1.1.2 Python环境的安装

1.1.2.1 Python下载与安装

开发者可以在Python 官网查看Python 的最新版本、文档、资讯等，Python 官网页面如图1.2所示。

在Python官网页面中，单击“Documentation”可以下载Python的相关文档；单击“Downloads”可以下载Python的版本。

1）Python的安装

Python 可以安装在多个平台上，开发者需要根据自己使用的平台下载相应的安装包。不同平台的安装方式可能会有不同，如果所用的平台不支持二进制代码运行，则可以通过安装C语言编译器来手动编译安装Python。在手动编译安装Python的过程中，开发者可以有更多的选择性。相对于自动安装Python包，手动编译安装Python更适合平台的应用开发。

不同平台Python安装包的下载页面如图1.3所示。

图1.3中，“Source code”对应的安装包适合在UNIX、Linux平台上手动编译安装Python，其他的安装包可自动安装Python。下面给出了在不同平台上安装Python的步骤。

（1）在UNIX、Linux平台上手动编译安装Python的步骤如下：

① 在Python官网页面上单击“Downloads”→“Source code”。

② 选择适合UNIX、Linux平台的Python版本。

③ 单击对应版本的“Gzipped source tarball”可下载Python-3.x.x.tgz，其中的3.x.x表示Python的版本号。

④ 手动编译安装Python。如果需要自定义一些选项，则可以对Modules/Setup进行修改。注意：在手动编译安装Python前，必须确保平台已经安装了C编译器（如gcc）以及一些依赖包，以避免在安装过程中出错。例如，安装Python 3.6.1的命令如下：

这里要注意的是，如果平台中已经安装了其他版本的Python，如Python 3.1，则最好使用“make＆＆make altinstall”，这样可以避免平台中同时存在两个不同版本的Python。

检查Python 3.6.1是否正常可用的命令如下：

（2）在Windows平台上安装Python。下面给出了在Windows平台上安装Python 3.8.3的步骤。

① 在Python官网页面上单击“Downloads”→“Windows”。

② Windows平台需要下载“executable installer”版本的Python安装包。安装包下载链接中的x86表示该安装包适合32位的Windows平台，x86-64表示该安装包适合64位的Windows平台。适合64位Windows平台的Python3.8.3版本如图1.4所示。如果要在Python语言中使用MATLAB等软件的API（Application Programming Interface），则需要使用适合64位Windows平台的Python版本。

③ 双击下载的Python安装包（python-3.8.3-amd64.exe）即可自动安装 Python。注意：在安装过程中请勾选“AddPython3.8 to PATH”（见图1.5），这样安装程序会自动在环境变量中添加Python 3.8.3的安装路径，使得Windows平台的用户可在命令行工作模式（CMD模式）下直接运行Python程序并进入交互工作模式。

图1.5 勾选“AddPython3.8 to PATH”

④ 按快捷键Win+R，可进入CMD模式窗口（见图1.6），输入“python”后按下回车键。

当CMD模式窗口出现“＞＞＞”提示符时，说明Python安装成功，当前正处于Python的交互工作模式。此时输入任何字符或者Python程序代码，按回车键后会立刻得到响应。输入“exit（）”后按回车键，可以退出Python交互工作模式（直接关闭 CMD 模式窗口也可以退出Python交互工作模式）。

在Windows的开始菜单中搜索“IDLE”的应用程序，可通过IDLE应用程序进入Python交互工作模式，如图1.7所示。

（3）在Mac OS X平台上安装Python。Mac OS X平台通常都带有Python 2.7，如果想安装Python 3.x，则可以在Python官网页面下载并自动安装Python 3.x。开发者也可以手动编译安装Python 3.x。

2）使用pip管理Python库

（1）右键单击Windows的开始菜单，在弹出的右键菜单中选择“运行”，可打开“运行”对话框，在该对话框中输入“cmd”可进入命令行工作模式；开发者也可以在按下快捷键Win+R后，在“运行”对话框中输入“cmd”，进入命令行工作模式。对于Linux或者Mac OS X平台，需要进入终端窗口Terminal。

