【基础】Python的安装方法及环境配置指南

# 2.1 Python解释器安装

Python解释器是运行Python程序必备的环境，安装解释器是使用Python的第一步。不同的操作系统有不同的安装方式，下面分别介绍。

### 2.1.1 Windows系统安装

1. 访问Python官方网站（https://www.python.org/downloads/）下载Windows安装程序。
2. 双击安装程序，按照提示进行安装。
3. 安装完成后，在命令提示符中输入`python --version`命令，查看是否成功安装。

# 2. Python环境配置

Python环境配置是Python开发的基础，它决定了Python的运行环境和可用的工具。本章节将介绍Python解释器的安装和环境变量配置，为后续的Python开发做好准备。

### 2.1 Python解释器安装

Python解释器是执行Python代码的程序，它将Python代码翻译成机器可执行的指令。不同操作系统需要不同的安装方式。

#### 2.1.1 Windows系统安装

**步骤：**

1. 访问Python官方网站（https://www.python.org/downloads/）下载适用于Windows系统的Python安装程序。
2. 运行安装程序，选择自定义安装。
3. 勾选"将Python添加到PATH"选项，以便在命令行中直接使用Python命令。
4. 完成安装。

#### 2.1.2 Linux系统安装

**步骤：**

1. 使用包管理器（如apt、yum）安装Python：

sudo apt install python3  # Ubuntu/Debian
sudo yum install python3  # CentOS/Red Hat

2. 验证安装：

python3 --version

#### 2.1.3 macOS系统安装

**步骤：**

1. 使用Homebrew安装Python：

brew install python

2. 验证安装：

python3 --version

### 2.2 Python环境变量配置

环境变量告诉操作系统Python解释器的路径，以便在命令行中使用Python命令。

#### 2.2.1 Windows系统配置

**步骤：**

1. 右键点击"此电脑"，选择"属性"。
2. 点击"高级系统设置"，在"环境变量"中找到"Path"变量。
3. 点击"编辑"，在变量值末尾添加Python解释器的路径（例如：C:\Python310）。
4. 点击"确定"保存更改。

#### 2.2.2 Linux系统配置

**步骤：**

1. 编辑`.bashrc`文件：

nano ~/.bashrc

2. 在文件末尾添加以下行：

export PATH=$PATH:/usr/local/bin/python3

3. 保存并退出文件。
4. 刷新环境变量：

source ~/.bashrc

#### 2.2.3 macOS系统配置

**步骤：**

1. 编辑`.zshrc`文件：

nano ~/.zshrc

2. 在文件末尾添加以下行：

export PATH=$PATH:/usr/local/bin/python3

3. 保存并退出文件。
4. 刷新环境变量：

source ~/.zshrc

# 3.1 数据类型

Python是一门动态类型语言，这意味着变量在运行时可以存储不同类型的数据。Python支持多种内置数据类型，包括数值类型、字符串类型、列表类型和字典类型。

#### 3.1.1 数值类型

数值类型用于表示数字，包括整数、浮点数和复数。

- 整数（int）：表示没有小数部分的整数，例如：10、-5
- 浮点数（float）：表示带小数部分的数字，例如：3.14、-1.23
- 复数（complex）：表示具有实部和虚部的数字，例如：1+2j、3-4j

#### 3.1.2 字符串类型

字符串类型用于表示文本数据，由单引号（'）或双引号（"）括起来。字符串可以包含字母、数字、特殊字符和转义序列。

- 转义序列：用于表示特殊字符，例如：
- \n：换行符
- \t：制表符
- \': 单引号
- \": 双引号

#### 3.1.3 列表类型

列表类型用于存储有序的数据集合，元素可以是任何类型。列表使用方括号（[]）表示，元素之间用逗号（,）分隔。

- 创建列表：```python
my_list = [1, 2.5, 'Hello', True]

- 访问元素：```python
print(my_list[0])  # 输出：1

- 修改元素：```python
my_list[2] = 'World'

#### 3.1.4 字典类型

字典类型用于存储键值对的集合，其中键是唯一的，值可以是任何类型。字典使用大括号（{}）表示，键值对之间用冒号（:）分隔。

- 创建字典：```python
my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}

- 访问值：```python
print(my_dict['name']) # 输出：John

- 添加键值对：```python
my_dict['email'] = 'john@example.com'

