本系列文章深入介紹了Python的各種技術，堪稱是目前最全的Python教程。主要目的是讓讀者可以了解Python的各種核心技術，包括各種Python函數庫。本教程使用Python 3.8講解，讀者也並不需要糾結Python版本。如果讀者當前正在使用更低的Python版本，如Python3.6或Python 3.7，並不需要更換Python版本。只要使用Python3.5以上的版本，就完全可以運行本教程的程式碼。

　　如果讀者使用的是Anaconda中的Python環境，是無法使用最新的Python版本的。因為Anaconda集成了Python環境，但升級的速度並不快，所以大多數時候，Anaconda中的Python版本會比Python官方的版本滯後一些，如果也足夠運行本教程的程式碼了。

本教程使用PyCharm作為Python的IDE，這也是本教程推薦使用的Python IDE。因為PyCharm功能非常強大，而且可以下載免費的社區版本來完成本教程的各種實驗。

 

　　伴隨著大數據和人工智慧的興起, Python這門「古老」的語言重新出了青春。其實 Python一直是一門優秀的程式語言，不僅簡潔、易用，而且功能強大，它能做到的事情太多了——既可用於開發桌面應用，也可用於做網路編程，還可用於開發Web應用，甚至可以開發移動App。可能正因為它能做到的方面太多，反而顯得沒有特別突出的一面。另外，由於 Python非常簡單，很多非專業人士，甚至是一些小朋友都在用Python，這導致一些專業程式設計師對 Python抱有一定的偏見。

　　現在情況發生了改變，Python不僅可以做那些常規的應用，還可以編寫大數據和人工智慧這兩個被認為高大上領域的程式，這使得 Python語言變得非常流行，目前在程式語言排行榜中，Python、Java和C語言總是搶佔前三名。可能不同的排行榜調查的對象不同。但Python絕大多數時候都會出現在前三名。

 

　　雖然軟體產業的歷史相對於人類歷史非常短暫，但在這短暫的歷史中卻誕生了非常多的程式語言，Python就是其中之一。 Python語言算得上一門「古老」的程式語言, Python流行這麼久,必然有它的獨到之處,下面我們簡單介紹 Python的相關情況。

　　Python由 Guido van rossum於1989年年底出於某種娛樂目的而開發，Python語言是基於ABC教學語言的，而ABC這種語言非常強大，是專門為非專業程式設計師設計的。但ABC語言並沒有獲得廣泛的應用，Guido認為是非開放造成的。

　　Python的「出身」部分影響了它的流行, Python上手非常簡單,它的語法非常像自然語言,對非軟體專業人士而言，選擇 Python的成本非常低，因此某些醫學甚至藝術專業背景的人，往往會選擇 Python作為程式語言。

　　Guido在 Python中避免了ABC不夠開放的劣勢，Guido加強了 Python和其他語言如C、C++和Java的結合性。此外, Python還實現了許多ABC中未曾實現的東西，這些因素大大提高了 Python的流行程度。

　　2008年12月, Python發布了3.0版本（也常常被稱為 Python3000或簡稱Py3k)。 Python3.0是一次重大的升級，為了避免引入歷史包袱, Python3.0沒有考慮與 Python2.x的兼容性。這樣導致很長時間以來, Python2.x的用戶不願意升級到 Python3.0，這種割裂一度影響了 Python的應用。

　　畢竟大勢所趨，開發者逐漸發現 Python3.x更簡潔、更方便。現在，絕大部分開發者已經從Python2.x轉移到 Python3.x，但有些早期的 Python程式可能依然使用了 Python2.x語法。

　　Python3.x的主要版本發布如下：

 

2009年6月, Python發布了3.1版本。

2011年2月, Python發布了32版本。

2012年9月, Python發布了3.3版本。

2014年3月, Python發布了34版本。

2015年9月, Python發布了3.5版本。

2016年12月, Python發布了3.6版本。

… …

2020年2月24日，Python發布了3.8.2版本。

 

