《Python环境配置与实践》课件

《环境配置与实践》Python欢迎来到《环境配置与实践》的精彩旅程！本课程将带您从的基Python Python础知识出发，逐步掌握环境配置、常用工具、代码规范、性能优化，以及各种实际应用场景无论您是编程新手还是有一定经验的开发者，都能在本课程中找到适合自己的内容介绍Python是一种高级编程语言，以其简洁明了的语法和强大的功能而著称它由于年底发明，并于年首Python Guido van Rossum19891991次发布具有动态类型、解释型和面向对象的特性，使其成为快速开发各种应用程序的理想选择从开发到数据科学，Python Web几乎无所不能Python特点应用•易于学习和阅读•Web开发Django,Flask•跨平台兼容性•数据科学Pandas,NumPy•拥有庞大的社区支持•机器学习Scikit-learn,TensorFlow丰富的库和框架自动化脚本••为什么选择Python凭借其独特的优势，成为众多开发者的首选语言首先，语法Python Python简洁，易于阅读和编写，降低了学习门槛其次，拥有强大的生态系统，Python提供了丰富的库和框架，可以加速开发进程此外，具有良好的跨平台Python性，可以在各种操作系统上运行，方便部署和移植易于学习强大的生态系统跨平台性简洁的语法，降低学习丰富的库和框架，加速可在各种操作系统上运门槛开发行发展历程PythonPython的发展历程可以追溯到20世纪80年代末，由Guido vanRossum在荷兰国家数学和计算机科学研究所设计出来1991年，第一个Python编译器诞生2000年，Python

2.0发布，引入了列表推导式等新特性2008年，Python

3.0发布，对语言进行了重大改进，但与Python

2.x不兼容目前，Python3是主流版本19891GuidovanRossum开始设计Python19912第一个Python编译器诞生20003Python

2.0发布20084Python

3.0发布的基本语法Python的基本语法简洁而清晰，易于学习和理解使用缩进来表示代码块，而不是使用大括号这使得代码更加整洁和易于阅Python Python读是一种动态类型语言，这意味着您不需要显式声明变量的类型还支持多种编程范式，包括面向对象编程、函数式Python Python编程和过程式编程缩进动态类型多种编程范式123使用缩进来表示代码块无需显式声明变量类型支持面向对象、函数式和过程式编程数据类型Python提供了丰富的数据类型，包括数字、字符串、列表、元组和字典数字类型包Python括整数、浮点数和复数字符串是不可变的字符序列列表是可变的有序元素集合元组是不可变的有序元素集合字典是键值对的集合，键必须是唯一的数字整数、浮点数、复数字符串不可变的字符序列列表可变的有序元素集合元组不可变的有序元素集合变量与赋值Python在中，变量用于存储数据变量的赋值使用等号运算符变量名必Python=须以字母或下划线开头，可以包含字母、数字和下划线是一种动态类Python型语言，因此您不需要显式声明变量的类型变量的类型是根据赋给它的值自动推断的变量命名赋值运算符以字母或下划线开头，可包含字使用等号运算符进行赋值=母、数字和下划线动态类型变量类型根据赋值自动推断运算符Python提供了多种运算符，包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符和位运算符算术运算符用于执行加、减、乘、除等算术运算Python比较运算符用于比较两个值的大小关系逻辑运算符用于执行与、或、非等逻辑运算位运算符用于对二进制位进行操作算术运算符1比较运算符24位运算符逻辑运算符3控制流Python提供了多种控制流语句，包括语句、循环和循环语句用于根据条件执行不同的代码块循环用于遍历序列中Python if for whileiffor的元素循环用于在条件为真时重复执行代码块这些控制流语句使您能够编写复杂的程序逻辑while语句if1条件判断循环for2遍历序列循环while3条件重复函数Python函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率在中，您可以使用关键字定义Python def函数函数可以接受参数，并返回一个值您还可以使用表达式创建匿名函lambda数def args定义参数使用关键字函数可以接受参数defreturn返回值函数可以返回一个值模块与包Python模块是一个包含Python代码的文件模块可以包含函数、类和变量包是一个包含多个模块的目录模块和包用于组织和重用代码您可以使用import语句导入模块和包Python提供了大量的内置模块，以及许多第三方模块内置函数Python提供了大量的内置函数，这些函数可以直接使用，无需导入任何模块例如，函数用于输出信息，函数用于获取序Python