python 编程入门到实践

第1章 起步

在本章中，你将运行自己的第一个程序——hello_world.py。为此，你首先需要检查自己的计算机是否安装了Python；如果没有安装，你需要安装它。你还要安装一个文本编辑器，用于编写和运行Python程序。你输入Python代码时，这个文本编辑器能够识别它们并突出显示不同的部分，让你能够轻松地了解代码的结构。

1.1 搭建编程环境

在不同的操作系统中，Python存在细微的差别，因此有几点你需要牢记在心。这里将介绍大家使用的两个主要的Python版本，并简要介绍Python的安装步骤。

1.1.1 Python 2和Python 3

当前，有两个不同的Python版本：Python 2和较新的Python 3。每种编程语言都会随着新概念和新技术的推出而不断发展，Python的开发者也一直致力于丰富和强化其功能。大多数修改都是逐步进行的，你几乎意识不到，但如果你的系统安装的是Python 3，那么有些使用Python 2编写的代码可能无法正确地运行。在本书中，我将指出Python 2和Python 3的重大差别，这样无论你安装的是哪个Python版本，都能够按书中的说明去做。
如果你的系统安装了这两个版本，请使用Python 3；如果没有安装Python，请安装Python 3；如果只安装了Python 2，也可直接使用它来编写代码，但还是尽快升级到Python 3为好，因为这样你就能使用最新的Python版本了。

1.1.2 运行Python代码片段

Python自带了一个在终端窗口中运行的解释器，让你无需保存并运行整个程序就能尝试运行Python代码片段。
本书将以如下方式列出代码片段：

>>>print("Hello Python interpreter!") ❶
Hello Python interpreter!

加粗的文本表示需要你输入之后按回车键来执行的代码。本书的大多数示例都是独立的小程序，你将在编辑器中执行它们，因为大多数代码都是这样编写出来的。然而，为高效地演示某基本概念，需要在Python终端会话中执行一系列代码片段。只要代码清单中包含三个尖括号（如❶所示），就意味着输出来自终端会话。稍后将演示如何在Python解释器中编写代码。

1.1.3 Hello World程序

长期以来，编程界都认为刚接触一门新语言时，如果首先使用它来编写一个在屏幕上显示消息“Hello world!”的程序，将给你带来好运。
要使用Python来编写这种Hello World程序，只需一行代码：

print("Hello world!")

这种程序虽然简单，却有其用途：如果它能够在你的系统上正确地运行，你编写的任何Python程序都将如此。稍后将介绍如何在特定的系统中编写这样的程序。

1.2 在不同操作系统中搭建Python编程环境

Python是一种跨平台的编程语言，这意味着它能够运行在所有主要的操作系统中。在所有安装了Python的现代计算机上，都能够运行你编写的任何Python程序。然而，在不同的操作系统中，安装Python的方法存在细微的差别。
在这一节中，你将学习如何在自己的系统中安装Python和运行Hello World程序。你首先要检查自己的系统是否安装了Python，如果没有，就安装它；接下来，你需要安装一个简单的文本编辑器，并创建一个空的Python文件——hello_world.py。最后，你将运行Hello World程序，并排除各种故障。我将详细介绍如何在各种操作系统中完成这些任务，让你能够搭建一个对初学者友好的Python编程环境。

1.2.1 在Linux系统中搭建Python编程环境

Linux系统是为编程而设计的，因此在大多数Linux计算机中，都默认安装了Python。编写和维护Linux的人认为，你很可能会使用这种系统进行编程，他们也鼓励你这样做。鉴于此，要在这种系统中编程，你几乎不用安装什么软件，也几乎不用修改设置。

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• 1．检查Python版本

在你的系统中运行应用程序Terminal（如果你使用的是Ubuntu，可按Ctrl+Alt+T），打开一个终端窗口。为确定是否安装了Python，执行命令python（请注意，其中的p是小写的）。输出将类似下面这样，它指出了安装的Python版本；最后的>>>是一个提示符，让你能够输入Python命令。

