Question

编程的第一步是最难的。（其难度和你学习走路时迈的第一步没有什么不同！）回想一下你培养新爱好或学习新运动的时候。在入门 Python（或任何其他编程语言）时，你将会遇到类似的焦虑和障碍。或许你很幸运，有一个优秀的导师帮你迈出第一步。如果没有的话，你可能已经历过类似的挑战。无论你如何迈出第一步，一定要记住，这个阶段往往是最艰难的。

　我们希望本书可以成为你的入门指南，但它无法替代优秀的导师或使用 Python 的丰富经验。在本书中，我们提供了一些资源和网站信息，以便你在遇到书中没有讲到的问题时有所参考。

为了避免浪费太多时间进行大量配置和高级安装，我们的 Python 环境将采用最简单的初始安装。在接下来的几节中，我们将选定 Python 版本，安装 Python 以及一个可以帮助我们使用外部代码和库的工具（pip），并安装代码编辑器，以便编写并运行代码。

1.2.1　Python版本选择

你需要选择使用哪个版本的 Python。Python 版本实际上指的是 Python 解释器的版本。解释器让你可以在计算机上读写并运行 Python。维基百科（https://en.wikipedia.org/wiki/Interpreter_(computing)）是这样描述解释器的：

在计算机科学中，解释器是一种计算机程序，可以直接运行用编程语言或脚本语言编写的指令，而无需事先将其编译成机器语言程序。

没有人会让你背诵这个定义，所以即使你没有完全理解也不必担心。本书的作者之一 Jackie 刚开始编程的时候，无法理解入门书中“批处理编译”（batch compiling）这一概念，所以她就卡在这一部分无法继续读下去。如果她连这都不懂，怎么能编程呢？我们在后面会讨论编译的话题，但是现在将上述定义总结如下：

解释器是读取并运行 Python 代码的计算机程序。

Python（或 Python 解释器）主要有两个版本：Python 2.X 和 Python 3.X。Python 2.X 的最新版本是 Python 2.7，这也是本书使用的 Python 版本。Python 3.X 的最新版本是 Python 3.5，这也是最新可用的 Python 版本。目前你可以认为 Python 2.7 的代码无法在 Python 3.4 中运行。专业的说法是，Python 3.4 破坏了向后兼容。

你可以写出同时兼容 Python 2.7 和 Python 3.4 的代码，但这既非本书的要求，也不是本书的重点。一开始就在这件事情上花费大量精力，就好比住在佛罗里达州的人担心如何在雪中开车一样 2。有一天你可能会需要这项技能，但此时此刻这并不是你需要关注的重点。

2美国佛罗里达州又名“阳光之州”，一年四季很少下雪。——译者注

有些读者可能会好奇我们为何决定使用 Python 2.7 而不是 Python 3.4。这个话题在 Python 社区中是很有争议的。Python 2.7 是被广泛使用的版本，而 Python 3.X 正在被逐步接受。我们之所以选择 Python 2.7，是想保证你能够找到容易阅读且容易获取的资源，并确保你的操作系统及服务支持你使用的 Python 版本。

　本书中的很多代码在 Python 3 中也可以运行。如果你想在 Python 3 中运行其中一些示例，当然可以；但我们更希望你专注于学习 Python 2.7，在学完本书后再继续学习 Python 3。为了兼容 Python 3 需要修改代码，想了解这方面的更多内容，可以查看官方更改文档：https://docs.python.org/3.0/whatsnew/3.0.html。

在阅读本书的过程中，你会用到自己编写的代码，还会用到其他（牛）人编写的代码。这些外部代码大部分都可以在 Python 2.7 下运行，但可能无法兼容 Python 3.4。如果你正在使用 Python 3 的话，需要重写代码（如果对遇到的每一段代码都要进行重写和编辑，这会浪费大量的时间，你可能很难完成第一个项目）。

把你的第一段代码当作草稿，以后你可以回来进一步修订完善。现在我们开始来安装 Python。

1.2.2　安装Python

好消息是，Python 可以在所有操作系统上运行。坏消息是，不同操作系统的安装方法有所不同。按照 Python 编程的流行程度排序，我们将讨论两个主要的操作系统：Mac OS X 和 Windows。如果你用的是 Mac OS X 或 Linux，可能已经安装了 Python。想了解更详细的安装过程，我们推荐以你的 Linux 发行版加“Python 高级安装”（advanced Python setup）为关键词在 Web 上搜索，以寻求更多建议。

