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Python 教程Ⅰ丨环境安装与快速入门

技术Python

发布于：2021年8月9日

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字数：3k 字

时长：12 分钟

你很有可能之前就听说过 Python，Python 目前已经是最流行的编程语言之一。无论在 IEEE Spectrum 编程语言排行榜还是 TIOBE 编程语言排行榜上，Python 都在很高的位置。

Python 是一种相当高级的语言，通常情况下，完成同一个任务，C 语言需要写 1000 行，使用 Python 只要 20~100 行。

虽然高级的 Python 程序设计有相当难度，但是 Python 依然对初学者很友好。在日常工作条件下，Python 相比其他语言更加简单易用。如果你对 Python 语言颇有兴趣，不妨花些时间看看这篇教程。

本教程假定读者已经学过 C/C++ 语言，在此基础上再学习 Python 语言。本教程通过对比这两个编程语言解释 Python 基础语法，因此略去了一些基础知识。此前没有学习过 C/C++ 的读者不建议看本篇教程。

Python 简介

Python 是一种解释型语言

对比 C/C++，Python 程序不需要编译即可运行，因此具有很强的跨平台性。另外，所有的命令都是逐行发送到 Python 解释器执行，不需要经过链接过程，因此代码顺序十分重要。

C/C++(左)与 Python(右)的程序执行对比
C/C++(左)与 Python(右)的程序执行对比

Python 是一种强类型语言

Python 代码规范化程度高，可读性强。


Python 应用领域广阔

Python 在 Web 应用后端开发、云基础设施建设、网络数据采集（爬虫）、自动化测试、数据分析、机器学习等领域都有着广泛的应用。


Python 也存在一些缺点

Python 执行效率稍低、代码无法加密以及框架太多，良莠不齐等。

如何学习 Python

基于已学编程语言，如与 C/C++ 对比

本次教程将主要从已学的 C/C++ 出发，讲解 Python 基本语法，大家也可以基于此学习流程控制、面向对象的编程方法（OOP）。


阅读 Python 教程

网络上 Python 教程良莠不齐，此处推荐

廖雪峰的 Python 教程

https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400

官方文档本身就是不错的教程， 见

Python 文档

https://docs.python.org/zh-cn/3/


观看视频学习，不建议，为什么？

观看视频更多是一种观察 + 模仿，而阅读文档是读书 + 思考，前者更适用于入门，但对于深入学习，往往后者效率更高。并且文档的时效性更强，有许多修正，需要培养阅读文档的能力。


多练习！！！

环境安装

首先，让我们来安装环境！

对 Windows 系统，推荐使用 Anaconda 环境，对 Linux 或 Mac OS 系统，推荐使用 Miniconda 环境。

为什么不使用纯 Python 环境呢？尽管 Anaconda 也有体积较大等缺点，但首先，纯 Python 环境包版本管理不便，例如进行机器学习时，学习他人代码往往需要不同版本的 TF 与 Pytorch，创建虚拟环境就可以很好解决这一问题；其次，纯 Python 环境需要自己安装需要数据科学必要的包。

Anaconda
Anaconda

如果你使用 Linux，那大概率你已经对 Python 安装相当熟练，因此本教程直接略去，只介绍 Windows 下 Anaconda 环境的安装。

Anaconda 安装步骤

  1. 下载 Anaconda 安装包

在清华大学开源镜像站下载，参见

Anaconda 镜像使用帮助

https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/anaconda/

在开源镜像站下载安装包
在开源镜像站下载安装包
  1. 添加环境变量

在安装过程中，可以选择是否将 Anaconda 添加入环境变量。如果你想要在 Windows 自带的命令提示符中运行 Python 或不想在安装其他软件时额外配置 Python/Conda 的路径，可以选择将 Anaconda 加入环境变量。

将 Anaconda 添加到环境变量中
将 Anaconda 添加到环境变量中
什么是环境变量？

环境变量可以认为是 Windows 搜索程序的路径，执行程序时，Windows 系统会在环境变量中逐个搜索，如果找不到，则会返回找不到可执行文件。

环境变量说明
环境变量说明
  1. 修改软件源

修改 conda 源，具体参见

Anaconda 镜像使用帮助

https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/anaconda/

修改 pip 源，具体参见

PyPI 镜像使用帮助

https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/pypi/

环境测试

  1. 打开命令提示符
Win + S 搜索命令提示符打开，或 Win + R 输入 cmd 然后回车
  1. 输入如下命令
打开 Python 交互式命令行
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conda activate base
python
  1. 打开交互式命令行

