Python 3 基礎(chǔ)教程（第3版）（慕課版） 課件 第1章 配置開發(fā)環(huán)境

Python3基礎(chǔ)教程第3版慕課版單元1配置開發(fā)環(huán)境任務(wù)1-1在Windows操作系統(tǒng)中安裝Python【任務(wù)目標(biāo)】1．下載Python安裝包。2．安裝Python?！救蝿?wù)實(shí)施】演示過程……任務(wù)1-1：在Windows操作系統(tǒng)中安裝Python【任務(wù)目標(biāo)】1．下載Python安裝包。2．安裝Python?！救蝿?wù)實(shí)施】演示過程……1.1Python概述本節(jié)主要內(nèi)容Python的發(fā)展Python的特點(diǎn)Python的版本Python的應(yīng)用領(lǐng)域第三方集成開發(fā)工具1.1.1Python的發(fā)展吉多·范羅蘇姆（GuidovanRossum）于1989年開始開發(fā)Python作為巨蟒劇團(tuán)（MontyPython）喜劇團(tuán)體的粉絲，吉多將這門新的語言命名為Python。Python的靈感來自ABC語言——吉多參與開發(fā)的一種適用于非專業(yè)程序開發(fā)人員的教學(xué)語言。吉多認(rèn)為ABC語言優(yōu)美、功能強(qiáng)大，ABC未獲得成功的原因主要是非開放。吉多一開始就將Python定位為開放性語言。Python起源于ABC，并受到了Modula-3語言的影響，同時(shí)結(jié)合了Unixshell和C的習(xí)慣。TIOBE程序設(shè)計(jì)語言排行榜（2024年6月）1.1.2Python的特點(diǎn)1.Python是免費(fèi)的開源自由軟件Python遵循GPL協(xié)議，是免費(fèi)和開源的，不管用于何種用途，開發(fā)人員都無需支付任何費(fèi)用，也不用擔(dān)心版權(quán)問題。2.Python是面向?qū)ο蟮拿嫦驅(qū)ο螅∣bjectOriented，OO）是現(xiàn)代高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言的一個(gè)重要特征。Python具有多態(tài)、運(yùn)算符重載、繼承和多重繼承等面向?qū)ο缶幊蹋∣bjectOrientedProgramming，OOP）的主要特征。1.1.2Python的特點(diǎn)3.Python具有良好的跨平臺(tái)特性Python是用ANSIC語言實(shí)現(xiàn)。C語言因?yàn)榭缙脚_(tái)和良好的可移植性成為了經(jīng)典的程序設(shè)計(jì)語言。這意味著Python也具有良好的跨平臺(tái)特性，可在目前所有的主流平臺(tái)上編譯和運(yùn)行。1.1.2Python的特點(diǎn)4.Python功能強(qiáng)大動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型：Python在代碼運(yùn)行過程中跟蹤變量的數(shù)據(jù)類型，不需要聲明變量的數(shù)據(jù)類型，也不要求在使用之前對(duì)變量進(jìn)行類型聲明。自動(dòng)內(nèi)存管理：良好的內(nèi)存管理機(jī)制意味著程序運(yùn)行具有更高的性能。Python程序員無需關(guān)心內(nèi)存的使用和管理，Python會(huì)自動(dòng)分配和回收內(nèi)存。大型程序支持：通過子模塊、類和異常等工具，Python可用于大型程序開發(fā)。內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Python提供了常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持。例如，集合、列表、字典、字符串等都屬于Python內(nèi)置類型，用于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，Python也實(shí)現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)操作，如合并、分片、排序和映射等。內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)：Python提供豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，如從正則表達(dá)式匹配到網(wǎng)絡(luò)等，使Python可以實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用。第三方工具集成：Python通過擴(kuò)展包集成第三方工具，從而應(yīng)用到各種不同領(lǐng)域。1.1.2Python的特點(diǎn)5.Python簡(jiǎn)單易學(xué)Python的設(shè)計(jì)理念是“優(yōu)雅”“明確”“簡(jiǎn)單”，提倡“用一種方法，最好是只用一種方法來做一件事”。所以，Python語言語法簡(jiǎn)潔、代碼易讀。