第一章初始Python1.5

Python庫的使用1.4

Python程序的運行方式1.2

Python的特點和應用1.6程序組成和編碼規范1.3

Python的安裝1.1

Python的發展史1.7案例實戰Python是一種解釋型、面向對象、動態數據類型的高級程序設計語言。1989年由GuidovanRossum開發,1991年發布第一個公開發行版。Python提供了非常完善的標準庫，覆蓋了網絡、文件、GUI、數據庫、科學計算等大量內容。Python還有大量的第三方庫。1.1Python的發展歷史1.1Python的發展歷史1989年圣誕節期間，在阿姆斯特丹GuidovanRossum開始開發一個新的腳本解釋程序Python。Python一詞來源于Guido所摯愛的英國肥皂劇——MontyPython’sFlyingCircus。Python是從ABC發展起來，主要受到了Modula-3的影響，結合了Unixshell和C語言的習慣，易學好用，功能全面，可以拓展。1991年，第一個Python解釋器誕生，它使用C語言來實現，可以調用C語言編寫的庫文件。Python第一個版本就擁有列表、字典、元組等基本數據類型，支持命令式編程、函數式編程和面向對象編程，支持異常、多線程等概念。1.1Python的發展歷史Python將機器層面的細節隱藏，交給解釋器來處理。Python語言簡潔性、易讀性、可擴展性。2018年8月IEEESpectrum綜合了9個來源的11個指標，對47種編程語言的流行程度進行排名，在綜合指數、用戶增速、就業優勢和開源語言等單項中，Python雄踞第五屆年度編程語言交互排行榜第一。IEEESpectrum2018編程語言Top10Python'scontinuousriseinpopularitycomesattheexpenseofthedeclineofpopularityofotherprogramminglanguagesTIOBEIndexforJuly20191.1Python的發展歷史Python的發展國內外越來越多的研究機構使用Python做科學計算大學開設Python程序設計課程Python不但標準庫功能強大，而且眾多開源的第三方包都提供了Python的調用接口。著名的計算機視覺庫OpenCV、三維可視化庫VTK、醫學圖像處理庫ITK，經典的科學計算擴展庫NumPy、SciPy、Matplotlib、pandas和Scikit-learn1.2Python的特點和應用1.2

Python的特點和應用Python是一門跨平臺、開源、解釋型的高級動態編程語言，具有Shell腳本的交互式操作和C語言的強大功能，語法精簡，支持函數和類編程，擁有大量的使用擴展庫。1.2

Python的特點和應用Python的特點易于擴展語法簡潔可移植性動態語言面向對象面向對象功能強大健壯性1.2

Python的特點和應用Python的應用系統管理GUI編程WEB服務開發數據庫編程數值運算和科學計算多媒體人工智能1.3Python的安裝1.3

Python的安裝

Python支持眾多的軟件平臺，例如Windows、Linux/Unix和MacOSX等，編寫的Python程序雖然可以跨平臺運行，但是在不同平臺上Python的安裝方法是不同的。1.3

Python的安裝

Python目前兩個安裝版本，互不兼容2.x版3.x版Python目前存在2.x和3.x兩個系列的版本，互相之間不兼容。在選擇Python版本的時候，一定要先考慮清楚自己學習Python的目的是什么，打算做哪方面的開發，該領域或方向有哪些擴展庫可用，這些擴展庫最高支持哪個版本的Python。Python2.x系列最遲將于2020年全面放棄維護和更新。本書以Python3.7.2版本為基礎進行講解。Python的官網：（/）下載安裝程序。1.3

Python的安裝—Windows下安裝1.進入/，在Downloads菜單下選擇windows平臺下的安裝包1.3

Python的安裝—Windows下安裝2.雙擊python-3.7.2.exe進行Python安裝注意：安裝界面底部的復選框，第一個是默認自動勾選，第二個默認不勾選，需要手動勾選，AddPython3.7toPATH可以將Python的安裝路徑添加到環境變量中，勾選后可以免去安裝完成后添加，建議在安裝時勾選。1.3

Python的安裝—Windows下安裝3.單擊Customizeinstallation，進入下一安裝界面，單擊Next的進入下一步.4.單擊Browse按鈕，指定安裝路徑。1.3

