第1章 Python語言介紹-

Python程序設計—從基礎到開發

主講夏敏捷計算機學院副教授第1章Python語言介紹1.1Python語言簡介1.2安裝與配置Python環境1.3Python開發環境IDLE簡介1.4Python基本輸入輸出1.5Python代碼規范1.6使用幫助1.1Python語言簡介Python是一種面向對象、解釋型計算機程序設計語言，由荷蘭人GuidovanRossum于1989年底發明，第一個公開發行版發行于1991年，Python源代碼同樣遵循GPL(GNUGeneralPublicLicense)協議。Python語法簡潔而清晰，具有豐富和強大的類庫。它常被昵稱為膠水語言，能夠把用其他語言制作的各種模塊（尤其是C/C++）很輕松地聯結在一起。正因為Python語言的簡潔、優雅、開發效率高，它常被用于網站開發，網絡編程，圖形處理，黑客編程等等。Python由荷蘭的GuidovanRossum設計。Python第一個版本于1991年初公開發行。。Python2.0于2000年10月發布，增加了許多新的語言特性。Python3.0于2008年12月發布，此版本不完全兼容Python2.0，導致Python2.0與Python3.0不兼容。Python3.5在2015年9月發布Python3.6正式版在2016年12月發布，主要的新特性包括：async和await關鍵字可用于生成器和推導；改善CPython實現，在不破壞兼容性的情況下降低內存占用和提高速度；可插拔支持JIT、跟蹤器和調試器；引入新的字符串和數字格式，為變量加入類型注釋，簡化定制子類創建的方法，等等。Python語言的發展歷史TIOBE2016年8月編程語言排行榜TIOBE2021年2月編程語言排行榜是一種面向對象、解釋型計算機程序設計語言純粹的自由軟件Python語法簡潔清晰，用空格(space)作為語句縮進Python具有豐富和強大的庫。它常被昵稱為膠水語言，能夠把用其他語言制作的各種模塊（尤其是C/C++）很輕松地聯結在一起。Python快速生成程序的原型封裝Python可以調用的擴展類庫跨平臺，程序無需修改在Windows、Linux、Unix、Mac等操作系統上使用支持函數式編程函數式編程什么是函數式編程？在維基百科中給出了詳細的定義，函數式編程（英語：functionalprogramming）或稱函數程序設計，又稱泛函編程，是一種編程范型，它將電腦運算視為數學上的函數計算，并且避免使用程序狀態以及易變對象。函數編程語言最重要的基礎是λ演算（lambdacalculus）。而且λ演算的函數可以接受函數當作輸入（引數）和輸出（傳出值）。主要思想是把運算過程盡量寫成一系列嵌套的函數調用。函數式編程函數式編程的特點：1.把計算視為函數而非指令2.純函數式編程：不需要變量，沒有副作用，測試簡單3.支持高階函數，代碼簡潔Python支持的函數式編程：不是純函數式編程：允許有變量支持高階函數：函數也可以作為變量傳入支持閉包：有了閉包就能返回函數有限度地支持匿名函數高階函數（能接受函數做參數的函數）Map()是python內置的高階函數，它接受一個函數f和一個list；它通過把f分別作用在每一個list元素上，得到一個新的iterator（新list）

并返回。Web開發，基于python的優秀web框架如Django網絡編程，網頁解析，如爬蟲程序開發科學計算，各種實驗數據的處理以及相關實驗模擬等，機器學習等數據庫應用多媒體開發電子游戲開發需要什么應用就能找到什么庫應用領域1.1.3Python語言的應用領域1．Web開發Python語言支持Web網站開發，比較流行的開發框架有web2py、django等。許多大型網站就是用Python開發的，例如YouTube、Instagram，還有國內的豆瓣。很多大公司，包括Google、Yahoo等，甚至NASA（美國航空航天局）都大量地使用Python。

利用py2exe模塊可以將Python程序轉換為.exe可執行程序，使得Python程序可以脫離Python系統環境來運行。2．網絡編程

Python語言提供了socket模塊，對Socket接口進行了二次封裝，支持Socket接口的訪問；還提供了urllib、cookielib、httplib、scrapy等大量模塊，用于對網頁內容進行讀取和處理，并結合多線程編程以及其他有關模塊可以快速開發網頁爬蟲之類的應用程序。3．科學計算與數據可視化

Python中用于科學計算與數據可視化的模塊有很多，例如NumPy、SciPy、SymPy、Matplotlib、Traits、TraitsUI、Chaco、TVTK、Mayavi、VPython、OpenCV等，涉及的應用領域包括數值計算、符號計算、二維圖表、三維數據可視化、三維動畫演示、圖像處理以及界面設計等。

4．數據庫應用

Python數據庫模塊有很多，例如，可以通過內置的sqlite3模塊訪問SQLite數據庫，使用pywin32模塊訪問Access數據庫，使用pymysql模塊訪問MySQL數據庫，使用pywin32和pymssql模塊來訪問SQLSever數據庫。5．多媒體開發

PyMedia模塊是一個用于多媒體操作的Python模塊，可以對包括WAV、MP3、AVI等多媒體格式文件進行編碼、解碼和播放；PyOpenGL模塊封裝了OpenGL應用程序編程接口，通過該模塊可在Python程序中集成二維或三維圖形；PIL（PythonImagingLibrary，Python圖形庫）為Python提供了強大的圖像處理功能，并提供廣泛的圖像文件格式支持。6．電子游戲應用

