Python教程

少年,如果你看完这篇入门Python很喜欢,那就是选对教程了

本文主要是介绍少年,如果你看完这篇入门Python很喜欢,那就是选对教程了,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

认识Python

1.1.1 程序设计和编程语言

如今,我们的生活已经离不开计算机。写文章、做PPT、打电子游戏、QQ聊天、上网购物等都离不开计算机,甚至手机里的各种应用,如微信、GPS导航等,背后也都离不开计算机的支持。可你是否想过,计算机是怎么能够帮助我们完成各种各样的任务的呢?

其实计算机是通过程序来完成具体的任务的。计算机程序(Program)是一组计算机能识别和执行的指令,运行于电子计算机上,以满足人们某种需求的信息化工具。更加直白地说,计算机程序是一种软件,是使用计算机编程语言编写的指令,它告诉计算机如何一步一步执行任务,从而达到最终的目的。而使用某种计算机编程语言,经过分析、设计、编码、测试、调试等各个步骤,编写出程序以解决特定的问题的过程,就叫作程序设计或编程(Porgramming)。因此,要控制计算机方便快捷地实现各种功能,我们必须要学习程序设计,也就是编程。而要编写程序代码,我们必须讲计算机的语言,为此,我们首先要选择并学习一种计算机编程语言。

计算机编程语言的发展大概有几十年的历史。在这期间,编程语言经历了从低级语言向高级语言发展的过程。这里所说的低级语言和高级语言,并不是指语言的功能和水平等,而且是指编程语言与人类自身语言的接近程度上的区别。低级语言更加接近于机器语言,计算机理解起来比较容易,人类理解起来比较困难,这是比较底层的语言。而高级语言的语法和表达方式,更加接近于人类自身的语言,需要通过一种称为编译器和解释器的东西(你可以把编译器和解释器想象成翻译人员)将其转换为计算机比较容易理解的机器语言,然后机器才能执行。

计算机程序正是使用诸如Python、C++、Ruby或JavaScript这样的编程语言来编写的。这些语言允许我们和计算机“对话”,并且向它们发布命令。打一个比方,我们是如何训练一只狗的呢?当我们说“坐下”的时候,它蹲着;当我们说“说话”的时候,它叫两声。这只狗能够理解这些简单的命令,但是,对于你所说的其他的大多数话,它就不懂了。

类似的,计算机也有局限性,但是,它们确实能够执行你用它们的语言发布的指令。在本书中,我们将学习Python语言,这是一种简单而强大的编程语言。未来,在高中和大学阶段,Python语言将作为计算机科学课程的入门课来教授。因此,我们通过现在的学习,可以给将来打下一个较好的基础。

1.1.2 Python简介

Python是吉多?范罗苏姆(Guido Van Rossum)在20世纪80年代后期开发的一种过程式的、面向对象的、功能强大而完备的编程语言。Python这个名字来自于一个名为Monty Python的戏剧团体。

人们使用Python语言进行各种应用开发,包括游戏软件开发、Web开发、桌面GUI开发、教育和科学计算应用开发。近年来,Python甚至成为最受欢迎的开发人工智能应用的语言之一,在图像处理、自然语言处理和神经网络等众多领域一展身手。因此,实际上Python已经涉足了所有的开发领域。当前,Python已经成为最流行的编程语言之一,在各种编程语言排行榜中位居前列。Python之所以很流行,主要是归功于它的简单性和健壮性,当然,还有很多其他的因素,后面我们还会一一介绍。

对于初学者来说,Python是一款既容易学又相当有用的编程语言。相对于其他语言,Python的代码相当易读,并且它有命令行程序,你可以直接输入指令并运行程序。Python的一些功能对于辅助学习过程很有效,用户可以把一些简单的动画组织起来制作自己的游戏。其中之一是turtle模块,该模块的灵感来自于海龟绘图(20世纪60年代由Logo语言使用),专门用于教育。还有tkinter模块,它是Tk图形界面的接口,可以用来很容易地创建一些图形和动画程序。简单易学使得Python成为青少年学习计算机编程的首选语言。在本书中,我们也将带领读者学习Python turtle模块的使用,并且会用Python编写一款有趣的游戏,相信这会让你体会到学习Python编程的乐趣和成就感!

