1. Python 安装与配置

本文介绍了编程语言 Python，主要面向 Windows 用户。但 Python 的绝大部分的用法对 macOS 与 Linux 用户也是一样的。

本章主要介绍：

  • Python 安装时的版本选择

  • 如何配置一个编辑器（以 VS Code 为例）

  • 怎样通过 pip 命令安装 Python 的外部库

1.1. 安装

本节介绍 Python 的安装。结论写在前面：建议安装最新或次新的 64 位版本。比如，如果最新的稳定版本是 3.8.x，可以安装该 3.8.x 版本，或者安装 3.7 中版本号最大的稳定版。

安装 Python 有两种重要的途径：

  1. （个人推荐）直接前往官网安装 Python，然后根据需要自己安装库与包，并选用自己喜欢的编辑器来执行 Python 代码。一般来说，编辑器的扩展性比 IDE 更强，下文会介绍如何在 VisualStudio Code 编辑器中配置和使用 Python。

  2. 选择 Python 的集成开发环境（IDE），比较著名的有：人称最强 Python IDE 的 PyCharm 、倾向于数据科学的 Annoconda 等等。

1.1.1. 如何选择 Python 版本

重要

本文只介绍 Python 3。原则上不再推荐使用 Python 2，因为它已于 2020 年 1 月 1 日停止维护。

Python 的版本一直在更新，不过对一般用户来说核心功能并没有太大的变化。最近的一次有影响力的改动大概是在 3.6 版本引入了 f-string，并没有对普通用户而言特别大的改动。

本文撰写时，使用的 Python 版本是：

[1]:

!python -V

Python 3.8.3

我始终建议读者尽量安装最新的 Python 版本，除非新版本的库尚未跟上。我个人一般推崇的版本选择方式步骤：

  1. 前往 Python 官网，查看最新的（稳定版的）版本号 3.x.y；

  2. 如果 y<=1，建议安装 3.(x-1) 版本；如果 y>=2，一般认为可以安装该版本 3.x.y。

例如，如果 Python 最新的版本是 3.8.0，一般来说这时候一些主要的库可能尚未支持 3.8，因此我仍推荐安装 3.7 版本；如果最新的稳定版已经到了 3.8.3，这时候绝大部分的库已经跟上，那么安装 3.8.3 即可。

当然，小心总无大错。如果你准备使用一些非常重要的库，请在安装 Python 前先查询这些库支持的 Python 版本。

附上 3.8.0~3.8.5 版本 Python 的迭代日期，便于读者对 Python 的稳定版发布间隔有个大致的概念：

  • 2019.10.19 - Python 3.8.0

  • 2019.12.18 - Python 3.8.1

  • 2020.02.24 - Python 3.8.2

  • 2020.03.10 - Python 3.7.7，这是上个版本的更新

  • 2020.05.13 - Python 3.8.3

  • 2020.06.27 - Python 3.7.8，这是上个版本的更新

  • 2020.07.13 - Python 3.8.4

  • 2020.07.20 - Python 3.8.5

可以看到，越靠后的版本，间隔的时间越短（也越不会包含重要的变化）。我是在初代版本 3.8.0 发布后 5 个月（即 2020 年 3 月）转到 3.8.2 的，之前我一直使用的是 3.7.x 的版本。

1.1.2. 如何选择 32 位还是 64 位版本

我个人始终建议安装64位版本。有一些库对 32 位版本 Python 的支持并不好（甚至根本不支持），著名的机器学习库 Pytorch 就是一个例子。

  • 要安装 64 位版本的 Python，请前往官网下载页面，选择其中标有“x86-64”的进行下载。比如，若要安装 3.8.2，可以选择下述三个中的任意一个：

    • Download Windows x86-64 embeddable zip file：（不推荐）Zip 版本。

    • Download Windows x86-64 executable installer：完整的离线安装文件。

    • Download Windows x86-64 web-based installer：在线安装文件，安装时需要连接到互联网。

  • 如需安装 32 位版本的 Python，对应选择“x86”的条目即可。

您可以在命令行中输入 python 来检查是否是 64 位版本，例如：

Python 3.8.3 (tags/v3.8.3:6f8c832, May 13 2020, 22:37:02) [MSC v.1924 64 bit (AMD64)] on win32
...

该返回信息的 (AMD64) 表示您安装的是 64 位版本；否则，您安装的是 32 位版本。

1.2. 与 VS Code 协同*

重要

本节是选读章节，因为这只是我个人推荐的一种方式。如果您选择了安装 IDE 或其他编辑器，则可以跳过此节。

下面是如何（在 64 位 Windows 10 平台）安装 Python 与 VS Code，以便能在 VS Code 编辑器中直接编写、运行于调试 Python 的一般步骤。

1.2.1. 下载与安装 Python

  1. 首先，前往官网下载安装 64 位的 Python（推荐），选择哪个版本请参考上文中关于 3.x.y 如何选择的说明。

    这里以 3.8.3 为例，下拉找到 Python 3.8.3 （注意：不是 3.8.3rc；rc=Release Candidate，表示候选版本而非正式版本），点击其下的 Download Windows x86-64 executable installer 来下载 exe 安装文件。