试试输入 1124 ** 122 然后回车，这是在计算 1124 的 122 次方（于是你就获得了一个强大的计算器）

测试环境代码
测试环境代码

我不想在黑框框里编程！

可安装文本编辑器（或集成开发环境， IDE）

Python 脚本文件是纯文本文件，理论上只需要记事本即可编辑，编辑后即可使用 Python 解释器运行。但是记事本没有代码补全、代码高亮、代码警告等便于编程的功能。

通过记事本编辑 Python 脚本文件
通过记事本编辑 Python 脚本文件
  1. 使用 PyCharm

JetBrain 公司出品，堪称神器，参考

JetBrain PyCharm 官网

https://www.jetbrains.com/zh-cn/pycharm/

使用大学生身份可以申请专业版。

  1. 使用 VS Code

Microsoft 出品，支持多种编程语言，本身是个文本编辑器，可通过扩展支持各类 IDE 功能，参考

VS Code 使用 Python 文档

https://code.visualstudio.com/docs/languages/python

快速入门

第一个 Python 程序

新建文件，修改文件名及后缀名为 hello.py

用文本编辑软件或上文提到的 IDE 打开这个文件，添加内容

我的第一个 Python 程序
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print('Hello, world!')

在此处打开命令提示符，输入 python hello.py

第一个 Python 程序
第一个 Python 程序

恭喜你写出了第一个 Python 程序！

即使是这样一个简单的程序，对比 C，Python 显得非常简洁。

与 C 语言对比
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#include <stdio.h>
int main() {
    printf("Hello, world!");
    return 0
}

Python 数据类型及变量

Python 是一种强类型语言同时也属于动态类型语言，Python 的变量具有明确的类型，虽然这种类型可以改变。

Python 的各种数据类型
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a = 100
b = 12.345
c = 1 + 5j
d = 'hello, world'
e = True
print(type(a))    # <class 'int'>
print(type(b))    # <class 'float'>
print(type(c))    # <class 'complex'>
print(type(d))    # <class 'str'>
print(type(e))    # <class 'bool'>

Python 中 # 后面写的内容不会被解释器执行，故 # 后内容为注释，类似于 C 中的 //

如果要使用多段注释，使用 ''' 或 """ 包裹注释，类似于 C 中的 /* 一些注释 */

C 的数据类型
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int a = 100;
double b = 12.345;

#include <complex.h>
double _Complex c = 1.0+5.0*I;

const char* d = "hello, world";

Python 运算符

Python 运算符与 C 差异不大，需要注意的是除法与 C 定义不同。Python 中 // 被称为 floor divide（除之后向下取整）

Python 中运算符
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a = 29
b = 3
print('%d + %d = %d' % (a, b, a + b))   # 29 + 3 = 32
print('%d - %d = %d' % (a, b, a - b))   # 29 - 3 = 26
print('%d * %d = %d' % (a, b, a * b))   # 29 * 3 = 87
print('%d / %d = %f' % (a, b, a / b))   # 29 / 3 = 9.666667
print('%d // %d = %d' % (a, b, a // b)) # 29 // 3 = 9
print('%d %% %d = %d' % (a, b, a % b))  # 29 % 3 = 2
print('%d ** %d = %d' % (a, b, a ** b)) # 29 ** 3 = 24389

那么，Python 中 -1//2 与 C 中 -1/2 结果相同吗？

点击查看答案

Python 中 // 是除后向下取整，结果为 -1，C 的除法 / 采取截断，结果为 0。

Python 其他运算符
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a = 10
b = 3
a += b       # 相当于: a = a + b
a *= a + 2   # 相当于: a = a * (a + 2)
print(a)     # 算一下这里会输出什么
Python 逻辑运算符
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flag0 = 1 == 1
flag1 = 3 > 2
flag2 = 2 < 1
flag3 = flag1 and flag2
flag4 = flag1 or flag2
flag5 = not (1 != 2)
print('flag0 =', flag0)  # flag0 = True
print('flag1 =', flag1)  # flag1 = True
print('flag2 =', flag2)  # flag2 = False
print('flag3 =', flag3)  # flag3 = False
print('flag4 =', flag4)  # flag4 = True
print('flag5 =', flag5)  # flag5 = False

