基礎篇

項目一 Python入門

項目要點

項目場景

小明的學校這個學期來了8位留學生。學校為留學生們單獨開設漢語言課，強化漢語學習，以解決專業學習中的交流障礙。小明偶爾也會和他們用英語進行簡單的交流。當我們想要主動與使用不同語言的人溝通的時候，需要使用雙方都能聽懂的語言。假設，現在你想讓計算機幫你做一些事情，那你該如何與它進行溝通？

答案很簡單，你需要用計算機能“聽懂”的語言才能與它溝通。

問題來了，計算機能聽懂什么語言？計算機能聽懂的語言其實有許多，例如C、C++、Java、Python等。這些被我們稱為程序設計語言。在這里我們介紹其中一種語言——Python。

Python是由荷蘭人吉多·范羅蘇姆（Guido van Rossum）在1989年設計的一種計算機程序設計語言。它是一種動態的、面向對象的語言。經過多年的發展，Python已經成為最受歡迎的程序設計語言。由于Python具有簡潔性、易讀性和可擴展性，國內外用Python進行科學計算的研究機構日益增多。當然不僅僅是科學計算，Python還能完成許多領域的工作，舉例如下。

（1）Web開發；

（2）大數據應用；

（3）人工智能應用；

（4）桌面界面開發；

（5）軟件開發；

（6）后端開發；

（7）網絡爬蟲應用。

本項目將帶領你了解如何使用Python，了解Python編程，以及教你如何編寫代碼。

任務1.1 搭建Python開發環境

微課視頻

在正式學習Python之前，需要搭建Python的開發環境。Python是跨平臺的開發工具，可以在多種操作系統（如Windows、macOS、Linux等）上進行編程，Python程序也可以在不同的操作系統上運行。

本任務以Windows 10操作系統為例，介紹搭建Python開發環境的過程，具體步驟如下。

（1）下載Python安裝包；

（2）安裝Python；

（3）驗證Python是否安裝成功。

1.1.1 下載Python安裝包

在Python的官方網站上，可以很方便地下載Python的安裝包，具體步驟如下。

（1）打開瀏覽器，訪問Python官網，如圖1-1所示。

圖1-1 Python官網

（2） Python官網提供的版本有很多，本書使用的是3.8.1版。在網頁上將鼠標指針移動到“Downloads”選項上，會彈出圖1-2所示的界面，可單擊“Python 3.8.1”按鈕進行下載。

圖1-2 下載Python安裝包

（3）下載完成后，瀏覽器可能會自動提示“此類型文件可能會損害您的計算機，您仍然要保留嗎？”，遇到這種情況單擊“保留”按鈕即可，最后將得到一個名稱為“python-3.8.1.exe”的文件。

1.1.2 安裝Python

在Windows 10操作系統上安裝Python的步驟如下。

（1）運行下載好的“python-3.8.1.exe”文件，勾選“Add Python 3.8 to PATH”（將Python添加到環境變量），然后單擊“Customize installation”（自定義安裝），如圖1-3所示。

圖1-3 勾選環境變量并選擇自定義安裝

（2）選擇自定義安裝之后即可看到許多選項，將所有選項勾選，然后單擊“Next”按鈕進入下一步，如圖1-4所示。

圖1-4 配置Python安裝選項

（3）單擊“Next”按鈕之后可以看到另一些選項，這里還可以設置Python的安裝路徑，設置完成之后單擊“Install”按鈕即可開始安裝，如圖1-5所示。

圖1-5 設置安裝路徑并開始安裝

（4）安裝完成之后將打開圖1-6所示的窗口，單擊“Close”按鈕即可完成安裝。

圖1-6 安裝完成

1.1.3 驗證Python是否安裝成功

Python安裝完成之后，需要驗證其是否安裝成功。按“Windows+R”鍵，打開運行對話框，輸入“cmd”，按“Enter”鍵，即可進入“命令提示符”窗口。

打開“命令提示符”窗口后輸入“python”，然后按“Enter”鍵。如果出現圖1-7中的信息，則證明 Python已經安裝成功，否則，需要嘗試重新設置Python的環境變量，或者檢查下載的Python版本與操作系統是否兼容，然后嘗試重新安裝。