# 4. Python进阶语法

### 4.1 函数

#### 4.1.1 函数定义

在Python中，使用`def`关键字定义函数。函数定义的语法如下：

def function_name(parameters):
    """函数描述"""
    # 函数体

* `function_name`：函数名称，遵循Python变量命名规范。
* `parameters`：函数参数，可以有多个，用逗号分隔。
* `"""函数描述"""`：函数描述，使用三引号包裹，可省略。
* `函数体`：函数执行的代码块，缩进表示代码块的开始和结束。

**示例：**

def greet(name):
    """向指定名称的人打招呼"""
    print(f"Hello, {name}!")

#### 4.1.2 函数调用

使用函数名称和括号调用函数。括号内可以传递实际参数，与函数定义中的参数一一对应。

greet("John")  # 输出："Hello, John!"

#### 4.1.3 函数参数传递

函数参数传递有三种方式：

* **位置参数：**按照参数顺序传递，与函数定义中的参数位置对应。
* **关键字参数：**使用参数名传递，可以改变参数传递顺序。
* **默认参数：**在函数定义时指定默认值，如果调用时不传递参数，则使用默认值。

**示例：**

def calculate_area(length, width, unit="cm"):
    """计算矩形的面积"""
    area = length * width
    return f"{area} {unit}"

print(calculate_area(5, 10))  # 输出："50 cm"
print(calculate_area(5, 10, "m"))  # 输出："50 m"

### 4.2 类和对象

#### 4.2.1 类定义

在Python中，使用`class`关键字定义类。类定义的语法如下：

class ClassName:
    """类描述"""
    # 类属性
    # 构造函数
    def __init__(self, parameters):
        """构造函数描述"""
        # 实例属性
    # 实例方法

* `ClassName`：类名称，遵循Python变量命名规范。
* `"""类描述"""`：类描述，使用三引号包裹，可省略。
* `类属性`：属于类的属性，所有实例共享。
* `__init__()`：构造函数，在创建实例时自动调用，用于初始化实例属性。
* `实例属性`：属于实例的属性，每个实例独立拥有。
* `实例方法`：属于实例的方法，可以操作实例属性。

**示例：**

class Person:
    """表示一个人的类"""
    species = "Homo sapiens"  # 类属性

    def __init__(self, name, age):
        """构造函数"""
        self.name = name  # 实例属性
        self.age = age  # 实例属性

#### 4.2.2 对象创建

使用`Class()`语法创建类实例。

person = Person("John", 30)

#### 4.2.3 对象方法

对象方法是属于实例的方法，可以通过实例调用。

person.get_name()  # 调用实例方法

### 4.3 模块和包

#### 4.3.1 模块导入

模块是包含相关函数、类和变量的文件。使用`import`语句导入模块。

import module_name

**示例：**

import math
print(math.pi)  # 输出：3.141592653589793

#### 4.3.2 包管理

包是一组相关的模块的集合。使用`import`语句导入包，然后使用点号访问包中的模块。

import package_name.module_name

**示例：**

import numpy as np
print(np.array([1, 2, 3]))  # 输出：[1 2 3]

# 5.1 文件操作

### 5.1.1 文件读写

**读文件**

with open('file.txt', 'r') as f:
    content = f.read()

**写文件**

with open('file.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world!')

**追加文件**

with open('file.txt', 'a') as f:
    f.write('Hello, world!')

### 5.1.2 文件路径操作

**获取文件路径**

import os

file_path = os.path.abspath('file.txt')

**获取文件目录**

file_dir = os.path.dirname(file_path)

**获取文件扩展名**

file_ext = os.path.splitext(file_path)[1]

### 5.1.3 文件权限管理

**获取文件权限**

import stat

file_mode = os.stat('file.txt').st_mode

**设置文件权限**

os.chmod('file.txt', 0o755)

**转换权限模式**

mode = stat.S_IRUSR | stat.S_IWUSR | stat.S_IRGRP | stat.S_IROTH