Python 3 - 环境搭建

Python 3 - 环境搭建

Python 3 可在 Windows、macOS 和各种 Linux 发行版上运行。在开始编码之前，您需要安装 Python 并搭建开发环境。

Python 2 已于 2020 年 1 月结束生命周期。本教程仅关注 Python 3（版本 3.6 及更新）。

检查您的安装

您的系统上可能已经安装了 Python，尤其是在 macOS 和 Linux 上。打开终端或命令提示符，尝试以下命令：

python --version
# 或者，特别是在同时安装了 Python 2 和 3 的系统上：
python3 --version

如果您看到版本号（例如，Python 3.11.4），则表示已安装 Python。如果未看到，或者版本较旧（如 Python 2.7），则需要安装或更新。

安装 Python

Python 的主要来源是官方网站：https://www.python.org/downloads/。下载推荐的与您的操作系统匹配的最新稳定版本。

Windows

从 Python 网站下载推荐的安装程序（通常是 .exe 文件）。安装过程中：

• 最关键的是，勾选 “Add Python X.Y to PATH”（其中 X.Y 是版本号）的复选框。这使得 Python 可以从命令提示符访问。
• 选择 “Install Now” 选项使用默认设置，或选择 “Customize installation” 以获得更多控制权（例如，更改安装位置）。

安装完成后，关闭并重新打开命令提示符，然后使用 python --version 验证安装。

macOS

从 Python 网站下载 macOS 安装程序（.pkg 文件）。双击文件并按照安装向导进行操作。安装程序通常会自动处理 PATH 配置。

此外，如果您使用 Homebrew 包管理器，您可以使用以下命令安装 Python：

brew install python3

在终端中，使用 python3 --version 验证安装。

Linux

大多数现代 Linux 发行版都预装了 Python 3。如果没有，或者您需要特定版本，请使用您的发行版包管理器：

• Debian/Ubuntu: sudo apt update && sudo apt install python3 python3-pip python3-venv
• Fedora: sudo dnf install python3 python3-pip
• CentOS/RHEL: sudo yum install python3 python3-pip (在旧版本上可能需要启用特定的软件源，如 EPEL)

使用 python3 --version 验证安装。请注意，在许多 Linux 系统上，python 可能仍然指向 Python 2（如果已安装），因此请明确使用 python3 和 pip3。

虚拟环境：最佳实践

强烈建议为您的 Python 项目使用虚拟环境 (virtual environments)。虚拟环境是一个独立的目录，包含特定的 Python 解释器及其自己的一套已安装包。

为什么要使用虚拟环境？

• 依赖管理: 不同的项目可能需要同一库的不同版本。虚拟环境通过隔离每个项目的依赖项来防止冲突。
• 系统整洁: 避免全局安装包，保持您的系统 Python 安装干净。
• 可重现性: 使用 requirements.txt 文件，可以轻松地在另一台机器上或协作时重新创建项目环境。

使用 venv（内置模块）

Python 3 包含 venv 模块，用于创建虚拟环境。以下是一个典型的工作流程：

# 1. 导航到您的项目目录
cd my_project

# 2. 创建一个虚拟环境（例如，命名为 '.venv'）
# 在 Windows 上：
python -m venv .venv
# 在 macOS/Linux 上：
python3 -m venv .venv

# 3. 激活虚拟环境
# 在 Windows（命令提示符）上：
.venv\Scripts\activate.bat
# 在 Windows（PowerShell）上：
.venv\Scripts\Activate.ps1
# 在 Windows（Git Bash）上：
source .venv/Scripts/activate
# 在 macOS/Linux 上：
source .venv/bin/activate

# 您的提示符现在应该在开头显示 (.venv)

# 4. 安装包（它们将安装在 .venv 内部）
pip install requests numpy pandas

# 5. 在您的项目上工作...

# 6. 完成后停用环境
deactivate

请记住每次在项目上工作时都要激活环境。.venv 目录通常应该添加到您的项目的 .gitignore 文件中。

使用 pip 管理包

pip 是 Python 的标准包安装程序。您可以使用它从 Python 包索引 (PyPI) 和其他来源安装库（包）。

常用的 pip 命令（在已激活的虚拟环境中运行）：

• pip install <package_name>: 安装一个包。
• pip install -r requirements.txt: 安装文件中列出的包。
• pip list: 列出已安装的包。
• pip freeze > requirements.txt: 将已安装的包及其版本保存到文件中。
• pip uninstall <package_name>: 卸载一个包。
• pip install --upgrade <package_name>: 升级一个包。
• pip install --upgrade pip: 升级 pip 本身。

运行 Python 代码

有几种方法可以运行 Python 代码：

1. 交互式解释器 (REPL)

在您的终端/命令提示符中输入 python 或 python3。这将打开 Python 的 Read-Eval-Print Loop (REPL)，您可以在其中键入命令并立即查看结果。它非常适合测试小的代码片段。

>>> print("Hello from the interpreter!")
Hello from the interpreter!
>>> 2 + 2
4
>>> exit() # 或者按下 Ctrl+Z 再 Enter (Windows)，Ctrl+D (macOS/Linux)

2. 运行脚本文件

将您的 Python 代码保存在扩展名为 .py 的文件中（例如，my_script.py）。从终端使用以下命令运行：

# 确保您位于包含该文件的目录中
python my_script.py
# 或者
python3 my_script.py

在 Linux/macOS 上，您还可以使脚本可执行：

# 在 my_script.py 文件最顶部添加这行：
#!/usr/bin/env python3

# 使脚本可执行：
chmod +x my_script.py

# 直接运行：
./my_script.py

3. 集成开发环境 (IDE) 和编辑器

IDE 提供了全面的功能，如代码编辑、调试、测试和版本控制集成。流行的选择包括：

• Visual Studio Code (VS Code): 免费、高度可扩展的编辑器，通过扩展提供出色的 Python 支持。
• PyCharm: 功能强大的 Python 专用 IDE（社区版免费，专业版付费）。
• IDLE: Python 安装包中包含的简单 IDE。适合初学者，但缺乏高级功能。
• Jupyter Notebook/Lab: 基于 Web 的环境，在数据科学领域非常流行，可以将代码、文本和可视化内容放在一个文档中。
• 其他编辑器，如 Sublime Text、Atom、Vim、Emacs 也对 Python 提供强大的支持。

大多数 IDE 和现代编辑器允许您直接在应用程序中运行 Python 脚本。

环境变量（简要概述）

环境变量是系统范围的设置。虽然 venv 减少了对它们的依赖，但有些是相关的：

• PATH（或 Windows 上的 Path）： 列出操作系统查找可执行程序的目录。Python 安装程序通常会修改此变量（如果您选择了该选项），以便您可以在任何位置运行 python。
• PYTHONPATH： 工作方式类似于 PATH，但它告诉 Python 解释器在哪里查找模块文件。通常不建议手动设置此变量；更倾向于在虚拟环境中安装包或正确组织您的项目结构。
• PYTHONSTARTUP： 指向一个 Python 脚本的路径，该脚本在交互式解释器启动时自动运行。
• PYTHONHOME： 替代的模块搜索路径；标准用法很少需要。

对于标准开发，您通常不需要手动配置这些变量，尤其是在使用虚拟环境时。