（2）在Windows命令行工作模式中，运行命令“pip install 模块名”，即可安装第三方开发的Python库。图1.8所示为在Windows平台通过pip安装django模块（一种Python Web应用开发库）。使用pip来安装Python库的方式对网络稳定性的要求相当高，当网络不稳定时，极易导致安装失败。通常情况下，Python 自带的 pip 版本较低，这很容易导致安装失败。在使用pip安装Python库时，首先要保证网络的稳定性，其次要通过命令“pip--update”将pip升级到最新版本。

（3）验证Python库是否安装成功。通过下面两种方式可以验证Python库是否安装成功：

① 首先在命令行工作模式中输入“python”，进入Python的交互工作模式，然后在“＞＞＞”提示符后输入“import 模块名”。如果没有任何提示，则说明Python库已安装成功；如果计算机反馈了信息，则说明Python库没有安装成功。

② 首先在命令行工作模式中输入“pip list”，然后在安装列表中查看前面通过pip install方式安装的Python库。如果安装列表中出现安装的Python库，则表示安装成功；否则表示安装失败。

（4）Python 库的安装位置。在Python的交互工作模式下，分别输入“import sys”和“sys.path”，就可以看到Python库的安装位置，如图1.9所示。

1.1.2.2 Python环境变量配置

1）环境变量配置

开发者在安装Python时可以根据自定义安装路径，无须将Python安装到指定的路径下，因此有可能发生Python解释器调用出错或者找不到Python解释器的问题。若发生这类问题，则可通过修改环境变量来解决。

环境变量中的路径变量是由操作系统维护的一个字符串，用于存放各种应用程序或可执行文件所在的文件目录。若在路径变量中设置了Python解释器的文件目录，则可通过命令行工作模式直接调用Python解释器。

UNIX或Windows中路径变量为PATH（UNIX区分大小写，Windows不区分大小写）。在Mac OS X中，安装程序过程中改变了Python的安装路径。如果需要在其他目录引用Python，则必须在Path中添加Python目录。

（1）在UNIX、Linux中设置环境变量。

在Csh Shell中输入下面的命令，然后按下回车键，即可设置环境变量。

在Bash Shell（Linux）中输入下面的命令，然后按下回车键，即可设置环境变量。

在Sh或者Ksh Shell中输入下面的命令，然后按下回车键，即可设置环境变量。

注意：在上面的三条命令中，“/usr/local/bin/python”是Python的安装目录（开发者在安装Python时可以设置其他目录）。

（2）在Windows中设置环境变量。在CMD模式窗口中输入命令“path=%path%；C：\Python”后按回车键，即可在环境变量中添加Python安装目录，如图1.10所示。注意，此处的“C：\Python”是Python安装目录。

通过下面的步骤，也可以在环境变量中添加Python安装目录：

① 右键单击“计算机”或“此电脑”，在弹出的右键菜单中选择“属性”，可进入系统工作面板。

② 单击“高级系统设置”可弹出“系统属性”对话框。

③ 单击“系统属性”对话框中的“环境变量”按钮，可弹出“环境变量”对话框。双击“系统变量”栏中的“Path”，可弹出“编辑环境变量”对话框。

④ 在“编辑环境变量”对话框的“变量名”中输入“Path”，在“变量值”中添加Python安装路径。这里要注意的是，任意两个文件路径之间需要用分号“；”隔开。

图1.11所示为在Windows 7中添加环境变量的示意图。如果开发者使用的是Windows 10，则双击Path变量就可以直接新建路径。

⑤ 设置成功后，在CMD模式窗口输入命令“python”，如图1.12所示，就可以看到Python的相关信息。

2）常用的Python环境变量

常用的Python环境变量如表1.1所示。

3）运行Python程序

运行Python程序的常用方式有以下三种：

（1）Python解释器。在Windows 中，开发者可以通过命令行工作模式进入Python 交互工作模式，并且在Python 交互工作模式中编写Python 代码，Python解释器会即时运行程序代码。同样的操作还可以在UNIX、Linux或任何其他提供了命令行工作模式或者Shell的系统中编写Python代码，例如：

