前端开发的Python学习笔记 快速开始

布洛妮娅的小兔
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前言

有这样一句话，“人生苦短，我用Python”。 这话能够流传，就是因为Python简洁易学，相比其它语言，可以用更少的代码量和时间，完成同样的功能。

作为一个前端开发，日常工作和生活中，很多时候需要一些脚本，来处理冗余繁琐的操作，提升效率，特别是现有的工具难以满足需求， 这时候就想重新造个轮子，例如，编写脚本，从TTF字体文件中，仅提取出想要的中文字体； 对按规则匹配到的文件进行自定义的重命名，或者批量修改大量文件中的指定规则匹配的文本； 喜欢的网页文章或文档，能够自动将其抓取，然后转成PDF文件保存本地。

作为一门流行的编程语言，Python在人工智能，数据分析，Web开发，爬虫，自动化运维，图像处理等领域，都有对应的建树，拥有一个大而全面的生态。 之前笔者都是使用Gulp，在Nodejs环境下编写Js脚本，现在打算学习下Python，通过Python编写脚本，尝试下Python的生态。

本文主要记录自己学习Python的探索过程，从基础的安装，到运行起第一行Python代码。记录过程中遇到的问题，经过的流程，以及因为好奇心调研的 答案。这份记录也是为了自己准备的一份笔记，为的是当一段时间不用Python后，能够快速将之拾起。

笔者是前端出身，很多流程可能保留着使用Nodejs，npm构造前端工程的思路与想法。我相信一门成熟的语言与框架，总是殊途同归的，其语言特性，开发流程 总是存在共性。过程中我会尽可能做到知其然，知其所以然，保持好奇，保持追根究底，争取明白每一个流程的含义，设计理念，以及怎样使用。

作为初学者，如有错误，也非常感谢大家指出。

概要

本文介绍了自己从安装Python，到编写出第一个程序并运行的流程。其主要包含如下几个部分：

  • 下载安装，明确安装过程中出现的选项含义。
  • 安装后进行一些常用配置，包括环境变量，国内镜像源，作为IDE的VSCode配置。
  • 接下来，创建第一个Python文件，分别通过命令行和VSCode执行。
  • 研究如何安装第三方依赖，尝试使用pip安装，以及使用requirements.txt保存依赖清单。
  • 最后解决了一些疑问，例如多版本管理问题。

安装Python

笔者是Windows平台，安装的Python版本为3.11，首先前往 官网下载安装包。

download.png

下载完成后，双击安装文件开始安装。之后进入安装流程的第一步。

选择安装方式

install1.png

在第一个画面，选择安装方式为Customize installation，自定义安装，因为我习惯把软件安装到自己定义的目录，而非默认位置， 因此选择这个选项，后续可以自己指定安装位置。

底部两个选项默认勾选。

  • Use admin privileges when installing py.exe，这个选项选中，保证以管理员身份安装，防止缺少权限导致安装失败。
  • Add python.exe to PATH，会自动添加Python.exe所在目录到环境变量Path。

可选择的特性

install2.png

在这个画面我选中了全部选项。

documentation

选择此选项后，会在本地安装一个文档程序，在开始菜单中，点击python 3.11 module docs，会自动打开一个本地网页，就是python文档。

pip

pip是下载安装python依赖包的核心工具，选择后，会安装在python安装目录下的Script文件夹中，后续会详细描述其用法。

tcl/tk and IDLE

tcl/tk是一个GUI工具包，用来用Python写图形界面的。 而IDLE是一个python的IDE开发环境，使用前者编写。 笔者这里虽然选中安装了，但是其实没有用Python编写图形界面的想法，并且IDE打算使用VSCode，因此这个选项看个人需求。

Python test suite

Python测试套件，需要安装，给一些工具方法写单元测试是好文明。

py launcher

这是一个window平台下的程序，可以让你运行不同版本的Python。安装后，直接通过命令行参数来控制使用哪一个版本的Python解释器。

同时安装了Python2和Python3时，环境变量Path下都有了两个Python命令，当在命令行输入python --version时，就只会匹配Path中靠前的指令。 想要能自由切换版本，就可以使用py launcher添加的 py 指令来替代python指令，手动指定要使用的Python解释器版本。 例如下面的方式：

# 在命令行中使用py命令运行python解释器，以python版本3的解释器，来执行指定的脚本
# py后跟随的数字参数为版本，可选，不填写时，默认使用3
py -3.11 start.py
# 查看本机安装的全部python版本，参数中的0是列出python主要版本，p的意思是path，列举出所在路径。
py -0p

命令行常用小操作

想知道py等指令存放的位置，可以直接在命令行中运行where.exe py，就可以查看其安装位置。 笔者使用的是Windows Powershell，其它命令行工具的where方法可能有所不同。

