1.1.3 集成开发环境(IDE)

本节介绍两个常用的Python集成开发环境，它们能实现自动完成、定义跳转、自动重构、调试等常用的IDE功能，并集成了IPython的交互环境以及查看数组、绘制图表等科学计算开发中常用的功能。熟练使用这些工具能极大地提高编程效率。

1．Spyder

Spyder是由WinPython的作者开发的一个简单的集成开发环境，可通过WinPython的安装目录下的Spyder.exe来运行。如果读者希望在本书的开发环境中运行Spyder，可以在run_console.bat开启的命令行中输入spyder命令。

和其他的Python开发环境相比，它最大的优点就是模仿MATLAB的“工作空间”的功能，可以很方便地观察和修改数组的值。图1-2是Spyder的界面截图。

Spyder的界面由许多泊坞窗口构成，用户可以根据自己的喜好调整它们的位置和大小。当多个窗口在一个区域中时，将使用标签页的形式显示。例如在图1-2中，可以看到“Editor”、“Variable explorer”、“File explorer”、“IPython console”等窗口。在View菜单中可以设置是否显示这些窗口。表1-2中列出了Spyder的主要窗口及其作用：

按F5键将在另外的控制台进程中运行当前编辑器中的程序。第一次运行程序时，将弹出一个如图1-3所示的运行配置对话框。在此对话框中可以对程序的运行进行如下配置：

●Command line options：输入程序的运行参数。

●Working directory：输入程序的运行路径。

●Execute in current Python or IPython interpreter：在当前的Python控制台中运行程序。程序可以访问此控制台中的所有全局对象，控制台中已经载入的模块不需要重新载入，因此程序的启动速度较快。

●Execute in a new dedicated Python interpreter：新开一个Python控制台并在其中运行程序，程序的启动速度较慢，但是由于新控制台中没有多余的全局对象，因此更接近真实运行的情况。当选择此项时，还可以勾选“Interact with the Python interpreter after execution”，这样当程序结束运行之后，控制台进程继续运行，可以通过它查看程序运行之后的所有全局对象。此外，还可以在“Command line options”中输入新控制台的启动参数。

●Execute in an external System terminal：选择该选项则完全脱离Spyder运行程序。

运行配置对话框只会在第一次运行程序时出现，如果想修改程序的运行配置，可以按F6键来打开运行配置对话框。

控制台中的全局对象可以在“Variable explorer”窗口中找到。此窗口支持数值、字符串、元组、列表、字典以及NumPy的数组等对象的显示和编辑。图1-4（左）是“Variable explorer”窗口的截图，列出了当前运行环境中的变量名、类型、大小及其内容。右键单击变量名，会弹出对此变量进行操作的菜单。在菜单中选择Edit选项，弹出图1-4（右）所示的数组编辑窗口。此编辑窗口中的单元格的背景颜色直观地显示了数值的大小。当有多个控制台运行时，“Variable explorer”窗口显示当前控制台中的全局对象。

选择菜单中的Plot选项，将弹出如图1-5所示的绘图窗口。在绘图窗口的工具栏中单击最右边的按钮，将弹出一个编辑绘图对象的对话框。图中使用此对话框修改了曲线的颜色和线宽。

Spyder的功能比较多，这里仅介绍一些常用的功能和技巧：

●默认配置下，“Variable explorer”中不显示大写字母开头的变量，可以单击工具栏中的配置按钮（最后一个按钮），在菜单中取消“Exclude capitalized references”的勾选状态。

●在控制台中，可以按Tab键自动补全。在变量名之后输入“?”，可以在“Object inspector”窗口中查看对象的说明文档。此窗口的Options菜单中的“Show source”选项可以开启显示函数的源程序。

●可以通过“Working directory”工具栏修改工作路径，用户程序运行时，将以此工作路径作为当前路径。只需要修改工作路径，就可以用同一个程序处理不同文件夹下的数据文件。

●在程序编辑窗口中按住Ctrl按键，并单击变量名、函数名、类名或模块名，可以快速跳转到其定义位置。如果是在别的程序文件中定义的，将打开此文件。在学习一个新的模块库的用法时，经常需要查看模块中的某个函数或某个类是如何定义的，使用此功能可以帮助我们快速查看和分析各个库的源程序。

2．PyCharm

PyCharm是由JetBrains开发的集成开发环境，具有项目管理、代码跳转、代码格式化、自动完成、重构、自动导入、调试等功能。虽然专业版价格比较高，但是提供的免费社区版具有开发Python程序所需的所有功能。如果读者需要开发较大的应用程序，使用它可以提高开发效率，保证代码的质量。

如果读者使用本书提供的便携WinPython版本，那么需要在PyCharm中设置Python解释器。通过菜单“File”→“Settings”打开配置对话框，在左栏中找到“Project Interpreter”，然后通过右侧的齿轮按钮，并选择弹出菜单中的“Add Local”选项，即可打开如图1-6所示的对话框。

由于本书提供的代码没有复制到Python的库搜索路径中，可以将scpy2的路径添加进PYTHONPATH环境变量，或者在PyCharm中将scpy2所在的路径添加进Python的库搜索路径。单击上面提到的齿轮按钮，并选择“More…”，将打开图1-7中左侧的对话框，选择解释器之后，单击右侧工具栏中最下方的按钮，打开路径配置对话框，通过此对话框添加本书提供的scpy2库所在的路径。