第一部分：Python基础入门

第一章：Python世界巡礼

1.1 什么是Python？—— 编程语言的哲学

想象一下，你想让电脑帮你做一件事，比如计算1+1。电脑本身只懂得“0”和“1”这种非常底层的语言，我们人类很难直接使用。因此，我们需要一个“翻译官”—— 这就是编程语言。

Python就是一种非常流行的编程语言。

你可以把Python理解成一门人类和电脑都能听懂的“通用语”。我们用Python写下指令，Python解释器会把这些指令“翻译”成电脑能理解的机器码，然后电脑就会去执行。

Python的哲学是什么？

与其他编程语言相比，Python特别强调简洁和可读性。它的核心思想可以总结为“Python之禅”(The Zen of Python)，你甚至可以在你的Linux终端里看到它。

1. 打开你的终端（Terminal）。

2. 输入 python3 然后按回车，进入Python的交互模式。

3. 输入 import this 然后按回车。

你会看到一段英文的诗，其中几句核心理念是：

• 优美胜于丑陋 (Beautiful is better than ugly.)：代码应该写得漂亮、优雅。

• 明了胜于晦涩 (Explicit is better than implicit.)：代码要清晰直白，不要让人猜。

• 简单胜于复杂 (Simple is better than complex.)：用简单的方法解决问题，而不是故作高深。

总结一下： Python是一门高级编程语言，它的设计哲学是让代码尽可能地像普通英文一样容易阅读和编写，让你能专注于解决问题，而不是纠结于复杂的语法。

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1.2 Python的优势与应用领域

为什么全世界有那么多人选择学习Python？因为它有非常明显的优势：

• 简单易学：语法非常接近英语，对于初学者非常友好。完成同一个任务，Python的代码量通常比其他语言（如Java, C++）少得多。

• 免费开源：你可以免费使用、分发Python，甚至参与到它的开发中。

• “自带电池” (Batteries Included)：安装好Python后，它就自带了一个庞大而功能丰富的“标准库”。这意味着很多常用的功能，比如处理时间、文本、文件等，你不需要自己从零开始写，直接调用现成的工具就行。

• 庞大的社区和生态系统：有无数的开发者在使用和贡献Python。这意味着：

  • 当你遇到问题时，很容易在网上找到答案。

  • 有海量的第三方库（别人写好的代码包）供你使用，几乎你想做的任何事，都有现成的库可以帮你。

• 跨平台：你写的Python代码可以在Linux、Windows、macOS等几乎所有操作系统上运行，无需修改。

它的应用领域非常广泛，几乎无所不包：

• Web开发：像国内的知乎、豆瓣，国外的YouTube、Instagram等网站的后端，都大量使用了Python。流行的框架有Django和Flask。

• 数据科学与分析：这是Python目前最火的领域。利用Pandas、NumPy、Matplotlib等库，可以轻松地处理、分析和可视化海量数据，从中发现价值。

• 人工智能 (AI) 与机器学习：Python是AI领域的首选语言。无论是图像识别、语音识别还是自然语言处理，顶级的AI框架如TensorFlow和PyTorch都主要使用Python。

• 自动化脚本：这是每个Linux用户都应该掌握的技能。你可以用Python编写脚本来自动完成日常的重复性工作，比如批量重命名文件、定时备份数据、自动发送邮件等。

• 游戏开发、网络爬虫、桌面应用开发等等。

一句话总结： Python像一把“瑞士军刀”，功能强大、用途广泛，而且非常容易上手。

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1.3 搭建你的第一个Python环境 (Python安装与版本选择)

在Linux上搭建Python环境非常简单，因为大多数Linux发行版（如Ubuntu, Fedora, CentOS）都预装了Python。我们要做的是确认版本并安装一些必要的工具。

第一步：检查Python版本

1. 打开你的终端。

2. 输入以下命令并按回车：

   Bash

   python3 --version
   

   你很可能会看到类似 Python 3.8.10 或 Python 3.10.6 的输出。这说明你的系统已经安装了Python 3。

重要知识点：Python 2 vs Python 3

Python有两个主要版本系列：Python 2和Python 3。Python 2已经于2020年停止官方支持，所以我们现在学习和使用的都应该是Python 3。 请务必记住这一点。在Linux中，python3 命令通常指向Python 3，而 python 命令可能指向Python 2或不存在。所以，我们始终使用 python3 命令。

第二步：如果系统没有Python 3怎么办？（可能性很小）

如果上一步提示命令未找到，你需要手动安装。

• 对于Debian/Ubuntu系统，使用 apt 包管理器：

  Bash

  sudo apt update
  sudo apt install python3
  

  （sudo是让你用管理员权限执行命令，apt update是更新软件列表，apt install是安装软件。）

• 对于Fedora/CentOS/RHEL系统，使用 dnf 或 yum：

  Bash

  sudo dnf install python3
  

  或

  Bash

  sudo yum install python3
  

第三步：安装pip（非常重要！）

pip 是Python的包管理器。你可以把它想象成一个应用商店，专门用来下载和管理Python的各种第三方库。

1. 在终端输入以下命令来安装pip：

   • 对于Debian/Ubuntu：

     Bash

     sudo apt install python3-pip
     

   • 对于Fedora/CentOS/RHEL：

     Bash

     sudo dnf install python3-pip
     

2. 安装完成后，验证一下是否成功：

   Bash

   pip3 --version
   

   如果能看到版本号，就说明pip也安装好了。

总结： 你的Linux系统很可能已经装好了Python 3。你只需要打开终端，用python3 --version确认一下，然后用sudo apt install python3-pip（或dnf）把包管理器pip装好，环境就搭建完成了！

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1.4 编写并运行你的第一个程序："Hello, World!"

