Python基础--Day01--Python初识&环境安装

0、Python基础

模块概述

欢迎来到本书的第一模块——Python基础！在这个模块中，我们将为您介绍Python编程语言最基础、最重要的概念和技术。

我们将从变量开始，通过学习运算符操作基本数据类型完成对于语句的学习，这是构建任何程序的基础。随后，我们将深入研究高级数据类型，包括列表和字典。列表是序列类型中的代表，而字典则是一种键值对的数据结构，用于存储和检索具有唯一标识符的值。通过列表和字典的学习，我们能够更加高级有效地组织管理数据。

除了基本和高级数据类型，我们还将介绍Python的流程控制语句。这些语句允许您根据条件执行不同的代码块、进行循环迭代和创建函数。通过学习流程控制语句，您将能够编写更加灵活和逻辑清晰的程序，实现不同的控制流程和决策。

在本模块中，我们将提供丰富的示例代码和练习，通过实践来巩固您的学习成果。我们将逐步引导您掌握Python的基础概念，培养解决问题的思维方式，并为您打下坚实的编程基础。

1、计算机组成原理

计算机组成原理是研究计算机硬件和软件组成及其相互关系的学科领域。它涵盖了计算机系统的各个方面，包括计算机的功能、组件、数据表示、指令集体系结构、处理器设计、存储器层次结构、输入输出系统、总线结构、操作系统以及计算机网络等。

冯·诺依曼体系结构：计算机通常采用冯·诺依曼体系结构，包括中央处理器（CPU）、存储器（内存）、输入设备和输出设备。它们通过总线进行数据和指令的传输。

  1. 中央处理器（CPU）：CPU是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。它包括控制单元和算术逻辑单元（ALU），控制单元负责指令的解码和控制，ALU负责执行算术和逻辑操作。

  2. 存储器：存储器用于存储数据和指令。计算机中的存储器层次结构包括寄存器、、主存（内存）和辅助存储器。寄存器是最快速但容量最小的存储器，用于存储处理器中的数据和指令。主存是计算机的主要存储器，用于存储程序和数据。辅助存储器（如硬盘、固态硬盘）用于长期存储大量的数据。

  3. 输入输出设备：输入输出设备用于与计算机进行交互和数据的输入输出。常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，输出设备包括显示器、打印机、音频设备等。输入输出设备通过接口和控制器与计算机连接。

  4. 总线：总线是计算机中各个组件之间进行数据传输的通道。它包括数据总线、地址总线和控制总线。数据总线用于传输数据，地址总线用于指定数据的存储位置，控制总线用于传输控制信号。

2、编程语言

2.1、什么是编程语言

编程语言是一种用于编写计算机程序的形式化语言。它是一种人与计算机之间进行交流的工具，用于描述和指示计算机执行特定任务或完成特定操作的步骤和逻辑。

编程语言可以分为多种类型，包括低级语言和高级语言。低级语言如汇编语言直接与计算机硬件交互，更接近机器语言。高级语言如Python、Java、C++等提供了更高级别的抽象和功能，使开发人员能够更快速、易读、易维护地编写程序。

机器指令（1930-1960s）

机器语言阶段：计算机本质上就是一台只懂得执行简单指令的机器。而执行的指令也就是我们说的机器指令，其实背后对应的就是一个个电路运算，例如算术运算、逻辑运算、存储等等。指令的执行本质就是由CPU来触发这些对应的电路执行从而完成特定的功能。

二进制的数字指令映射电路运算

汇编语言（1947 ）

汇编语言阶段：机器语言对人类来说非常晦涩和难以理解。这使得编写和理解机器语言程序非常困难和容易出错。为了让人类能够更方便地编写和理解计算机程序，汇编语言应运而生。汇编语言本质就是数字符号化。

  1. 汇编核心就是指令符号化

  2. 什么是汇编器

高级语言（1972 ）

尽管汇编语言比机器语言更容易理解，但仍然需要编写大量的指令来完成复杂的任务，包括各种底层硬件的直接操作。这对于开发人员来说是一项繁琐和容易出错的工作。为了进一步提高编程效率和可读性，高级语言应运而生。

