《Python大数据基础与实战》课件-Python大数据基础与实战（第1章 初始Python）

第一章初始Python1.5

Python库的使用1.4

Python程序的运行方式1.2

Python的特点和应用1.6程序组成和编码规范1.3

Python的安装1.1

Python的发展史1.7案例实战Python是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言。1989年由GuidovanRossum开发,1991年发布第一个公开发行版。Python提供了非常完善的标准库，覆盖了网络、文件、GUI、数据库、科学计算等大量内容。Python还有大量的第三方库。1.1Python的发展历史1.1Python的发展历史1989年圣诞节期间，在阿姆斯特丹GuidovanRossum开始开发一个新的脚本解释程序Python。Python一词来源于Guido所挚爱的英国肥皂剧——MontyPython’sFlyingCircus。Python是从ABC发展起来，主要受到了Modula-3的影响，结合了Unixshell和C语言的习惯，易学好用，功能全面，可以拓展。1991年，第一个Python解释器诞生，它使用C语言来实现，可以调用C语言编写的库文件。Python第一个版本就拥有列表、字典、元组等基本数据类型，支持命令式编程、函数式编程和面向对象编程，支持异常、多线程等概念。1.1Python的发展历史Python将机器层面的细节隐藏，交给解释器来处理。Python语言简洁性、易读性、可扩展性。2018年8月IEEESpectrum综合了9个来源的11个指标，对47种编程语言的流行程度进行排名，在综合指数、用户增速、就业优势和开源语言等单项中，Python雄踞第五届年度编程语言交互排行榜第一。IEEESpectrum2018编程语言Top10Python'scontinuousriseinpopularitycomesattheexpenseofthedeclineofpopularityofotherprogramminglanguagesTIOBEIndexforJuly20191.1Python的发展历史Python的发展国内外越来越多的研究机构使用Python做科学计算大学开设Python程序设计课程Python不但标准库功能强大，而且众多开源的第三方包都提供了Python的调用接口。著名的计算机视觉库OpenCV、三维可视化库VTK、医学图像处理库ITK，经典的科学计算扩展库NumPy、SciPy、Matplotlib、pandas和Scikit-learn1.2Python的特点和应用1.2

Python的特点和应用Python是一门跨平台、开源、解释型的高级动态编程语言，具有Shell脚本的交互式操作和C语言的强大功能，语法精简，支持函数和类编程，拥有大量的使用扩展库。1.2

Python的特点和应用Python的特点易于扩展语法简洁可移植性动态语言面向对象面向对象功能强大健壮性1.2

Python的特点和应用Python的应用系统管理GUI编程WEB服务开发数据库编程数值运算和科学计算多媒体人工智能1.3Python的安装1.3

Python的安装

Python支持众多的软件平台，例如Windows、Linux/Unix和MacOSX等，编写的Python程序虽然可以跨平台运行，但是在不同平台上Python的安装方法是不同的。1.3

Python的安装

Python目前两个安装版本，互不兼容2.x版3.x版Python目前存在2.x和3.x两个系列的版本，互相之间不兼容。在选择Python版本的时候，一定要先考虑清楚自己学习Python的目的是什么，打算做哪方面的开发，该领域或方向有哪些扩展库可用，这些扩展库最高支持哪个版本的Python。Python2.x系列最迟将于2020年全面放弃维护和更新。本书以Python3.7.2版本为基础进行讲解。Python的官网：（/）下载安装程序。1.3

Python的安装—Windows下安装1.进入/，在Downloads菜单下选择windows平台下的安装包1.3

Python的安装—Windows下安装2.双击python-3.7.2.exe进行Python安装注意：安装界面底部的复选框，第一个是默认自动勾选，第二个默认不勾选，需要手动勾选，AddPython3.7toPATH可以将Python的安装路径添加到环境变量中，勾选后可以免去安装完成后添加，建议在安装时勾选。1.3

Python的安装—Windows下安装3.单击Customizeinstallation，进入下一安装界面，单击Next的进入下一步.4.单击Browse按钮，指定安装路径。1.3

