Python入門：第一個程序“Hello, world”

本文主要內(nèi)容

安裝Python

使用IDLE和基礎交互模式

編寫一個簡單的程序

使用IDLE的Python shell窗口

本章將介紹Python和IDLE的下載、安裝和啟動過程，IDLE是Python的一種集成開發(fā)環(huán)境。在撰寫本書時，Python的最新版本是3.6，3.7版尚在開發(fā)中。經(jīng)過多年的改進，Python 3是第一個無法與低版本完全兼容的版本，所以請確認手頭一定是Python 3。如此重大的調整，下一次出現(xiàn)應該要再過很多年了，而且以后的任何改進都會再三考慮，避免對已有重要代碼庫產(chǎn)生影響。因此，本章給出的內(nèi)容不太可能會很快過時。

2.1 Python的安裝

無論用的是哪個平臺，安裝Python都是一件簡單的事情。第一步是根據(jù)機器環(huán)境獲取最新的發(fā)行版本，在Python官方網(wǎng)站上一定可以找到。本書基于Python 3.6。如果已經(jīng)安裝了Python 3.5甚至Python 3.7，那就萬事大吉了。其實只要是Python 3的任何版本都可以，本書的大部分內(nèi)容應該都沒有什么問題。

{多個版本共存!} 機器上有可能已經(jīng)安裝了低版本的Python。很多Linux發(fā)行版和macOS都自帶了Python 2.x，Python已成為了這些版本操作系統(tǒng)的一部分。因為Python 3無法完全兼容Python 2，所以有必要弄清楚在同一臺計算機上安裝兩個版本是否會引起沖突。

不必擔心，可以在同一臺計算機上安裝多個版本的Python。在基于UNIX的系統(tǒng)中（如OS X和Linux），Python 3會與低版本并列安裝，不會替換掉低版本的文件。系統(tǒng)在查找python命令時，仍會準確找到低版本。如果要訪問Python 3，可以運行python3或者idle命令。在Windows系統(tǒng)中，不同的版本安裝在不同的位置，并擁有相互獨立的菜單項。

下面列出了一些安裝Python時的特定平臺說明。平臺不同，情況可能會稍有差別，因此請務必閱讀下載頁面中有關各版本的說明。讀者可能已經(jīng)十分熟悉在自己機器上安裝軟件的過程，那就長話短說。

Microsoft Windows——利用Python安裝程序（當前名為python-3.6.1.exe），Python可以在大多數(shù)版本的Windows中安裝。下載并執(zhí)行該安裝程序，然后按照提示進行操作即可。可能需要以管理員身份登錄，才能運行安裝程序。如果是網(wǎng)絡終端且沒有管理員密碼，請讓系統(tǒng)管理員來進行安裝。

Macintosh——Python 3的版本需要與OS X版本和處理器相匹配。確定了正確的版本后，下載磁盤映像文件，雙擊進行掛載（mount），然后運行其中的安裝程序。OS X安裝程序會自動完成所有設置，Python 3將被安裝在Applications目錄的子目錄之下，子目錄名稱會帶有版本號。macOS自帶了多個版本的Python，但不必操心，Python 3將會獨立于系統(tǒng)自帶版本安裝。如果已經(jīng)安裝了brew，也可以執(zhí)行命令brew install python3安裝Python。在Python主頁上有相關鏈接，可以找到關于在OS X上使用Python的更多信息。

Linux/UNIX——大多數(shù)Linux發(fā)行版都預裝了Python。只是預裝的Python版本不盡相同，可能不一定會是Python 3，請確保已經(jīng)安裝了Python 3的包。還有可能默認未安裝IDLE，于是還需要單獨安裝該軟件包。雖然根據(jù)Python官方網(wǎng)站提供的源代碼，也可以自行編譯生成Python 3，但需要用到很多其他的庫，而且編譯過程也不是為初學者準備的。推薦使用合適的Linux預編譯版Python。請用軟件管理工具查找并安裝合適版本的Python 3和IDLE包。Python還有很多版本，可在很多其他操作系統(tǒng)上運行。如果要獲取最新的平臺支持清單和安裝說明，請查看Python官方網(wǎng)站。