　与 Windows 系统相比，在 OS X 系统和 Linux 系统上安装和运行 Python 要容易一些。想深入了解这种差异存在的原因，我们推荐阅读 Windows 和基于 Unix 的操作系统的历史。可以对照阅读这两篇文章：一篇是 Hadeel Tariq Al-Rayes 写的“Studying Main Differences Between Linux & Windows Operating Systems”（http://www.ijens.org/vol_12_i_04/126704-8181-ijecs-ijens.pdf），文中的观点支持 Unix；另一篇是微软的“Functional Comparison of UNIX and Windows”（https://technet.microsoft.com/en-us/library/bb496993.aspx）。

如果你用的是 Windows，应该也可以运行所有的代码；但是在 Windows 下可能还需要安装代码编译器和额外的系统库，以及设置环境变量。

为了安装 Python 并能正常使用，请根据你的操作系统安装提示，按照相应的步骤来操作。我们还将进行一系列的测试，确保一切正常运行，然后才能进入下一章。

01. Mac OS X系统

首先打开终端（http://en.wikipedia.org/wiki/Terminal_(OS_X)），一个让你可以和计算机进行交互的命令行界面。个人计算机（PC）刚刚出现时，你只能通过命令行界面与计算机交互。现在大多数人用的都是图形界面操作系统，因为这种操作系统访问更方便，用户也更加广泛。

有两种方法可以在计算机上找到终端。第一种方法是通过 OS X 系统的 Spotlight。点击 Spotlight 图标——屏幕右上角的放大镜——输入“Terminal”。然后选择出现在“应用程序”（Applications）类别旁边的图标。

选定之后，会弹出一个类似图 1-2 中的小窗口（请注意，你的 Mac OS X 版本不同，界面可能也会有所不同）。

图 1-2：利用 Spotlight 搜索终端

你还可以通过 Finder 启动终端。终端位于“实用工具”（Utilities）文件夹：应用程序（Applications）→实用工具（Utilities）→终端（Terminal）。

选择并启动终端后，你应该会看到类似图 1-3 的界面。

图 1-3：新打开的终端窗口

现在最好在适当的位置（比如在 Dock 中）创建终端的快捷方式，这样以后启动终端会比较方便。你只需在 Dock 中的终端图标上点击右键，依次选择“选项”（Options）和“在 Dock 中保留”（Keep in Dock），即可创建终端的快捷方式。运行本书中的每一个练习都需要启动终端。

大功告成。Mac 电脑预装了 Python，你无需再做其他事情。如果你想设置计算机使其能够使用后面的高级库，请查看附录 D。

02. Windows 8和Windows 10

Windows 并没有预装 Python，但有专门的 Python 安装程序（https://www.python.org/downloads/windows/）。你需要弄清楚你的 Windows 是 32 位还是 64 位（http://windows.microsoft.com/en-us/windows7/find-out-32-or-64-bit）。如果你用的是 64 位 Windows，需要从下载页面下载 x86-64 MSI 安装程序；如果不是 64 位的话，你可以下载 x86 MSI 安装程序。

下载好安装程序之后，只需双击它，按照提示一步步安装即可。我们建议选择为所有用户安装。点击靠近选项的方框选中全部，同时选择在硬盘上安装 Python 特性（见图 1-4）。

图 1-4：利用安装程序添加 Python 特性

成功安装 Python 后，你需要将 Python 加入到环境设置中。这样你就可以在 cmd 工具（Windows 下的命令行界面）中与 Python 交互。要做到这一点，只需在计算机中搜索“环境变量”（environment variable）。选择“编辑系统环境变量”（Edit the system environment variables）选项，然后点击“环境变量…”（Environment Variables...）按钮（见图 1-5）。

图 1-5：编辑环境变量

将“系统变量”（System variables）列表下拉，选择 Path 变量，然后点击“编辑”（Edit）。如果列表中找不到 Path 变量，点击“新建”（New）创建一个新的 Path 变量。

将下列内容添加到 Path 变量的末尾，注意每一个路径之间要用分号隔开（包括已有内容末尾的分号）：

C:\Python27;C:\Python27\Lib\site-packages\;C:\Python27\Scripts\;