Python的安裝—Windows下安裝5.單擊Install按鈕進入安裝界面1.3

Python的安裝—Windows下安裝6.安裝成功后，單擊Close完成安裝。7.安裝完成后還需要進一步檢測安裝是否成功。1.3

Python的安裝—Linux下安裝目前絕大多數Linux操作系統默認已經安裝Python，可以通過輸入“python”命令進行驗證。如果版本太低，還必須重新安裝新版本。1.3

Python的安裝—Linux下安裝以Centos7為例介紹Python在Linux下的安裝過程。1.使用“wget/ftp/python/3.7.2/Python-3.7.2.tgz”命令下載安裝包。（使用Linuxshell命令wget獲取指定URL資源）1.3

Python的安裝—Linux下安裝2.使用tar-zxvfPython-3.7.2.tgz命令解壓tgz包。3.使用mvPython-3.7.2/usr/local命令把python解壓文件移到/usr/local文件夾下。4.使用cd/usr/local/Python3.7.2/命令進入Python目錄。5.使用./configure命令執行當前目錄下的配置。6.使用make命令編譯源文件。7.使用makeinstall命令安裝Python。8.使用rm-rf/usr/bin/python命令刪除原來python2.7的軟鏈接9.使用ln-s/usr/local/bin/python3.7/usr/bin/python命令創建新的軟鏈接，鏈接到新安裝的python3.7。10.使用python命令查看是否安裝成功，如圖所示，表示已成功安裝Python3.7.21.3

Python的安裝—環境變量的配置以Windows操作系統為例，手動添加環境變量:在桌面選中【計算機】單擊鼠標右鍵，選擇【屬性】，在彈出窗口中選擇【高級系統設置】，在【系統設置】下選擇【環境變量】。進入【環境變量】設置窗口，然后選擇【系統變量】中【Path】項目，單擊【編輯】按鈕，在最后面添加;D:\ProgramFiles(x86)\Python\Python37-32\Scripts\;D:\ProgramFiles(x86)\Python\Python37-32\。注意：讀者一定要根據自己的Python安裝目錄來修改_部分的內容。1.4Python程序運行方式1.4Python程序的運行方式Python程序運行過程解釋器將.py文件中的源代碼翻譯成字節碼虛擬機運行,虛擬機PVM逐條將字節碼翻譯成機器指令執行python.exepythonw.exe1.4Python程序的運行方式Python語言三種不同的實現方式:CPython是標準的Python實現方式，它是用可移植的C語言實現的解釋器。它在多線程效能上表現不佳，不支持JIT(即時編譯），導致執行速度不夠快。Jyphon是Python在Java環境下的實現方式，它將Python源程序翻譯成Java字節碼，通過JVM來運行。PyPy使用Python實現的Python解釋器，支持JIT，執行速度較快。1.4Python程序的運行方式Python程序在Windows7下的運行:Python的四個文件IDLEPython3.7Python3.7ManualsPython3.7ManualsDocs1.4Python程序的運行方式在IDLE中，通過交互模式來運行Python程序，輸出“HelloPythonWorld！”，如圖所示:3個大于號>>>作為提示符，可以在提示符后輸入要執行的語句。IDLE使用不同的顏色來表示關鍵字、常量、字符串等1.4Python程序的運行方式

創建程序文件在IDLE界面中使用菜單【File】下的子菜單【NewFile】，新建一個程序文件（文件擴展名必須為.py）并輸入代碼。如果是圖形界面程序，可以保存為.pyw文件。使用菜單【Run】下的子菜單【CheckModule】來檢查程序中是否存在語法錯誤。使用菜單【Run】下的子菜單【RunModule】來運行程序，運行結果將直接顯示在IDLE交互界面上。1.4Python程序的運行方式

