2.1 搭建Python开发环境

Python是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言，它提供了高效的高级数据结构，还能简单有效地面向对象编程。Python的语法和动态类型，以及解释型语言的本质，使其成为多数平台上编写脚本和快速开发应用的编程语言，随着版本的不断更新和语言新功能的添加，逐渐被用于独立的、大型项目的开发。下面将介绍Python在Windows平台上的安装过程。

2.1.1 安装Python

本小节主要介绍Python 3环境在Windows操作系统上的安装方法。初始Windows系统上并没有Python环境，若想在Windows系统上使用Python，需要自己安装。其他操作系统如Linux和macOS下Python环境的安装方法可以在相关网站中找到。安装Python 3可以分为以下几个主要步骤。

步骤1 打开Web浏览器，访问Python的官方下载地址，如图2-1所示。

步骤2 在Web页面中可以选择不同版本的Python，现在主要分为Python 2.X和Python 3.X版本，具体需要哪个版本可以自行选择。这里以Python 3.12.0版本的安装为例，单击后进入下载页面，如图2-2所示。

步骤3 其中Windows安装包分为两种类型，根据计算机操作系统的不同，分为32位操作系统和64位操作系统（查看方法：右击“我的电脑”→选择“属性”→“系统类型”），现在Windows 10大多是64位操作系统，本书就以64位操作系统安装包为例进行安装。下载后，双击安装包，进入Python安装向导，安装过程非常简单，只需要使用默认的设置，一直单击“下一步”按钮直到安装完成即可。安装完成后，打开命令提示符窗口，然后输入命令“python”进行测试，如果显示当前Python版本信息，即为安装成功。

2.1.2 安装PyCharm

安装完Python环境后，还需要安装一个Python集成开发环境（IDE），本书推荐使用PyCharm。PyCharm是一种流行的Python IDE，其集成了代码编写、代码分析、代码编译和调试等功能。本小节主要介绍其安装方法。

步骤1 访问PyCharm的官方下载地址，这里的专业版是收费的，社区版是免费的，我们选择免费的社区版即可。下载Windows操作系统下的软件安装包，如图2-3所示。

步骤2 双击已下载的PyCharm安装包，出现图2-4所示的界面，单击“Next”按钮。

步骤3 接下来选择安装位置。PyCharm需要的内存较多，建议将其安装在D盘或E盘，不建议放在系统盘C盘，然后继续单击“Next”按钮，如图2-5所示。

步骤4 继续安装，单击“Next”按钮，等待安装完成，如图2-6所示。

小提示：

（1）在选择安装位置时，若C盘空间够用，也可以不更换到其他盘，默认位置会更好。

（2）“Create Desktop Shortcut”选项表示创建桌面快捷方式。读者可以根据个人需求选择是否勾选此选项，一旦勾选，系统将自动在桌面上为该工具创建一个快捷方式，方便用户快速访问。

（3）“Update PATH Variable”选项表示将PyCharm加入系统环境变量中，建议勾选。

（4）“Create Associations”选项表示软件关联的文件后缀，比如打开．py结尾的Python文件时默认以此软件打开，根据需要勾选。

2.1.3 安装Anaconda

简单来说，Anaconda是Python的模块管理器和环境管理器。我们先来解答一个初学者都会问的问题：我已经安装了Python，为什么还需要安装Anaconda呢？原因有以下几点。

（1）Anaconda附带了一大批常用的数据科学包，包括Conda、Python和150多个科学包及其依赖项。因此，可以用Anaconda立即开始处理数据。

（2）Anaconda是在Conda（一个包管理器和环境管理器）上发展出来的，在数据分析过程中会用到很多第三方的包，而Conda（包管理器）可以很好地帮助用户在计算机上安装和管理这些包，包括安装、卸载和更新包。

（3）Anaconda可以管理环境。为什么需要管理环境呢？比如，用户在A项目中用到了Python 2，而新的项目要求使用Python 3，但同时安装两个Python版本可能会造成许多混乱和错误。这时Conda就可以帮助用户为不同的项目建立不同的运行环境。另外，很多项目使用的包版本不同，比如不同的Pandas版本，用户不可能同时安装两个Pandas版本，而是应该在项目对应的环境中创建对应的Pandas版本，这时Conda就可以帮用户做到。

Anaconda的具体安装步骤如下。

步骤1 打开Anaconda官方网站下载安装包，如图2-7所示。

步骤2 这里以Windows 10为例进行安装，其他系统也是下载对应的安装包进行安装即可。安装位置默认在C盘，要是空间够用就不用更改安装位置，可以避免之后可能的麻烦，然后勾选高级选项框，单击“Install”按钮开始安装，如图2-8所示。

小提示：

（1）第一个复选框表示将Anaconda添加到环境变量中，可以直接勾选，也可以等待安装完成后自行添加环境变量，这里建议直接勾选。

（2）第二个复选框表示将Anaconda中的Python版本作为系统默认的Python版本，这里建议勾选。

步骤3 安装完成后会有一个 Anaconda Prompt，类似于Windows的终端操作，这时就可以打开Anaconda Powershell Prompt窗口输入命令了，如图2-9所示。

至此，可以正常使用Anaconda了。

2.1.4 安装与使用Jupyter

Jupyter Notebook是基于网页的用于交互计算的应用程序，可被应用于全过程计算，如开发程序、编写文档、运行代码和展示结果。Jupyter Notebook主要有以下特点。

（1）可直接通过浏览器运行代码，同时在代码块下方展示运行结果。

（2）编程时具有语法高亮、缩进、Tab补全的功能。

（3）支持使用LaTeX编写数学公式。

（4）支持采用Markdown语法为代码添加说明文档。

（5）以富媒体格式展示计算结果。富媒体格式包括HTML、LaTeX、PNG、SVG等。

Jupyter的具体安装步骤如下。

步骤1 在前面安装Anaconda时，就已经安装好了Jupyter，如果发现环境中确实没有Jupyter，可以在命令行中输入以下命令进行安装。

步骤2 安装完成后，可以在系统开始菜单的Anaconda3文件夹中找到Jupyter选项。选择Jupyter Notebook，打开后的终端最小化，不要关闭，同时会自动打开浏览器，显示工作目录，如图2-10所示。

步骤3 可以选择“New”选项新建Notebook（后缀名为．ipynb），单击该文件，就可以开始编辑文本和代码了。