第一章初始Python1.5

Python庫的使用1.4

Python程序的運(yùn)行方式1.2

Python的特點(diǎn)和應(yīng)用1.6程序組成和編碼規(guī)范1.3

Python的安裝1.1

Python的發(fā)展史1.7案例實(shí)戰(zhàn)Python是一種解釋型、面向?qū)ο?、?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型的高級程序設(shè)計(jì)語言。1989年由GuidovanRossum開發(fā),1991年發(fā)布第一個(gè)公開發(fā)行版。Python提供了非常完善的標(biāo)準(zhǔn)庫，覆蓋了網(wǎng)絡(luò)、文件、GUI、數(shù)據(jù)庫、科學(xué)計(jì)算等大量內(nèi)容。Python還有大量的第三方庫。1.1Python的發(fā)展歷史1.1Python的發(fā)展歷史1989年圣誕節(jié)期間，在阿姆斯特丹GuidovanRossum開始開發(fā)一個(gè)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(fā)展起來，主要受到了Modula-3的影響，結(jié)合了Unixshell和C語言的習(xí)慣，易學(xué)好用，功能全面，可以拓展。1991年，第一個(gè)Python解釋器誕生，它使用C語言來實(shí)現(xiàn)，可以調(diào)用C語言編寫的庫文件。Python第一個(gè)版本就擁有列表、字典、元組等基本數(shù)據(jù)類型，支持命令式編程、函數(shù)式編程和面向?qū)ο缶幊?，支持異常、多線程等概念。1.1Python的發(fā)展歷史Python將機(jī)器層面的細(xì)節(jié)隱藏，交給解釋器來處理。Python語言簡潔性、易讀性、可擴(kuò)展性。2018年8月IEEESpectrum綜合了9個(gè)來源的11個(gè)指標(biāo)，對47種編程語言的流行程度進(jìn)行排名，在綜合指數(shù)、用戶增速、就業(yè)優(yōu)勢和開源語言等單項(xiàng)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(fā)展歷史Python的發(fā)展國內(nèi)外越來越多的研究機(jī)構(gòu)使用Python做科學(xué)計(jì)算大學(xué)開設(shè)Python程序設(shè)計(jì)課程Python不但標(biāo)準(zhǔn)庫功能強(qiáng)大，而且眾多開源的第三方包都提供了Python的調(diào)用接口。著名的計(jì)算機(jī)視覺庫OpenCV、三維可視化庫VTK、醫(yī)學(xué)圖像處理庫ITK，經(jīng)典的科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展庫NumPy、SciPy、Matplotlib、pandas和Scikit-learn1.2Python的特點(diǎn)和應(yīng)用1.2

Python的特點(diǎn)和應(yīng)用Python是一門跨平臺、開源、解釋型的高級動(dòng)態(tài)編程語言，具有Shell腳本的交互式操作和C語言的強(qiáng)大功能，語法精簡，支持函數(shù)和類編程，擁有大量的使用擴(kuò)展庫。1.2

Python的特點(diǎn)和應(yīng)用Python的特點(diǎn)易于擴(kuò)展語法簡潔可移植性動(dòng)態(tài)語言面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο蠊δ軓?qiáng)大健壯性1.2

Python的特點(diǎn)和應(yīng)用Python的應(yīng)用系統(tǒng)管理GUI編程WEB服務(wù)開發(fā)數(shù)據(jù)庫編程數(shù)值運(yùn)算和科學(xué)計(jì)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(yùn)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(gè)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(gè)系列的版本，互相之間不兼容。在選擇Python版本的時(shí)候，一定要先考慮清楚自己學(xué)習(xí)Python的目的是什么，打算做哪方面的開發(fā)，該領(lǐng)域或方向有哪些擴(kuò)展庫可用，這些擴(kuò)展庫最高支持哪個(gè)版本的Python。Python2.x系列最遲將于2020年全面放棄維護(hù)和更新。本書以Python3.7.2版本為基礎(chǔ)進(jìn)行講解。Python的官網(wǎng)：（/）下載安裝程序。1.3

Python的安裝—Windows下安裝1.進(jìn)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(jìn)行Python安裝注意：安裝界面底部的復(fù)選框，第一個(gè)是默認(rèn)自動(dòng)勾選，第二個(gè)默認(rèn)不勾選，需要手動(dòng)勾選，AddPython3.7toPATH可以將Python的安裝路徑添加到環(huán)境變量中，勾選后可以免去安裝完成后添加，建議在安裝時(shí)勾選。1.3