常見擴展名.py：Python源文件，由Python解釋器負責解釋執行.pyw：Python源文件，用于圖形界面程序文件，也是由Python解釋器解釋執行.pyc：Python字節碼文件，可用于隱藏Python源代碼和提高運行速度1.5Python庫的使用1.5Python庫的使用Python提供了豐富的標準庫，還支持大量的第三方擴展庫，它們數量眾多、功能強大、涉及面廣、使用方便，得到各行業領域工程師的青睞。因此熟練運用Python擴展庫，可以提高軟件的開發速度。庫有時也稱作包、模塊。1.5Python庫的使用-擴展庫的管理Python使用pip工具來管理擴展庫，默認情況下，Python3.x會自動安裝pip工具。pip命令不僅可以實時查看本機已經安裝的擴展庫列表，還支持擴展庫的安裝、升級、卸載等操作。pip命令示例說明pipinstallPackage安裝Package模塊文件piplist列出當前已安裝的所有模塊文件pipinstall--upgradePackage升級Package模塊文件pipuninstallPackage卸載Package模塊文件pipinstallPackage.whl使用輪子文件whl直接安裝Package1.5Python庫的使用-擴展庫的管理用pip命令管理Python擴展庫需要在命令提示符環境中進行，并且需要切換至pip所在目錄進入Python安裝文件夾中的scripts文件夾，按住Shift鍵，鼠標右擊空白處，選擇“在此處打開命令窗口”直接進入命令提示符環境。1.5Python庫的使用-模塊的導入與使用Python啟動時，僅加載了很少一部分模塊，其它模塊需要由程序員顯示加載。使用“sys.modules.items()”顯示所有預加載的模塊信息。import模塊名[as別名]>>>importrandom #導入random隨機函數模塊>>>random.randint(1,10) #返回[1,10]之間的一個隨機整數9>>>importnumpyasnp #導入模塊numpy中的所有對象并設置別名>>>a=np.arange(1,10,2) #通過別名來訪問模塊中的對象>>>aarray([1,3,5,7,9])>>>importos.pathaspath #導入os模塊中的path對象>>>path.exists("d:/programdata") #使用path對象的exists方法1.5Python庫的使用-模塊的導入與使用from模塊名import對象名[as別名]#導入random模塊中的randint對象，并使用別名rt>>>fromrandomimportrandintasrt >>>rt(1,10) #通過別名使用randint函數#導入os模塊中的path對象，并設置別名ph>>>fromosimportpathasph >>>ph.exists("d:/programdata") #使用別名ph調用exists方法1.5Python庫的使用-模塊的導入與使用導入模塊順序（建議）導入Python標準庫模塊導入第三方擴展庫導入自己編寫的本地模塊1.6程序組成和編碼規范1.6程序組成和編碼規范-程序結構Python的程序由包、模塊（即一個Python文件）、函數、類和語句組成1.6程序組成和編碼規范-編程規范(1)命名規則變量名、包名、模塊名通常采用小寫字母開頭，如果名稱中包含多個單詞，一般采用第一個單詞全部小寫，后面每一個單詞首字母大寫的駝峰表示法，如myBook。也可以采用下劃線_分隔的全部小寫形式，如student_name。一些不變的對象，建議使用全大寫方式，如PI。類名采用首字母大寫，多個單詞使用駝峰表示法，如BookInfo。函數名一般采用小寫字母，多個單詞使用駝峰表示法。(2)代碼縮進使用Tab鍵和空格來進行代碼縮進，但是不要混用Tab和空格來縮進。Python中的縮進代表程序塊的作用域，如果采用了錯誤的代碼縮進，會導致程序拋出異常。1.6程序組成和編碼規范-編程規范(3)空格函數或者語句塊之間使用空格行來分隔，以分開兩段不同功能的代碼塊，增強可讀性。運算符兩側建議使用空格進行分隔。(4)注釋注釋有助于對程序的理解和團隊合作開發，對函數、類一定要添加功能性、使用性注釋說明，對于復雜的算法也要適當注釋。(5)每個import語句只導入一個模塊，盡量避免一次導入多個模塊。(6)如果一行語句太長，可以在行尾使用續行符“\”，在下一行繼續寫代碼。(7)適當使用異常處理結構提高程序的容錯性和健壯性。1.7案例實戰1.7案例實戰-案例描述完成PyCharm軟件的安裝、基本配置和擴展庫的安裝。PyCharm是由JetBrains打造的一款非常好用的跨平臺PythonIDE，使用Java語言開發，支持Windows、Linux、MacOS等系統。PyCharmProfessional（專業版）Community（社區版）1.7案例實戰-案例實現1.下載PyCharm安裝包，按照安裝向導信息提示逐步安裝即可。2.安裝完成后，需要對PyCharm進行基本配置。（1）啟動PyCharm程序，單擊界面右下端的【Configure】，選擇【Settings】，進入DefaultSettings配置界面1.7案例實戰-案例實現（2）選擇左邊的【Appearance&Behavior】菜單，對PyCharm的主題進行配置1.7案例實戰-案例實現（3）配置項目解釋器，選擇【ProjectInterpreter】菜單。設置解釋器的路徑，讓其指向Python.exe可執行文件所在的位置。1.7案例實戰-案例實現3.創建項目及文件（1）創建新項目【CreateNewProject】，指定項目位置，創建項目