人工智能技术入门之一python入门

本章学习目标

• 了解Pyhon的历史与特征

• 掌握Python的安装

• 掌握PyCharm的安装

Python语言诞生于20世纪90年代初，是目前十分成熟的开源脚本语言。另外，Python以其优美、清晰、简单的特性已成为全球主流的编程语言之一。

1.1 Python语言的简介

1.%2.%3 Python语言的起源

Python的创始人为Guido van Rossum（荷兰人，见图1.1）。1982年，Guido从阿姆斯特丹大学获得了数学和计算机硕士学位，由于当时编程语言比较复杂，因此Guido希望能够研发出一种轻松编程的语言。ABC语言（由荷兰的数学和计算机研究所开发）让Guido看到了希望，于是Guido应聘到该研究所工作，并参与到ABC语言的开发。但由于当时的开发是单向的，因此最后只收获到商业上的失败。

图1.1 Python之父

随着互联网的普及，Guido再一次看到了希望。1989年的圣诞节，这位宅男为了打发时间，决定在继承ABC的基础上开发一个新型基于互联网社区的脚本解释程序，这样Python就在键盘声中悄然诞生了。Python的诞生让Guido兴奋不止，但问题来了，这门新语言该用哪个名字来命名？某一天，Guido在欣赏他最喜爱的喜剧团体Monty Python演出时，突然灵光一闪，这门新语言有了自己的命名：Python（大蟒蛇的意思）。

2.%2.%3 Python语言的发展

Python从诞生一直更新到现在，经历了多个版本。截止目前，官网仍然保留的版本主要是基于Python2.x和Python3.x系列，具体如表1.1所示。

表1.1 Python版本及发布时间

Python2.7是Python 2.x系列的最后一个版本，已经停止开发，至2020年终止支持。Guido决定清理Python2.x系列，并将所有最新标准库的更新改进只体现在Python 3.x系列中。Python3.x系列的一个最大改变就是使用UTF-8作为默认编码，从此，Python3.x系列中就可以直接编写中文。

另外，Python3.x系列比Python2.x系列更规范统一，其中去掉了某些不必要的关键字与语句。由于Python3.x系列支持的库越来越多，开源项目支持Python3.x的比例已大大提高。鉴于以上理由，本书推荐读者直接学习Python3.x系列，毕竟人生苦短。

3.%2.%3 Python语言的特征

1. 简单

Python是一种代表简单主义思想的语言，阅读一段Python程序就像在阅读一篇文章，这使开发者能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。

2. 易学

Python有极其简单的语法，如果需开发同样的功能，其他语言可能需要上百行代码，而python只需几行代码就可以轻松搞定。

3. 免费、开源

Python是FLOSS（自由/开放源码软件）之一，使用者可以自由地发布这个软件的拷贝、阅读它的源代码并对它进行修改，这也是Python如此优秀的原因之一。

4. 可移植性

由于其开源本质，Python已经被移植在许多平台上，例如Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE等。

5. 解释性

C/C++语言在执行时需要经过编译，生成机器码后才能执行。Python是直接由解释器执性。由于不再需要担心如何编译程序、如何确保连接转载正确的库等等，所有这一切使得使用Python更加简单。

6. 面向对象

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言。在面向过程的语言中，程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在面向对象的语言中，程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。

7. 可扩展性

假如用户需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，可以把部分程序用C或C++编写，然后在Python程序中使用它们。

8. 可嵌入性

用户可以把Python嵌入到C/C++程序，从而向程序提供脚本功能。

9. 丰富的库

Python提供丰富的标准库，包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密码系统、GUI、Tk和其他与系统相关的库。

4.%2.%3 Python语言的应用领域

1. Web开发

Python语言支持Web网站开发，比较流行的开发框架有Flask、django等。许多大型网站就是用Python开发的，例如YouTube、Google、金山在线、豆瓣等。

