1. Python简介

作者 | Liangchu

编辑 | auroral-L

第一章 Python简介
Python编程语言
Python的历史
Python增强建议
Python的哲学（设计理念）
Python的应用
在各种平台上安装Python
在Windows平台上安装Python
在Ubuntu和Debian衍生发行版上安装Python
Python的模式
交互模式
脚本模式
总结

第一章 Python简介

欢迎大家踏上使用Python 3（3指的是该编程语言的版本，后同）学习数据可视化的这一激动人心的旅程。本章详细介绍了Python编程语言，包括它的历史、特性和应用。本章主要介绍Python 3的一些基本信息，以及在各种流行的操作系统（OS）平台上的安装，比如Microsoft Windows, Ubuntu, 和 Raspberry Pi Raspbian。我们将编写一些基本的Python程序，并学习如何在各种平台上执行它们。下面是本章涵盖的主题：

? Python程序设计语言

? 在各种平台上安装Python

? Python的模式

在完成本章的学习之后，你将会熟悉Python 3这一编程语言的安装及其在各种模式下的使用。

Python编程语言

Python 3是一种高级、可解释的通用编程语言。本节提供关于Python及其原理的一般性讨论。

Python的历史

Python作为编程语言ABC的继承，受编程语言ALGOL 68和SETL的启发发展而来。1980年代后期，Guido Van Rossum在荷兰的CWI Centrum Wiskunde & Informatica机构任职期间，在度假的时候创造了Python语言，这是他的个人项目而非公司的团队项目。从Python的首次发行一直到2018年7月，Van Rossum一直是这个项目的首席开发人员和仁慈的独裁者 （Benevolent Dictator for Life）。在那之后，他就一直处于休假状态，现在在Python的指导委员会工作。下面的时间线详细说明了Python发行中的重要里程碑。

? 1991年2月：Van Rossum将代码（版本0.9.0）发布到alt.sources.

? 1994年1月：发布了1.0版本

? 2000年10月：发布了Python 2.0

? 2006年12月：发布了Python 3.0

? 2019年12月：Python2.x失效，Python软件基金会不再支持Python2.x

现在Python 2.x版本已失效，不再受支持。另外，Python 3并不向后兼容Python 2。Python 3是该语言的最新版本，也是当前受支持的版本。因此，我们在整本书中使用Python 3来演示数据可视化的示例程序。除非明确提及，否则在本书中，Python都表示Python 3。

Python增强建议

为了指导Python的开发、维护和支持，Python团队提出了Python增强建议（Python Enhancement Proposals ,PEPs）。这些是在Python项目中增加新特性和解决问题的主要机制。要获取PEPs更多相关信息，可以访问以下网址：

? https://www.python.org/dev/peps/

? https://www.python.org/dev/peps/pep-0001/

Python的哲学（设计理念）

在PEP20中有详细介绍Python的设计理念，称为Python之禅（The Zen of Python），可访问
https://www.python.org/dev/peps/pep-0020/了解。下面是PEP中的一些信息：

1.Beautiful is better than ugly. 美优于丑（Python以编写优美的代码为目标）

2.Explicit is better than implicit. 晰胜于浑（优美的代码应该是明了的）

3.Simple is better than complex. 简胜于繁（优美的代码应该是简洁的，不要有复杂的内部实现）

4.Complex is better than complicated. 繁胜于杂（倘若复杂不可避免，那么代码间的关系应该清除，保持接口的简洁）

5.Flat is better than nested. 平胜于嵌（优美的代码应该是扁平的，不能有太多嵌套）

6.Sparse is better than dense. 稀胜于稠（优美的代码应该有适当的间隔，不要太紧促）

7.Readability counts. 可读至上（优美的代码可读性很好）

8.Special cases aren’t special enough to break the rules. 殊例不足违训（规则至高无上，即使是特例也不可违背这些规则）

9.Although practicality beats purity. 虽实用大于纯粹（与上一条理念结合理解，意思是说就算有些特例的实用性很高，也不能为此打破规则，毕竟规则至上）