{Anaconda是Python的另一個發(fā)行版本!} 除可以直接從Python.org獲得Python的發(fā)行版本之外，名為Anaconda的發(fā)行版也越來越受歡迎，特別是在科學計算和數(shù)據(jù)科學用戶當中。Anaconda是一個以Python為內(nèi)核的開放式數(shù)據(jù)科學平臺。安裝Anaconda之后，不僅Python已就緒，還擁有了R語言和大量預裝的數(shù)據(jù)科學軟件包，還可以用附帶的conda軟件包管理器添加很多其他內(nèi)容。當然也可以安裝miniconda，它只包含Python和conda，然后按需添加軟件包。

Anaconda或miniconda都可以從Anaconda官網(wǎng)獲取。下載與當前操作系統(tǒng)匹配的Python 3安裝程序，并按照操作說明運行。安裝完成后，機器上就擁有了完整的Python版本。

如果讀者主要對數(shù)據(jù)科學領域感興趣，可能就會發(fā)現(xiàn)，Anaconda能以一種更快、更簡單的方式啟動并運行Python。

2.2 基礎交互模式和IDLE

Python內(nèi)置兩種與解釋器的交互模式：原始的基礎（命令行）模式和IDLE。IDLE在很多平臺（包括Windows、Mac和Linux）上都有提供，但在其他平臺上可能就沒有了。為了能讓IDLE運行起來，可能需要多做幾步操作并安裝額外的軟件包。但這些多做的工作是值得的，因為IDLE提供了比基礎的交互模式更流暢的用戶體驗。不過，即便平常是用IDLE的，可能還是需要時常啟用一下基礎模式。對這兩種模式的啟動和使用，都應該足夠熟悉才行。

2.2.1 基礎交互模式

基礎交互模式是一個相當原生的環(huán)境，但本書中的交互式例程一般都比較小。在本書的后續(xù)部分，會介紹如何方便地將文件中的代碼加入會話（通過模塊機制）。下面是在Windows、macOS和UNIX中啟動基礎會話的步驟。

在Windows中啟動基礎會話——對于Python 3.x版本，可以導航到“開始”菜單中的“Python 3.6”子菜單，找到“Python 3.6（32-bit）”并單擊。或者可以直接找到Python.exe可執(zhí)行文件（例如，在C:\Users\myuser\AppData\LocaI\Programs\Python\Python35-32中）并雙擊它。然后會出現(xiàn)圖2-1所示的窗口。

在macOS中啟動基礎會話——打開一個終端窗口并鍵入python3。如果出現(xiàn)“Command not found”錯誤，請運行Applications目錄下Python3子目錄中的Update Shell Profile腳本。

在UNIX中啟動基礎會話——在命令提示符下鍵入python3。在當前窗口中會出現(xiàn)版本消息，類似于圖2-1所示，后面跟著Python提示符>>>。

圖2-1 Windows 10中的基礎交互模式

{退出交互式shell!} 按下Ctrl+Z（Windows中）或Ctrl+D（Linux或UNIX中），或者在命令提示符下鍵入exit()，即可退出基礎會話。

大部分系統(tǒng)都帶有命令行編輯和命令歷史記錄機制。用上下箭頭鍵和Home、End、Page Up、Page Down鍵可以翻看之前輸入的命令，按下Enter鍵即可再次執(zhí)行。在用本書學習Python時，這種方式足夠用了。另一種方案是使用優(yōu)秀的Python模式下的Emacs編輯器，通過集成的shell緩沖區(qū)來訪問Python的交互模式。

2.2.2 IDLE集成開發(fā)環(huán)境

IDLE是Python內(nèi)置的開發(fā)環(huán)境，其名稱為“Integrated DeveLopment Environment”的縮寫（當然，也可能受了某個英國電視節(jié)目演員姓氏的影響）。IDLE集成了交互式解釋器、代碼編輯和調試工具，與創(chuàng)建Python代碼有關的工作可以在此一站式完成。IDLE提供的多種工具，足以吸引大家從它這里開始學習Python。以下是在Windows、macOS和Linux中運行IDLE的方法。

在Windows中啟動IDLE——對于Python 3.6版本，可以打開Windows“開始”菜單，找到“IDLE（Python 3.6 32-bit）”并單擊。然后將會出現(xiàn)圖2-2所示的窗口。

在macOS中啟動IDLE——進入Applications目錄下的Python 3.x子目錄，在此運行IDLE。

在Linux或UNIX中啟動IDLE——在命令提示符下鍵入idle3，將會出現(xiàn)一個類似圖2-2的窗口。如果使用操作系統(tǒng)的包管理器來安裝IDLE，那么在Programming之類的子菜單中應該會有一個IDLE的菜單項。