Python的安装—Windows下安装5.单击Install按钮进入安装界面1.3

Python的安装—Windows下安装6.安装成功后，单击Close完成安装。7.安装完成后还需要进一步检测安装是否成功。1.3

Python的安装—Linux下安装目前绝大多数Linux操作系统默认已经安装Python，可以通过输入“python”命令进行验证。如果版本太低，还必须重新安装新版本。1.3

Python的安装—Linux下安装以Centos7为例介绍Python在Linux下的安装过程。1.使用“wget/ftp/python/3.7.2/Python-3.7.2.tgz”命令下载安装包。（使用Linuxshell命令wget获取指定URL资源）1.3

Python的安装—Linux下安装2.使用tar-zxvfPython-3.7.2.tgz命令解压tgz包。3.使用mvPython-3.7.2/usr/local命令把python解压文件移到/usr/local文件夹下。4.使用cd/usr/local/Python3.7.2/命令进入Python目录。5.使用./configure命令执行当前目录下的配置。6.使用make命令编译源文件。7.使用makeinstall命令安装Python。8.使用rm-rf/usr/bin/python命令删除原来python2.7的软链接9.使用ln-s/usr/local/bin/python3.7/usr/bin/python命令创建新的软链接，链接到新安装的python3.7。10.使用python命令查看是否安装成功，如图所示，表示已成功安装Python3.7.21.3

Python的安装—环境变量的配置以Windows操作系统为例，手动添加环境变量:在桌面选中【计算机】单击鼠标右键，选择【属性】，在弹出窗口中选择【高级系统设置】，在【系统设置】下选择【环境变量】。进入【环境变量】设置窗口，然后选择【系统变量】中【Path】项目，单击【编辑】按钮，在最后面添加;D:\ProgramFiles(x86)\Python\Python37-32\Scripts\;D:\ProgramFiles(x86)\Python\Python37-32\。注意：读者一定要根据自己的Python安装目录来修改_部分的内容。1.4Python程序运行方式1.4Python程序的运行方式Python程序运行过程解释器将.py文件中的源代码翻译成字节码虚拟机运行,虚拟机PVM逐条将字节码翻译成机器指令执行python.exepythonw.exe1.4Python程序的运行方式Python语言三种不同的实现方式:CPython是标准的Python实现方式，它是用可移植的C语言实现的解释器。它在多线程效能上表现不佳，不支持JIT(即时编译），导致执行速度不够快。Jyphon是Python在Java环境下的实现方式，它将Python源程序翻译成Java字节码，通过JVM来运行。PyPy使用Python实现的Python解释器，支持JIT，执行速度较快。1.4Python程序的运行方式Python程序在Windows7下的运行:Python的四个文件IDLEPython3.7Python3.7ManualsPython3.7ManualsDocs1.4Python程序的运行方式在IDLE中，通过交互模式来运行Python程序，输出“HelloPythonWorld！”，如图所示:3个大于号>>>作为提示符，可以在提示符后输入要执行的语句。IDLE使用不同的颜色来表示关键字、常量、字符串等1.4Python程序的运行方式

创建程序文件在IDLE界面中使用菜单【File】下的子菜单【NewFile】，新建一个程序文件（文件扩展名必须为.py）并输入代码。如果是图形界面程序，可以保存为.pyw文件。使用菜单【Run】下的子菜单【CheckModule】来检查程序中是否存在语法错误。使用菜单【Run】下的子菜单【RunModule】来运行程序，运行结果将直接显示在IDLE交互界面上。1.4Python程序的运行方式