一些知名大學(xué)（如卡耐基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院等）開始采用Python作為程序設(shè)計(jì)課程的編程語言。執(zhí)行importthis命令顯示Python哲學(xué)和設(shè)計(jì)思想Python之禪（譯文）優(yōu)美勝于丑陋明了勝于晦澀簡(jiǎn)單勝于復(fù)雜復(fù)雜勝于雜亂扁平勝于嵌套間隔勝于緊湊可讀性很重要特例不足以特殊到違背這些原則不要忽視錯(cuò)誤，除非程序需要這樣做面對(duì)模棱兩可，拒絕猜測(cè)解決問題最直接的方法應(yīng)該有一種，最好只有一種可能這種方法一開始不夠直接，因?yàn)槟悴皇欠读_蘇姆做也許好過不做，但不想就做還不如不做如果方案難以描述明白，那么一定是個(gè)糟糕的方案如果容易描述，那么可能是個(gè)好方案命名空間是一種絕妙的理念，多加利用1.1.3Python的版本版本號(hào)年份0.9.0～1.21991～19951.3～1.5.21995～19991.6、2.020001.6.1、2.0.1、2.1、2.1.120012.1.2、2.1.320022.2～2.72001～至今3.x2008～至今Python通過一個(gè)參與者眾多的開發(fā)社區(qū)來保持版本更新和改進(jìn)。Python的開發(fā)者通過一個(gè)在線的源代碼控制系統(tǒng)協(xié)同工作，所有對(duì)Python的修改必須遵循Python增強(qiáng)提案（PythonEnhancementProposal，PEP），并通過Python擴(kuò)展回歸測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試。目前，由一個(gè)非正式的組織Python軟件基金（PythonSoftwareFoundation，PSF）負(fù)責(zé)組織會(huì)議并處理Python的知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題。Python3.0不再向后兼容，Python2.7作為Python2.x的最后一個(gè)版本。Python2.x依然有眾多開發(fā)人員使用。Python官方已于2020年停止對(duì)Python2.7的支持。為了方便敘述，本書在后面的內(nèi)容中將Python3.x簡(jiǎn)稱為Python3，Python2.x簡(jiǎn)稱為Python2。目前，Python3的最新版本為3.12.4（2024年7月）。Python官方主頁：《全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)Python語言程序設(shè)計(jì)考試大綱（2023年版）》建議考試使用的Python版本為3.5.3～3.9.10。1.1.4Python的應(yīng)用領(lǐng)域Python近乎全能，通過第三方庫(kù)，Python的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎可擴(kuò)展到所有可編程的領(lǐng)域，其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下。網(wǎng)絡(luò)爬蟲：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享資源獲取、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、自動(dòng)化測(cè)試等功能。例如，Requests、Scrapy和Pyspider等都是常用的Python網(wǎng)絡(luò)爬蟲庫(kù)。數(shù)據(jù)分析：主要指對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行各種科學(xué)或工程計(jì)算。例如，NumPy、SciPy和Pandas等都是常用的Python數(shù)據(jù)分析庫(kù)。文件處理：實(shí)現(xiàn)PDF文件、MicrosoftExcel文件、MicrosoftWord文件、HTML（HypertextMarkupLanguage，超文本標(biāo)記語言）文件和XML（eXtensibleMarkupLanguage，可擴(kuò)展標(biāo)記語言）文件等各種文件的處理。例如，PDFMiner可用于處理PDF文件，Openpyxl可用于處理MicrosoftExcel文件，Python-docx可用于處理MicrosoftWord文件。1.1.4Python的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)可視化：主要指使用易于理解的圖形來展示數(shù)據(jù)。例如，Matplotlib、Seaborn和Mayavi等都是常用的Python數(shù)據(jù)可視化庫(kù)。圖形用戶界面：用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的圖形用戶界面。例如，PyQt5、wxPython和PyGObject等都是常用的Python圖形用戶界面庫(kù)。