1.4 开启Python之旅

通过前面的内容，对Python编程有了整体的了解和认识，同时搭建了Python 3.7.0的环境。下面开启Python编程之旅，搭建Python的IDE环境，并实现第一个Hello World程序。

1.4.1 Python交互式命令行执行打印帮助信息程序

1.Python模式

在正式编写第一个Python程序前，先了解一下什么是命令行模式和Python交互模式。

（1）命令行模式

打开cmd命令行窗口后，就进入Windows命令行模式，它的提示符类似“C:\>”，Windows命令行示例如图1-11所示。

（2）Python交互模式

在命令行模式下执行python命令，会先看到一堆文本输出，然后就进入Python交互模式，它的提示符是“>>>”，如图1-12所示。

在Python交互模式下输入“exit()”并按〈Enter〉键，就退出了Python交互模式，并回到命令行模式，如图1-13所示。

也可以直接通过“开始”菜单选择“Python 3.7（64位）”或“Python 3.7（32位）”菜单命令，直接进入Python交互模式，但是输入“exit()”后窗口会直接关闭，不会回到命令行模式。

2.使用Python交互式模式实现计算器

通过前述内容，了解了如何启动和退出Python的交互模式，下面就可以正式开始编写Python代码了。

在写代码之前，建议不要使用复制/粘贴的方法完成程序编写。初学者应该多体验输入代码的过程，因为经常会敲错代码，如拼写不对、大小写不对、混用中英文标点、混用空格和〈Tab〉键等，通过练习，才能够快速掌握如何写程序。

在交互模式的提示符“>>>”下，直接输入代码，按〈Enter〉键，就可以立刻得到代码执行结果。例如，试试输入“237+427”，看看计算结果是不是664。

3.使用交互模式打印信息

这种用单引号或者双引号括起来的文本在程序中叫字符串，今后还会经常遇到。

最后，执行“exit()”命令退出Python，第一个Python程序完成。在Python交互模式下，读者可以直接输入代码，按〈Enter〉键即可立即显示运行结果，因此这是测试代码的好地方。

1.4.2 Python IDE简介

“工欲善其事，必先利其器”，如果说编程是程序员的手艺，那么IDE就是程序员的工具了。

集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）也称为Integration Design Environment和Integration Debugging Environment，是一种辅助程序开发人员开发软件的应用软件，在开发工具内部就可以辅助编写源代码文本、并编译打包成可用的程序，有些甚至可以设计图形接口。一个优秀的IDE，重要的就是在普通文本编辑之外，提供针对特定语言的各种快捷编辑功能，让程序员尽可能快捷、舒适、清晰地浏览、输入、修改代码。

本书推荐PyCharm，由JetBrains打造的一款Python IDE。PyCharm是一款常用的Python开发工具，功能十分强大，并且多平台支持（Windows/MacOS/Linux）。PyCharm具备一般Python IDE的功能，比如调试、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等。另外，PyCharm还提供了一些很好的功能用于Django开发，同时支持Google App Engine，更酷的是，PyCharm支持IronPython。图1-14是PyCharm的Logo。

PyCharm IDE窗口如图1-15所示。

1.4.3 PyCharm的安装

本小节将阐述PyCharm的安装和使用过程。PyCharm提供三个版本，专业版（Professional）、社区版（Community），以及教育版（Educational）。

专业版功能丰富，是十分专业的开发工具。专业版是付费版本，可免费试用一个月，支持Web框架、数据库等功能。图1-16是PyCharm专业版窗口。

教育版是教学式的，更适合师生使用。老师可以用教育版进行教学，学生也可以通过它完成课程作业。教育版还集成了一个Python的课程学习平台。图1-17是PyCharm教育版课程学习平台。

社区版就是删减后的专业版，部分专业版的功能不能用，例如Web开发、Python Web框架、远程开发能力、数据库和SQL支持等。图1-18是PyCharm社区版创建项目的窗口演示。

专业版、社区版和教育版基本功能对比见表1-3。

本书使用PyCharm 2018.2.4社区版编写代码示例，操作系统是Windows 10家庭版64位。下面是PyCharm安装过程。

1）下载PyCharm 2018.2.4社区版。下载地址为：https://download.jetbrains.8686c.com/python/pycharm-community-2018.2.4.exe。