　　學會Python可以做很多事，但Python最為火爆的領域當屬人工智慧，在人工智慧領域中，深度學習最受到關注。未來是人工智慧的時代，有理由相信 Python 將發揮更大的作用。經過多年的演進，人工智慧發展進入了新階段。為搶抓人工智慧發展的重大戰略機遇：

隨著中國政府加大對人工智慧的投入，人工智慧在中國的發展會更快速，而Python作為人工智慧的首選程式語言，將成為進入人工智慧領域的第一道門檻。下面就來看看中國政府在近幾年在人工智慧和Python語言方面有哪些舉措。

• 2017年7月20日，國務院印發了《新一代人工智慧發展規劃》，提出了面向2030年中國新一代人工智慧發展的指導思想、戰略目標、重點任務和保障措施。
• 2017年 10 月 11 日，教育部考試中心發布了「關於全國電腦等級（NCRE）體系調整」的通知，決定自 2018 年 3月起，在電腦二級考試加入了「Python 語言程式設計」科目。
• 2018年1月16日上午，教育部召開新聞發布會，介紹了《普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017年版）》的有關情況，在此次「新課標」改革中，正式將人工智慧、物聯網、大數據處理劃入新課標，這也就意味著今年秋季入學的高中生，將要開始學習 Python 了。

 

如何學好Python語言，是所有初學者需要共同面對的問題，其實每種程式語言的學習方法都大同小異。下面是給初學者的幾點建議。

• 大體了解一下Python是一種怎樣的程式語言，以及主要的應用領域。說白了，就是要了解Python能做什麼，擅長做什麼。對Python語言有一個宏觀的認識。
• 搭建開發環境，不管三七二十一，先弄出一個Hello World再說（可以複製現有的程式碼）。這樣會給自己帶來繼續學習下去的信心。我們可以設想，學了一個星期，如何連一行程式碼都寫不出來，繼續學下去的興趣還會剩多少呢？
• 不要深究設計模式，這些東西是給那些有多年經驗的程式設計師準備的，而且設計模式也不是用來學的，更不是用來記的，是依靠自己的多年經驗和實踐得出來的。這就像學英語，只管說就好了，管他什麼語法，說多了，英語自然就純正了。所以在一開始寫程式時，只管寫就好了，讓設計模式見鬼去吧！
• 模仿書中的例子程式碼，一定要自己親手寫程式碼，當然，一開始為了看運行結果，可以將書中的例子直接複製過來，但一定要完全自己寫一遍，程式碼可以與書中的例子不同，只要實現同樣的功能即可。
• 在編寫程式碼的過程中，不需要對Python語言的語法死記硬背，如果某些語法實在記不住，就把這些語法寫在卡片上，或乾脆放到有道雲筆記上，以便隨時查看，寫多了自然就記住了。
• 初學者不需要大量閱讀Python的書籍，也不需要在網上查閱過多的技術資料，因為在自己的功力還沒有達到一定火候時，攝入太多的資訊會分散自己的精力，可能會適得其反。用一句武林中的話說就是：走火入魔。因此，對於初學者來說，選擇一本合適的Python入門的書非常重要，例如，《Python從菜鳥到高手》一書全面介紹了Python的核心知識點，全書共33章，超過5萬行程式碼。非常適合新手從零開始學Python。
• 經常總結是一個好習慣，這個習慣對於程式設計師來說尤其重要。讀者可以經常把自己的學習心得，以及經常需要查閱的內容發布到部落格上，這樣不僅可以提高自己的技術能力，還可以提高自己的語言表達能力。
• 大量閱讀源程式碼。如果前面的方法讀者做的都很好，那麼相信讀者的技術水平已經有了一個質的飛躍，剩下來的工作就是更進一步地提高自己的技術能力。閱讀各種開源項目的源程式碼是一個非常好的方式。

 

 

　　不管用什麼工具開發Python程式，都必須安裝Python的運行環境。由於Python是跨平台的，所以在安裝之前，先要確定在哪一個作業系統平台上安裝，目前最常用的是Windows、Mac OS X和Linux三大平台。由於目前使用Windows的人數最多，所以本書主要以Windows為主介紹Python運行環境的搭建與程式的開發，其他作業系統的安裝方法類似。