$python
Python 2.7.6 (default, Mar 22 2014, 22:59:38)
[GCC 4.8.2] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

上述输出表明，当前计算机默认使用的Python版本为Python 2.7.6。看到上述输出后，如果要退出Python并返回到终端窗口，可按Ctrl+D或执行命令exit()。
要检查系统是否安装了Python 3，可能需要指定相应的版本。换句话说，如果输出指出默认版本为Python 2.7，请尝试执行命令python3：

$python3
Python 3.5.0 (default, Sep 17 2015, 13:05:18)
[GCC 4.8.4] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

上述输出表明，系统中也安装了Python 3，因此你可以使用这两个版本中的任何一个。在这种情况下，请将本书中的命令python都替换为python3。大多数Linux系统都默认安装了Python，但如果你的Linux系统不知什么原因没有安装Python或只安装了Python 2，而你要安装Python 3，请自行百度。

• 2．安装文本编辑器

Geany是一款简单的文本编辑器：它易于安装；让你能够直接运行几乎所有的程序（而无需通过终端来运行）；使用不同的颜色来显示代码，以突出代码语法；在终端窗口中运行代码，让你能够习惯使用终端。附录B介绍了其他一些文本编辑器，但我强烈建议你使用Geany，除非你有充分的理由不这样做。
在大多数Linux系统中都只需执行一个命令就可以安装Geany：

$sudo apt-get install geany

如果这个命令不管用，请参阅http://geany.org/Download/ThirdPartyPackages/的说明。

• 3．运行Hello World程序

为编写第一个程序，需要启动Geany。为此，可按超级（Super）键（俗称Windows键），并在系统中搜索Geany。找到Geany后，双击以启动它；再将其拖曳到任务栏或桌面上，以创建一个快捷方式。接下来，创建一个用于存储项目的文件夹，并将其命名为python_work（在文件名和文件夹名中，最好使用小写字母，并使用下划线来表示空格，因为这是Python采用的命名约定）。回到Geany，选择菜单File Save As，将当前的空Python文件保存到文件夹python_work，并将其命名为hello_world.py。扩展名.py告诉Geany，文件包含的是Python程序；它还让Geany知道如何运行该程序，并以有益的方式突出其中的代码。
保存文件后，在其中输入下面一行代码：

print(“Hello Python world!”)

如果你的系统安装了多个Python版本，就必须对Geany进行配置，使其使用正确的版本。为此，可选择菜单Build（生成） Set Build Commands（设置生成命令）；你将看到文字Compile（编译）和Execute（执行），它们旁边都有一个命令。默认情况下，这两个命令都是python，要让Geany使用命令python3，必须做相应的修改。
如果在终端会话中能够执行命令python3，请修改编译命令和执行命令，让Geany使用Python 3解释器。为此，将编译命令修改成下面这样：

python3 -m py_compile “%f”

你必须完全按上面的代码显示的那样输出这个命令，确保空格和大小写都完全相同。
将执行命令修改成下面这样：

python3 “%f”

同样，务必确保空格和大小写都完全与显示的相同。图1-1显示了该如何在Geany中配置这些命令。

图1-1　在Linux中配置Geany，使其使用Python 3

现在来运行程序hello_world.py。为此，可选择菜单Build Execute、单击Execute图标（两个齿轮）或按F5。将弹出一个终端窗口，其中包含如下输出：

Hello Python world!
------------------
(program exited with code: 0)
Press return to continue

如果没有看到这样的输出，请检查你输入的每个字符。你是不是将print的首字母大写了？是不是遗漏了引号或括号？编程语言对语法的要求非常严格，只要你没有严格遵守语法，就会出错。如果代码都正确，这个程序也不能正确地运行，请参阅1.3节。

• 4．在终端会话中运行Python代码

你可以打开一个终端窗口并执行命令python或python3，再尝试运行Python代码片段。检查Python版本时，你就这样做过。下面再次这样做，但在终端会话中输入如下代码行：