10.Errors should never pass silently. 谬不可疏（不要放过任何一个错误）

11.Unless explicitly silenced. 除明示（与上一条理念结合理解，就是说除非明确要放过这些错误，否则最好不要放过错误，也就是要精准捕获异常，不写类似except:pass风格的代码）

12.In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess. 晦不存疑（有歧义的时候，不要盲目猜测）

13.There should be one—and preferably only one—obvious way to do it. 一法万用（尽量找一种，最好是唯一一种明显的解决方案）

14.Although that way may not be obvious at first unless you’re Dutch. 虽然这并不容易，毕竟你不是Python之父（该Dutch指的是Python之父Guido）

15.Now is better than never. 今胜于无（现在做总比不做好）

16.Although never is often better than *right* now. 无胜于促（与上一条理念结合理解，意思是说做也许好过不做，但是不假思索就动手还不如不做，表示动手之前要好好思考）

17.If the implementation is hard to explain, it’s a bad idea难述其施，谬法也（如果你无法像别人描述你的方案。那么肯定不是一个好方案）

18If the implementation is easy to explain, it may be a good idea. 其施可述，或可行（如果你能够轻而易举地向别人描述你的方案，那么它可能是一个好方案）

19.Namespaces are one honking great idea—let’s do more of those! 命名空间，多多益善（命名空间是一种绝妙理念，应该多加利用）

Python的应用

由于Python是一种通用编程语言，因此它在以下领域有广泛应用：

1.网络开发

2.图形用户界面（Graphical user interface，GUI）开发

3.科学和数值计算

4.软件开发

5.系统管理

可访问
https://www.python.org/success-stories/获取Python案例研究的相关信息

在各种平台上安装Python

Python的实现（实现指的是符合Python语言规范的Python解释程序以及标准库等）是支持运行用Python编写的代码文件的程序或环境。Python最初的实现是由Van Rossum创造的CPython，并用作参考实现。在整本书中，我们都使用CPython。你可以在Python网站上找到CPython，我们也将在本节学习如何安装它。我更喜欢在Windows计算机或带有Raspberry Pi操作系统的Raspberry Pi计算机上编写Python程序。接下来让我们学习如何在这些操作平台上安装Python吧！

在Windows平台上安装Python

访问Python 3下载页面：https://www.python.org/并且下载Python 3安装文件。它将自动检测计算机上的操作系统，并显示相应可下载的文件，如图所示（1-1）：

运行安装文件以安装Python 3。在安装过程中，选中与将Python 3添加到PATH环境变量相关的复选框，如图（1-2）：

单击Customize Installation可以定制如下选项，如图（1-3）：

选中所有复选框，然后单击“Next”继续安并完成设置。在Windows操作系统上，Python的二进制可执行程序的名字是python。安装完成后，在Windows命令提示符cmd下运行如下命令：

python -V

它将返回Python 3的版本，如下所示：

Python 3.8.1

还可以检查pip3如下：

pip3 -V

pip代表Pip installs Python或Pip installs Packages，其名称为一个递归的首字母缩略词。它是Python的包管理器。我们可以使用pip安装其他需要的Python库以作演示。

要确定Python的确切位置，可以运行如下命令：

where python

它返回以下结果：

C:UsersAshwinAppDataLocalProgramsPythonPython38-32python.exe

同理，我们可以通过运行如下命令来了解pip3的位置：

where pip3

在Ubuntu和Debian衍生发行版上安装Python

Debian是一个流行的发行版。Ubuntu Linux和Raspberry Pi操作系统是基于Debian的其他流行发行版。Python 3和pip3预先安装在所有的Debian发行版和类似Ubuntu或Raspberry Pi操作系统的发行版上，所以不必单独安装它们。我在带有4GB内存的Raspberry Pi 4B上使用Raspberry Pi操作系统。两个主要的Python版本——Python 2和Python 3，都是预先安装在Debian衍生发行版上的。Python 2的可执行文件被命名为python，Python 3的可执行文件被命名为python3。本书中我们使用python2来作演示。要确定所需二进制可执行文件的版本和位置，可以逐一运行以下命令：

python3 -V pip3 -V which python3 which pip3

几乎所有其他流行的Linux发行版也预装了Python。

Python的模式

我们将逐一讨论Python的不同模式。然而首先，我们需要了解集成开发环境（ integrated development and learning environment ，IDLE），它是由Python软件基金会为Python编程开发的集成开发环境（ integrated development environment，IDE）。在Windows上安装Python 3的CPython实现时也会安装IDLE。在Windows操作系统上，我们可以通过各种方式启动它。第一种方法是在Windows搜索栏中输入IDLE，如图所示（1-4）：

