第 1 章 Python 简介与环境搭建

1.1 Python 是什么

Python 是一门解释型、动态类型、面向对象的高级编程语言，由 Guido van Rossum 于 1991 年首次发布。它以语法简洁、可读性强著称，"用一种方法做一件事"（The Zen of Python，import this 可见）是其设计哲学。

Python 的主要应用领域：

Web 开发：Django、Flask、FastAPI
数据分析与科学计算：pandas、NumPy、SciPy
人工智能与机器学习：PyTorch、TensorFlow、scikit-learn
自动化脚本与运维：批量处理、爬虫、系统管理
教学：许多大学将其作为第一门编程语言

1.2 Python 3 与 Python 2

Python 2 已于 2020 年 1 月 1 日停止维护。本教程只讲 Python 3。两者主要区别：

特性	Python 2	Python 3
打印	`print "hello"`（语句）	`print("hello")`（函数）
整数除法	`5 / 2 == 2`	`5 / 2 == 2.5`（真除法）
字符串默认编码	ASCII	Unicode（UTF-8）
迭代器方法	返回列表（如 `range`）	返回惰性迭代器

1.3 安装与环境搭建

下载安装

访问 https://www.python.org/downloads/ 下载对应平台的安装包；
Windows：安装时务必勾选 "Add Python to PATH"；
macOS Linux：一般自带 python3，也可用 Homebrew apt 安装。

验证安装

python3 --version    # 或 Windows 下 python --version
# 输出示例：Python 3.12.4

包管理器 pip

pip --version
pip install requests      # 安装第三方包
pip list                  # 已安装的包
pip freeze > requirements.txt   # 导出依赖清单
pip install -r requirements.txt # 按清单安装

虚拟环境（重要习惯）

不同项目可能依赖不同版本的库，每个项目一个虚拟环境是标准做法：

python3 -m venv .venv     # 在项目目录创建虚拟环境

# 激活
source .venv/bin/activate        # macOS / Linux
.venv\Scripts\activate           # Windows (cmd)
.venv\Scripts\Activate.ps1       # Windows (PowerShell)

pip install requests   # 装在虚拟环境里，不污染全局
deactivate             # 退出虚拟环境

Windows 用户也可用 where python 定位解释器（而非 which）。

1.4 运行 Python 的三种方式

① 交互式解释器（REPL）

python3
>>> print("hello")
hello
>>> exit()

适合快速试验、验证语法。输入 help(对象) 可查看帮助。

② 脚本文件

创建 hello.py：

print("Hello, Python!")

运行：

python3 hello.py

③ IDE / 编辑器

PyCharm：功能齐全的专用 IDE；
VS Code：装 Python 扩展后轻量好用（推荐初学者）；
Jupyter Notebook：交互式笔记本，数据分析首选。

1.5 第一个程序：Hello World 与一点趣味

print("Hello, World!")

Python 自带一首"禅诗"，概括其设计哲学：

import this

输出包括：

Beautiful is better than ugly.（优美胜于丑陋）
Simple is better than complex.（简洁胜于复杂）
Readability counts.（可读性很重要）

1.6 代码风格：PEP 8

Python 社区遵循 PEP 8 编码规范，核心规则：

缩进用 4 个空格，绝不用 Tab（Python 用缩进表示代码块，这是语法的一部分！）；
变量名用 snake_case（小写下划线），类名用 PascalCase；
常量全大写：MAX_SIZE = 100；
运算符两侧、逗号后加空格；函数间空两行；
每行不超过 79~99 字符。

格式化工具：pip install black 后运行 black . 自动格式化；flake8 / ruff 做静态检查。

1.7 本章小结

Python 3 是唯一的维护版本，安装时记得加入 PATH；
用 venv 虚拟环境隔离项目依赖；
缩进即语法——从一开始就用 4 空格；
遇到不认识的函数，先 help() 一下。

下一章：变量、数据类型与运算符。