>>>print("Hello Python interpreter!")
Hello Python interpreter!
>>>

消息将直接打印到当前终端窗口中。别忘了，要关闭Python解释器，可按Ctrl+D或执行命令exit()。

1.2.2 在OS X系统中搭建Python编程环境

大多数OS X系统都默认安装了Python。确定安装了Python后，你还需安装一个文本编辑器，并确保其配置正确无误。

• 1．检查是否安装了Python

在文件夹Applications/Utilities中，选择Terminal，打开一个终端窗口；你也可以按Command+空格键，再输入terminal并按回车。为确定是否安装了Python，请执行命令python（注意，其中的p是小写的）。输出将类似于下面这样，它指出了安装的Python版本；最后的>>>是一个提示符，让你能够输入Python命令。

$ python
Python 2.7.5 (default, Mar 9 2014, 22:15:05)
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 5.0 (clang-500.0.68)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits", or "license" for more information.
>>>

上述输出表明，当前计算机默认使用的Python版本为Python 2.7.5。看到上述输出后，如果要退出Python并返回到终端窗口，可按Ctrl+D或执行命令exit()。
要检查系统是否安装了Python 3，可尝试执行命令python3。可能会出现一条错误消息，但如果输出指出系统安装了Python 3，则无需安装就可使用它。如果在你的系统中能够执行命令python3，则对于本书的所有命令python，都请替换为命令python3。如果不知道出于什么原因你的系统没有安装Python，或者只安装了Python 2，而你又想安装Python 3，请自行百度。

• 2．在终端会话中运行Python代码

你可以打开一个终端窗口并执行命令python或python3，再尝试运行Python代码片段。检查Python版本时，你就这样做过。下面再次这样做，但在终端会话中输入如下代码行：

>>>print("Hello Python interpreter!")
Hello Python interpreter!
>>>

消息将直接打印到当前终端窗口中。别忘了，要关闭Python解释器，可按Ctrl+D或执行命令exit()。

3．安装文本编辑器

Sublime Text是一款简单的文本编辑器：它在OS X中易于安装；让你能够直接运行几乎所有程序（而无需通过终端）；使用不同的颜色来显示代码，以突出代码语法；在内嵌在Sublime Text窗口内的终端会话中运行代码，让你能够轻松地查看输出。附录B介绍了其他一些文本编辑器，但我强烈建议你使用Sublime Text，除非你有充分的理由不这样做。
要下载Sublime Text安装程序，可访问http://sublimetext.com/3，单击Download链接，并查找OS X安装程序。Sublime Text的许可策略非常灵活，你可以免费使用这款编辑器，但如果你喜欢它并想长期使用，建议你购买许可证。下载安装程序后，打开它，再将Sublime Text图标拖放到Applications文件夹。

4．配置Sublime Text使其使用Python 3

如果你启动Python终端会话时使用的命令不是python，就需要配置Sublime Text，让它知道到系统的什么地方去查找正确的Python版本。要获悉Python解释器的完整路径，请执行如下命令：

$ type -a python3
python3 is /usr/local/bin/python3

现在，启动Sublime Text,并选择菜单Tools>Build System>New System,这将打开一个新的配置文件。删除其中的所有内容，再输入如下内容：

{
“cmd”: ["/usr/local/bin/python3","-u",
“$file”],
}

这些代码让Sublime Text使用命令python3来运行当前代开的文件。请确保其中的路径为你在前一步使用命令type -a python3获悉的路径。将这个配置文件命名为Python3.sublime-build,并将其保存到默认目录----你选择菜单Save时Sublime Text 打开的目录。

5、运行Hello World 程序

为编写第一个程序，需要启动Sublime Text。为此，可打开文件夹Applications,并双击图标Sublime Text ;也可按Command+ 空格键，再在弹出的搜索框中输入sublime text。
创建一个用于存储项目的文件夹，将其命名为python_work（在文件名和文件夹名中，最好使用小写字母，并使用下划线来表示空格，因为这是Python采用的命名约定）。在Sublime Text中，选择菜单File > Save As，将当前的空Python文件保存到文件夹python_work，并将其命名为hello_world.py。扩展名.py告诉Sublime Text，文件包含的是Python程序；它还让Sublime Text知道如何运行该程序，并以有益的方式突出其中的代码。
保存文件后，在其中输入下面一行代码：

print(“Hello Python world!”)