printlen列的长度，函数用于获取对象的类型，等等这些内置函数极大地提高了开发效率typeprint lentype用于输出信息用于获取序列的长度用于获取对象的类型文件操作Python提供了简单易用的文件操作接口，您可以使用函数打开文件，使用函数读取文件内容，使用函数写入文Python open read write件内容，使用函数关闭文件还支持语句，可以自动管理文件的打开和关闭，避免资源泄漏close Pythonwith打开文件读取文件写入文件关闭文件使用函数打开文件使用函数读取文件内使用函数写入文件内使用函数关闭文件openreadwrite close容容异常处理Python在程序运行过程中，可能会出现各种错误，例如除零错误、文件不存在错误等这些错误被称为异常提供了语句来捕获和处理异常您Python try...except可以根据异常的类型执行不同的处理逻辑，以保证程序的健壮性您还可以使用语句手动抛出异常raise异常捕获异常处理异常抛出使用语句根据异常类型执行不同使用语句手动抛try...except raise逻辑出异常面向对象编程Python面向对象编程OOP是一种编程范式，它将数据和操作数据的方法组织在一起，形成对象Python是一种面向对象语言，支持类、对象、继承、多态和封装等OOP特性OOP可以提高代码的可重用性、可维护性和可扩展性类对象的蓝图对象类的实例继承子类继承父类的属性和方法多态不同对象对同一方法做出不同响应标准库PythonPython标准库是Python自带的一组模块，提供了各种常用的功能，例如操作系统接口、网络通信、文件处理、正则表达式等标准库是Python的核心组成部分，可以满足大多数常见的编程需求熟悉标准库可以提高开发效率操作系统接口1os,sys模块网络通信2socket,http模块文件处理3io,os.path模块正则表达式4re模块第三方库Python除了标准库之外，还有大量的第三方库，这些库由社区开发和维护，提Python供了各种专业领域的功能，例如数据科学、开发、机器学习等第三方库Web可以通过包管理工具安装和管理常用的第三方库包括、、pip NumPy Pandas、等Django Flask数据科学NumPy,Pandas,Matplotlib开发WebDjango,Flask,Tornado机器学习Scikit-learn,TensorFlow,Keras开发工具Python选择合适的开发工具可以提高开发效率常用的开发工具包括文本编辑器、集成开发环境和调试器文本编辑器例如Python IDE和，具有代码高亮、自动补全等功能例如，提供了更强大的功能，例如代码调试、版本控制等Sublime TextVSCode IDE PyCharm调试器用于调试程序，查找和修复错误集成开发环境2IDE1文本编辑器调试器3环境配置Python配置环境是进行开发的第一步常用的环境配置方法包括安装解释器、安装包管理工具、创建虚拟环境等Python Python Python pip虚拟环境可以隔离不同项目的依赖，避免冲突常用的虚拟环境工具包括、和venv virtualenvconda安装解释器Python1安装包管理工具2pip创建虚拟环境3安装与使用Anaconda是一个流行的发行版，包含了常用的数据科学库和工具，Anaconda Python例如、、等简化了环境的NumPy PandasScikit-learn Anaconda Python配置过程，您可以轻松创建和管理虚拟环境是一个图Anaconda Navigator形界面工具，可以方便地管理环境和包Anacondaconda env包管理环境管理GUI图形界面包管理工具Pippip是Python的官方包管理工具，用于安装、卸载和管理Python包您可以使用pip从Python PackageIndex PyPI下载和安装第三方库常用的pip命令包括install、uninstall、list和freezepip可以方便地管理项目的依赖关系install uninstalllist freeze虚拟环境Python虚拟环境是一个独立的运行环境，可以隔离不同项目的依赖每个虚拟环境都包含自己的解释器和安装的包Python Python Python使用虚拟环境可以避免不同项目之间的依赖冲突常用的虚拟环境工具包括、和venv virtualenvcondavenv virtualenvconda模块Venv是引入的标准库模块，用于创建虚拟环境简单易用，无需安装额外的工具您可以使用venv Python