Python的安裝—Windows下安裝3.單擊Customizeinstallation，進(jìn)入下一安裝界面，單擊Next的進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shù)Linux操作系統(tǒng)默認(rèn)已經(jīng)安裝Python，可以通過輸入“python”命令進(jìn)行驗(yàn)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(jìn)入Python目錄。5.使用./configure命令執(zhí)行當(dāng)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(chuàng)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(huán)境變量的配置以Windows操作系統(tǒng)為例，手動(dòng)添加環(huán)境變量:在桌面選中【計(jì)算機(jī)】單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇【屬性】，在彈出窗口中選擇【高級系統(tǒng)設(shè)置】，在【系統(tǒng)設(shè)置】下選擇【環(huán)境變量】。進(jìn)入【環(huán)境變量】設(shè)置窗口，然后選擇【系統(tǒng)變量】中【Path】項(xiàng)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(jù)自己的Python安裝目錄來修改_部分的內(nèi)容。1.4Python程序運(yùn)行方式1.4Python程序的運(yùn)行方式Python程序運(yùn)行過程解釋器將.py文件中的源代碼翻譯成字節(jié)碼虛擬機(jī)運(yùn)行,虛擬機(jī)PVM逐條將字節(jié)碼翻譯成機(jī)器指令執(zhí)行python.exepythonw.exe1.4Python程序的運(yùn)行方式Python語言三種不同的實(shí)現(xiàn)方式:CPython是標(biāo)準(zhǔn)的Python實(shí)現(xiàn)方式，它是用可移植的C語言實(shí)現(xiàn)的解釋器。它在多線程效能上表現(xiàn)不佳，不支持JIT(即時(shí)編譯），導(dǎo)致執(zhí)行速度不夠快。Jyphon是Python在Java環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)方式，它將Python源程序翻譯成Java字節(jié)碼，通過JVM來運(yùn)行。PyPy使用Python實(shí)現(xiàn)的Python解釋器，支持JIT，執(zhí)行速度較快。1.4Python程序的運(yùn)行方式Python程序在Windows7下的運(yùn)行:Python的四個(gè)文件IDLEPython3.7Python3.7ManualsPython3.7ManualsDocs1.4Python程序的運(yùn)行方式在IDLE中，通過交互模式來運(yùn)行Python程序，輸出“HelloPythonWorld！”，如圖所示:3個(gè)大于號>>>作為提示符，可以在提示符后輸入要執(zhí)行的語句。IDLE使用不同的顏色來表示關(guān)鍵字、常量、字符串等1.4Python程序的運(yùn)行方式

創(chuàng)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(gè)程序文件（文件擴(kuò)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(cuò)誤。使用菜單【Run】下的子菜單【RunModule】來運(yùn)行程序，運(yùn)行結(jié)果將直接顯示在IDLE交互界面上。1.4Python程序的運(yùn)行方式