高级语言是一种更加抽象和易用的编程语言，如C，Java、Python等。它们提供了更高级别的抽象，包括更丰富的数据类型、复杂的数据结构、函数、类、库等。使用高级语言，开发人员可以用更简洁、易读的方式表达程序的逻辑和算法，而不需要关注底层的机器细节。

随着计算机硬件的发展，高级语言的应用越来越广泛，例如 C、C++、Java、Python、JavaScript 等。

  1. 高级语言的核心就是语句封装了指令

  2. 什么是编译器或解释器

总之，高级语言的出现使得编程变得更加高效、易读和易维护。它们提供了更强大、更友好的工具和库，使开发人员能够更快速地构建复杂的应用程序，并推动了软件开发的快速发展。

2.2、编译型语言与解释型语言

编译型语言的代码在执行之前需要经过编译器的处理。编译器将源代码作为输入，通过多个阶段的处理生成机器码（目标代码），然后将目标代码链接为可执行文件。这个可执行文件可以直接在计算机上执行。编译型语言的典型代表是C、C++和Pascal等。

编译型语言的特点包括：

  1. 编译过程在代码执行之前进行，只需要进行一次编译。

  2. 编译后的代码执行效率高，因为它是直接由计算机硬件执行的机器码。

  3. 可执行文件独立于源代码，可以在不同的计算机上执行，前提是目标机器上有相应的编译器和运行时支持。

  4. 编译型语言对代码的静态类型检查较为严格，需要在编译时确定变量的类型和错误检查。

解释型语言的代码在执行时逐行被解释器解释执行，不需要显式的编译过程。解释器将源代码逐行解释翻译成机器码或虚拟机指令，并实时执行。解释型语言的典型代表是Python、JavaScript和Ruby等。

解释型语言的特点包括：

  1. 不需要显式的编译过程，代码可以直接执行。

  2. 每次执行都需要解释器逐行解释代码，因此执行效率相对较低。

  3. 源代码可以跨平台执行，只需要针对不同平台提供相应的解释器。

  4. 解释型语言通常具有动态类型检查的特性，变量的类型在运行时确定。

2.3、主流编程语言

3、Python介绍

Python 是1989 年荷兰人 Guido van Rossum （简称 Guido）在圣诞节期间为了打发时间，发明的一门面向对象的解释性编程语言。Python来自Guido所挚爱的电视剧Monty Python’s Flying Circus。

Guido对于Python的设计理念就是一门介于shell和C之间的语言。可以像shell那样，轻松高效编程，也可以像C语言那样，能够全面调用计算机的功能接口。

比如实现一个文件单词频率统计，分别通过C语言和Python实现

python的设计哲学：优雅、明确、简洁。

  • 简洁优雅：Python的语法非常简洁，使用空格缩进来表示代码块，而不是使用大括号。这使得代码更加易读、易维护和易于理解。

  • 易学易用：Python具有较低的学习曲线，语法简单直观，对初学者非常友好。它提供了丰富的标准库和第三方库，用于处理各种任务，如数据处理、网络编程、图形界面开发等。

  • 大量的库和生态系统：Python拥有强大的库生态系统，如NumPy、Pandas、Matplotlib、SciPy、TensorFlow、Django等。这些库提供了丰富的功能和工具，加速了开发过程，使得开发者能够快速构建复杂的应用程序。

  • 跨平台性：Python可以在多个操作系统上运行，包括Windows、Linux、macOS等。这使得开发者能够轻松地在不同平台上部署和运行他们的应用程序。

  • 社区支持：Python拥有庞大的开发者社区，提供了丰富的文档、教程和资源。开发者可以从社区中获取帮助、分享经验和学习最佳实践。

Python在各个领域得到广泛应用，包括科学计算、数据分析、人工智能、机器学习、Web开发、网络爬虫、自动化脚本、游戏开发等。

总之，Python是一种强大而灵活的编程语言，适用于从小型脚本到大型应用程序的开发。其简洁的语法、丰富的库和友好的社区使得Python成为许多开发者的首选语言。

4、终端环境

终端环境是计算机操作系统提供的一种命令行界面，也称为命令行终端或控制台。它允许用户通过键盘输入命令并接收计算机的输出结果。终端环境提供了一种直接而强大的方式来与计算机交互和管理系统。