3.3venv python3-m venv环境名称命令创建虚拟环境，使用环境名称命令激活虚拟环境，使用命令退出虚拟环境source/bin/activate deactivate创建环境激活环境退出环境环境名称环境名称python3-m venvsource/bin/activate deactivate工具Virtualenv是一个第三方工具，用于创建虚拟环境兼容virtualenv virtualenvPython2和，功能比更加强大您可以使用命令Python3venv pip install virtualenv安装，使用环境名称命令创建虚拟环境，使用virtualenv virtualenv环境名称命令激活虚拟环境，使用命令source/bin/activate deactivate退出虚拟环境安装创建激活环境名称环境名称pipinstallvirtualenv virtualenvsource/bin/activate虚拟环境Conda是提供的包管理和环境管理工具可以创建独立的conda Anacondaconda虚拟环境，并安装、卸载和管理包适用于和其他语言，例如condaPython您可以使用环境名称版本号命令创建虚R conda create-npython=拟环境，使用环境名称命令激活虚拟环境，使用conda activateconda命令退出虚拟环境deactivate创建环境激活环境环境名称环境名称condacreate-nconda activate版本号python=退出环境conda deactivate选择Python IDE选择合适的可以提高开发效率常用的包括、、等是一款专业IDE Python Python IDEPyCharm VSCode Sublime TextPyCharm的，提供了强大的功能，例如代码调试、自动补全、版本控制等和是一款轻量级的文本编辑器，Python IDEVSCodeSublime Text可以通过安装插件来扩展功能2VSCode1PyCharmSublime Text3使用技巧Pycharm是一款强大的，掌握一些使用技巧可以提高开发效率常用的使用技巧包括代码自动补全、代码调试、PyCharm PythonIDEPyCharm代码重构、版本控制等还提供了丰富的插件，可以扩展的功能例如，您可以安装插件来显示代码缩略图PyCharm IDECodeGlance代码自动补全1代码调试2代码重构3插件Sublime Text是一款轻量级的文本编辑器，可以通过安装插件来扩展功能常用的插件包括、Sublime TextSublime TextPackage Control、等是的包管理器，可以方便地安装、卸载和管理插件是一Anaconda SublimeLinterPackage ControlSublimeTextAnaconda款代码分析插件，可以提供代码自动补全、代码检查等功能是一款代码检查插件，可以检查代码风格和语法错Python SublimeLinter误Package ControAlnaconda SublimeLinter包管理器代码分析代码检查配置优化VSCodeVSCode是一款流行的代码编辑器，可以通过配置来优化Python开发体验常用的VSCode配置包括安装Python扩展、配置代码格式化工具、配置代码检查工具等Python扩展提供了代码自动补全、代码调试等功能代码格式化工具例如Black和autopep8，可以自动格式化代码代码检查工具例如pylint和flake8，可以检查代码风格和语法错误代码规范Python遵循代码规范可以提高代码的可读性和可维护性常用的代码规范包括、等是Python Python PEP8Google PythonStyle GuidePEP8官方的代码风格指南，定义了代码的缩进、命名、注释等方面的规范遵循可以使代码更加规范和易于理解PythonPEP8PEP8Google PythonStyle Guide官方代码风格指南代码风格指南Python GooglePython代码优化Python优化代码可以提高程序的性能常用的代码优化技巧包括使用内置函数、避免循环嵌套、使用生成器等内置函数通常PythonPython比自定义函数效率更高避免循环嵌套可以减少时间复杂度生成器可以节省内存空间还可以使用性能分析工具来找出程序的瓶颈使用内置函数避免循环嵌套使用生成器提高效率减少时间复杂度节省内存空间单元测试Python单元测试是验证代码的最小单元（例如函数或方法）是否按预期工作的方法提供了模块来编写和运行单元测试编写单元测试可以提高代Python unittest码的质量和可靠性常用的单元测试框架还包括和pytest