2. 网络爬虫

Python语言提供了大量网络模块用于对网页内容进行读取和处理，如urllib、cookielib、httplib、scrapy等。同时，这些模块结合多线程编程以及其他有关模块可以快速开发网页爬虫之类的应用程序。

3. 科学计算与数据可视化

Python语言提供了大量模块用于科学计算与数据可视化，如NumPy、SciPy、SymPy、Matplotlib、Traits、TraitsUI、Chaco、TVTK、Mayavi、VPython、OpenCV等，这些模块涉及的应用领域包括数值计算、符号计算、二维图表、三维数据可视化、三维动画演示、图像处理以及界面设计等。

此外，Python语言在系统编程、GUI编程、数据库应用、游戏、图像、机器人、人工智能等领域广泛应用。

1.2 Python的安装

工欲善其事，必先利其器。在学习python语言之前，读者需要搭建python开发环境。本书基于Windows平台开发Python程序，接下来分步骤讲解Python的安装。

（1）在浏览器地址栏中输入http://python.org/，按下回车键，进入Python官方网站，如图1.2所示。

（2）点击图1.2中的【Downloads】进入下载页面，如图1.3所示。

（3）点击图1.3中的【Download Python 3.6.2】进行下载，下载完成后的文件名为python-3.6.2.exe，双击该文件，进入Python安装界面，如图1.4所示。

（4）在图1.3中，选中Add Python 3.6 to PATH前的小方框，表示将Python.exe添加到环境变量Path中，此外还可以选择安装方式，【Install Now】为默认安装，【Customize installation】为自定义安装，此处点击【Customize installation】，进入可选特性界面，如图1.5所示。

（5）点击图1.5中【Next】，进入高级选项界面，如图1.6所示。

（6）点击图1.6中【Browse】，选择安装路径，此处选择D:\python3.6.2，最后点击【Install】，开始安装，进入安装界面，如图1.7所示。

（7）安装完成后的界面如图1.8所示，最后点击【Close】即可。

图1.2 Python官网

图1.3 下载页面

图1.4 安装界面

图1.5 可选特性界面

图1.6 高级选项界面

图1.7 安装界面

图1.8 安装完成界面

（8）安装完成后，需要测试安装的Python是否可用。打开控制台（window+R打开运行窗口，在输入框中输入cmd并点击确定），在命令行中输入python，按下回车键，将会显示Python的版本号，如图1.9所示。

图1.9 测试Python环境

在图1.9中，输入python并按下回车后，Python解释器就开始启动了，读者可以接着输入import this，如图1.10所示。

图1.10 输入import this

在图1.10中，输出结果为Python的设计哲学，即优雅、明确、简单，如果想退出Python解释器，则输入exit()。

1.3 集成开发环境PyCharm

读者成功安装Pyhton环境后，在控制台中编写Python代码是非常麻烦的，如果不小心写错代码，需要重新编写一遍，因此还需要再安装一个专属工具来编写Python代码，即PyCharm。它是一种IDE（集成开发环境，Integrated Development Environment），具备语法高亮、调试、实时比较、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等功能，可以很好地提高程序开发效率。

1.3.1 PyCharm的安装

（1）打开PyCharm官方网站http://www.jetbrains.com/pycharm/ ，如图1.11所示。

图1.11 PyCharm下载页面

（2）点击图1.11中【DOWNLOAD NOW】进入下载页面，如图1.12所示。

图1.12 PyCharm的版本

（3）点击图1.12中 Professional版本下的【DOWNLOAD】进行下载，下载完成后的文件名为pycharm-professional-2017.2.3.exe，双击该文件，进入PyCharm安装界面，如图1.13所示。