或者

表1.2所示为进入Python交互工作模式时Python命令可携带的选项。

（2）命令行脚本。在命令行工作模式下，可以应用Python解释器直接运行Python脚本，如下所示：

或者

注意：在运行Python脚本时，请检查是否有足够的权限来使用Python脚本访问的系统资源。

（3）PyCharm。PyCharm是由JetBrains公司开发的一款支持跨平台（Mac OS X、Windows、UNIX、Linux）的Python IDE。PyCharm拥有较为完善的项目开发功能，包括程序调试、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、单元测试、版本控制等。PyCharm 的下载页面如图1.13所示。

开发者可以根据所使用的平台（如Windows、macOS、Linux）在JetBrains官网下载相应的PyCharm，并且每个平台都可以选择下载Professional版或Community版，这两个版本的主要区别在于：

·收费的区别：Professional版是付费使用的；Community版是免费使用的，并且是开源的。

·主要用途的区别：Professional版集成了Python IDE的所有功能并支持Web开发，对开发者来说是一款十分适合用于专业项目开发的工具；Community版集成了一个轻量级的Python IDE，可以用来解决科学方面的问题，适用于教学。

安装PyCharm的过程很简单，只需要运行下载的安装程序，按照安装向导提示一步步进行操作即可。PyCharm的安装过程如下：

（1）双击下载的安装文件，即可进入“Welcome to PyCharm Setup Wizard”对话框，如图1.14所示。

（2）单击图1.14中的“Next”按钮，可进入“Choose Install Location”（选择安装目录）对话框，如图1.15所示。

（3）单击图1.15中的“Next”按钮，可进入“Installation Options”对话框，如图1.16所示，在该对话框中可创建桌面快捷方式、设置文件关联。

（4）单击图1.16中的“Next”按钮，可进入“Choose Start Menu Folder”对话框，如图1.17所示，在该对话框中可以设置开始菜单的内容。

（5）单击图1.17 中的“Install”按钮，可进入“Installing”对话框，如图1.18所示，并开始安装PyCharm。

（6）安装完成后单击“Next”按钮，可进入“Completing the PyCharm Setup Wizard”对话框，如图1.19所示。

成功安装PyCharm后，双击桌面上的PyCharm图标，就可以使用PyCharm了。在首次使用PyCharm时，会提示用户接受安装协议。如果是Professional 版的PyCharm，则会提示使用许可证激活各项功能，否则只能免费使用30天；如果是Community版的PyCharm，则会直接进入PyCharm启动界面。PyCharm在完成首次启动后会进入创建项目界面，如图1.20所示，用户可以选择创建一个新项目或者打开已经存在的项目。用户在第一次使用 PyCharm时，建议选择创建一个新项目并完成第一个HelloWorld程序的编写，以便测试PyCharm是否能正常工作。

单击图1.20中的“Create New Project”选项，可弹出如图1.21所示的“New Project”对话框，在该对话框中设置项目代码存放的文件目录，如“D：\工作\物联网\Python应用技术”，单击“Create”按钮可进入项目开发界面。

项目创建完成后，右键单击创建的Python文件（这里的文件是PythonDemo），在弹出的右键菜单中选择“New”→“Python File”，可弹出“NewPythonfile”对话框，在该对话框的“Name”中输入“HelloWorld”，在“Kind”中选择“Python file”，单击“OK”按钮后即可在项目开发界面中看到创建的Python文件，即HelloWorld.py。创建Python文件的过程如图1.22所示。

在HelloWorld.py文件中输入下列语句：

此时，PyCharm会自动对语句进行语法检查，如图1.23所示，如果没有异常提示，则表示检查通过。接下来就可以解析运行的第一个Python程序了。

右键单击 HelloWorld.py，在弹出的右键菜单中选择“Run ‘HelloWorld’”，即可运行HelloWorld程序，如图1.24所示。

程序运行结果如图1.25所示。