一、编译器和解释器

python是解释性语言，它含有解释器，在python安装路径下，python.exe其实就是可执行的程序，含有内置的标准库和方法。

编辑器

是写代码的工具，不是编译器。

高级语言

python，Java，PHP等，直接输入，可以看懂，更加能让人读懂和理解

机器语言

计算机直接理解的语言，二进制的编码，只能读懂0101的编码。
比如中国人见面打招呼的语句："你吃饭了吗？"在高级语言中可以直接输出，但是计算机不能读懂，需要一个翻译官。

编译器/解释器

计算机不能直接理解任何除机器语言以外的语言，所以必须要把程序员所写的程序语言翻译成机器语言，计算机才能执行程序。将其他语言翻译成机器语言的工具，被称为编译器
编译器翻译的方式有两种：一个是编译，另外一个是解释。两种方式之间的区别在于翻译时间点的不同。当编译器以解释方式运行的时候，也称之为解释器
编译器和解释器是高级语言与机器语言之间的翻译官，都是将代码翻译成机器可以执行的二进制机器码，只不过在运行原理和翻译过程不同而已。

编译器

程序在执行之前需要一个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言的文件，运行时不需要重新翻译，直接使用编译的结果就行了。程序执行效率高，依赖编译器，跨平台性差些。
实现过程是先整体编译再执行，好比自热火锅，全部整合，直接泡开就可以了，速度非常快。但是小的改动就需要重新编译（比如要加入虾滑，就需要重新做），可脱离编译环境运行（脱离火锅店），代表是C、C++。

解释器

解释型语言编写的程序不进行预先编译，以文本方式存储程序代码，会将代码一句一句直接运行。在发布程序时，看起来省了道编译工序，但是在运行程序的时候，必须先解释再运行，实现过程是边解释边执行火锅店，边吃边下菜，过程非常慢。部分改动不需要整体重新编译（需要虾滑，直接点就可以），不可以脱离解释器环境运行（不能离开火锅店），代表是python语言。

python语言简介

人生苦短，我用 Python —— Life is short, you need Python

python的起源

Python 的创始人为吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）

  • 1989 年的圣诞节期间，吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间，决心开发一个新的解释程序，作为 ABC 语言的一种继承（感觉下什么叫牛人）
  • ABC 是由吉多参加设计的一种教学语言，就吉多本人看来，ABC 这种语言非常优美和强大，是专门为非专业程序员设计的。但是 ABC 语言并没有成功，究其原因，吉多认为是非开放造成的。吉多决心在 Python 中避免这一错误，并获取了非常好的效果
  • 之所以选中 Python（蟒蛇） 作为程序的名字，是因为他是 BBC 电视剧——蒙提·派森的飞行马戏团（Monty Python’s Flying Circus）的爱好者
  • 1991 年，第一个 Python 解释器 诞生，它是用 C 语言实现的，并能够调用 C 语言的库文件

Python 的设计目标

1999 年，吉多·范罗苏姆向 DARPA 提交了一条名为 “Computer Programming for Everybody” 的资金申请，并在后来说明了他对 Python 的目标：

  • 一门简单直观的语言并与主要竞争者一样强大
  • 开源，以便任何人都可以为它做贡献，第三方库，人工智能库等由别人写号后放在开源平台上，我们可以直接拿来去用
  • 代码像纯英语那样容易理解
  • 适用于短期开发的日常任务
    这些想法中的基本都已经成为现实，Python 已经成为一门流行的编程语言

Python 的设计哲学

优雅、明确、简单

  • Python 开发者的哲学是：用一种方法，最好是只有一种方法来做一件事
  • 如果面临多种选择，Python 开发者一般会拒绝花俏的语法，而选择明确没有或者很少有歧义的语法

在 Python 社区，吉多被称为“仁慈的独裁者”

Python 特点

Python 是完全面向对象的语言，代码量少，同一样问题，用不同的语言解决，代码量差距还是很多的，一般情况下Python是Java的1/5，所以说人生苦短，我用 Python