常见扩展名.py：Python源文件，由Python解释器负责解释执行.pyw：Python源文件，用于图形界面程序文件，也是由Python解释器解释执行.pyc：Python字节码文件，可用于隐藏Python源代码和提高运行速度1.5Python库的使用1.5Python库的使用Python提供了丰富的标准库，还支持大量的第三方扩展库，它们数量众多、功能强大、涉及面广、使用方便，得到各行业领域工程师的青睐。因此熟练运用Python扩展库，可以提高软件的开发速度。库有时也称作包、模块。1.5Python库的使用-扩展库的管理Python使用pip工具来管理扩展库，默认情况下，Python3.x会自动安装pip工具。pip命令不仅可以实时查看本机已经安装的扩展库列表，还支持扩展库的安装、升级、卸载等操作。pip命令示例说明pipinstallPackage安装Package模块文件piplist列出当前已安装的所有模块文件pipinstall--upgradePackage升级Package模块文件pipuninstallPackage卸载Package模块文件pipinstallPackage.whl使用轮子文件whl直接安装Package1.5Python库的使用-扩展库的管理用pip命令管理Python扩展库需要在命令提示符环境中进行，并且需要切换至pip所在目录进入Python安装文件夹中的scripts文件夹，按住Shift键，鼠标右击空白处，选择“在此处打开命令窗口”直接进入命令提示符环境。1.5Python库的使用-模块的导入与使用Python启动时，仅加载了很少一部分模块，其它模块需要由程序员显示加载。使用“sys.modules.items()”显示所有预加载的模块信息。import模块名[as别名]>>>importrandom #导入random随机函数模块>>>random.randint(1,10) #返回[1,10]之间的一个随机整数9>>>importnumpyasnp #导入模块numpy中的所有对象并设置别名>>>a=np.arange(1,10,2) #通过别名来访问模块中的对象>>>aarray([1,3,5,7,9])>>>importos.pathaspath #导入os模块中的path对象>>>path.exists("d:/programdata") #使用path对象的exists方法1.5Python库的使用-模块的导入与使用from模块名import对象名[as别名]#导入random模块中的randint对象，并使用别名rt>>>fromrandomimportrandintasrt >>>rt(1,10) #通过别名使用randint函数#导入os模块中的path对象，并设置别名ph>>>fromosimportpathasph >>>ph.exists("d:/programdata") #使用别名ph调用exists方法1.5Python库的使用-模块的导入与使用导入模块顺序（建议）导入Python标准库模块导入第三方扩展库导入自己编写的本地模块1.6程序组成和编码规范1.6程序组成和编码规范-程序结构Python的程序由包、模块（即一个Python文件）、函数、类和语句组成1.6程序组成和编码规范-编程规范(1)命名规则变量名、包名、模块名通常采用小写字母开头，如果名称中包含多个单词，一般采用第一个单词全部小写，后面每一个单词首字母大写的驼峰表示法，如myBook。也可以采用下划线_分隔的全部小写形式，如student_name。一些不变的对象，建议使用全大写方式，如PI。类名采用首字母大写，多个单词使用驼峰表示法，如BookInfo。函数名一般采用小写字母，多个单词使用驼峰表示法。(2)代码缩进使用Tab键和空格来进行代码缩进，但是不要混用Tab和空格来缩进。Python中的缩进代表程序块的作用域，如果采用了错误的代码缩进，会导致程序抛出异常。1.6程序组成和编码规范-编程规范(3)空格函数或者语句块之间使用空格行来分隔，以分开两段不同功能的代码块，增强可读性。运算符两侧建议使用空格进行分隔。(4)注释注释有助于对程序的理解和团队合作开发，对函数、类一定要添加功能性、使用性注释说明，对于复杂的算法也要适当注释。(5)每个import语句只导入一个模块，尽量避免一次导入多个模块。(6)如果一行语句太长，可以在行尾使用续行符“\”，在下一行继续写代码。(7)适当使用异常处理结构提高程序的容错性和健壮性。1.7案例实战1.7案例实战-案例描述完成PyCharm软件的安装、基本配置和扩展库的安装。PyCharm是由JetBrains打造的一款非常好用的跨平台PythonIDE，使用Java语言开发，支持Windows、Linux、MacOS等系统。PyCharmProfessional（专业版）Community（社区版）1.7案例实战-案例实现1.下载PyCharm安装包，按照安装向导信息提示逐步安装即可。2.安装完成后，需要对PyCharm进行基本配置。（1）启动PyCharm程序，单击界面右下端的【Configure】，选择【Settings】，进入DefaultSettings配置界面1.7案例实战-案例实现（2）选择左边的【Appearance&Behavior】菜单，对PyCharm的主题进行配置1.7案例实战-案例实现（3）配置项目解释器，选择【ProjectInterpreter】菜单。设置解释器的路径，让其指向Python.exe可执行文件所在的位置。1.7案例实战-案例实现3.创建项目及文件（1）创建新项目【CreateNewProject】，指定项目位置，创建项目