这是所有程序员的起点，让我们用两种方式来完成它。

方式一：使用Python交互式解释器

这就像和Python聊天，你输入一行，它回应一行。适合做一些快速的小测试。

1. 打开终端。

2. 输入 python3 并按回车。

3. 你会看到一个提示符 >>>，这表示Python正在等待你的指令。

4. 现在，输入你的第一个指令：

   Python

   print("Hello, World!")
   

5. 按下回车。你会立刻看到屏幕上打印出了：

   Hello, World!
   

   讲解：print() 是Python的一个内置函数，它的作用就是把括号里的内容显示在屏幕上。引号 "" 里的内容被称为字符串，代表文本。

6. 想退出这个“聊天”模式，可以输入 exit() 或者按 Ctrl + D 快捷键。

方式二：创建并运行一个Python脚本文件（这是更常规的方式）

1. 创建文件：在终端里，我们可以用一个简单的文本编辑器 nano 来创建一个文件。输入：

   Bash

   nano hello.py
   

   （hello.py 是文件名，.py 是Python文件的标准扩展名。）

2. 编写代码：这会打开一个简单的编辑器界面。在里面输入和上面完全一样的代码：

   Python

   print("Hello, World!")
   

3. 保存并退出：

   • 按下 Ctrl + X 组合键。

   • 编辑器会问你是否要保存，按 Y (代表Yes)。

   • 然后它会确认文件名，直接按回车即可。 你就回到了终端界面。

4. 运行脚本：现在，我们告诉Python 3去执行这个文件里的代码。在终端输入：

   Bash

   python3 hello.py
   

5. 按下回车，你将再次在屏幕上看到 Hello, World!。

恭喜你！ 你已经成功编写并运行了你的第一个Python程序！

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1.5 使用集成开发环境 (IDE) - VS Code与PyCharm入门

虽然用nano这样的简单文本编辑器可以写代码，但当你的项目变大时，会很不方便。这时我们就需要IDE (Integrated Development Environment，集成开发环境)。

IDE就像一个为程序员打造的“超级工作室”，它集成了代码编辑器、调试器、项目管理等多种强大功能，能极大地提高你的编程效率。

• 它有什么好处？

  • 语法高亮：代码中的不同部分（如函数、字符串、数字）会显示不同颜色，一目了然。

  • 代码补全：你只用打出几个字母，它就会智能提示你可能想输入的完整代码。

  • 错误提示：在你写代码的时候，如果出现语法错误，它会立刻划线提醒你。

  • 一键运行和调试：不用再手动敲命令，点击一个按钮就能运行代码。

对于初学者，我们主要推荐两款：VS Code 和 PyCharm。

Visual Studio Code (VS Code)

• 特点：由微软开发，轻量、快速、免费，并且通过安装各种“扩展”可以变得无比强大，支持几乎所有编程语言。

• 如何在Linux上安装：

  1. 打开你的浏览器，访问 VS Code 官网：https://code.visualstudio.com/

  2. 网站会自动检测到你的系统是Linux，并提供 .deb (适用于Ubuntu/Debian) 和 .rpm (适用于Fedora/CentOS) 两种安装包。下载适合你的版本。

  3. 下载后，在你的文件管理器中找到它，双击即可通过软件中心进行安装。

• 为Python做准备 (最重要的一步！)

  1. 打开你安装好的VS Code。

  2. 看左侧边栏，找到一个像四个方块一样的图标，这就是“扩展”市场。

  3. 在顶部的搜索框里输入 Python。

  4. 找到那个由 Microsoft 发布的Python扩展，点击 Install 按钮。

  5. 安装完成后，VS Code就完全具备了Python开发的能力。你可以通过 File > Open Folder... 打开一个项目文件夹，然后开始编写你的 .py 文件了。

PyCharm

• 特点：由JetBrains公司开发，是专门为Python开发打造的IDE，功能极其专业和强大。

• 版本：它有两个版本：Community (社区版) 和 Professional (专业版)。社区版是完全免费的，功能对初学者来说绰绰有余。

• 如何在Linux上安装：

  1. 访问PyCharm官网：https://www.jetbrains.com/pycharm/

  2. 点击下载，选择 Community 社区版进行下载。它会给你一个 .tar.gz 格式的压缩包。

  3. 将这个压缩包解压到一个你喜欢的目录。

  4. 进入解压后的文件夹，找到 bin 目录，里面有一个 pycharm.sh 的脚本。在终端里运行它即可启动PyCharm。

     Bash

     cd /你解压的路径/pycharm-community-202X.X/bin
     sh pycharm.sh
     

  5. 首次启动后，它可以帮你创建一个桌面快捷方式，以后就方便了。

给小白的建议：

• 如果你希望有一个轻量级、启动快，并且以后可能还会学习其他语言（如JavaScript, HTML）的工具，从VS Code开始 是一个绝佳的选择。

• 如果你确定自己会长期、深度地专注于Python开发，PyCharm社区版 会提供更“开箱即用”的专业Python体验。

对于现在这个阶段，两者任选其一，安装好，并尝试在里面重复一遍 1.4 的"Hello, World!"程序，感受一下IDE带来的便利吧！