高级选项

install3.png

默认上述选项即可，然后选择想要安装的目标目录，然后点击安装。

安装完成后，可以打开命令行，运行py --version，如果能输出当前Python版本，即表示安装成功。

这里大概解释下这些高级选项的含义。

Install python for all users

给windows全部用户安装Python。对应的环境变量应该也会变成全局，而非当前User了。

Associate files with python

关联Python文件，这样会自动识别对应后缀的文件为Python脚本。如此，对py文件双击可以直接调用Python解释器执行，而不需要选择打开方式。 不过笔者这里的py文件一般都关联的是VSCode，双击启动会自动打开VSCode。

Add Python to environment varivables

添加Python到环境变量中。

Precompile python standard library

预编译python标准库的.py文件为.pyc字节码文件，可提升使用标准库时的运行速度，当然也会占用更多安装时的额外空间。

Download debugging symbols,Download debug binaries

Download debugging symbols意味着下载用于调试Python的符号文件(.pdb文件)。 这些文件可以帮助你在Visual Studio等开发工具中调试混合模式的Python/C++代码。 如果你不使用Visual Studio或者不需要调试混合模式的代码，你可以不选择这个 选项。如果你选择了这个选项，你需要同时选择Download debug binaries，这样才能下载适用于.NET开发的调试符号。

安装后的配置

环境变量

python在安装过程中，经过选择对应选项，已经自动配置好了环境变量，因此无需再额外手动配置，这里仅介绍下相关的环境变量。

env_result.png

\Python\Scripts\：这个环境变量是用来存放一些Python的工具脚本文件的，比如pip或其他第三方模块的命令行工具。

\Python：这个环境变量是用来存放Python的主程序文件的，比如python.exe或pythonw.exe。

而py launcher使用的py命令，是放到了C:\Windows文件夹中。

可执行下面的命令来验证环境变量是否配置完善。

# 输出python版本
py --version
# 输出pip版本
py -m pip --version

为pip配置国内镜像源

通过pip安装依赖时，都是从国外的源下载，容易下载缓慢。推荐修改成清华大学的镜像源。

一种方式是安装时临时指定，例如：

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple Pillow

还有一种就是永久指定，推荐直接用这种方法：

# 配置源 会创建一个配置文件并写入配置 Writing to C:\Users\YourName\AppData\Roaming\pip\pip.ini
pip config set global.index-url  https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
# 打印pip配置
pip config list
# 如果不想用国内源了，还可以重置回 https://pypi.org/simple
pip config unset global.index-url

IDE VSCode配置

直接在VSCode扩展处搜索python，安装常用的扩展：

  • Python：调试，智能提示，格式化等基础功能支持。
  • Python Indent：python风格的缩进支持。
  • Python Environment Manager：管理多个版本的python

安装完成后，可以直接使用VSCode切换当前工作区的python解释器版本，实现命令行py -3指定版本的效果。 修改方法有以下几种，选择任意都可：

  • 可以在VSCode底部栏修改。
  • 使用安装的Python Environment Manager扩展，侧边栏会出现对应图标。
  • ctrl+shift+p,输入Python:Select interpreter，进行选择。

vscode_set.png

工程构建与简单运行

安装与配置完成后，接下来就开始写下第一行代码，并执行。

  1. 新建文件夹，命名随意，在内部添加一个start.py的文件，添加内容：
# 即使没有接触Python语法，这里也能根据语义知道，是打印一行文字
print("Hello Python")

  1. 使用VSCode打开文件夹，参考配置章节的VSCode配置，指定好当前的解释器版本。

  2. 接着点击F5开启运行与调试，会弹出下拉选项，选择执行方式，以Module方式执行即可，模块名填写为start，也就是目录下的py文件名， 可以看到控制台打印出了相关文本。关于以其它方式执行的差异，后续研究模块时会再做了解。

select_file_or_module.png

  1. 通过F5运行程序，可以进入断点，也可以在断点的上下文内查看变量当前内容。

  2. 如果不使用VSCode自带得调试，而是使用命令行，可以执行如下：

# 以脚本形式运行，只要路径正确，就能执行
py start.py
# 以module形式运行 关于module的概念，使用方法，和脚本文件的差异，会在后续文章探究。
# 添加了-m后，python会查找对应的名为start的module，然后作为脚本执行，查询原理也会在后续模块相关文章中探究。
py -m start

VSCode的各种操作，本质都是图形化的，对命令行指令的封装。 因此所有VSCode操作都应该有对应的命令行版本。

前端联想

Python文件仅能通过Python解释器执行，而前端得纯js文件，则可以使用node指令运行，也可以通过浏览器自己的Js引擎执行。 如果是工程化的前端项目，则需要借助脚手架执行，如常用的npm run dev，就是启动对应package.json中的脚手架脚本。