圖2-2 WIndows中的IDLE

2.2.3 基礎交互模式和IDLE的適用場景

用IDLE還是用基礎shell窗口呢？請先從IDLE或Python shell窗口開始。在第10章以前，這兩種界面都能勝任本書的代碼示例。第10章將會介紹如何編寫自己的模塊，用IDLE創(chuàng)建和編輯代碼文件會比較便捷一些。但如果有特別偏愛的文本編輯器，也許再加上基礎shell窗口就能滿足需要了。如果沒有特別偏愛的編輯器，建議就從IDLE開始吧。

2.3 使用IDLE的Python shell窗口

啟動IDLE后會打開Python shell窗口（如圖2-3所示）。當鍵入代碼時，它會基于Python語法提供自動縮進和代碼著色功能。

圖2-3 使用IDLE中的Python shell。

代碼在輸入時會自動著色（基于Python語法）。將光標放在任一已鍵入的命令上并按下Enter鍵，就會把命令和光標一起移動到最后一行，在這里可以編輯命令，按Enter鍵就會將這條命令發(fā)送給解釋器。將光標放在最后一行，按下Alt+P或Alt+N鍵，就可以在歷史記錄中前后切換命令。找到要執(zhí)行的命令后，根據(jù)需要進行編輯并按下Enter鍵，就會將其發(fā)送給解釋器

利用鼠標、箭頭鍵、Page Up和Page Down鍵，以及某些符合Emacs標準的鍵，可以在命令緩沖區(qū)中來回移動。詳情參見Help菜單。

會話中的所有內(nèi)容都會被記入緩沖區(qū)中。可以前后滾動或搜索，將光標放在任意行上按下Enter鍵（生成一個硬回車），該行就會被復制到屏幕的最后一行，在這里可以編輯命令，再次按下Enter鍵就會將其發(fā)送給解釋器。也可以讓光標停在最后一行，然后通過按Alt+P或Alt+N鍵在之前輸入的命令之間前后切換，Alt+P和Alt+N會不停地將命令復制到最后一行。如果找到了需要執(zhí)行的命令，可以再次進行編輯，按下Enter鍵就可發(fā)送給解釋器。按下Tab鍵則可以查看當前鍵入內(nèi)容的自動補全列表，列表是基于Python關鍵字和用戶自定義值生成的。

如果覺得可能處于掛起狀態(tài)，無法顯示新的提示符了，那么可能是解釋器在等待用戶輸入。按下Ctrl+C發(fā)送中斷命令，就能回到提示符狀態(tài)，這也可以用于中斷任何正在運行的命令。如果要退出IDLE，請在File菜單中選擇Exit。

一開始用得最多的可能就是Edit菜單。與其他菜單一樣，可以通過雙擊頂部的虛線將其解綁，讓其位于窗口上端。

2.4 第一個程序“Hello, world”

無論通過哪種方式使用Python的交互模式，都應該看到由3個三角括號“>>>”組成的提示符。這就是Python的命令行提示符，表示可以鍵入要執(zhí)行的命令，或要計算的表達式。下面按慣例從“Hello, World”程序開始吧，用Python來實現(xiàn)只需要一行代碼（每一行代碼結束都要鍵入一個硬回車）：

>>>?print("Hello,?World") Hello,?World

這里在命令行提示符后鍵入了print函數(shù)，結果顯示在了屏幕上。執(zhí)行print函數(shù)會將其參數(shù)打印到標準輸出上（通常是屏幕）。如果是在運行Python代碼文件時執(zhí)行該命令，也會發(fā)生完全相同的事情，“Hello, World”將被打印到屏幕上。

恭喜！第一個Python程序就此完工了，而Python甚至還沒開講呢。

2.5 利用交互式提示符探索Python

無論是在IDLE中，還是在標準的交互式命令提示符下，都有一些便利的學習工具來探索Python。第一個工具是help()函數(shù)，它有兩種模式。在命令提示符后輸入help()，即可進入在線幫助系統(tǒng)，從中可以獲得有關模塊、關鍵字或主題的幫助。幫助系統(tǒng)內(nèi)的提示符是help>，這時輸入模塊名稱（如math或其他主題），就能查看相關的Python文檔。