Python的语法很简单,因而学习和理解Python编程很容易。和其他编程语言相比,Python代码更简短易懂。此外,Python中的一些任务很容易实现。例如,要交换两个数字,用Python很容易编写:(a, b)=(b, a)。学习某种新的东西,是一项耗费精力且复杂的任务。然而,Python语法的简单性大大降低了它的学习难度。此外,用Python编写的项目也很容易为人们所理解。Python的代码精炼而高效,因而易于理解和管理。

Python的另一个非常显著的特点是,它拥有大量的第三方模块和库,这是Python拥有非常广泛的应用领域的一个重要原因。Python有很多第三方的模块用于完成Web开发。例如,基于Python的Django是一款非常流行的Web开发框架,支持干净而快速地开发,支持HTML、Email、FTP等应用,因此,成为Web开发的不错的选择。结合第三方模块和库的功能和支持,Python也可以广泛地用于GUI开发和移动应用开发,例如,Kivy可以用于开发多触点的应用程序。Python还拥有强大的支持科学计算和分析的库——SciPy用于工程和数学,IPython用于并行计算等。此外,SciPy还提供了和MATLAB类似的功能,并且能够用于处理多维数组。

Python还具有其他的一些特点和优点:

Python有自己的管理内存和相关对象的方式。当在Python中创建一个对象的时候,内存动态地分配给它。当对象的生命周期结束的时候,其占用的内存会被收回。Python的内存管理使得程序更加高效,我们不用为此操心。Python具有很强的可移植性,使用Python编写的程序几乎可以在所有已知的平台(如Windows、Linux或Mac等)上运行。Python是免费的。Python并不是专有的软件。任何人都可以下载各种各样可用的Python编译器。此外,在发布用Python编写的代码的时候,不会有任何的法律问题。Python拥有一个庞大的用户群体。Python开发者和使用者已经形成了一个活跃的专业社群,世界各地(包括中国)的程序员在一起探讨、交流学习和使用Python的经验。互联网上有很多与Python有关的信息,有许多Python讨论组。这些都促进了Python语言的学习和传播。

既然Python有这么多的好处,那还等什么呢?我们先开始第一步,下载和安装Python吧!

要安装Python,通常我们要去Python的官方网站下载所需版本的安装文件。Python的官网是python,如图1-1所示。

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图1-1

1.2.1 Windows下的Python安装

当点击导航中的“Downloads”菜单,可以看到适合各种操作系统的下载链接,如图1-2所示。我们可以看到,适合Windows系统的最新正式版是3.7.4。我们可以直接点击按钮“Python3.7.4”下载。

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图1-2

也可以点击左边“Windows”菜单,在下载页面中选择需要下载的Python版本,如图1-3所示。

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图1-3

在这里,选择下载(写作本书时的)最新版本Python 3.7.4,下载完成后,可以看到一个安装文件,如图1-4所示。

提示 Python 仅支持微软所支持的生命周期内的Windows 版本。这意味着 Python 3.7.4支持Windows Vista和更新版本。如果需要支持Windows XP,请安装Python 3.4。

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图1-4

双击 “python-3.7.4.exe”,弹出安装界面。简单起见,勾选“Install launcher for all users (recommended)”和“Add Python 3.7 to PATH”选项,然后直接点击“Install Now”按钮。如图1-5所示。

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图1-5

提示 选择“自定义安装”(Customize installation)将允许您选择:要安装的功能、安装位置、其他选项或安装后的操作。

提示 安装时最好勾选“Add Python 3.7 to PATH”,这是因为Windows会根据环境变量path设置的路径去查找python.exe以及本书后面要用到的一些相关安装工具。所以,如果在安装时没有勾选这个选项,后面还得手动把这些路径添加到path的环境变量中。