nose验证代码提高质量常用框架最小单元是否按预期工提高代码的质量和可靠unittest,pytest,nose作性调试技巧Python调试是查找和修复程序错误的过程提供了多种调试技巧，包括使用Python语句、使用调试器、使用调试器等使用语句可以在程序print pdbIDE print中输出变量的值，帮助您了解程序的运行状态是的内置调试器，pdb Python可以设置断点、单步执行代码等调试器提供了更强大的调试功能IDE使用语句使用调试器print pdb输出变量的值设置断点、单步执行使用调试器IDE提供更强大的调试功能性能分析Python性能分析是找出程序瓶颈的过程提供了多种性能分析工具，包括Python、等是的内置性能分析器，可以统计cProfile line_profiler cProfilePython函数的调用次数和运行时间可以逐行分析代码的运行时间使line_profiler用性能分析工具可以帮助您找出程序的瓶颈，并进行优化cProfile1统计函数调用次数和运行时间line_profiler2逐行分析代码运行时间部署方案Python程序的部署方案包括手动部署、自动化部署、容器化部署等手动部署是将程序文件复制到服务器上，并手动配置运行环境自Python动化部署使用脚本或工具来自动化部署过程容器化部署使用等容器技术来打包程序和依赖，实现快速部署和移植Docker手动部署自动化部署容器化部署容器化Docker是一种容器化技术，可以将程序和依赖打包到容器中，实现快速部署和移植容器具有隔离性，可以避免不同程序之间Docker Docker的依赖冲突容器可以在不同的操作系统上运行，提高了程序的可移植性您可以使用定义容器的构建过程Docker Dockerfile隔离性21打包程序和依赖可移植性3反向代理Nginx是一款高性能的服务器和反向代理服务器可以作为反向代理服务器，将客户端的请求转发到后端的应用服Nginx WebNginx Python务器可以提高网站的性能和安全性可以实现负载均衡，将请求分发到多个应用服务器，提高网站的可用性Nginx Nginx高性能1反向代理2负载均衡3应用服务器Gunicorn是一款应用服务器，用于运行应用Gunicorn PythonWSGI Python Web简单易用，性能良好，可以与等反向代理服务器配合使用Gunicorn Nginx支持多种模型，可以根据应用的需求选择合适的模Gunicorn workerworker型常用的模型包括、和worker syncgevent tornadowsgiNginx协议配合worker模型进程管理SupervisorSupervisor是一款进程管理工具，用于管理和监控Python进程Supervisor可以自动重启崩溃的进程，保证程序的稳定运行Supervisor可以方便地管理多个进程，例如Web应用服务器、Celery worker等Supervisor可以通过配置文件来管理进程进程管理进程监控框架Python Web提供了多种框架，用于简化应用的开发常用的框架包括、、等是一款重量Python Web Web WebDjango FlaskTornado Django级的框架，提供了完整的功能，例如、模板引擎、表单处理等是一款轻量级的框架，灵活易用是一Web ORMFlask Web Tornado款异步框架，性能优异WebDjango FlaskTornado重量级框架轻量级框架异步框架WebWebWeb基础Django是一款流行的框架，遵循设计模式提供了强大的Django PythonWeb MVCModel-View-Controller DjangoORM Object-功能，可以方便地操作数据库提供了模板引擎，可以方便地生成页面提供了表单处理Relational MappingDjango HTMLDjango功能，可以方便地处理用户输入模板引擎表单处理ORM对象关系映射生成页面处理用户输入HTML轻量化Flask是一款轻量级的框架，灵活易用基于Flask PythonWeb FlaskWerkzeug工具箱和模板引擎扩展性强，可以通过安装扩展来增加WSGI Jinja2Flask功能常用的扩展包括、、Flask Flask-SQLAlchemy Flask-Migrate Flask-等WTF灵活可扩展轻量级异步Tornado是一款异步框架，性能优异基于事件循环，Tornado PythonWebTornado可以处理大量的并发连接适用于构建实时应用，例如聊天室、Tornado Web在线游戏等提供了支持，可以方便地实现双向通信Tornado WebSocket异步非阻塞事件循环支持WebSocket性能优化SanicSanic是一款基于uvloop的异步PythonWeb框架，性能优异Sanic旨在提供高性能的Web服务Sanic兼容Flask的API，可以方便地从Flask迁移到SanicSanic适用于构建高性能的API服务基于uvloop1高性能2兼容Flask