通常可以用更有針對性的方式來使用help()，這樣會更為便捷。只要將類型或變量名稱作為help()的參數(shù)，就可以馬上顯示其幫助文檔：

>>>?x=2>>>?help(x) Help?on?int?object: class?int(object) ?|??int(x=0)?->?integer?|??int(x,?base=10)?->?integer?| ?|??Convert?a?number?or?string?to?an?integer,?or?return?0?if?no?arguments ?|??are?given.?If?x?is?a?number,?return?x.__int__().?For?floating?point ?|??numbers,?this?truncates?towards?zero. ?| ?|??If?x?is?not?a?number?or?if?base?is?given,?then?x?must?be?a?string, ?|??bytes,?or?bytearray?instance?representing?an?integer?literal?in?the...? (continues?with?the?documentation?for?an?int)

以這種方式使用help()，可以很方便地查看某個方法的確切語法和對象的行為。

help()函數(shù)是pydoc庫的一部分，它在訪問Python庫內(nèi)文檔時有若干個參數(shù)可供選用。 因為所有Python安裝完成后都會自帶完整的文檔，即使不能上網(wǎng)，全部官方文檔也都唾手可得。有關訪問Python文檔的更多信息，參見附錄A。

另一個有用的函數(shù)是dir()，它列出了特定名稱空間中的對象。在沒有給出參數(shù)時，它會列出當前的全局變量，但它也可以列出某個模塊中的全部對象，甚至某個類型的全部對象：

>>>?dir() ['__annotations__',?'__builtins__',?'__doc__',?'__loader__',?'__name__',?'__package__',?'__spec__',?'x']>>>?dir(int) ['__abs__',?'__add__',?'__and__',?'__bool__',?'__ceil__',?'__class__',?'__delattr__',?'__dir__',?'__divmod__',?'__doc__',?'__eq__',?'__float__',?'__floor__',?'__floordiv__',?'__format__',?'__ge__',?'__getattribute__',?'__getnewargs__',?'__gt__',?'__hash__',?'__index__',?'__init__',?'__int__',?'__invert__',?'__le__',?'__lshift__',?'__lt__',?'__mod__',?'__mul__',?'__ne__',?'__neg__',?'__new__',?'__or__',?'__pos__',?'__pow__',?'__radd__',?'__rand__',?'__rdivmod__',?'__reduce__',?'__reduce_ex__',?'__repr__',?'__rfloordiv__',?'__rlshift__',?'__rmod__',?'__rmul__',?'__ror__',?'__round__',?'__rpow__',?'__rrshift__',?'__rshift__',?'__rsub__',?'__rtruediv__',?'__rxor__',?'__setattr__',?'__sizeof__',?'__str__',?'__sub__',?'__subclasshook__',?'__truediv__',?'__trunc__',?'__xor__',?'bit_length',?'conjugate',?'denominator',?'from_bytes',?'imag',?'numerator',?'real',?'to_bytes']>>>

dir()函數(shù)在查找方法和數(shù)據(jù)的定義時十分有用，可以一眼就看到屬于某個對象或模塊的全部成員。在調試代碼的時候也很有用，因為在什么地方定義了什么都一目了然。

與dir()``函數(shù)不同，globals()和locals()函數(shù)會顯示與對象關聯(lián)的值。在目前情況下，這兩個函數(shù)會返回相同的結果，所以這里只給出globals()的輸出結果：

>>>?globals() {'__name__':?'__main__',?'__doc__':?None,?'__package__':?None,?'__loader__':?,?'__spec__':?None,?'__annotations__':?{},?'__builtins__':?,?'x':?2}

與dir()函數(shù)不同，globals()和locals()顯示的都是與對象相關的值。在第10章中這兩個函數(shù)將會更頻繁地出現(xiàn)。好了，這足以說明，有多種方法可以查看Python會話內(nèi)的當前狀態(tài)。

2.6 小結

在Windows系統(tǒng)中安裝Python 3是十分簡單的，只要從Python官方網(wǎng)站下載最新版的安裝程序運行一下即可。在Linux、UNIX和Mac系統(tǒng)中的安裝過程稍有區(qū)別。

請參考Python網(wǎng)站上的安裝說明，盡可能通過系統(tǒng)自帶的軟件包安裝程序進行安裝。

還可以通過Anaconda（或miniconda）來安裝，其發(fā)行版可以在其官方網(wǎng)站上找到。

Python安裝完成之后，可以選用基礎交互式shell（以后再加入個人偏愛的編輯器），也可以選用IDLE集成開發(fā)環(huán)境。

本文摘自《Python快速入門》（ 第3版）

《Python快速入門》（ 第3版）

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本文轉載自異步社區(qū)。

原文鏈接：https://www.epubit.com/articleDetails?id=NN15035b5a-e799-4590-9986-94aa3cee3991

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