图1.13 安装界面

（4）点击图1.13中【Next】，进入选择安装路径界面，如图1.14所示。

图1.14 选择安装路径界面

（5）点击图1.14中【Next】，进入文件配置界面，如图1.15所示。

图1.15 文件配置界面

（6）点击图1.15中【Next】，进入选择启动菜单界面，如图1.16所示。

图1.16 启动菜单界面

（7）点击图1.16中【Install】，进入选择启动菜单界面，如图1.17所示。

图1.17 安装界面

（8）安装完成后的界面如图1.18所示。最后点击【Finish】即可。

图1.18 完成安装界面

1.3.2 PyCharm的使用

（1）完成安装后，读者便可以尝试使用PyCharm。双击PyCharm的快捷方式运行程序，PyCharm支持导入以前的设置，不过因为读者是初次使用，因此选择第二项，不导入之前设置，如图1.19所示。

图1.19 导入配置界面

（2）点击图1.19中的【OK】，进入许可证激活界面，如图1.20所示。

图1.20 许可证激活界面

（3）选择图1.20中的【Evaluate for free】并点击【Evaluate】，进入提示用户协议界面，如图1.21所示。

图1.21 用户协议界面

（4）点击图1.21中的【Accept】，进入启动界面，如图1.22所示。

图1.22 启动界面

（5）启动完成后，进入初始化配置界面，如图1.23所示。

图1.23 初始化配置

（6）点击图1.23中【OK】，进入创建项目界面，如图1.24所示。

图1.24 创建项目界面

（7）点击图1.24中【Create New Project】，进入项目设置界面如图1.25所示。

图1.25 项目设置界面

（8）点击图1.25中【Create】，进入项目开发界面，如图1.26所示。

图1.26 项目开发界面

（9）右击图1.26中项目名称，选择【New】，在子菜单中选择【Python File】，如图1.27所示。

图1.27 创建新文件

（10）点击图1.27中【Python File】，出现填写文件名界面，如图1.28所示。

图1.28 填写文件名界面

（11）在图1.28中输入文件名test并点击【OK】，则创建文件完成，如图1.29所示。

图1.29 创建文件完成界面

（12）在图1.29中，test.py文件编辑区写入如下代码，如图1.30所示。

print("Welcome to learn Python Programming")

图1.30 编辑代码

（13）右击图1.30中test.py文件，选择【Run‘test’】，如图1.31所示。

图1.31 运行编写好的程序

（14）运行完程序后，在下方窗口中可以看到输出结果，如图1.32所示。

图1.32 运行结果

1.4 本章小结

通过本章的学习，读者能够对Python语言的发展与特性有一个初步的了解，重点掌握Python开发环境的搭建，能快速编写出一个简单的程序，为后面学习Python开发做好准备。

希望读者能够快速编写出一个简单的程序，还是读者学了本章就能快速编写出一个简单的程序

通过本章的学习，读者能够对Python语言的发展与特性有一个初步的了解，应重点掌握Python开发环境的搭建，并能编写出一个简单的程序，为后面学习Python开发做好准备。

1.5 习题

1.填空题

(1) Python是一种面向 的语言。

(2) Python3.x版本的默认编码是 。

(3) Python程序的默认扩展名是 。

(4) 退出Python解释器可以输入 。

(5) 输出一条字符串可以使用 。

2.选择题

(1) Python可以在Windows、Mac平台运行，体现出Python的（ ）特性。

A．可移植                     B．可扩展

C．简单                                D．面向对象

(2) 下列不属于Python语言特征的选项是（ ）。

    A．简单易学                            B．免费开源

    C．编译性                            D．面向对象

(3) 下列属于Python集成开发环境的是（ ）。

    A．Python                            B．Py

C．XAMPP                            D．PyCharm

(4) 下列属于Python应用领域的是（ ）。

A．操作系统管理                         B．科学计算

C．Web应用                            D．服务器运维的自动化脚本

(5) 下列属于PyCharm优势的是（ ）。

    A．语法高亮                            B．代码跳转

    C．智能提示                            D．版本控制

3.思考题

(1) 简述Python语言的特性。

(2) 简述Python3.x与Python2.x的两点区别。

4.编程题

使用PyCharm编写程序输出“千里寻他众百度，锋自苦寒磨砺出”。