依赖管理

安装Python时，选择了安装pip，这是Python的包管理器，可以使用pip指令进行各种第三方依赖的安装，更新，删除，查看等。

全局安装

直接执行安装指令py -m pip install Pillow，会发现，当前项目下并无任何变化，找不到安装的依赖在哪里， 这是因为直接执行pip，会默认把依赖包安装到全局。 执行py -m pip show Pillow可以查看到详细的包信息，发现包被安装到了Python安装目录下的一个文件夹中： D:\workspace\install\python\Python\Lib\site-packages。

默认使用pip的全局安装，容易导致多个项目的依赖产生版本冲突，所以并不推荐。后面介绍虚拟环境的文章，会在虚拟环境中，使用pip安装管理依赖， 此种方法安装的依赖会独立于全局，能更好的管理，控制，维护。

py -3 -m pip install Pillow，这里的指令含义：

  • py 使用py launcher。
  • 后面可以跟着一个-3，表示指定python3。
  • -m 是使用module，这里会从sys.path数组中查找对应目录，会在``\Python\Scripts`下查找到的名为pip的module。
  • pip就是找到的Module。
  • install 是 pip支持的安装指令。
  • Pillow是要安装的依赖名字。

前端联想

pip在Python中的地位，类似npm在前端项目中的地位。npm也区分了-g全局，以及项目内安装。不过npm安装依赖并不需要搭建虚拟环境， 只需要使用其命令行参数进行控制即可。

使用requirements.txt

此文件是一个安装的依赖及其版本的清单，当下载一个新项目时，可以用其快速安装依赖。

当已经有requirements.txt时，例如是下载的别人的项目，想快速安装全部依赖，可以运行如下指令：

# -r是read读取，读取文件中的清单，然后全部安装
pip install -r requirements.txt

如果使用pip安装依赖，pip install package_name，是不会更新requirements.txt的(当然是有三方的包管理工具能实现同步的)。这需要我们手动去执行指令， 创建或更新requirements.txt：

# 列出全部安装的依赖，并写入文件
py -m pip freeze > requirements.txt

包管理工具

有pipenv，poetry等工具，但当前Python自带得pip和venv已经够用，暂时没有学习使用其它包管理工具的需求。

引入安装的第三方依赖包

安装的依赖包非常简单，各个包文档一般都会标明使用方式，可以自行查询文档，例如Pillow：from PIL import Image

其它问题

多python版本操作

当电脑安装了多个python版本，就需要使用py launcher的py指令来调用不同版本python解释器。
可以使用参数指定版本运行，例如py -3.11就是指定3.11版本解释器。
如果想指定一个py的默认版本，则需要设置windows环境变量PY_PYTHON，此变量不存在时，会默认为3。

可以通过命令行实验一下(命令行工具为Windows PowerShell)：

# 默认打印空
$env:PY_PYTHON
# 默认为3 Python 3.11.3
py --version
# 设置为版本2
$env:PY_PYTHON = 2
# 打印为Python 2.7.18
py --version
# 设置为3
$env:PY_PYTHON = 3
# Python 3.11.3
py --version

当使用pip时，如果想要指定版本，需要

py -m pip --version

如果希望直接使用pip，并指定版本，那就只能调整下\Python\Scripts\环境变量的顺序了，把想要的版本排在上面，如此直接 使用pip --version即可。

VSCode如何指定F5的运行方式

使用F5启动调试时，发现会默认执行当前选中的文件，以此为入口。要修改其执行的入口，则需要创建.VSCode/launch.json， 通过此配置文件，控制调试时的一些行为。

创建VSCode启动文件

打开侧边栏的Run and Debug，会发现上方有文字按钮create a launch.json file，点击按钮， 在弹层中选择执行方式，这里还是选择Module，提示填入启动的模块名，这里填入的Modules名字即为要作为入口的.py文件名， 接着会自动创建.VSCode/launch.json文件。

launch_json_create.png

打开文件launch.json文件，其内容如下，以Module方式运行，同时入口为start。 如果想单独调试其它子文件模块，可以修改Module后执行，例如修改为your_package.package1.unit1，就会以模块方式 调用your_package/package1/unit1.py，如果添加的是目录，则会执行目录下的__init__.py。

{
   "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "Python: Module",
            "type": "python",
            "request": "launch",
            "module": "start",
            "justMyCode": true
        }
    ]
}

总结

经过上述流程，已经安装好了Python环境，并且尝试了第一行代码，使用命令行和VSCode都做了运行。 但是现在的一个问题就是，依赖会被迫安装到全局，这会影响项目的独立性，难以管理。 解决这个问题的方案，后续文章《Python虚拟环境》将会解决这个问题。

参考

Python in VSCode

Python Environment Manager文档

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