Python編程思想（1）：Python簡介與開發環境搭建

李寧老師的《Python編程思想》上線了，囊括了Python的核心技術，以及Python的主要函數庫的使用方法。讀者可以關注「極客起源」微信公衆號，並輸入 160442 開始學習。

本系列文章深入介紹了Python的各種技術，堪稱是目前最全的Python教程。主要目的是讓讀者可以瞭解Python的各種核心技術，包括各種Python函數庫。本教程使用Python 3.8（以後會升級到更新的版本）講解，讀者也並不需要糾結Python版本。如果讀者當前正在使用更低的Python版本，如Python3.6或Python 3.7，並不需要更換Python版本。只要使用Python3.5以上的版本，就完全可以運行本教程的代碼。

如果讀者使用的是Anaconda中的Python環境，是無法使用最新的Python版本的。因爲Anaconda集成了Python環境，但升級的速度並不快，所以大多數時候，Anaconda中的Python版本會比Python官方的版本滯後一些，但也足夠運行本教程的代碼了。

本教程使用PyCharm作爲Python的IDE，這也是本教程推薦使用的Python IDE。因爲PyCharm功能非常強大，而且可以下載免費的社區版本來完成本教程的各種實驗。

1. Python簡介

伴隨着大數據和人工智能的興起, Python這門“古老”的語言重新出了青春。其實 Python一直是一門優秀的編程語言，不僅簡潔、易用，而且功能強大，它能做到的事情太多了——既可用於開發桌面應用，也可用於做網絡編程，還可用於開發Web應用，甚至可以開發移動App。可能正因爲它能做到的方面太多，反而顯得沒有特別突出的一面。另外，由於 Python非常簡單，很多非專業人士，甚至是一些小朋友都在用Python，這導致一些專業程序員對 Python抱有一定的偏見。

現在情況發生了改變，Python不僅可以做那些常規的應用，還可以編寫大數據和人工智能這兩個被認爲高大上領域的程序，這使得 Python語言變得非常流行，目前在編程語言排行榜中，Python、Java和C語言總是搶佔前三名。可能不同的排行榜調查的對象不同。但Python絕大多數時候都會出現在前三名。

2. Python 簡史

雖然軟件產業的歷史相對於人類歷史非常短暫，但在這短暫的歷史中卻誕生了非常多的編程語言，Python就是其中之一。 Python語言算得上一門“古老”的編程語言, Python流行這麼久,必然有它的獨到之處,下面我們簡單介紹 Python的相關情況。

Python由 Guido van rossum於1989年年底出於某種娛樂目的而開發，Python語言是基於ABC教學語言的，而ABC這種語言非常強大，是專門爲非專業程序員設計的。但ABC語言並沒有獲得廣泛的應用，Guido認爲是非開放造成的。

Python的“出身”部分影響了它的流行, Python上手非常簡單,它的語法非常像自然語言,對非軟件專業人士而言，選擇 Python的成本非常低，因此某些醫學甚至藝術專業背景的人，往往會選擇 Python作爲編程語言。

Guido在 Python中避免了ABC不夠開放的劣勢，Guido加強了 Python和其他語言如C、C++和Java的結合性。此外, Python還實現了許多ABC中未曾實現的東西，這些因素大大提高了 Python的流行程度。

2008年12月, Python發佈了3.0版本（也常常被稱爲 Python3000或簡稱Py3k)。 Python3.0是一次重大的升級，爲了避免引入歷史包袱, Python3.0沒有考慮與 Python2.x的兼容性。這樣導致很長時間以來, Python2.x的用戶不願意升級到 Python3.0，這種割裂一度影響了 Python的應用。

畢竟大勢所趨，開發者逐漸發現 Python3.x更簡潔、更方便。現在，絕大部分開發者已經從Python2.x轉移到 Python3.x，但有些早期的 Python程序可能依然使用了 Python2.x語法。

Python3.x的主要版本發佈如下：

2009年6月, Python發佈了3.1版本。

2011年2月, Python發佈了32版本。

2012年9月, Python發佈了3.3版本。

2014年3月, Python發佈了34版本。

2015年9月, Python發佈了3.5版本。

2016年12月, Python發佈了3.6版本。

... ...

2020年2月24日，Python發佈了3.8.2版本。

3. Python的前景

學會Python可以做很多事，但Python最爲火爆的領域當屬人工智能，在人工智能領域中，深度學習最受到關注。未來是人工智能的時代，有理由相信 Python 將發揮更大的作用。經過多年的演進，人工智能發展進入了新階段。爲搶抓人工智能發展的重大戰略機遇：

隨着中國政府加大對人工智能的投入，人工智能在中國的發展會更快速，而Python作爲人工智能的首選編程語言，將成爲進入人工智能領域的第一道門檻。下面就來看看中國政府在近幾年在人工智能和Python語言方面有哪些舉措。

2017年7月20日，國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》，提出了面向2030年我國新一代人工智能發展的指導思想、戰略目標、重點任務和保障措施。
2017年 10 月 11 日，教育部考試中心發佈了“關於全國計算機等級（NCRE）體系調整”的通知，決定自 2018 年 3月起，在計算機二級考試加入了“Python 語言程序設計”科目。
2018年1月16日上午，教育部召開新聞發佈會，介紹了《普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017年版）》的有關情況，在此次“新課標”改革中，正式將人工智能、物聯網、大數據處理劃入新課標，這也就意味着今年秋季入學的高中生，將要開始學習 Python 了。