然后会看到安装的进度条一直在往下走,如图1-6所示。

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图1-6

这里什么也不需要做,直到程序安装成功,安装成功的界面如图1-7所示。

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图1-7

可以点击“documentation”链接去打开Python的帮助文档,如图1-8所示。

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图1-8

当Python安装好后 。只需要在Windows的命令行窗口中输入“python”命令,就可以打开Python的Shell命令行窗口,启动交互式解释器,如图1-9所示。

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图1-9

接下来,我们就可以在这个命令行窗口直接输入要执行的程序代码。

1.2.2 MAC下的Python安装

当点击导航中的“Downloads”菜单,我们可以看到,适合Mac系统的最新正式版同样是3.7.4版。我们可以直接点击按钮“Python3.7.4”下载,如图1-10所示。

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图1-10

下载完成后,可以看到一个安装文件,如图1-11所示。

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图1-11

双击安装文件,弹出安装界面,直接点击“Continue”按钮,如图1-12所示。

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图1-12

然后会看到安装的进度条一直在往下走,如图1-13所示。

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图1-13

这里什么也不需要做,直到程序安装成功,界面如图1-14所示。

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图1-14

当Python安装好后。只需要在命令行窗口,输入“python”命令就可以打开Python的Shell命令行窗口,启动交互式解释器,如图1-15所示。你也可以参照1.4.2节的介绍打开IDLE来启动Python。

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图1-15

安装好了Python之后,让我们先通过命令行窗口编写第一个Python程序并尝试运行一下。

在窗口中输入了一行代码“print(“Hello World!”)”,如图1-16所示。这行代码表达的含义是要将一行字“Hello World!”打印到屏幕上。因为这里我们只是介绍代码是什么样子的,所以大家可以不用太在意具体语句的含义。

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图1-16

当按下回车键,可以看到屏幕上显示出了“Hello World!”,如图1-17所示。

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图1-17

简单吧!我们的一个程序就这样实现了。

提示 Python是区分大小写的语言,所以关键字或者自考证书函数名都不能写错。例如print是打印函数,而Print则不是。

1.4.1 IDLE简介

对于简单的程序,我们可以在命令行中完成,并且可以非常直观地得到了想要的结果。可是,当我们关闭Python并重新打开它时,就会发现之前的代码都丢失了。怎样才能让计算机记住我们输入的内容呢?

在实际开发程序的时候,我们总是要使用某个集成开发环境来写代码,然后将写好的代码保存到一个文件中。当我们想要使用这些代码的时候,就可以打开这个文件并对这个文件运行Python,这样一来,程序就可以反复执行了。

集成开发环境(Integrated Development Environment,IDE)是一种工具软件,它包含程序员编写和测试程序所需的所有基本工具。集成开发环境通常包含源代码编辑器、编译器或解释器以及调试器。

在学习Python编程的过程中,我们也少不了要接触IDE。这些Python开发工具可以帮助开发者加快开发速度,提高效率。IDLE是Python自带的集成开发环境,具备基本的IDE功能,包括交互式命令行、编辑器、调试器等基本组件,已经足以应付大多数简单应用的开发。当我们安装好Python以后,IDLE就自动安装好了,不再需要另外去安装。

IDLE为初学者提供了一个非常简单的开发环境,可以轻松地编写和执行Python程序。IDLE有两个主要的窗口,分别是命令行窗口和编辑器窗口。接下来,我们看一下如何使用IDLE来编写程序。

1.4.2 用IDLE编写程序

在Windows环境下,有多种方法可以启动IDLE。既可以像前面介绍的在Windows的命令行窗口,直接输入“python”命令打开Python的Shell命令行窗口,也可以通过快捷菜单或桌面图标等方式启动IDLE,如图1-18所示。

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图1-18

IDLE启动后的界面如图1-19所示。

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图1-19

在IDLE窗口中,可以选择“File”菜单下的“New File”命令,打开一个新的文件窗口,如图1-20所示。

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图1-20

这时会弹出一个新的空白窗口,如图1-21所示。

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图1-21

可以看到这个窗口中没有任何内容,它在等待我们输入命令。我们把这个窗口称为“程序”窗口,以区别于编译器窗口。我们可以在程序窗口中输入需要的指令。这里还是输入和前面我们在命令行窗口所输入的相同的代码,“print(“Hello World!”)”,如图1-22所示。