機(jī)器學(xué)習(xí)：為Python提供機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)功能。Scikit-learn、MXNet和TensorFlow等都是常用的Python機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)。Web應(yīng)用開發(fā)：為Python提供快速Web應(yīng)用開發(fā)功能。Django、Flask和Web2py等都是常用的PythonWeb應(yīng)用開發(fā)庫(kù)。游戲開發(fā)：為Python提供各種游戲開發(fā)功能。Pygame、Panda3D和Cocos2d等都是常用的Python游戲開發(fā)庫(kù)。1.1.5第三方集成開發(fā)工具1．PyCharm簡(jiǎn)介PyCharm是JetBrains公司開發(fā)的一款集成開發(fā)工具，它具有語法高亮、代碼跳轉(zhuǎn)、智能提示、自動(dòng)補(bǔ)全、代碼調(diào)試、單元測(cè)試、版本控制等諸多功能。PyCharm支持Python、JavaScript、CoffeeScript、TypeScript、HTML、CSS（CascadingStyleSheets，層疊樣式表）等多種語言，以及Django、Flask、GoogleAppEngine、Pyramid、Web2py等Web庫(kù)。圖示為PyCharm工作界面。1.1.5第三方集成開發(fā)工具2．VSCode簡(jiǎn)介VSCode是Microsoft公司開發(fā)的一款集成開發(fā)工具，它具有語法高亮、代碼跳轉(zhuǎn)、智能提示、自動(dòng)補(bǔ)全、代碼調(diào)試、內(nèi)置Git命令等諸多功能。VSCode支持Python、JavaScript、Java、C/C++、TypeScript、HTML、CSS等多種語言。通過安裝擴(kuò)展組件，VSCode幾乎可支持編寫所有語言代碼。圖1-11顯示了VSCode的工作界面。任務(wù)1-2運(yùn)行Python命令和程序【任務(wù)目標(biāo)】1．交互式運(yùn)行Python命令。2．用程序輸出唐詩《春曉》?！救蝿?wù)實(shí)施】演示過程……1.2運(yùn)行Python程序本節(jié)主要內(nèi)容Python程序的運(yùn)行方式Python程序的可執(zhí)行文件1.2.1Python程序的運(yùn)行方式Python程序有兩種運(yùn)行方式：程序文件運(yùn)行和交互式運(yùn)行。程序文件是包含一系列Python語句的源代碼文件，文件擴(kuò)展名通常為py。在Windows的命令提示符窗口中，可使用Python.exe來執(zhí)行Python程序文件。首先，由Python解釋器將py文件翻譯成字節(jié)碼文件，再由Python虛擬機(jī)（PythonVirtualMachine，PVM）逐條翻譯、執(zhí)行字節(jié)碼中的Python語句。Python還可以通過交互方式運(yùn)行。在Windows系統(tǒng)的命令提示符窗口中運(yùn)行Python.exe，可進(jìn)入Python的交互環(huán)境。在其中輸入Python語句后，按【Enter】鍵運(yùn)行Python交互環(huán)境中的常用快捷鍵如下。【↑】：調(diào)出使用過的上一條命令?！尽浚赫{(diào)出使用過的下一條命令?！綪ageUp】：調(diào)出使用過的第一條命令?！綪ageDown】：調(diào)出使用過的最后一條命令。在IDLE交互環(huán)境中，也可交互式運(yùn)行Python命令。IDLE交互環(huán)境中的常用快捷鍵如下。【F1】：打開Python幫助文檔。【Alt+P】：調(diào)出使用過的上一條命令?！続lt+N】：調(diào)出使用過的下一條命令?！続lt+/】：補(bǔ)全使用過的單詞，連續(xù)按【Alt+/】組合鍵，可在多個(gè)單詞中切換。【Alt+3】：注釋代碼。【Alt+4】：取消注釋?！綜trl+]】或【Tab】：增加縮進(jìn)量?！綜trl+[】：減少縮進(jìn)量。1.2.2Python程序的可執(zhí)行文件可將Python程序打包為一個(gè)獨(dú)立的可執(zhí)行程序，即凍結(jié)二進(jìn)制文件（FrozenBinary）。凍結(jié)二進(jìn)制文件是將Python程序的字節(jié)碼、PVM以及程序所需的Python支持文件等捆綁到一起形成的一個(gè)獨(dú)立文件。在Windows系統(tǒng)中，凍結(jié)二進(jìn)制文件是一個(gè)exe文件，運(yùn)行exe文件即可啟動(dòng)Python程序，也不需要安裝Python環(huán)境。常用的第三方凍結(jié)二進(jìn)制文件生成工具有py2exe和pyinstaller。任務(wù)1-3運(yùn)行示例代碼【任務(wù)目標(biāo)】1．運(yùn)行turtle庫(kù)繪制時(shí)鐘的示例代碼。2．運(yùn)行OpenCV庫(kù)圖像分割的示例代碼?！救蝿?wù)實(shí)施】演示過程……1.3使用Python文檔本節(jié)主要內(nèi)容離線文檔離線模塊文檔在線文檔1.3.1