　　讀者可以直接到Python的官網下載相應作業系統平台的Python安裝包。

 

//www.python.org/downloads

 

進入下載頁面，瀏覽器會根據不同的作業系統顯示不同的Python安裝包下載鏈接。如果讀者使用的是Windows平台，會顯示如下圖所示的Python下載頁面。

 

　　如果讀者使用的是Mac OS X平台，會顯示如下圖所示的Python下載頁面。

       不管是哪個作業系統平台的下載頁面，都會出現「Download Python 3.8.2」按鈕（隨著時間的推移，可能版本號略有不同）。如果是Windows平台，下載的是exe安裝程式，如果是Mac OS X平台，下載的是pkg文件，這是Mac OS X上的安裝程式，直接安裝即可。

　　現在主要來說說在Windows平台如何安裝Python運行環境。首先運行下載的exe文件，會顯示如下圖所示的Python安裝介面。建議讀者選中介面下方的「Add Python 3.8 to PATH」複選框，這樣安裝程式就會自動將Python的路徑加到PATH環境變數中。

　　在上面所示的介面中出現兩個安裝選項，「Install Now」和「Customize installation」，一般點擊「Install Now」即可，點擊該選項後，會開始安裝Python，下圖是顯示安裝進度的介面，讀者只需要耐心等待Python安裝完即可。

　　安裝完後，會出現如下圖的安裝成功介面。

 

 5.2 安裝Anaconda 

　　開發一個完整的Python應用，光使用Python本身提供的模組是遠遠不夠的，因此，需要使用大量第三方的模組。在發布Python應用時安裝這些第三方模組是一件令人頭痛的事，不過有了Anaconda，讓這件事輕鬆不少。Anaconda是一個集成的Python運行環境。除了包含Python本身的運行環境外，還集成了很多第三方模組，如本書後面要將的numpy、pandas、flask等模組都集成在了Anaconda中，也就是說，只要安裝了Anaconda，這些模組都不需要安裝了。

Anaconda的安裝相當簡單，首先進入Anaconda的下載頁面，地址如下：

 

//www.anaconda.com/download

 

Anaconda的下載頁面也會根據用戶當前使用的作業系統自動切換到相應的Anaconda安裝包。Anaconda是跨平台的，支援Windows、Mac OS X和Linux。不管是哪個作業系統平台的安裝包，下載直接安裝即可。

Anaconda的安裝包分為Python3.x和Python2.x兩個版本，建議讀者下載Python3.x

版的Anaconda。下載介面如下圖所示。下載完後，直接安裝即可。

 

 5.3 PyCharm安裝

 

支援Python的開發環境非常多，但適合工程化開發的環境，PyCharm是最好的，所以本文強烈推薦讀者使用PyCharm作為首選IDE。

 

讀者可以從下面的鏈接下載PyCharm。

 

 

PyCharm有兩個版本，一個是社區版本，另外一個呢是專業版本。如果讀者只想學習Python本身的功能。那麼可以選擇免費的社區版本。

 

安裝完後可以啟動PyCharm，啟動介面如下圖所示。用戶可以單擊Create New Project創建一個新工程。

 

 最初的開發介面如下圖所示。

 然後通過右鍵菜單創建一個空的Python文件，創建的介面如下圖所示。

 創建完first.py文件，就可以編寫程式碼了，如下圖所示。

 

編寫完程式碼，在first.py右鍵菜單點擊Run As，就可以直接運行first.py了。

 

如果機器上安裝了多個Python環境，可以點擊下圖的Edit Configurations，來顯示Run/Debug Configurations對話框，

並從Python interpreter列表框選擇要使用的Python環境，如下圖所示。

 

 

這一節來編寫一個非常簡單的Python程式來測試前面搭建的Python開發環境。這個程式定義了兩個整數類型的變數n和m，並將兩個變數相加，最後調用print函數輸出這兩個變數的和。

首先在first.py文件中輸入如下的程式碼：

 然後按前面介紹的方式運行first.py，如果在Console中顯示如圖所示的內容，說明Python的開發環境安裝成功。

好了，現在Python的開發環境已經搞定了，接下來就可以愉快地學習Python開發了。