API3爬虫开发Python是一种流行的爬虫开发语言提供了多种爬虫框架和库，例如、、等库用于发PythonPythonRequests ScrapySelenium Requests送请求框架用于构建复杂的爬虫用于自动化浏览器操作使用可以方便地抓取数据HTTP ScrapySelenium PythonWebRequests ScrapySelenium库使用Requests是一款简单易用的库，用于发送请求提供了多种方法，例如、、、Requests PythonHTTP HTTPRequests HTTPGET POSTPUT等可以方便地处理、等支持证书验证使用可以方便地与服DELETE RequestsCookie SessionRequests SSLRequests Web务器进行交互处理、2Cookie Session1发送请求HTTP证书验证SSL3框架深入Scrapy是一款强大的爬虫框架，用于构建复杂的爬虫提供了、、等组件用于定义爬Scrapy PythonScrapy SpiderItem PipelineSpider虫的逻辑用于定义数据的结构用于处理抓取到的数据支持和选择器，可以方便地提取数据Item PipelineScrapy XPathCSSSpider12Item3Pipeline自动化Selenium是一款自动化测试工具，可以模拟用户在浏览器中的操作Selenium可以用于自动化应用程序的测试也可以用于爬虫Selenium WebSelenium开发，抓取动态渲染的页面支持多种浏览器，例如JavaScript Selenium、、等Chrome FirefoxEdge模拟用户JavaScript操作动态渲染Chrome,Firefox,Edge支持浏览器数据分析PythonPython是一种流行的数据分析语言Python提供了多种数据分析库，例如NumPy、Pandas、Matplotlib等NumPy用于进行数值计算Pandas用于进行数据处理Matplotlib用于进行数据可视化使用Python可以方便地进行数据分析和挖掘NumPyPandasMatplotlib基础NumPy是一款数值计算库，提供了多维数组对象数组具有高效的数值计算能力提供了大量的数NumPy Pythonndarray NumPyNumPy学函数，例如线性代数、傅里叶变换等是数据分析的基础NumPy多维数组数学函数线性代数、傅里叶变换等ndarray数据处理Pandas是一款数据处理库，提供了和对象是一种表格型数据结构，可以存储多种数据类型Pandas PythonDataFrame SeriesDataFrame是一种一维数据结构，类似于数组提供了强大的数据清洗、数据转换、数据分析功能Series PandasDataFrameSeries可视化Matplotlib是一款数据可视化库，可以生成各种类型的图表，例如折Matplotlib Python线图、柱状图、散点图等提供了丰富的绘图选项，可以自定义图Matplotlib表的外观是数据分析的重要工具Matplotlib折线图柱状图散点图机器学习Python是一种流行的机器学习语言提供了多种机器学习库，例如PythonPython、、等提供了常用的机器学习Scikit-learn TensorFlow Keras Scikit-learn算法和提供了深度学习功能使用可以方便地TensorFlow KerasPython进行机器学习和深度学习Scikit-learn TensorFlowKeras入门Scikit-learn是一款机器学习库，提供了常用的机器学习算法，例如分Scikit-learn Python类、回归、聚类等简单易用，文档完善，是机器学习入门的首选Scikit-learn库提供了模型选择、模型评估等功能，可以帮助您选择合适的模Scikit-learn型分类1回归2聚类3应用TensorFlow是一款开发的深度学习框架，提供了强大的深度学习功能支持加速，可以提高训练速度TensorFlow GoogleTensorFlow GPU提供了高级，可以简化深度学习模型的构建过程适用于构建各种深度学习应用，例如图像识别、TensorFlowKeras API TensorFlow自然语言处理等加速深度学习应用GPU Keras API高级Keras API是一款高级神经网络，可以运行在、和之上简化了深度学习模型的构建过程，提供了KerasAPITensorFlow TheanoCNTK Keras易于使用的提供了多种预训练模型，可以方便地进行迁移学习是深度学习入门的首选API KerasKerasAPI易于使用21简化模型构建预训练模型3。