Pygame就是用來開發電子游戲軟件的Python模塊，在SDL庫的基礎上開發，可以支持多個操作系統。使用Pygame模塊，可以在Python程序中創建功能豐富的游戲和多媒體程序。目前使用Python的企業Google在其網絡搜索系統中廣泛應用了Python，并且聘用了Python的創作者。YouTube視頻分享服務大部分是由Python編寫的。流行的P2P文件分享系統Bittorrent是一個Python程序。Intel、Cisco、Hewlett-Packard、Seagate、Qualcomm和IBM使用Python進行硬件測試。IndustrialLight&Magic、Pixar等公司使用Python制作動畫電影。NASA、LosAlamos、Fermilab、JPL等使用Python實現科學計算任務。IRobot使用Python開發了商業機器人真空吸塵器。ESRI在其流行的GIS地圖產品中使用Python作為終端用戶的定制工具。NSA在加密和智能分析中使用Python。Python缺點任何編程語言都有缺點，Python缺點主要有：（1）運行速度慢。（2）代碼不能加密。（3）用縮進來區分語句關系的方式還是給很多初學者帶來了困惑。即便是很有經驗的Python程序員也可能陷入陷阱當中。最常見的情況是tab和空格的混用會導致錯誤。1.2安裝與配置Python環境1.2安裝與配置Python環境1.2.2運行Python安裝成功后，cmd打開命令提示符窗口，敲入python后，會出現圖1-2命令提示符窗口。在窗口中看到python的版本信息的畫面，就說明Python安裝成功。1.3Python開發環境IDLE簡介1.3.1IDLE的啟動安裝Python后，我們可以從“開始”菜單→“所有程序”→“Python3.7”→“IDLE（Python3.7）”來啟動IDLE。Python的命令執行方式

啟動Python解釋器后，可以直接在其提示符（>>>）后輸入語句。例如，先在提示符>>>后輸入一個輸出語句，下一行將接著輸出結果。>>>print("Hello,World!")Hello,World!>>>print(1+3/4)1.751.3.2利用IDLE創建Python程序可在IDLE界面中使用菜單“File”→“NewFile”命令啟動編輯器（圖1-4所示），來創建一個程序文件，輸入代碼并保存為文件（務必要保證擴展名為“.py”）。p=input("Pleaseinputyourpassword:\n")ifp!="123":print("passworderror！")1.3.2利用IDLE創建Python程序Python程序員通常選用第三方集成開發環境（IDE，IntegratedDevelopmentEnvironment）進行程序設計。常用的IDE有Notepad++，PyScripter，PyCharm，EclipsewithPyDev，Komodo，WingIDE等，它們通常具有一些自動代碼完成、參數提示、代碼錯誤檢查等功能1.3.3IDLE常用編輯功能對于“Format”菜單，常用的選項及解釋如下所示：Indentregion：使所選內容右移一級，即增加縮進量。Dedentregion：使所選內容組左移一級，即減少縮進量。Commentoutregion：將所選內容變成注釋。Uncommentregion：去除所選內容每行前面的注釋符。Newindentwidth：重新設定制表位縮進寬度，范圍2～16，寬度為2相當于1個空格。Expandword：單詞自動完成。Toggletabs：打開或關閉制表位。1.3.4在IDLE中運行和調試程序1．運行Python程序要使用IDLE執行程序的話，可以從“Run”菜單中選擇“RunModule”菜單項（或按F5鍵）2．使用IDLE的調試器在“PythonShell”窗口中單擊“Debug”菜單中的“Debugger”菜單項，就可以啟動IDLE的交互式調試器。這時，IDLE會打開圖1-6的“DebugControl”窗口，并在“PythonShell”窗口中輸出“[DEBUGON]”并后跟一個“>>>”提示符。這樣，我們就能像平時那樣使用這個“PythonShell”窗口了，只不過現在輸入的任何命令都是允許在調試器下。在“DebugControl”窗口查看局部變量和全局變量等有關內容。1.3.4在IDLE中運行和調試程序>>>[DEBUGON]>>>x=3單擊GO[DEBUGON]>>>y=4單擊GO[DEBUGON]>>>z=5[DEBUGON]>>>常用的Python第三方編輯器Python程序員通常選用第三方集成開發環境（IDE，IntegratedDevelopmentEnvironment）進行程序設計。常用的IDE有Notepad++，PyScripter，PyCharm，EclipsewithPyDev，Anaconda3，WingIDE,Visualstudio.NET等，它們通常具有一些自動代碼完成、參數提示、代碼錯誤檢查等功能PyScript2.6

綠色軟件，支持python3.4，支持64bit，良好代碼提示，支持中文，免費PyScript使用中文編碼的設置PyCharm

支持python3.x，良好代碼提示，中文編碼不需設置，免費版Python功能齊全但菜單為英文pipinstallpygamepipinstall***.whl(離線包）1.4Python基本輸入輸出1.4.1Python基本輸入輸入是通過input()函數來實現的，input()的一般格式為：a=input('提示：')基本輸入如果需要輸入整數或小數，則需要使用int或float函數進行轉。例如：

1.4Python基本輸入輸出1.4.2Python基本輸出Python2.7和Python3.5的輸出方法也不完全一致。在Python2.7中，使用print語句進行輸出，而Python3.5中使用print()函數進行輸出。foriinrange(10,20):print(i,end='

') Python基本輸出Python基本輸出1.5Python代碼規范（1）縮進Python程序是依靠代碼塊的縮進來體現代碼之間的邏輯關系的（2）注釋方法一：以#開始，表示本行#之后的內容為注釋。#循環輸出0到9數字foriinrange(10):print(i,end='')方法二：包含在一對三引號'''...'''或"""..."""之間且不屬于任何語句的內容將被解釋器認為是注釋。1.5Python代碼規范（3）每個import只導入一個模塊。而不要一次導入多個模塊。（4）如果一行語句太長，可以在行尾加上反斜杠“\”來換行分成多行，但是更建議使用括號來包含多行內容。（5）必要的空格與空行運算符兩側、函數參數之間