圖1-7 驗證Python是否安裝成功

任務1.2 在IDLE中打開Python

啟動Python有兩種方式，第一種方式已經介紹過，就是在“命令提示符”窗口中啟動，第二種方式是在IDLE中啟動Python。要使用IDLE，需要先啟動它，那么如何啟動IDLE呢？

安裝完Python后，在“開始”菜單里可以找到IDLE的圖標，如圖1-8所示，單擊圖標即可啟動IDLE。

圖1-8 啟動IDLE

啟動IDLE后出現的界面如圖1-9所示。

圖1-9 啟動IDLE后出現的界面

可能你會有疑問，IDLE是什么呢？

IDLE是一個Python Shell（Shell的意思是“外殼”）。簡單來說，你可以把IDLE理解為：通過輸入文本與程序進行溝通的途徑（一般也叫作命令行界面）?？衫肞ython Shell與Python進行溝通。

注意

命令行界面，是一個用戶只能通過鍵盤輸入命令，而不能使用鼠標輸入命令的界面。在命令行界面中用戶輸入一條命令并按“Enter”鍵，計算機就會馬上執行。Python Shell和Windows 10的“命令提示符”窗口都屬于命令行界面。

任務1.3 編寫你的第一行代碼

編程領域有一個傳統，在剛開始學習一門語言的時候，要讓計算機顯示“Hello World！”，我們也會沿襲這個傳統。

“Hello World！”可以理解為：歡迎來到編程世界！

下面讓我們一起編寫第一行代碼。

在提示符“>>>”后面輸入：print("Hello World!")（要使用英文圓括號和英文雙引號）。

然后按“Enter”鍵（在命令行界面中，每輸入一次命令都需要按“Enter”鍵）。

按“Enter”鍵之后，會得到圖1-10所示的輸出效果。

圖1-10 輸出效果

恭喜你！你已經在編程了！

你可能會有疑問，在IDLE中為什么會有一些文本的顏色與其他的文本不同？

這是因為IDLE想幫我們更好地理解輸入的代碼，以便區分代碼的不同部分，例如print("Hello World!")，其中print( )屬于命令，而"Hello World!"屬于具體的內容。

了解了這些，你可以嘗試將print改為pront，是不是pront不變色了，并且這個時候按“Enter”鍵并不會輸出“Hello World!”，而是會出現圖1-11所示的結果，提示代碼運行出錯。

圖1-11 代碼運行出錯

其中紅色的部分叫作錯誤提示，表示計算機“不懂”你輸入的是什么。

在上面的例子中，print被錯誤地拼寫成pront，導致程序報錯，這個時候只需要重新輸入“print("Hello World！")”，再按“Enter”鍵，程序就能正常輸出結果。

你可能會思考，為什么print可以，而pront就不行呢？這是因為print是Python中的關鍵字，而pront不是。

注意

關鍵字（Keyword）是Python中事先定義好的、具有特殊意義的單詞，有時又叫保留字，例如本例中的print就是被定義的、具有輸出功能的關鍵字，而pront則不是。