常見擴(kuò)展名.py：Python源文件，由Python解釋器負(fù)責(zé)解釋執(zhí)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(zhí)行.pyc：Python字節(jié)碼文件，可用于隱藏Python源代碼和提高運(yùn)行速度1.5Python庫的使用1.5Python庫的使用Python提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫，還支持大量的第三方擴(kuò)展庫，它們數(shù)量眾多、功能強(qiáng)大、涉及面廣、使用方便，得到各行業(yè)領(lǐng)域工程師的青睞。因此熟練運(yùn)用Python擴(kuò)展庫，可以提高軟件的開發(fā)速度。庫有時(shí)也稱作包、模塊。1.5Python庫的使用-擴(kuò)展庫的管理Python使用pip工具來管理擴(kuò)展庫，默認(rèn)情況下，Python3.x會自動(dòng)安裝pip工具。pip命令不僅可以實(shí)時(shí)查看本機(jī)已經(jīng)安裝的擴(kuò)展庫列表，還支持?jǐn)U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(dāng)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(kuò)展庫的管理用pip命令管理Python擴(kuò)展庫需要在命令提示符環(huán)境中進(jìn)行，并且需要切換至pip所在目錄進(jìn)入Python安裝文件夾中的scripts文件夾，按住Shift鍵，鼠標(biāo)右擊空白處，選擇“在此處打開命令窗口”直接進(jìn)入命令提示符環(huán)境。1.5Python庫的使用-模塊的導(dǎo)入與使用Python啟動(dòng)時(shí)，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(yù)加載的模塊信息。import模塊名[as別名]>>>importrandom #導(dǎo)入random隨機(jī)函數(shù)模塊>>>random.randint(1,10) #返回[1,10]之間的一個(gè)隨機(jī)整數(shù)9>>>importnumpyasnp #導(dǎo)入模塊numpy中的所有對象并設(shè)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(dǎo)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(dǎo)入與使用from模塊名import對象名[as別名]#導(dǎo)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(shù)#導(dǎo)入os模塊中的path對象，并設(shè)置別名ph>>>fromosimportpathasph >>>ph.exists("d:/programdata") #使用別名ph調(diào)用exists方法1.5Python庫的使用-模塊的導(dǎo)入與使用導(dǎo)入模塊順序（建議）導(dǎo)入Python標(biāo)準(zhǔn)庫模塊導(dǎo)入第三方擴(kuò)展庫導(dǎo)入自己編寫的本地模塊1.6程序組成和編碼規(guī)范1.6程序組成和編碼規(guī)范-程序結(jié)構(gòu)Python的程序由包、模塊（即一個(gè)Python文件）、函數(shù)、類和語句組成1.6程序組成和編碼規(guī)范-編程規(guī)范(1)命名規(guī)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(gè)單詞，一般采用第一個(gè)單詞全部小寫，后面每一個(gè)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(gè)單詞使用駝峰表示法，如BookInfo。函數(shù)名一般采用小寫字母，多個(gè)單詞使用駝峰表示法。(2)代碼縮進(jìn)使用Tab鍵和空格來進(jìn)行代碼縮進(jìn)，但是不要混用Tab和空格來縮進(jìn)。Python中的縮進(jìn)代表程序塊的作用域，如果采用了錯(cuò)誤的代碼縮進(jìn)，會導(dǎo)致程序拋出異常。1.6程序組成和編碼規(guī)范-編程規(guī)范(3)空格函數(shù)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(qiáng)可讀性。運(yùn)算符兩側(cè)建議使用空格進(jìn)行分隔。(4)注釋注釋有助于對程序的理解和團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)，對函數(shù)、類一定要添加功能性、使用性注釋說明，對于復(fù)雜的算法也要適當(dāng)注釋。(5)每個(gè)import語句只導(dǎo)入一個(gè)模塊，盡量避免一次導(dǎo)入多個(gè)模塊。(6)如果一行語句太長，可以在行尾使用續(xù)行符“\”，在下一行繼續(xù)寫代碼。(7)適當(dāng)使用異常處理結(jié)構(gòu)提高程序的容錯(cuò)性和健壯性。1.7案例實(shí)戰(zhàn)1.7案例實(shí)戰(zhàn)-案例描述完成PyCharm軟件的安裝、基本配置和擴(kuò)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(fā)，支持Windows、Linux、MacOS等系統(tǒng)。PyCharmProfessional（專業(yè)版）Community（社區(qū)版）1.7案例實(shí)戰(zhàn)-案例實(shí)現(xiàn)1.下載PyCharm安裝包，按照安裝向?qū)畔⑻崾局鸩桨惭b即可。2.安裝完成后，需要對PyCharm進(jìn)行基本配置。（1）啟動(dòng)PyCharm程序，單擊界面右下端的【Configure】，選擇【Settings】，進(jìn)入DefaultSettings配置界面1.7案例實(shí)戰(zhàn)-案例實(shí)現(xiàn)（2）選擇左邊的【Appearance&Behavior】菜單，對PyCharm的主題進(jìn)行配置1.7案例實(shí)戰(zhàn)-案例實(shí)現(xiàn)（3）配置項(xiàng)目解釋器，選擇【ProjectInterpreter】菜單。設(shè)置解釋器的路徑，讓其指向Python.exe可執(zhí)行文件所在的位置。1.7案例實(shí)戰(zhàn)-案例實(shí)現(xiàn)3.創(chuàng)建項(xiàng)目及文件（1）創(chuàng)建新項(xiàng)目【CreateNewProject】，指定項(xiàng)目位置，創(chuàng)建項(xiàng)目