如果在系统中能够运行命令python，就可选择菜单Tools Build或按Ctrl+B来运行程序。如果你对Sublime Text进行了配置，使其使用的命令不是python，请选择菜单Tools Build System，再选择Python 3。这将把Python 3设置为默认使用的Python版本；此后，你就可选择菜单Tools Build或按Command+B来运行程序了。
Sublime Text窗口底部将出现一个终端屏幕，其中包含如下输出：

Hello Python world!
[Finished in 0.1s]

如果没有看到这样的输出，请检查你输入的每个字符。你是不是将print的首字母大写了？是不是遗漏了引号或括号？编程语言对语法的要求非常严格，只要你没有严格遵守语法，就会出错。如果代码都正确，这个程序也不能正确地运行，请参阅1.3节。

1.2.3 在Windows系统中搭建Python编程环境

Windows系统并非都默认安装了Python，因此你可能需要下载并安装它，再下载并安装一个文本编辑器。

• 1．安装Python

首先，检查你的系统是否安装了Python。为此，在“开始”菜单中输入command并按回车以打开一个命令窗口；你也可按住Shift键并右击桌面，再选择“在此处打开命令窗口”。在终端窗口中输入python并按回车；如果出现了Python提示符（>>>），就说明你的系统安装了Python。然而，你也可能会看到一条错误消息，指出python是无法识别的命令。
如果是这样，就需要下载Windows Python安装程序。为此，请访问http://python.org/downloads/。你将看到两个按钮，分别用于下载Python 3和Python 2。单击用于下载Python 3的按钮，这会根据你的系统自动下载正确的安装程序。下载安装程序后，运行它。请务必选中复选框Add Python to PATH（如图1-2所示），这让你能够更轻松地配置系统。

图1-2　确保选中复选框Add Python to PATH

• 2．启动Python终端会话

通过配置系统，让其能够在终端会话中运行Python，可简化文本编辑器的配置工作。打开一个命令窗口，并在其中执行命令python。如果出现了Python提示符（>>>），就说明Windows找到了你刚安装的Python版本。

C:\>python
Python 3.5.0 (v3.5.0:374f501f4567, Sep 13 2015, 22:15:05) [MSC v.1900 32 bit
(Intel)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

如果是这样，就可以直接跳到下一部分——“在终端会话中运行Python”。
然而，输出可能类似于下面这样：

C:\>python
'python' is not recognized as an internal or external command, operable
program or batch file.

在这种情况下，你就必须告诉Windows如何找到你刚安装的Python版本。命令python通常存储在C盘，因此请在Windows资源管理器中打开C盘，在其中找到并打开以Python打头的文件夹，再找到文件python。例如，在我的计算机中，有一个名为Python35的文件夹，其中有一个名为python的文件，因此文件python的路径为C:\Python35\python。如果找不到这个文件，请在Windows资源管理器的搜索框中输入python，这将让你能够准确地获悉命令python在系统中的存储位置。
如果认为已知道命令python的路径，就在终端窗口中输入该路径进行测试。为此，打开一个命令窗口，并输入你确定的完整路径：

 
C:\>C:\Python35\python
Python 3.5.0 (v3.5.0:374f501f4567, Sep 13 2015, 22:15:05) [MSC v.1900 32 bit
(Intel)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

