知识入门
1.Python概述
Python最初用于编写自动化脚本，随着版本的不断更新和新功能的添加，越来越多地被用于独立的大型项目的开发。Python主要应用于以下领域：Web和Internet开发、科学计算和统计、人工智能、大数据处理、网络爬虫、游戏开发、图形处理、界面开发等。
Python的创始人为荷兰人吉多·范罗苏姆（Guido Van Rossum）。1989年圣诞节期间，在阿姆斯特丹，他为了打发无趣时光，决心开发一个新的脚本解释程序作为ABC语言的一种继承，Python便应运而生。Python的名字取自英国20世纪70年代首播的电视喜剧《蒙提·派森的飞行马戏团》（Monty Python's Flying Circus）。Python的标志如图1-1所示。
图1-1 Python的标志
2.Python的主要特点
Python主要具有以下特点。
（1）易于学习：Python的关键字较少，结构简单，语法定义明确，学习起来更加容易。
（2）易于阅读：Python代码的定义清晰，具有很强的可读性，具有比其他语言更有特色的语法结构。
（3）易于维护：Python的一个成功之处在于它的源代码容易维护。
（4）拥有丰富的标准库：Python最大的优势之一是拥有丰富的库，并且这些库都是跨平台的，在UNIX、Windows和mac OS等上都能兼容得很好。
（5）支持互动模式：Python支持互动模式，它是一种可以从终端输入代码并运行以获得结果的语言，能进行互动的测试和代码片断调试。
（6）可移植：基于其开放源代码的特性，Python可以被移植到多个平台使用。
（7）可嵌入：可以将Python嵌入C/C++程序中，让C/C++程序获得“脚本化”的能力。
（8）可扩展：如果需要一段运行很快的关键代码，或者想要编写一些不愿开放的算法程序，可以使用C语言或C++完成这部分程序，然后在Python程序中进行调用。
（9）支持数据库应用：Python提供主要商业数据库的接口。
（10）支持GUI编程：Python支持图形用户界面（Graphical User Interface,GUI）编程，可以创建GUI并移植到许多系统中调用。
3.Python程序的常用开发环境
Python程序常用的开发环境主要有以下几个。
（1）IDLE:Python内置的集成开发环境（Integrated Development Environment,IDE），随Python安装包提供。
（2）PyCharm：由JetBrains公司开发，带有一整套可以帮助用户在使用Python开发时提高效率的工具，例如项目管理、程序调试、语法高亮、代码跳转、智能提示、单元测试以及版本控制。
另外，EditPlus、UltraEdit等通用的文本编辑器软件也能对Python代码编辑提供一定的支持，例如支持代码自动着色、快捷键等。
Python主要有两个版本，分别为2.x版（简称Python 2）和3.x版（简称Python 3），本书使用的是64位Python 3.10.2。
4.Python程序的常用开发工具——PyCharm
Python的IDE非常多，如Visual Studio Code、Sublime Text、Python自带的编辑器IDLE、Jupyter、Eclipse+PyDev等。PyCharm是其中深受欢迎、使用非常广泛的Python IDE，其界面友好、功能丰富。许多程序员选择使用PyCharm来开发简洁、易于使用的应用程序。无论是入门级程序开发还是专业项目的开发，都可以使用PyCharm。
PyCharm具有以下功能，在开发Python程序时更具优势。
（1）编码协助。PyCharm提供了一个可补全代码、支持代码折叠和分割窗口的智能、可配置的编辑器，可帮助用户更快、更轻松地完成编写代码的工作。
（2）项目代码导航。PyCharm可帮助用户从一个文件导航至另一个文件，从方法调用处导航至方法定义处，甚至可以穿过类的层次。若用户学会使用相应的快捷键，甚至能更快地导航。
（3）代码分析。用户可使用PyCharm的编程语法、错误高亮、智能检测以及一键式代码快速补全等功能优化代码。
（4）Python重构。有了该功能，用户便能在项目范围内轻松地进行重命名，提取方法、变量、常量等，以及进行前推/后退重构。
（5）支持Django。有了PyCharm自带的HTML、CSS和JavaScript编辑器，用户可以更快速地通过Django框架进行Web开发。此外，PyCharm还支持CoffeeScript、Mako和Jinja2。
（6）集成版本控制。登录、退出、视图拆分与合并等功能都集成在PyCharm统一的VCS用户界面中。
（7）具有图形页面调试器。用户可以用PyCharm自带的、功能全面的调试器对Python或者Django应用程序以及测试单元进行调整，该调试器自带断点、步进、多画面视图、窗口以及评估表达式等功能。
（8）集成的单元测试。用户可以在一个文件夹内运行一个测试文件、单个测试类、一个方法或者所有测试项目。
5.交互式编程与脚本式编程
Python的编程方式主要有交互式编程、脚本式编程两种。
（1）交互式编程。
打开命令提示符窗口，在窗口命令提示符“＞”后输入“python”命令来启动Python解释器，进入交互式编程，会出现Python提示符“＞＞＞”。
在Python提示符“＞＞＞”后输入以下语句，然后按【Enter】键查看运行效果。
print ("Hello, Python!")
以上语句的运行结果如下。
Hello, Python!
（2）脚本式编程。
先把Python语句写好，保存在扩展名为“.py”的文件里，然后从外部调用这个文件。
将如下代码输入“hello.py”文件（保存路径为D:\PyCharmProject\Test）中。
print ("Hello, Python!")
打开命令提示符窗口，然后在窗口命令提示符“＞”后输入以下命令运行该脚本文件。
python D:\PycharmProject\Test\hello.py
输出结果如下。
Hello, Python!
【注意】与交互式编程不同的是，不要在命令提示符窗口内输入“python”并按【Enter】键，而是直接在窗口命令提示符“＞”后输入命令运行脚本文件。
6.Python 3默认的编码
在默认情况下，Python 3源代码文件以UTF-8为编码，所有字符串都是unicode字符串。当然也可以为源代码文件指定不同的编码。
7.Python标识符的基本要求
Python标识符的基本要求如下。
（1）标识符中的第1个字符必须是字母表中的字母或下划线“_”。
（2）标识符从第2个字符开始可以是字母、数字或下划线“_”。
（3）标识符对大小写敏感。
（4）在Python 3中，非ASCII标识符是允许使用的。
8.Python的保留字
保留字即关键字，是Python的专用单词，不能把它们用作任何标识符。如果使用关键字作为变量名，Python解释器会报错。
Python 3包含表1-1所示的35个关键字。
表1-1 Python 3的关键字
Python的标准库提供了一个keyword模块，可用于查看当前版本的所有关键字。输入如下代码。
＞＞＞import keyword #导入keyword模块 ＞＞＞keyword.kwlist #显示所有关键字
只要先导入keyword模块，然后调用keyword.kwlist即可查看Python包含的所有关键字。运行上面的代码，输出结果如下。
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']
上面这些关键字都不能作为变量名。