Path 变量的末尾应该类似图 1-6 所示。编辑好环境变量之后，点击“确定”（OK）来保存设置。

图 1-6：将 Python 加入 Path 系统变量

1.2.3　测试Python

现在你应该已经打开命令行（终端或 cmd3），准备启动 Python。在 Mac 上命令行的结尾应该是 $ 符号，在 Windows 上应该是 > 符号。在提示符后输入 python，然后按 Return（或 Enter）键：

3想在 Windows 上打开 cmd 工具，只需搜索“命令提示符”（Command Prompt），或者打开“所有程序”（All Programs），依次选择“附件”（Accessories）和“命令提示符”（Command Prompt）。

$ python

一切正常的话，你应该会看到 Python 提示符（>>>），如图 1-7 所示。

图 1-7：Python 提示符

对于 Windows 用户，如果没有出现 Python 提示符，请检查 Path 变量的设置是否正确（如前文所述），软件是否均已正确安装。如果你用的是 64 位版本，可能需要卸载 Python（可以用下载的 MSI 文件对 Python 安装进行修改、卸载和修复），并尝试安装 32 位版本。这样还不行的话，我们建议你将安装过程中遇到的具体错误信息放到网上去搜索。

　>>> 与 $ 或 > 的对比

Python 提示符与系统提示符（在 Mac/Linux 上是 $，在 Windows 上是 >）有所不同。初学者往往犯这样的错误：在默认的终端提示符后面输入 Python 命令，而在 Python 解释器中输入终端命令。两种情况都会报错。遇到报错时，记住上面这两种错误，检查确认你只在 Python 解释器中输入 Python 命令。

如果把本应输入到系统终端的命令输入到 Python 解释器中，可能会出现 NameError（命名错误）或 SyntaxError（语法错误）。而如果在系统终端中输入 Python 命令，可能会出现 bash 错误 Command not found。

Python 解释器启动时给出了几行有用的信息。其中一行显示的是我们正在使用的 Python 版本（图 1-7 中显示的是 Python 2.7.5）。这一信息在错误排查过程中非常重要，因为有些时候，某些命令或工具可以在这一版本的 Python 中正常运行，在另一版本中却无法正常运行。

下面我们用 import 语句来快速测试一下 Python 的安装是否成功。在 Python 解释器中输入下列代码：

import sys
import pprint
pprint.pprint(sys.path)

代码的输出应该是一个列表，列表里面是你计算机中的许多目录或位置。这个列表给出的是 Python 程序寻找 Python 文件的具体位置。当你想要排查 Python 的模块导入错误时，这一组命令十分有用。

下面是一个输出实例（你的计算机输出的列表可能会有所不同；还需要注意的是，为了适应本书的页面宽度，对某些内容进行了折行）：

['',
 '/usr/local/lib/python2.7/site-packages/setuptools-4.0.1-py2.7.egg',
 '/usr/local/lib/python2.7/site-packages/pip-1.5.6-py2.7.egg',
 '/usr/local/Cellar/python/2.7.7_1/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/lib/python27.zip',
 '/usr/local/Cellar/python/2.7.7_1/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/lib/python2.7',
 '/usr/local/Cellar/python/2.7.7_1/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/lib/python2.7/lib-tk',
 '/Library/Python/2.7/site-packages',
 '/usr/local/lib/python2.7/site-packages']

如果代码运行失败，你会得到错误信息。调试 Python 错误最简单的方法就是阅读错误信息。例如，如果你输入的是 import sus 而不是 import sys，你会看到以下输出：

>>> import sus
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: No module named sus

阅读最后一行：ImportError: No module named sus。这句话的意思是出现了模块导入错误，因为 Python 中没有 sus 模块。Python 搜遍计算机中的文件，没有找到名为 sus 且可导入的 Python 文件或文件夹。

如果在敲本书代码时犯了拼写错误，可能会引发语法错误。在接下来的例子中，我们故意把 pprint.pprint 拼错，输入的是 pprint.print(sys.path())：

>>> pprint.print(sys.path())
  File "<stdin>", line 1
  pprint.print(sys.path())
         ^
SyntaxError: invalid syntax

上面我们是故意输错的，但在本书的写作过程中，本书的一位作者真的输错了这行代码。你要习惯于在出现错误时排查并解决错误。你也应该承认，作为开发人员，错误是学习过程的一部分。我们希望你能对错误习以为常。你应该把错误看作一次学习的机会，可以让你学习 Python 和编程的新知识。