如果可行，就说明你已经知道如何访问Python了。

• 3．在终端会话中运行Python

在Python会话中执行下面的命令，并确认看到了输出“Hello Python world!”。

>>>print("Hello Python world!")
Hello Python world!
>>>

每当要运行Python代码片段时，都请打开一个命令窗口并启动Python终端会话。要关闭该终端会话，可按Ctrl+Z，再按回车键，也可执行命令exit()。

• 4．安装文本编辑器

Geany是一款简单的文本编辑器：它易于安装；让你能够直接运行几乎所有的程序（而无需通过终端）；使用不同的颜色来显示代码，以突出代码语法；在终端窗口中运行代码，让你能够习惯使用终端。附录B介绍了其他一些文本编辑器，但我强烈建议你使用Geany，除非你有充分的理由不这样做。
要下载Windows Geany安装程序，可访问http://geany.org/，单击Download下的Releases，找到安装程序geany-1.25_setup.exe或类似的文件。下载安装程序后，运行它并接受所有的默认设置。
为编写第一个程序，需要启动Geany。为此，可按超级（Super）键（俗称Windows键），并在系统中搜索Geany。找到Geany后，双击以启动它；再将其拖曳到任务栏或桌面上，以创建一个快捷方式。接下来，创建一个用于存储项目的文件夹，并将其命名为python_work（在文件名和文件夹名中，最好使用小写字母，并使用下划线来表示空格，因为这是Python采用的命名约定）。回到Geany，选择菜单File > Save As，将当前的空Python文件保存到文件夹python_work，并将其命名为hello_world.py。扩展名.py告诉Geany，文件包含的是Python程序；它还让Geany知道如何运行该程序，并以有益的方式突出其中的代码。
保存文件后，在其中输入下面一一行代码：

print(“Hello Python world!”)

如果能够在系统中执行命令python，就无需配置Geany，因此你可以跳过下一部分，直接进入“运行Hello World程序”部分。如果启动Python解释器时必须指定路径，如C:\Python35\python，请按下面的说明对Geany进行配置。

• 5．配置Geany

要配置Geany，请选择菜单Build Set Build Commands；你将看到文字Compile和Execute，它们旁边都有一个命令。默认情况下，编译命令和执行命令的开头都是python，但Geany不知道命令python存储在系统的什么地方，因此你需要在其中添加你在终端会话中使用的路径。
为此，在编译命令和执行命令中，加上命令python所在的驱动器和文件夹。其中编译命令应类似于下面这样：

C:\Python35\python -m py_compile “%f”

在你的系统中，路径可能稍有不同，但请务必确保空格和大小写与这里显示的一致。
执行命令应类似于下面这样：

C:\Python35\python “%f”

同样，指定执行命令时，务必确保空格和大小写与这里显示的一致。图1-3显示了该如何在Geany中配置这些命令。

图1-3　在Windows中配置Geany，使其使用Python 3
正确地设置这些命令后，单击OK按钮。

• 6．运行Hello World程序

现在应该能够成功地运行程序了。请运行程序hello_world.py；为此，可选择菜单Build Execute、单击Execute图标（两个齿轮）或按F5。将弹出一个终端窗口，其中包含如下输出：

Hello Python world!
------------------
(program exited with code: 0)
Press return to continue

如果没有看到这样的输出，请检查你输入的每个字符。你是不是将print的首字母大写了？是不是遗漏了引号或括号？编程语言对语法的要求非常严格，只要你没有严格遵守语法，就会出错。如果代码都正确，这个程序也不能正确地运行，请参阅下一节。

1.3 解决安装问题

如果你按前面的步骤做，应该能够成功地搭建编程环境。但如果你始终无法运行程序hello_world.py，可尝试如下几个解决方案。

• 程序存在严重的错误时，Python将显示traceback。Python会仔细研究文件，试图找出其中的问题。traceback可能会提供线索，让你知道是什么问题让程序无法运行。

• 离开计算机，先休息一会儿，再尝试。别忘了，在编程中，语法非常重要，即便是少一个冒号、引号不匹配或括号不匹配，都可能导致程序无法正确地运行。请再次阅读本章相关的内容，再次审视你所做的工作，看看能否找出错误。