4 如何學好Python

如何學好Python語言，是所有初學者需要共同面對的問題，其實每種編程語言的學習方法都大同小異。下面是給初學者的幾點建議。

大體瞭解一下Python是一種怎樣的編程語言，以及主要的應用領域。說白了，就是要了解Python能做什麼，擅長做什麼。對Python語言有一個宏觀的認識。
搭建開發環境，不管三七二十一，先弄出一個Hello World再說（可以複製現有的代碼）。這樣會給自己帶來繼續學習下去的信心。我們可以設想，學了一個星期，如何連一行代碼都寫不出來，繼續學下去的興趣還會剩多少呢？
不要深究設計模式，這些東西是給那些有多年經驗的程序員準備的，而且設計模式也不是用來學的，更不是用來記的，是依靠自己的多年經驗和實踐得出來的。這就像學英語，只管說就好了，管他什麼語法，說多了，英語自然就純正了。所以在一開始寫程序時，只管寫就好了，讓設計模式見鬼去吧！
模仿書中的例子代碼，一定要自己親手寫代碼，當然，一開始爲了看運行結果，可以將書中的例子直接複製過來，但一定要完全自己寫一遍，代碼可以與書中的例子不同，只要實現同樣的功能即可。
在編寫代碼的過程中，不需要對Python語言的語法死記硬背，如果某些語法實在記不住，就把這些語法寫在卡片上，或乾脆放到有道雲筆記上，以便隨時查看，寫多了自然就記住了。
初學者不需要大量閱讀Python的書籍，也不需要在網上查閱過多的技術資料，因爲在自己的功力還沒有達到一定火候時，攝入太多的信息會分散自己的精力，可能會適得其反。用一句武林中的話說就是：走火入魔。因此，對於初學者來說，選擇一本合適的Python入門的書非常重要，例如，《Python從菜鳥到高手》一書全面介紹了Python的核心知識點，全書共33章，超過5萬行代碼。非常適合新手從零開始學Python。
經常總結是一個好習慣，這個習慣對於程序員來說尤其重要。讀者可以經常把自己的學習心得，以及經常需要查閱的內容發佈到博客上，這樣不僅可以提高自己的技術能力，還可以提高自己的語言表達能力。
大量閱讀源代碼。如果前面的方法讀者做的都很好，那麼相信讀者的技術水平已經有了一個質的飛躍，剩下來的工作就是更進一步地提高自己的技術能力。閱讀各種開源項目的源代碼是一個非常好的方式。

5 搭建開發環境

5.1 安裝Python環境

不管用什麼工具開發Python程序，都必須安裝Python的運行環境。由於Python是跨平臺的，所以在安裝之前，先要確定在哪一個操作系統平臺上安裝，目前最常用的是Windows、Mac OS X和Linux三大平臺。由於目前使用Windows的人數最多，所以本書主要以Windows爲主介紹Python運行環境的搭建與程序的開發，其他操作系統的安裝方法類似。

讀者可以直接到Python的官網下載相應操作系統平臺的Python安裝包。

https://www.python.org/downloads

進入下載頁面，瀏覽器會根據不同的操作系統顯示不同的Python安裝包下載鏈接。如果讀者使用的是Windows平臺，會顯示如下圖所示的Python下載頁面。

如果讀者使用的是Mac OS X平臺，會顯示如下圖所示的Python下載頁面。

不管是哪個操作系統平臺的下載頁面，都會出現“Download Python 3.8.2”按鈕（隨着時間的推移，可能版本號略有不同）。如果是Windows平臺，下載的是exe安裝程序，如果是Mac OS X平臺，下載的是pkg文件，這是Mac OS X上的安裝程序，直接安裝即可。

現在主要來說說在Windows平臺如何安裝Python運行環境。首先運行下載的exe文件，會顯示如下圖所示的Python安裝界面。建議讀者選中界面下方的“Add Python 3.8 to PATH”複選框，這樣安裝程序就會自動將Python的路徑加到PATH環境變量中。

在上面所示的界面中出現兩個安裝選項，“Install Now”和“Customize installation”，一般點擊“Install Now”即可，點擊該選項後，會開始安裝Python，下圖是顯示安裝進度的界面，讀者只需要耐心等待Python安裝完即可。

安裝完後，會出現如下圖的安裝成功界面。

5.2 安裝Anaconda

開發一個完整的Python應用，光使用Python本身提供的模塊是遠遠不夠的，因此，需要使用大量第三方的模塊。在發佈Python應用時安裝這些第三方模塊是一件令人頭痛的事，不過有了Anaconda，讓這件事輕鬆不少。Anaconda是一個集成的Python運行環境。除了包含Python本身的運行環境外，還集成了很多第三方模塊，如本書後面要將的numpy、pandas、flask等模塊都集成在了Anaconda中，也就是說，只要安裝了Anaconda，這些模塊都不需要安裝了。

Anaconda的安裝相當簡單，首先進入Anaconda的下載頁面，地址如下：

https://www.anaconda.com/download

Anaconda的下載頁面也會根據用戶當前使用的操作系統自動切換到相應的Anaconda安裝包。Anaconda是跨平臺的，支持Windows、Mac OS X和Linux。不管是哪個操作系統平臺的安裝包，下載直接安裝即可。

Anaconda的安裝包分爲Python3.x和Python2.x兩個版本，建議讀者下載Python3.x

版的Anaconda。下載界面如下圖所示。下載完後，直接安裝即可。