4.1、win系统

# (1) cd 路径切换
cd：切换当前工作目录。例如：
    cd /path/to/directory：切换到指定路径的目录。
    cd ~：切换到当前用户的主目录。
    cd ..：切换到上级目录。
D: # 切换另外一个盘符，再继续cd
    
# (2) 创建文件夹
mkdir 文件夹名 
​
# (3) 创建文件：echo命令将空内容输出到一个新文件中
echo. > filename.txt
​
# (4) 显示文件内容
type file_name
​
# (4) 清空终端显示
cls
​
# (5) 删除
del file_name # 删除文件
rmdir /s yuan # 删除文件夹

4.2、Mac系统

cd /  # 进入根路径 
touch 文件名   # 创建文件
open 文件名    # 打开文件
cat file_name # 显示文件的内容
clear # 清空终端显示
rm file_name  # 删除文件 
rm -r directory_name # 递归删除文件夹

5、Python环境安装

进入Python官网：

https://www.python.org/

5.1、window版本

安装包：

安装过程：

 由于我已安装过，所以下面的图例使用旧图，不在实操

打开终端【win+R】

我们的第一个Python程序：

  • 内置函数print()，可以打印文本字符串到控制台

  • 顶格位置

5.2、MAC版本

进入页面，拉到最后：

此时正在下载mac系统的Python安装包【注意不是解释器】

open /Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.12/

环境变量：

  1. Python的环境变量可以放在zprofile和bash_profile中的任意一个文件中，具体取决于你使用的是哪个Shell。

  • 如果你使用的是Zsh Shell，你可以将Python的环境变量设置放在~/.zprofile文件中。

  • 如果你使用的是Bash Shell，你可以将Python的环境变量设置放在~/.bash_profile文件中。

如果全局变量没有配置，手动配置：

1. vim ~/.zprofile
​
2. PATH="/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.12/bin:${PATH}"
   export PATH

内置函数print()，可以打印文本字符串到控制台

6. Pycharm安装与使用

6.1、Pycharm下载与安装

官网：

https://www.jetbrains.com/zh-cn/pycharm/

安装包：

安装流程：

启动Pycharm：

6.2、Pycharm的基本使用

强烈建议初学者按图中所示选用本地的 Python 解释器。默认情况下，PyCharm会选用第一种配置方式，它会自动为项目配置虚拟环境，即向项目中添加运行 Python 程序所必备的文件（例如 Python 解释器和标准库文件），但这些文件对于初学者来说，是晦涩难懂的，我们会在后面给大家详细介绍，但对 Python 入门没有任何帮助。

  1. 文件和文件夹管理

  2. 代码编辑

  3. 程序执行

  4. 结果显示

再加上各种提示功能和快捷操作，Pycharm大大提高了我们代码开发的效率

6.3、Pycharm的常用配置

  1. 主题配置

  2. 字体大小

    （1）直接设置

    （2）滚轮配置

  3. 解释器配置

  4. Pycharm常用的快捷键：

7. 今日作业

  1. 计算机系统中都扮演着存储数据的角色有哪些，读写速度如何排序？

  2. 一个程序打开，即被执行后，生成的数据存储在哪里？

  3. Python是编译型语言还是解释型语言？

  4. 简述Python的语言的优缺点和广泛应用在哪些领域

  5. 简述下你对Python解释器的理解，目前市场广泛使用的解释器版本？

  6. 简述环境变量的作用

  7. Python脚本的执行命令？

  8. 简述下Python的交互式模式（Interactive Mode ）和脚本模式（Script Mode），两者的使用场景和方式

  9. 简述下Pycharm的作用以及和Python解释器的关系

  10. 在Pycharm中创建一个Python代码项目目录，文件夹Day01，以及第一个Python程序，实现在控制台打印【你的姓名】你好，欢迎来到Python的编程世界！的文本输出。

 

 

posted @ 2025-07-14 14:07  L遇上J  阅读(13)  评论(0)    收藏  举报