2）安装PyCharm 2018.2.4社区版，双击“pycharm-community-2018.2.4.exe”安装程序，进入程序安装对话框，可单击“Browse”按钮自定义安装目录，一般不修改，保持默认设置，如图1-19所示，单击“Next”按钮进入下一步。

3）配置安装选项，选择要创建的桌面快捷方式版本，并配置是否创建与.py文件的关联，如图1-20所示，然后单击“Next”按钮。

4）配置“开始菜单”创建程序快捷方式的程序文件夹，可以自定义，如图1-21所示，然后单击“Install”按钮开始安装。

5）图1-22是安装进度显示（单击“Show details”按钮可以查看详细信息）。

6）安装完成后，勾选“Run PyCharm Community Edition”复选框，如图1-23所示，然后单击“Finish”按钮，完成安装，并启动PyCharm社区版。

至此，PyCharm社区版安装完成，通过“开始”菜单即可启动软件，也可在桌面找到软件快捷方式图标。PyCharm桌面快捷方式图标如图1-24所示。

1.4.4 使用PyCharm创建第一个项目

前面成功安装了PyCharm IDE工具，下面可以使用PyCharm工具创建第一个Python项目。

PyCharm第一次启动后，会进入欢迎窗口，如图1-25所示。在欢迎界面中可以创建一个新的项目，也可以打开一个本地项目，或者从版本控制服务器签出代码。

下面创建第一个Python项目，详细步骤如下。

1）在图1-25 PyCharm欢迎窗口中单击“+ Create New Project”，进入新项目创建对话框，在“Location”文本框中修改项目存放目录中的项目名“untitled1”为“FirstPython”，如图1-26所示。

2）单击新界面中的“Project Interpreter：New Virtualenv environment”，将会展开项目解释器虚拟环境的配置面板，配置虚拟环境，可使各项目互不影响，环境独立。正常情况下，PyCharm会自己识别Python解释器的位置，如果未自动识别到系统的Python 3.7.0，可单击“…”按钮打开文件夹，选择Python解释器程序位置，如图1-27所示。配置完成后，单击“Create”按钮即可成功创建第一个项目“FirstPython”。

3）项目创建完成后，会直接进入项目窗口。此时会弹出一个PyCharm使用技巧的提示对话框，如图1-28所示。如果不希望下次开启PyCharm的时候弹出该提示对话框，可取消勾选“Show tips on startup”复选框，然后单击“Close”按钮关闭提示对话框。

4）“FirstPython”项目创建成功后，项目窗口如图1-29所示。

至此，通过PyCharm成功创建了第一个Python项目。

1.4.5 Hello World程序的编写和运行

本小节将进入“FirstPython”项目的第一个程序“Hello World”的编写和运行。

1）打开“FirstPython”项目窗口后，在左边的“Project”窗格中，右击带有文件夹图标的“FirstPython”项，在弹出的快捷菜单中执行“New”→“Python File”菜单命令，创建第一个程序文件，如图1-30所示。

2）弹出“New Python file”对话框，如图1-31所示，输入Python文件的名称“helloworld”，然后单击“OK”按钮完成Python程序文件的创建（使用PyCharm创建Python文件，不需要写出.py后缀，IDE会自动添加）。