模块导入错误和语法错误都是代码开发过程中最常见的错误，并且也是最容易解决的。在遇到错误时，网络搜索引擎是帮你处理错误的得力助手。

在进入下一节之前，一定要退出 Python 编辑器。这样你就回到了终端或 cmd 的提示符界面。输入以下代码来退出 Python：

exit()

现在你的提示符应该变回了 $（Mac/Linux）或 >（Windows）。在下一章中我们将进一步研究 Python 解释器。接下来我们来安装一个叫作 pip 的工具。

1.2.4　安装pip

pip（http://pip.readthedocs.org/en/latest/）是用于管理 Python 共享代码和库的命令行工具。程序员经常会解决相同的问题，所以会分享他们的代码来帮助他人。这也是开源软件文化的一个重要组成部分。

Mac 用户可以通过在终端中运行下载的简单 Python 脚本来安装 pip（https://pip.pypa.io/en/latest/installing/#install-pip）。你需要与下载的脚本处于同一文件夹。例如，如果你将脚本下载到 Downloads 文件夹中，你需要在终端中进入这个文件夹。在 Mac 上有一种简单的方法，按住 Command 键（Cmd），然后把 Downloads 文件夹拖入终端中。另一种方法是输入一些简单的 bash 命令（附录 C 中有对 bash 更全面的介绍）。首先在终端中输入以下命令：

cd ~/Downloads

这条命令将计算机的目录切换到主文件夹下的 Downloads 子文件夹。为了检查你是否位于 Downloads 文件夹下，在终端中输入以下命令：

pwd

这条命令可以在终端中显示你的当前工作目录，即你现在位于的文件夹。它的输出应该是类似下面这样的内容：

/Users/your_name/Downloads

如果输出没问题，你只需用这个命令就可以运行该文件：

sudo python get-pip.py

由于你运行的是 sudo 命令（你正在用特殊权限运行该命令，这样才可以在受限区域安装软件包），系统会提示你输入密码。你应该可以看到安装软件包的一系列提示信息。

　Windows 上可能已经安装了 pip（Windows 的 Python 安装包自带 pip）。要 检查是否安装了 pip，你可以在 cmd 工具中输入 pip install ipython。如果系统报错的话，去下载 pip 安装脚本，用 chdir C:\Users\YOUR_NAME\Downloads 命令将目录切换到 Downloads 文件夹（把 YOUR_NAME 换成你计算机主目录的名字）。然后，你应该可以输入 python get-pip.py 来运行下载的文件。你需要管理员权限来确保正确安装。

在使用 pip 时，你的计算机在 PyPI（https://pypi.python.org/pypi）上搜索指定的代码包或代码库，将其下载到计算机中并安装。你无需使用浏览器来下载代码库，省去了许多麻烦。

安装工作已经基本完成。最后一步是安装代码编辑器。

1.2.5　安装代码编辑器

在写 Python 代码时需要一个代码编辑器，因为 Python 需要特殊的间距、缩进和字符编码才能正常运行。有多种代码编辑器可供选择。本书的一位作者使用 Sublime。它是免费的，但在你使用一段时间后会建议你象征性地支付一点费用，以支持当下和未来的开发。你可以在 http://www.sublimetext.com 下载 Sublime。另一款完全免费且跨平台的文本编辑器是 Atom（https://atom.io）。

有些人对代码编辑器比较挑剔。你不一定要使用我们推荐的编辑器，但我们建议不要使用 Vim、Vi 或 Emacs，除非你用过这些工具。一些编程的纯粹主义者只用这些工具来写代码（本书的一位作者就是这样），因为他们可以完全用键盘来操纵编辑器。但是，如果你没有任何经验就选择这些编辑器的话，可能会在阅读本书的过程中困难重重，因为你要同时学习两件事情。

　一次只学习一件事情，多试用几款编辑器，直到找到可以让你轻松自如写代码的那一款。对于 Python 开发来说，最重要的是要有一款用起来舒服的编辑器，同时支持许多文件类型（能支持 Unicode 和 UTF-8）。

下载选定的编辑器并安装之后，运行程序检查是否安装成功。

1.2.6　安装IPython（可选）

如果你想安装更高级的 Python 解释器，我们推荐安装一个叫 IPython 的库（下载地址： http://ipython.org/install.html）。在附录 F 中我们讲了 IPython 的优点、用例，以及如何安装 IPython。IPython 并不是必需的，但它在 Python 入门阶段十分有用。