1.1　Python语言及其编程环境

在进入具体的语言学习之前，有必要介绍一下Python语言的基本情况和特点、软件的下载和安装、软件编程环境等。当准备工作做好以后，结合几个简单且具有代表性的实例建立起对Python编程的感性认识。

1.1.1　Python语言及其特点

Python语言诞生于20世纪90年代，是免费的开源软件，被广泛应用于系统运维和网络编程。作为“胶水语言”，Python被越来越多的主流行业软件用作脚本语言。由于具有简洁、易读和可扩展等特点，它还被广泛应用于科学计算，特别是机器学习、深度学习、计算机视觉等AI领域。

Python是解释型语言，一边编译一边执行。它的主要特点包括：

• 简单、高效。Python是一门高级语言，相对于C、C++等语言，它隐藏了很多抽象概念和底层技术细节，简单、易学。使用Python编程，虽然性能没有C等语言高，但可以大大提高开发效率。

• 有大量现成的库（包）。Python有很多内置的库和第三方库，每个库都在某一行业或方向上提供功能。利用它们，用户可以站在前人的肩膀上，将主要精力放在自己的事情上，做到事半功倍。

• 可扩展。可以使用C或C++等语言为Python开发扩展模块。

• 可移植。Python支持跨平台，可以在不同的平台上运行。

此外，Python还支持面向对象编程，通过抽象、封装、重用等提高编程效率。

1.1.2　下载和安装Python

在使用Python语言编程之前，需要先下载和安装Python软件。访问Python官网，在“Downloads”菜单中单击“Windows”选项，打开Windows版本的软件下载页面，如图1-1所示。

从图1-1中可以看到有最新版本和历史版本的软件下载链接。根据你的计算机上的操作系统是32位的还是64位的，选择下载对应版本的Python软件。

双击下载的Python可执行文件，打开如图1-2所示的安装界面。本书使用的是Python 3.7.7版本。

勾选“Add Python 3.7 to PATH”复选框，单击“Install Now”选项，按照提示一步一步进行安装即可。

1.1.3　Python语言的编程环境

Python软件安装好以后，在Windows左下角的“开始”菜单中单击“Python 3.7”下的“IDLE”选项，打开“Python 3.7.7 Shell”窗口，如图1-3所示。

在该窗口中，第1行显示软件和系统的信息，包括Python版本号、开始运行的时间、系统信息等。第2行提示在提示符“>>>”后面，输入help等关键字可以获取帮助、版权等更多信息。

第3行显示提示符“>>>”。可以在提示符后面输入Python语句，完成后按回车键，又会显示一个提示符，可以继续输入语句。这种编程方式被称为命令行模式的编程，它是逐行输入和执行的。在本书后面各章节中，凡是Python语句前面有“>>>”提示符的，就是命令行模式的编程，是在“Python 3.7.7 Shell”窗口中进行的。参见下面的“示例1”。

在“Python 3.7.7 Shell”窗口中，单击“File”菜单中的“New File”选项，打开如图1-4所示的窗口。在该窗口中连续输入语句或函数，保存为py文件。单击“Run”菜单中的“Run Module”选项，可以一次执行多行语句。这种方式被称为脚本文件的编程。在本书后面各章节中，为了对脚本文件中的各行语句进行解释说明，会为每行语句添加行号并显示在语句前面，行号与语句之间用Tab键分隔。所以，如果后续各章节中的代码前面有编号，就说明是按脚本文件的形式编程的。参见下面的“示例2”。

IDLE是Python官方提供的编程环境。除了IDLE，还有一些比较高级的编程环境，如PyCharm、Anaconda、Visual Studio等，如果大家有兴趣可以找相关的资料来看，这里不展开介绍了。本书内容结合IDLE进行介绍。

示例1：命令行模式的编程

本例使用简单的相加和累加运算演示命令行模式的编程。在“Python 3.7.7 Shell”窗口中，在提示符后面输入下面的语句，计算两个数的和。

在这里，a和b被称为变量，它们分别引用对象1和2。a=1被称为赋值表达式，使用赋值运算符“=”连接变量和数字对象，表示将数字1赋给变量a。a+b被称为算术运算表达式，用算术运算符“+”连接变量a和b，该表达式返回两个变量相加得到的和。

下面介绍一个连续累加的例子，将0~4的整数进行连续累加。这里用到一个for循环，使用range函数获取0~4范围内的整数，for循环在这个范围内逐个取数字，并累加到变量s。变量i被称为迭代变量，每循环一次，它就取范围内的下一个值，取到以后与s目前的值相加。s+=i是相加赋值表达式，表示将s与i的和赋给s，其等价于s=s+i。最后输出s的值，即0~4的累加和。

注意：for语句下面的循环体要内缩4个空格。

示例2：编写和运行脚本式文件

在“Python 3.7.7 Shell”窗口中，单击“File”菜单中的“New File”选项，打开脚本文件窗口，在其中输入下面的语句，进行相加和累加运算。注意，为了对各行语句进行说明，在每行语句前面都添加了行号，行号与语句之间用Tab键分隔。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-0-01.py。

第1~3行进行相加运算，计算1和2的和，使用print函数输出结果。

第5~8行使用for循环对0~4的整数进行累加，使用print函数输出累加和。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：

这种运行方式将“示例1”中的逐步输入和运行变为全部输入后一次运行，这种文件被称为脚本式py文件，它相当于宏，即定义连续的动作序列，一次运行。

示例3：编写和运行函数式文件

现在对“示例2”中的脚本进行改写，将相加和累加的操作改写成函数，然后调用函数，将要相加的数或累加上限数作为参数传入，得到最后的结果并输出。该文件位于Samples目录下的ch01子目录中，文件名为sam01-0-02.py。关于什么是函数，以及实现函数的各种细节，将会在后续章节中进行详细介绍。在这里，大家只需要有一个感性认识，知道有这么一个实现方法，知道它有什么好处就可以了。

第1行和第2行定义MySum函数实现相加运算，它给定形式参数a和b，使用return语句返回a和b的和。

第4~8行定义MySum2函数实现累加运算，它给定形式参数c，使用for循环计算0到c的累加和并返回它。

第10~12行连续调用MySum函数对给定的两个数进行相加运算，输出它们的和。所以，在定义函数以后，需要用到它的功能时可以反复调用，只要将参与运算的数作为参数传入即可，提高了代码的可重用性，使代码更简洁。

第13行和第14行调用MySum2函数计算0~4和0~10的累加和并输出。

在Python IDLE文件脚本窗口中，在“Run”菜单中单击“Run Module”选项，则IDLE命令行窗口显示下面的结果：