3）程序文件创建好后，会自动在右边窗格中打开该文件，如图1-32所示。

PyCharm的主窗口整体结构如图1-33所示。

● 菜单栏：PyCharm工具的菜单栏，可以创建项目、打开项目、配置窗口布局等。

● 导航栏：当前选中文件的路径。

● 项目目录：项目目录树型结构。

● 项目库：项目环境中的外部库。

● 文件标签栏：打开的文件，将会在此标签栏显示，便于快速选择文件。

● 编辑区域：文件文本编辑区域、代码编辑区域。

● 运行和debug相关：快速运行和调试程序的地方。

● 工具窗口栏：一些特殊窗口，如终端、Python控制台、代码搜索结果、导航和版本控制系统等功能区域。

熟悉了PyCharm窗口的功能区域后，即可进行第一个程序“Hello World”的编写和运行。

1）使用Python Console测试代码。首先在Python Console（Python控制台）测试代码。Python Console是PyCharm提供的Python交互式控制台，功能类似于前面介绍的Python程序自带的交互式命令行，只是PyCharm的Python Console支持更多功能，操作更方便。编程过程中，在需要使用Python Console时，直接单击PyCharm工具窗口栏的“Python Console”，即可展开Python交互式控制台执行代码，如图1-34所示。在编程过程中，经常需要开启Python Console窗口，实时验证代码的正确性。本书后面的章节均使用PyCharm Python控制台测试代码，后面章节提到的Python控制台均指PyCharm Python Console。

2）编辑helloworld.py文件。选中“helloworld.py”文件，在代码编辑区域，编写如下代码。

3）在代码编辑区域单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“Run‘helloworld’”命令，如图1-35所示，即可运行helloworld程序。

程序运行结果，如图1-36所示。函数print(“Hello World!”)的作用是将参数中的内容输出到屏幕，从程序运行结果可以知道，helloworld.py程序成功运行。同时控制台窗口最下面会显示“Process finished with exit code 0”，意思是程序运行完成，程序输出码是0，表示程序运行成功，并退出。

1.4.6 注释代码

在程序里面，什么是代码注释呢？

注释就是对代码的解释和说明，其目的是让人们能够更加轻松地阅读和理解代码。注释是编写程序时，程序员给一个语句、程序段、函数等的解释或提示，能提高程序代码的可读性。编译器或者解释器会忽略代码中的注释。

Python中的注释有单行注释和多行注释。Python中单行注释以#开头，多行注释用三个单引号'''或者三个双引号"""将注释括起来。下面通过实例依次说明两种注释方法的使用和效果。

首先，让helloworld.py程序打印更多信息到屏幕。

通过PyCharm打开前面创建的“FirstPython”项目后，在左边的窗格中选中“FirstPython”项目，单击项目名称左边的右三角形，展开第一级目录，找到“helloworld.py”文件，双击该文件，即会出现在窗口右边的编辑区域。

在“helloworld.py”中加入如下打印代码。

在代码编辑区域右击，在弹出的快捷菜单中选择“Run 'helloworld'”命令运行代码，结果如图1-37所示。

下面是多行注释的使用实例，在“helloworld.py”程序的开始对本程序进行介绍，在文件开始处加入如下代码。

程序重新执行后，结果与未添加注释效果一样，如图1-38所示。

多行注释采用三个单引号括起来，效果也是一样，读者可以试着将上面的多行注释修改，然后运行代码，查看运行结果有无变化。

单行注释，可以在需要注释的代码前面加入注释行，也可以在代码末尾加入。修改“helloworld.py”程序内容如下。

再次运行代码，发现运行结果与前面相同，如图1-39所示。

这就是Python编程注释的使用方法。在编程过程中，除了可以给代码添加说明以外，在调试过程中，还可以使用注释说明暂时不需要使用的代码。

1.4.7 代码缩进

在本书的Python简介部分提到Python依赖于缩进来控制代码结构。Python不像C语言，使用花括号来标明代码块，Python唯一的分隔符是一个冒号“：”，再就是代码的缩进。

代码块是通过它们的缩进来定义的。“代码块”包含函数、if语句、for循环、while循环等。开始缩进表示一层代码块的开始，取消缩进表示代码块的结束。不存在明显的括号、大括号或关键字。Python中对于语句对齐有严格的要求，不对齐将导致程序运行出现错误。

C语言代码缩进示例。

Python代码缩进示例。

而且，惯例是使用4个空格（不是〈Tab〉键）缩进一个级别。其实，这不仅是一个约定，它实际上是一个必要条件。遵循该“约定”将使Python代码与其他来源的代码的合并变得更加容易。

修改前面的helloworld.py程序，如下。

代码运行结果与前面一样。

注意：因为使用的是PyCharm工具编写Python程序，所以在编写代码过程中是可以使用〈Tab〉键生成4个空格来实现代码缩进的，因为PyCharm会自动将〈Tab〉键转换成4个空格。