• 推倒重来。你也许不需要把一切都推倒重来，但将文件hello_world.py删除并重新创建它也许是合理的选择。

• 让别人在你的计算机或其他计算机上按本章的步骤重做一遍，并仔细观察。你可能遗漏了一小步，而别人刚好没有遗漏。

• 请懂Python的人帮忙。当你有这样的想法时，可能会发现在你认识的人当中就有人使用Python。

• 本章的安装说明在本书主页上：http://www.ituring.com.cn/book/1861。对你来说，在线版也许更合适。

• 到网上寻求帮助。附录C提供了很多在线资源，如论坛或在线聊天网站，你可以前往这些地方，请求解决过你面临的问题的人提供解决方案。

不要担心这会打扰经验丰富的程序员。每个程序员都遇到过问题，而大多数程序员都会乐意帮助你正确地设置系统。只要能清晰地说明你要做什么、尝试了哪些方法及其结果，就很可能有人能够帮到你。正如前言中指出的，Python社区对初学者非常友好。
任何现代计算机都能够运行Python，如果你遇到了困难，请想办法寻求帮助吧。前期的问题可能令人沮丧，但很值得你花时间去解决。能够运行hello_world.py后，你就可以开始学习Python了，而且编程工作会更有趣，也更令人愉快。

1.4 从终端运行Python程序

你编写的大多数程序都将直接在文本编辑器中运行，但有时候，从终端运行程序很有用。例如，你可能想直接运行既有的程序。
在任何安装了Python的系统上都可以这样做，前提是你知道如何进入程序文件所在的目录。为尝试这样做，请确保已将文件hello_world.py存储到了桌面的python_work文件夹中。

1.4.1 在Linux和OS X系统中从终端运行Python程序

在Linux和OS X系统中，从终端运行Python程序的方式相同。在终端会话中，可使用终端命令cd（表示切换目录，change directory）在文件系统中导航。命令ls（list的简写）显示当前目录中所有未隐藏的文件。
为运行程序hello_world.py，请打开一个新的终端窗口，并执行下面的命令：

～>cd Desktop/python_work/ ❶
～/Desktop/python_work>ls ❷
hello_world.py
～/Desktop/python_work>python hello_world.py ❸
Hello Python world!

这里使用了命令cd来切换到文件夹Desktop/python_work（见❶）。接下来，使用命令ls来确认这个文件夹中包含文件hello_world.py（见❷）。最后，使用命令python hello_world.py来运行这个文件（见❸）。
就这么简单。要运行Python程序，只需使用命令python（或python3）即可。

1.4.2 在Windows系统中从终端运行Python程序

在命令窗口中，要在文件系统中导航，可使用终端命令cd；要列出当前目录中的所有文件，可使用命令dir（表示目录， directory）。
为运行程序hello_world.py，请打开一个新的终端窗口，并执行下面的命令：

C:\>cd Desktop\python_work ❶
C:\Desktop\python_work>dir ❷
hello_world.py
C:\Desktop\python_work>python hello_world.py ❸
Hello Python world!

这里使用了命令cd来切换到文件夹Desktop\python_work（见❶）。接下来，使用命令dir来确认这个文件夹中包含文件hello_world.py（见❷）。最后，使用命令python hello_world.py来运行这个文件（见❸）。
如果你没有对系统进行配置以使用简单命令python，就可能需要指定这个命令的路径：

C:\$cd Desktop\python_work
C:\Desktop\python_work$dir
hello_world.py
C:\Desktop\python_work$C:\Python35\python hello_world.py
Hello Python world!

大多数程序都可以直接从编辑器运行，但需要解决的问题比较复杂时，你编写的程序可能需要从终端运行。

1.5 小结

在本章中，你大致了解了Python，并在自己的系统中安装了Python。你还安装了一个文本编辑器，以简化Python代码的编写工作。你学习了如何在终端会话中运行Python代码片段，并运行了第一个货真价实的程序——hello_world.py。你还大致了解了如何解决安装问题。
在下一章，你将学习如何在Python程序中使用各种数据和变量。