另一种方法是从命令提示符（cmd）启动它，可以运行以下命令：

idle

将启动如图（1-5）所示的窗口：

在继续之前，我们对它进行配置使其易于阅读。选择Options?Configure IDLE，如图（1-6）所示：

将打开如图（1-7）所示的窗口，然后就可以更改IDLE的字体以及大小这些特性了。

可以根据自己的喜好调整字体设置。

并非所有Linux发行版都预装了IDLE。我们可在Debian及其衍生版本（Ubuntu和Raspberry Pi OS）上通过按顺序运行以下命令来安装它：

sudo apt-get updatesudo apt-get install idle3

一旦安装完成，就可以在菜单（在本例中是Raspberry Pi OS的菜单）上找到IDLE，如图（1-8）所示：

还可以通过运行以下命令在Linux上启动IDLE：

idle

接下来讨论各种Python模式。

交互模式

Python的交互模式是命令行类型的shell，它执行当前语句并在控制台中提供即时反馈。它在活动内存中运行事先输入的语句，当新语句被输入到解释器并由解释器执行时，代码将被解析。当我们打开IDLE时，会看到一个命令行提示符，这就是Python的交互模式。让我们看一个简单的例子：在交互式提示符中键入Hello World程序，如下所示：

print(‘Hello World!’)

按Enter键将这行代码输入到解释器并执行。如图（1-9）显示输出的屏幕截图：

也可以从命令提示符启动Python交互模式。在Linux命令提示符下（比如lxterminal），必须运行Python 3命令；在Windows命令提示符cmd下，得运行python命令才能启动它。如图（1-10）是Windows命令提示符下交互模式的屏幕截图：

脚本模式

我们可以编写一个Python程序并将其保存到磁盘，然后可以用多种方式启动它，这就是脚本模式。让我们在DILE里演示一下。我们可以使用任何文本编辑器来编写Python程序，但是由于IDLE是一个IDE，所以用IDLE编写和运行Python程序是很方便的。在IDLE中，选择File?New File以创建一个空白文件,添加以下代码：

print(‘Hello World!’)

将其命名保存为prog01.py，如图（1-11）：

在菜单上，单击Run?Run module，它将在IDLE上运行程序，如图（1-12）所示：

我们甚至可以在操作系统的命令提示符下用Python的解释器运行程序。打开操作系统的命令提示符并进入存储Python程序的文件目录。在Windows命令提示符下，运行以下命令：

python prog01.py

在Linux终端上，必须运行以下命令提示符：

python3 prog01.py

然后解释器将在命令提示符下运行程序，并产生输出（如果有的话）。

在Linux中，还有另一种运行程序的方法，这种方法不必显式地使用解释器。我们必须添加一个shebang行在代码文件的开头。代码文件如下所示：

#!/usr/bin/python3 print(‘Hello World!’)

此代码的第一行称为shebang行，它告诉shell要使用什么解释器及其位置。运行以下命令更改文件权限，使其可供所有者执行该程序，如下所示：

chmod 755 prog01.py

然后我们可以直接启动Python程序文件，具体如下：

./prog01.py

shell将执行程序并将输出打印到终端。注意，这只适用于类Unix系统（Linux和macOS），因为它们支持执行这样的程序。下面开始会介绍Python编程。

总结

本章从Python编程语言的基础知识开始。你学习了如何编写基本的Python程序并以各种方式执行；你学会了在各种操作系统上使用Python，包括Windows和Linux；你还了解了各种Python模式以及如何从各种操作系统的命令提示符里启动它们。在下一章中，我们将学习如何安装Jupyter Notebook，并简要介绍它。

来源：数据与智能