任務1.4 了解Python的兩個特點

現在你已經能編寫一行簡單的Python代碼，但是要想讓Python發揮更大的作用，你還需要了解Python的兩個特點——“計算”與“重復做某事”。

（1）計算

假設現在需要你使用Python來計算35加97的結果，請問你該如何編寫Python代碼呢？

你可能會嘗試編寫圖1-12所示的代碼。

圖1-12 編寫代碼

沒錯，在Python中使用“+”號就可以進行加法運算了，計算機很擅長計算。

那么，除了加法，是不是也可以進行乘法運算呢？

接下來請你計算5469乘以123456的結果，你可能會編寫這樣的代碼：

但是當輸入這段代碼并且按“Enter”鍵，你會發現程序報錯，如圖1-13所示。

圖1-13 乘法的錯誤實現

在Python中進行乘法運算不能像數學中那樣使用“×”運算符，而要使用“*”。

如果你要在Python中進行乘法運算就必須要習慣使用“*”運算符，如圖1-14所示。

圖1-14 乘法運算

（2）重復做某事

除了進行計算，Python擅長的另一項工作是——“重復做某事”，例如讓Python重復輸出30次“人生苦短，我用Python”?！叭松喽?，我用Python”是要重復輸出的內容，30是重復的次數。在Python中，可以在print語句的括號中用輸出內容乘以重復次數，運行print語句后得到重復輸出的結果，如圖1-15所示。

圖1-15 重復輸出

這樣看來，Python是不是很有特色？在后面的項目中，你還會體會到Python更多的特點。

任務1.5 編寫真正意義上的Python程序

到現在為止，我們看到的例子都只是（Python Shell下）單行的Python代碼，通過這些代碼可以查看Python能夠做些什么。雖然用這種方式編寫代碼挺好，但這些例子并不是真正的程序。

剛剛我們在Python Shell中僅僅編寫并運行了一行代碼，這行代碼沒有保存，如果需要再次運行這行代碼，則需要重新輸入。

接下來我們學習編寫一個Python程序，這個程序可以保存多行代碼，并可執行多次。

1.5.1 創建Python代碼文件

要編寫Python程序，就需要用文件來存放Python代碼（代碼是程序員使用開發工具所編寫的）。首先需要創建一個代碼文件，打開IDLE，然后選擇“File”→“New File”，如圖1-16所示。

圖1-16 創建Python文件

這樣就創建了一個空Python代碼文件，如圖1-17所示。

圖1-17 空Python代碼文件

1.5.2 運行Python程序

創建好Python代碼文件之后就可以在文件中編寫代碼了，如圖1-18所示。

圖1-18 編寫代碼

在文件中編寫代碼之后，選擇“File”→“Save”或者“Save As”可以將這個代碼文件保存到文件夾中（例如可以保存到D盤下的“pythonDir”文件夾中），將這個文件命名為“hello.py”，如圖1-19所示。

圖1-19 保存文件

“hello.py”文件的擴展名是“.py”，可能你會有疑問，為什么Python文件的擴展名是“.py”，是否可以使用“.txt”“doc”“.mp4”呢？

答案是“否”，Python文件只能以“.py”作為擴展名。擴展名為“.py”是告訴計算機這是一個Python文件，而不是其他文件。

保存好文件之后，就可以運行“hello.py”文件了。在IDLE編輯器中選擇“Run”→“Run Module”即可運行，如圖1-20所示。

圖1-20 運行“hello.py”文件

運行效果如圖1-21所示。

圖1-21 運行“hello.py”文件的效果

到這一步，你已經編寫了一個真正意義上的Python程序。是不是挺有成就感？隨著學習的深入，你會發現編程越來越有趣。歡迎來到編程的世界！

項目小結

1.學會了搭建Python開發環境的3個步驟。

（1）下載Python安裝包。

（2）安裝Python。

（3）驗證Python是否安裝成功。

2.編寫了第一行Python代碼，知道了如何使用print("Hello World!")在屏幕上輸出“Hello World! ”。

3.了解了Python的兩個特點：“計算”與“重復做某事”。

4.使用IDLE完成了第一個真正意義上的程序。

5.認識了編程界的兩個概念：“命令行界面”與“關鍵字”。

項目習題

1.使用print( )輸出表情符號，效果如圖1-22所示。

圖1-22 輸出表情效果

2.使用print( )輸出個人信息，效果如圖1-23所示。

圖1-23 輸出個人信息效果