Python 有一个神奇的运算符，但并不推荐使用

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x = 10
print(7 <= x <= 11)  # True, which equals to (7 <= x) and (x <= 11)
print(7 <= x <= 9)   # False

为什么不推荐使用呢？C/C++ 的残留编程习惯可能会造成一些错误！比如说：

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print(False == False == False) # Is True or False?
点击查看答案

True，因为其相当于 (False == False) and (False == False)

Python 类型转换

Python 是一种强类型语言， Python 的变量具有明确的类型，虽然这种类型可以改变。

Python 变量类型转换
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a = 100
b = 12.345
a = b         # a = 12.345
a = int(b)    # a = 12
a = float(a)  # a = 12.0
c = "12.045"
a = float(c)  # a = 12.045
C 变量类型转换
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#include <stdio.h>

int main(){
    int a = 100;
    double b = 12.345;
    a = b;            //Not allowed!
    a = (int)b;
    a = (double)a;    //Not allowed!
}

Python 输入输出

输入输出比 C 更加便捷。

Python 输入输出
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print('The quick brown fox', 'jumps over', 'the lazy dog')
print('100 + 200 =', 100 + 200)
a = 10
b = 20
print(str(a) + ' + ' + str(b) + ' = ' + str(a + b))
print(a, '+', b, '=', a + b)
print('%d + %d = %d' % (a, b, a + b))

name = input("请输入名字：")
age = int(input("请输入年龄："))
print(name,"的年龄为", age)

Python 字符串及常用数据结构

Python 中，字符串格式化与 C 类似

Python 字符串格式化
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print('Hi, %s, you have $%d.' % ('Michael', 1000000))
A = "hello"
if A == "":
    print("A is a empty string")

Python 流程控制

Python 使用缩进来表示代码块，一般我们使用 4 个空格作为缩进，请不要使用 Tab！严禁混用。流程控制语句如以下例子，if, for, while 后有冒号: 请不要遗漏！

请不要在 Python 代码中使用 Tab！更不能将 Tab 与空格混用！

Tab 与空格混用 Python 解释器会直接抛出语法错误！

不使用 Tab 的主要理由是在不同的终端设备上， Tab 的显示出现行为并不相同，部分终端设备可能 Tab 等同于 8 个空格，部分终端设备只能每行显示 80 个字符，为了保证显示效果，最好使用空格替代 Tab。

如果你使用 VS Code，那么在右下角可以更改 Tab 对应的空格数量，并在设置中 Editor: Insert Spaces 勾选“按 Tab 时插入空格”选项，这样就可以使用 Tab 快速插入缩进空格。

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age = 28
if age >= 18：
    print('your age is', age)
    print('adult')
# Other code...
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age = 3
if age >= 18:
    print('your age is', age)
    print('adult')
else:
    print('your age is', age)
    print('teenager')
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age = 3
if age >= 18:
    print('adult')
elif age >= 6:
    print('teenager')
else:
    print('kid')
for 循环（对象必须可以遍历）
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sum = 0
for x in [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]:
    sum = sum + x
print(sum)

sum = 0
for x in range(11):
    sum += x
print(sum)
while 循环
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sum = 0
n = 99
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 2
print(sum)

Python 函数

Python 使用 def 关键字来定义函数

定义函数
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def add(a, b):
    return a + b
函数可返回多个返回值
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def acc(a, b, c):
    return a, a + b, a + b + c

读者可做一个小练习：编写一个函数 fib(n)，返回第 n 个斐波那契数

Python 其他常用语法

交换两个对象的值

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a, b = b, a

列表推导式

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print([x ** 2 for x in range(11)])

还有很多语法糖……

结语

本教程简要介绍了 Python 的安装及快速入门，实际上，知道这些内容已经可以编写具有一定实用性的程序了。

当然，Python 的内容非常庞杂，还有很多对编程有益的特性本篇教程并未覆盖，例如：Python 面向对象编程、字典、集合、dunder（魔术方法）、Python 包管理工具等等，这些内容将在后续教程中介绍。

欢迎大家阅读本站的 Python 教程Ⅱ，点击下面的连接即可访问。

Python 教程Ⅱ丨面向对象编程初步

/tech/python_tutorial_2/

参考资料
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本文作者
MPCB_Bishop
发布于
2021年8月9日
更新于
2024年11月18日
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0
署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际。

更新于：2024年11月18日

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