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图1-22

需要注意的是,这里没有命令行窗口那些“>>>”提示符号,因为这些符号并不是程序的组成部分。编译器窗口通过这些提示符号,就知道我们当前是在编译器窗口工作,但是当我们编辑一个独立的文件时,就需要去掉这些由编译器导入的辅助符号。

接下来,选择“File”菜单的“Save”命令,保存这个文件,如图1-23所示。因为是新文件,会弹出“Save As”对话框,我们可以在该对话框中指定文件名和保存位置。保存后,文件名会自动显示在屏幕顶部的蓝色标题栏中。如果文件中存在尚未保存的内容,标题栏的文件名前后会有星号(*)出现。

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图1-23

将文件保存到指定目录下,我们选择的路径是“D:\Python Programs\ch01”,文件名为“1.1”,如图1-24所示。

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图1-24

我们已经保存了这个程序,接下来怎样运行这个程序呢?选择“Run”菜单中的“Run Module”命令,如图1-25所示。

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图1-25

可以得到这个程序的运行结果,编译器窗口可以看到打印出来的“Hello World!”,如图1-26所示。

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图1-26

1.4.3 IDLE的其他功能

IDLE具有非常丰富的功能,其中的一些很值得我们去了解和体验一下,因为在编写程序的时候,很可能会用到。

IDLE支持语法高亮显示。所谓语法高亮显示,就是针对代码的不同元素,使用不同的颜色进行显示,我们从图1-16中已经看到了其应用效果。默认情况下,关键字显示为橙色,字符串为绿色,定义和解释器的输出显示为蓝色,控制台输出显示为棕色。当我们输入代码时,IDLE会自动应用这些颜色进行突出显示。语法高亮显示的好处是,用户可以更容易区分不同的语法元素,从而提高可读性;与此同时,语法高亮显示还降低了出错的可能性。比如,如果输入的变量名显示为橙色,那么你就需要注意了,这说明该名称与预留的关键字有冲突,所以必须给变量更换名称。

IDLE还可以实现关键字自动完成。当用户输入关键字的一部分后,例如输入一个P,可以从“Edit”菜单选择“Expand Word”命令(或者直接按Alt+/组合键),如图1-27所示。这个关键字就可以自动完成,在这里,我们得到的是print,如图1-28所示。

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图1-27

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图1-28

有时候,我们只记住了函数的开头几个字母,而不记得完整的函数名称,这该怎么办?例如,我们有个input()函数,它可以接收标准输入数据,返回值为string类型。如果我们只是隐约记住了in,而忘记了后边的put,这个时候,我可以选择“Edit”菜单的“Show Completions”命令(或者直接按下Ctrl+space组合键),如图1-29所示。

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图1-29

这时IDLE就会给出一些提示,如图1-30所示。

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图1-30

现在只要按下回车键,IDLE就会自动完成此函数名。如果当前选定的函数不是我们想要的函数的话,还可以使用向上、向下的方向键进行查找。

IDLE还有一些其他的功能,这里就不一一详述,在本书后面用到的时候再进一步介绍。读者如果对IDLE的更多功能感兴趣,可以自行查询一下帮助。

这是本书的第1章。在这一章中,我们的主要任务是认识Python,了解如何安装Python,以及其自带的IDE——IDLE的功能和用法。

我们首先学习了程序设计和编程语言的概念,然后认识了Python这种编程语言,并且详细介绍了Python的特点。有了这些知识,我们就能理解为什么要学习Python编程。

接下来,本章针对Windows和Mac平台,介绍了如何下载和安装Python当前最新的版本。编写Python程序的方式包括使用命令行和使用IDE,本章分别介绍和展示了这两种方式。IDE是专业程序员编写较大的程序时必不可少的工具。我们进一步学习了Python自带的IDE——IDLE的使用方式,了解了IDLE的功能和特点。

通过本章,我们对Python及其编程工具有了一个感性的认识,这为接下来继续学习Python的语法、数据结构、函数等编程知识打下了一个基础。

这篇关于少年,如果你看完这篇入门Python很喜欢,那就是选对教程了的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!