  • 函数、模块、数字、字符串都是对象，在 Python 中一切皆对象
  • 完全支持继承、重载、多重继承
    支持重载运算符，也支持泛型设计

Python拥有一个强大的标准库，Python 语言的核心只包含数字、字符串、列表、字典、文件等常见类型和函数，而由 Python 标准库提供了系统管理(os模块)、网络通信(http)、文本处理(文件的打开与保存)、数据库接口(mysql,mongodb)、图形系统(GUI)、XML 处理等额外的功能，安装时不用考虑安全性
Python 社区提供了大量的第三方模块，使用方式与标准库类似。它们的功能覆盖科学计算、人工智能、机器学习、Web 开发、数据库接口、图形系统多个领域

面向对象的思维方式

面向对象是一种思维方式，也是一门程序设计技术
要解决一个问题前，首先考虑由谁来做,怎么做事情是谁的职责,最后把事情做好就行!

  • 对象 就是 谁
    要解决复杂的问题，就可以找多个不同的对象，各司其职，共同实现，最终完成需求
  • 对象 就是 谁
    要解决复杂的问题，就可以找多个不同的对象，各司其职，共同实现，最终完成需求

Python 的优缺点

  • 优点
    简单、易学
    免费、开源
    面向对象
    丰富的库
    可扩展性
    如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，可以把这部分程序用 C 或 C++ 编写，然后在 Python 程序中使用它们
  • 缺点
    运行速度（就现在来说电脑配置升级，以及python解释器的不断优化，现在的运行速度已经对比原来得到很大的提升）

python解释器的种类

CPython

官方的解释器，现在用的基本都是这种。C语言开发，目前应用最广的解释器。（用的比较多）

Ipython

基于CPython之上的一个交互性解释器（输入后，可以直接反馈结果），在交互上有所增强，可以执行shell命令，执行python代码的功能和CPython一样。（用的比较多）

PyPy

追求执行速度的python解释器。采用JIT技术，对python代码进行动态编译（不是解释），可以显著提高python代码执行的速度。但是会导致同一个代码运行的结果不一致，目前基本上没有用到。

Jython

运行在Java平台上的python解释器，可以直接把python代码编译成 Java字节码执行。

python安装好后，会有自带的解释器和内置的方法。写代码的时候会用到内置的方法和模块，就会从解释器里面调用，输入结果输出到解释器中。有一个优化机制，为了避免同一份代码每次都重写，比较消耗内存，也比较慢，解释器会比较时间戳，运行一次代码，就生成一个.pyc的文件，如果时间戳一致，就不需要解释，直接运行。
搜索栏输入：cmd–>ipython–> import os --> os.(方法)，就可以直接调用内置的模块和方法。计算机可以识别代码，在解释器中解释成机器码，运行时写入内存中，通过解释器输出

二、Python环境搭建

Python是一个跨平台、可移植的编程语言，可以在Windows、Linux和MacOSX系统中安装使用（Mac自带的python2，不可以删除）。安装完成后会得到Python解释器的环境，通过终端输入python命令查看是否安装完成和安装的版本。切记：安装的时候要勾选将python的安装目录添加到环境变量中。

python介绍

· 简单易学、明确优雅、开发速度快
· 跨平台、可移植、可扩展、交互式、解释型、面向对象的动态语言
· “内置电池”，大量的标准库和第三方库
· 社区活跃，贡献者多，互帮互助
· 开源语言，发展动力巨大

python应用

  • 后端，web方向
  • 自动化，Office Automation，Test
  • 数据，spider，Data Analysis，Machine Learning

python下载

官网：https://www.python.org/
说明文档地址：https://www.python.org/doc/
建议下载：python3
官方解释：Python 3 is strongly recommended for any new development. As of January 2020,Python 2 has reached End Of Life status.
解释的来源：https://wiki.python.org/moin/Python2orPython3
下载的时候不是最新版本的就好，要以稳定为主，最新的版本可能会出现不稳定的现象。
下载：以Windows为例，打开官网，点击downloads，选择Windows，下载3.6.4，可以在页面搜索（CTRL+F）python3.6.4。要先确认以下你电脑的位数（右键我的电脑–属性–系统栏中，会显示系统类型是32位还是64位的）。
可以看到官网下载页面的内容：

