三方包。1.2.2Anaconda集成開發(fā)環(huán)境03Python程序設(shè)計(jì)步驟PARTTHREE1.3Python程序設(shè)計(jì)步驟Python自帶的集成開發(fā)環(huán)境IDLE(IntegratedDevelopmentandLearningEnvironment)如圖1-8(a)所示，命令行運(yùn)行環(huán)境如圖1-8(b)所示。在IDLE中，使用“File”一"NewFile”菜單命令，可打開程序編輯器，該編輯器除文本編輯功能外，還包含關(guān)鍵字顏色區(qū)分、簡單的智能提示、自動縮進(jìn)等輔助編輯功能（見圖1-9）。1.3Python程序設(shè)計(jì)步驟Python（源）程序以.py為擴(kuò)展名。當(dāng)運(yùn)行.py程序時(shí)，系統(tǒng)會自動生成一個(gè)對應(yīng)的.pyc字節(jié)編譯文件，用于跨平臺運(yùn)行和提高運(yùn)行速度。另外，還有一種擴(kuò)展名為.pyo的文件，是編譯優(yōu)化后的字節(jié)編譯文件。Python使用縮進(jìn)來表示代碼塊層次，習(xí)慣上一層縮進(jìn)4個(gè)半角空格，同一個(gè)代碼塊中的語句必須包含相同的縮進(jìn)空格數(shù)，不建議隨意變化縮進(jìn)空格數(shù)或使用Tab鍵。Python通常是一行寫完一條語句，但如果語句很長，可以使用反斜杠“\”來實(shí)現(xiàn)語句轉(zhuǎn)行。Python可以在同一行中放置多條語句，語句之間使用分號“;”分隔，但為易讀起見，不建議在同一行中放置多條語句。Python中單行注釋以開頭。在調(diào)試程序時(shí)，如果臨時(shí)需要不執(zhí)彳亍某些行，建議在不執(zhí)行的行前加%",可避免大量刪改操作。01020304051.3Python程序設(shè)計(jì)步驟04常用的Python第三方編輯器PARTFOUR1.4常用的Python第三方編輯器

Python程序與其他高級語言一樣，是純文本文件，可以用操作系統(tǒng)自帶的記事本打開和編輯（見圖1-10）。1記事本值得注意的是，記事本默認(rèn)保存為ANSI編碼的.txt文件（關(guān)于編碼，詳見第5章），可使用“另存為”命令，在彈出的“另存為”對話框中選擇保存類型為“所有文件（*.*）”，并手工添加文件擴(kuò)展名.py。在Python程序中，若包含中文等非英文字符，可選擇UTF-8編碼保存（見圖1-11）。1記事本1.4常用的Python第三方編輯器如果以ANSI編碼保存的Python程序中含有中文等非英文字符，在用IDLE打開時(shí)可能出現(xiàn)如圖卜12所示的編碼選擇對話框,讓用戶確認(rèn)以何種編碼讀取?？墒褂门cISO-8859-1完全兼容、幾乎可以表示世界上所有字符的字符編碼UTF-8,也可使用操作系統(tǒng)默認(rèn)的中文簡體擴(kuò)展字符集編碼cp936(GBK)。預(yù)先在Python程序最前面添加編碼注釋“#coding:GBK”、"#coding:UTF-8”或"_*_coding『it￡8_*_”(表示編碼的字符串用大小寫字母均可)等，可以避免在運(yùn)行程序前彈出編碼選擇對話框。1.4常用的Python第三方編輯器Python程序員通常會選用第三方集成開發(fā)環(huán)境(IntegratedDevelopmentEnvironment,IDE)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。常用的集成開發(fā)環(huán)境有PyCharm、VSCode、Thonny、PyScripter^EclipsewithPyDev、Komodo>WingIDE等，它們通常具有一些自動代碼完成、參數(shù)提示、代碼錯(cuò)誤檢査等功能。1.4常用的Python第三方編輯器如圖1-13所示的PyCharm是JetBrains公司出品的集成開發(fā)環(huán)境，分為專業(yè)版(Professional)和社區(qū)版(Community),可從其官網(wǎng)下載。專業(yè)版試用期內(nèi)免費(fèi)，社區(qū)版完全免費(fèi)并開源。2PyCharm1.4常用的Python第三方編輯器PyCharm是一套Python程序開發(fā)的高效率工具，除具有調(diào)試、語法高亮顯示、Project（項(xiàng)目）管理、代碼跳轉(zhuǎn)、代碼智能提示、代碼自動完成、單元測試、版本控制等一般功能外，還提供了支持Django等框架的專業(yè)Web開發(fā)等高級功能。尤其是快捷鍵映射設(shè)置，可兼容常見集成開發(fā)環(huán)境（如Eclipse、VisualStudioIntelliJIDEA等）的使用習(xí)慣（見圖1-14）,讓使用其他語言的程序員盡快適應(yīng)其編程環(huán)境。1.4常用的Python第三方編輯器VSCode（VisualStudioCode）是微軟公司出品的輕量級代碼編輯器（見圖1-15）,支持Windows、macOS和Linux操作系統(tǒng)。它有豐富的插件生態(tài)系統(tǒng)，支持C卄、C#、Java、PHP、Python、VisualBasic>XML、R、Objective-C^JavaScript^JSON、HTML、CSS等語言和語法結(jié)構(gòu)。3VSCode編輯器界面沿用了微軟經(jīng)典的vs風(fēng)格，支持語法高亮顯示、代碼格式化、代碼智能提示、括號匹配等編輯功能，并可直接訪問Git托管平臺。通常建議在VSCode中用以文件夾方式打開和編輯項(xiàng)目，也可以編輯單個(gè)文件。1.4常用的Python第三方編輯器Thonny為面向初學(xué)者的免費(fèi)Python集成開發(fā)環(huán)境，如圖1-16所示。它支