1.1 Python语言概述

1.1.1 Python语言发展概况与配置

Python是在Assembly Language（汇编语言）、Basic语言、C语言（简称ABC编程语言）的基础上发展的编程语言。它由荷兰国家数学与计算机科学研究中心的吉多·范罗苏姆于20世纪90年代初设计，既能提供高效的高级数据结构，还能简单有效地面向对象编程，近年来已经成为多数平台上快速开发应用的编程语言，并逐渐被用于独立的、大型项目的开发。

Python是一种跨平台的编程语言，目前支持的语言开发环境如下：Windows，Linux，UNIX，Mac OS X，IBM i，iOS，OS/390，z/OS，Solaris，VMS，HP-UX等。

在Windows上安装Python和安装普通软件一样简单，推荐官网下载，下载地址如下：https://www.python.org/downloads/windows/。

本书推荐版本为最新发布的Python 3.10及其以上，本书所有的案例都可以在稳定版的Python 3.X环境下运行。

Python 3.X的特点如下：

（1）函数定义仅限位置参数

为函数定义指定仅位置参数以限制函数的使用，这种新语法将允许用户严格定义那些纯粹根据特定序列调用的参数。

（2）赋值表达式

在表达式中指定值以增强代码的紧凑性和可读性。例如，现在可以使用一行代码创建条件表达式，同时分配变量值。

（3）变量的“最终”限定符

设计类和子类时，通过使用“最终”限定符来限制使用方法、类和变量，以避免不必要的继承或覆盖。

（4）在f字符串中使用等号

f-Strings现在可以使用“=”同时显示表达式及其值，如使用f＇｛expr=｝＇生成一个字符串，该字符串将显示表达式及其输出。

（5）内联Python函数

自动内联Python函数，意味着能够自动重构代码，这样就可以确定在完成操作后，保证代码的行为没有改变。

（6）快速找到重复代码

将这些重复代码快速重构为单个函数。

1.1.2 官网Python软件包的安装

安装官网Python软件选项包括Install Now（立即安装）和Customize installation（定制安装），如图1-1所示。

1.立即安装

自动在C盘建立Python文件夹，安装包括IDLE、pip和文档，创建快捷方式和文件关联。IDLE是Integrated Development and Learning Environment的简称，是Python的开发环境；pip是install other Python packages的简称，是Python包管理工具，提供了对Python包的查找、下载、安装、卸载功能。

勾选Add Python 3.10 to PATH选项，这样就可以在cmd输入Python并调用。

如果为了确保不占用C盘，也可以选择定制安装并将Python安装在其他盘。

2.定制安装

它可以选择安装位置、特征，并推荐为所有用户安装启动器，并有以下可选功能：①Documentation，即安装Python文档文件；②pip，即安装pip软件；③tc/tk and IDLE，即安装tkinter和IDLE开发环境；④Python test suite，即安装标准库测试套件；⑤py launcher，即安装py启动器。

pip是安装Python库的重要工具，需要随着Python版本的变化而随时更新，其更新命令为“python -m pip install -upgrade pip”。

1.1.3 交互式解释执行与脚本式解释运行

Python语言与Perl、C和Java等语言有许多相似之处，但是也存在一些差异。Python程序可以交互命令式解释执行或脚本源程序方式解释运行。

1.交互式解释执行

Python解释器具有交互模式，在“>>>”提示符右边输入命令信息，然后按<Enter>键查看运行效果，如图1-2所示。

本书中采用交互式解释执行的语句，统一写成如下格式（其中“↙”用于最后一句输入命令信息，区分输出结果与输入命令信息）：

2.脚本式解释运行

如图1-3所示，在Python IDLE 3.x Shell中打开“File”菜单，选择“New File”命令，建立新文件。

将图1-4所示的命令信息进行编辑，通过选择菜单“File”中的“Save As”命令保存文件，命名为“prog1.py”。需要注意的是，Python程序文件是以“.py”为扩展名的。要运行该程序，可以通过选择菜单“Run”中的“Run Module”命令或快捷键＜F5＞进行，图1-5所示是脚本执行结果。

本书的实例采用“脚本式解释运行”方式，并统一规范成如下格式：

【例1-1】第一个使用print()的Python语句。

运算结果：

print()函数是大部分编程语言都通用的，这里就是将该字符串显示到屏幕上。

1.1.4 PyCharm编程环境

PyCharm是一款功能强大的Python编辑器，具有跨平台性。它由JetBrains公司开发，下载网址为http://www.jetbrains.com。

图1-6所示是PyCharm安装选项，包括64-bit launcher、Add lauchers dir to the PATH、Add “Open Folder as Project”、.py等。

图1-7所示是为PyCharm添加解释器，这里选择的是Python 3.10版本。

图1-8所示是【例1-1】的程序在PyCharm上的编辑与运行。它的编辑界面非常友好，并具有如下特点：

1）SQLAlchemy作为调试器，用户可以任意设置断点，既可以在调试器中暂停，也可以查看用户表达式的SQL表示形式。

2）用户可以在PyCharm中通过颜色区分来检查最近一次提交和当前提交之间的差异。

3）所有已安装的软件包都以适当的可视化表示显示，包括已安装软件包的列表以及搜索和添加新软件包的功能。

1.1.5 Jupyter编程环境

Jupyter是一个开源的Web应用程序，可以创建和共享包含实时代码、方程式、可视化和说明文本的文档，其官网为http://jupyter.org/index.html。

安装很简单，只需要在cmd命令行中输入：pip install jupyter。

安装成功后，可以修改jupyter_notebook_config.py配置文件的修改路径，改成用户工作目录。

配置完成后，重新启动即可，然后在命令行中运行jupyter notebook，如图1-9所示。如果需要新建Python文件，选择“New”菜单中的“Python 3(ipykernel)”命令，新建后的页面显示如图1-10所示，通过菜单栏就可以开始编写文件和执行程序了。