Python 3.6.4 - Dec. 19, 2017 —>更新的时间
Note that Python 3.6.4 cannot be used on Windows XP or earlier—>不能再windowsXP或者更早的系统上使用
Download Windows help file —>帮助文件
Download Windows x86-64 embeddable zip file —>64位系统嵌入式的压缩包
Download Windows x86-64 executable installer —>64位系统可执行的程序（选择这个下载）
Download Windows x86-64 web-based installer —>64位系统基于网页的安装
Download Windows x86 embeddable zip file —>32位系统内容同上
Download Windows x86 executable installer —>32位系统内容同上
Download Windows x86 web-based installer —>32位系统内容同上

安装

选择Download Windows x86-64 executable installer 下载后，双击打开，第一个界面—>选择Customize istallation用户自定义安装，同时勾选Add Python 3.6 to PATH把python3.6添加到系统环境变量中（这个选项务必要勾选，否则后续要添加路径，很麻烦）
第二个页面Optional Features 按默认的全部勾选即可—>第三个界面Advanced Options，勾选2，3，4三项，点击下面的Browse选择安装的路径，（1.尽量安装除C盘以外的盘符,运行时消耗的内存比较大，2.安装路径尽量不要有中文）—>install 即可。

安装完成后，点击 Windows+R键，打开运行框，输入cmd—>python，如果返回python的版本信息，光标处有三个>>>，则安装成功。

安装贴士

· 安装路径不要有中文
· 尽量安装到除C盘以外的盘符
· 要知道直接安装到哪里
· Add Python 3.6 to PATH 自动添加到环境变量
· mac自带python2，所以需要通过python3进入交互环境

手动添加到环境变量

如果点击 Windows+R键，打开运行框，输入cmd—>python，（dos命令）没有提示安装版本信息，则标明安装的python没有添加到环境变量里，需要手动添加。

解决方法：右击我的电脑–>属性–>左侧高级系统设置–>高级–>环境变量–>系统环境变量–>Path–>编辑–>新建–>添加Python安装路径以及scripts路径（资源管理器中的地址，或者在cmd中输入where python找到路径）–>添加后确定保存，重启dos命令行

三、pip的安装与使用

pip仓库

Python官方的PyPi仓库位我们提供了一个统一的代码托管仓库，python 有很多的第三方库或者说是模块。这些库针对不同的应用，发挥不同的作用，管理了所有的第三方库，甚至你自己写的开源模块，都可以发布到这里，让全世界的人分享下载。

pip的基础使用

在 Python3.4 之后，我们都使用 pip 对 pypi 仓库当中的第三方库进行安装、卸载、更新等操作的命令。

pip的基础使用

不要再python交互环境下安装库，要退出python环境，在系统环境下执行pip
pip command 库名 options == 指定版本
pip 命令 选项
pip install 库名 --> 安装库
pip install 库名 == 版本 --> 安装指定版本的库
pip uninstall 库名 --> 卸载库
pip list(freeze) --> 列出已经安装的所有的库
pip freeze > 路径(D:\a.txt) -->导出所有安装库的信息
pip install - r > 路径(D:\a.txt) -->新电脑批量安装库
pip show 库名(pygame) -->展示安装库的信息
pip show -f 库名 -->展示所有文件的信息
pip install -u 库名 --> 更新安装包

wheel文件安装

由于pip安装受网速的影响比较大，除了使用上面的方式联网进行安装外，还可以将安装包也就是 wheel 格式的文件，下载到本地，然后使用 pip 进行安装。比如我在 PYPI 上提前下载的pygame 库的 wheel 文件，后缀名为 whl。

实现步骤

  • pip install wheel 安装 wheel 这个库
  • 打开网址 https://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs
  • 下载相应库的 .whl 文件，CTRL+F，搜索库名，找到相应Python版本、操作系统下的安装包（cp36,python版本win_amd64,64位操作系统）
  • 在 dos 命令行安装 pip install 路径 path.whl(文件名)，没网的时候也能安装

换源安装

优点：快！
换源：正常安装的时候 需要访问国外的网站，受到网速的限制，有时会比较慢，国内的机构下载了镜像文件，可以直接访问国内的网站进行下载。

阿里云：
http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
中国科技大学：
https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/
豆瓣(douban)：
http://pypi.douban.com/simple/
清华大学：
https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/
中国科学技术大学：
http://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple

临时换源

pip install 库名 -i 源地址
pip install requests - i http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ -->换源成阿里云

永久换源

不建议使用，电脑上有多个python时，会出现错误。

  • 点击此电脑，在最上面的的文件夹窗口地址栏输入 ： %APPDATA%
  • 按回车跳转到以下目录，新建 pip 文件夹
  • 创建 pip.ini 文件(配置文件)
  • 打开文件夹，输入以下内容，关闭即可（注意：源镜像可替换）

四、代码编辑器

python自带的编辑器

  • 搜索栏–>cmd–>python，可以进行代码的编辑，黑框，退出，exit()

  • 搜索栏–>idle，可以进行代码的编辑，白框

  • 搜索栏–>cmd -->pip install ipython -->ipython 测试时用的多，CTRL+c强制退出运行。(可以通过上下箭头回到以前的代码)，history 可以查看输过的代码，退出exit

PyCharm

由 JetBrains 公司打造的一款 Python IDE，支持 Windows、Linux、macOS 系统。
下载地址：https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows
pycham，不是一个交互式的环境，要借助print进行结果的输出，编写时有代码错误提示，运行错误时显示错误的行数，但安装文件比较大，尽量安装C盘以外的盘符

Professional 专业版 是收费的
Community 社区版 是免费的
默认下载的是最新版本，在左侧 Other versions 中可以选择其他版本
下载完成，安装后，第一次运行要配置一下解释器，File–>setting–>Project–>Project Interpreter–>右侧齿轮 Add–> System Interpreter -->Interpreter右侧三个点–>找到python的安装路径python3–>Tools–>python.exe
更改字体大小：File–>setting–>Editor–>Font–>Size(字体大小)–>Font(字体样式 )

设置pycharm的主题背景

选择python解释器的版本

pycharm设置字体

控制台设置

Pycharm的基本使用

  1. 在Pycharm下为你的Python项目配置Python解释器
    Project:当前项目名>Project Interpreter>add Local

  2. 在Pycharm下创建Python文件、Python模块
    File>New>Python File
    File>New>Python Package

  3. 使用Pycharm安装Python第三方模块
    Project:当前项目名>Project Interpreter>点击右侧绿色小加号

  4. Pycharm基本设置，例如不使用tab、tab=4空格、字体、字体颜色、主题、脚本头设置、显示行号等。如何导出和导入自定义设置。

  • 不使用tab、tab=4空格：Editor>Code Style>Python
  • 字体、字体颜色：Edit>Colors & Fonts>Python
  • 关闭自动更新：Appearance & Behavior>System Settings>Updates
  • 脚本头设置：Edit>File and Code Templates>Python Script 注：其他类似
  • 显示行号：Edit>General>Appearance>Show line numbers 注：2016.2默认显示行号
  • 右侧竖线是PEP8的代码规范，提示一行不要超过120个字符
  • 导出、导入你自定义的配置： File>Export Settings、Import Settings

常用快捷键的查询和配置

Ctrl + D：复制当前行
Ctrl + E：删除当前行
Shift + Enter：快速换行
Ctrl + /：快速注释（选中多行后可以批量注释）
Tab：缩进当前行（选中多行后可以批量缩进）
Shift + Tab：取消缩进（选中多行后可以批量取消缩进）
Ctrl + F：查找
Ctrl + H：替换

常用操作指南

例如复制文件路径、在文件管理器中打开、快速定位、查看模块结构视图、tab批量换space、TODO的使用、Debug的使用。

  • 复制文件路径：左侧文件列表右键选中的文件>Copy Path
  • 在文件管理器中打开：右键选中的文件>往下找到Show In Explorer
  • 快速定位：Ctrl + 某些内建模块之后，点击在源文件中展开
  • 查看结构：IDE左侧边栏Structure 查看当前项目的结构
  • tab批量换space：Edit>Convert Indents
  • TODO的使用：# TODO 要记录的事情
  • Tab页上右键>Move Right（Down），把当前Tab页移到窗口右边（下边），方便对比
  • 文件中右键>Local History能够查看文件修改前后的对比
  • IDE右下角能看到一些有用的信息，光标当前在第几行的第几个字符、当前回车换行、当前编码类型、当前Git分支
  • IDE右侧边栏>Database

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