  2. 运行该 exe 文件。您可以自定义 Python 的安装路径，其他的选项不必更改。

  3. 安装完毕后，打开命令行（键盘 Win + X 再按 I），输入 python 并按回车，您应当能看到类似下方的字样：

    PS C:\Users\wklchris> python
Python 3.8.3 (tags/v3.8.3:6f8c832, May 13 2020, 22:37:02) [MSC v.1924 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

    注意：首行行末尾的括号中的 AMD64 表示您安装的是 64 位的版本。

    • 如果您在命令行中输入 python 显示错误，请将 Python 的安装路径加入 PATH 环境变量。

    • 如果您在命令行中输入 python 调用的不是您想要的 Python 版本，这可能是因为:

      • 您下载了错误的安装包，或者

      • 您在系统上安装了多个版本的 Python。

      您可以在 PATH 环境变量中，将刚安装的 Python 路径挪到顶部来使用新安装的 Python。

  4. 在 >>> 提示符右侧，输入 exit() 并回车以退出 Python 而回到命令行；或者，也可以按 Ctrl + C 来强行打断。

  5. 您已完成 Python 的安装。

1.2.2. 安装与配置 VS Code

在安装好 Python 之后，可以继续 VS Code 的安装与配置工作

  1. 前往 VisualStudio Code 下载。

  2. 安装过程略，没有特别需要注意的项。

安装完毕后，打开 VS Code，现在来安装 Python 插件：

  1. 如果您的 VS Code 的界面语言不是中文，请按 Ctrl + Shift + P 调出 VS Code 检索框，并输入 language，然后选中 Configure Display Language 来配置界面语言。

    • 点击后，您会看到一个语言列表，上面列出了所有本地可用的界面语言。选择其中的 zh-cn 即可。

    • 如果您的本地可用语言中没有 zh-cn，请点击列表中的最后一项来从扩展插件商店安装中文扩展。插件商店会在左侧边栏弹出，您可以选择标有 Chinese (Simplified) 的那一项，点击其右下角的“安装”绿色按钮。

  2. 在界面左侧边栏，点击“扩展”按钮来打开扩展商店。

  3. 在扩展商店的搜索框中输入 python 来查找插件。您可以找到一个名为 Python、由 Microsoft 提供的官方扩展插件，点击其右下角的“安装”绿色按钮即可。

为了更好地编写 Python，您可能还需要以下扩展插件；它们同样可以通过类似的方式在扩展商店中搜索和安装。

  • Pylance：（推荐）一个强大而高效的 Python 语法提示、自动补全、悬浮显示帮助信息的插件；比上述 Python 插件原生提供的功能更强。

  • Code Runner：（非必须）一个帮助用户执行 Python 文件的插件，但其实上面提到的 Python 插件已经提供了执行功能。

1.2.3. 执行 Python 文件

安装好上述插件后，您可以尝试在 VS Code 编辑器中编写并运行您的第一个 Python 文件了。

  1. 点击“文件”菜单，并打开一个空文件夹（例如创建在 D:\pyproject）。这是编写代码的一般规则，即以一个新文件夹来作为项目的起点。这个文件夹会在执行 Python 文件时被自动识别为当前项目的工作目录。

  2. 点击左边栏最上方的“资源管理器”来展开文件边栏。将鼠标移入其中，可以看到文件夹名右侧出现的几个小图标。点击其中的“新建文件”图标，来创建一个新文件。

  3. 给新文件键入名称，如 pytest.py ；Python 的代码文件以 .py 结尾。

  4. 单击该 pytest.py 文件以在右侧的编辑视图中浏览其内容（当前无内容）。

  5. 在编辑视图中输入简单的一行内容：

    print("Hello world")

  6. 按 Ctrl + S 保存文件。

  7. 点击编辑视图右上角的绿色执行按钮“在终端中运行 Python 文件”。

  8. 观察下方弹出的终端对话框，应当出现如下信息：

    PS D:\pyproject> & C:/Python38/python.exe d:/pyproject/pytest.py
Hello world

    其中，& 之后的信息是由 Python 插件自动填写的，C:/Python38/python.exe 是 VS Code 检测到的 Python 安装路径。

    如果您要指定另一处路径的 Python，请：

    • 点击“文件”菜单，选择“首选项 - 设置” （或者直接按 Ctrl + ,）。

    • 在设置界面顶部的搜索框中，输入 interpreter path 来搜索。

    • 在找到的 Python: Default Interpreter Path 中填写您安装的 Python 路径。

  9. 您可以点击下方终端对话框右上角的“终止终端”按钮来终止该终端，或者“关闭面板”按钮来暂时隐藏面板。要重新打开终端面板，可以按 Ctrl + 重音键（键盘上数字 1 左侧的键）。

1.3. 安装 Python 库

Python 的众多库为它提供了丰富的外部功能。要安装 Python 库，最通常的方式是使用随 Python 安装的 pip 命令行工具。

例如，要安装科学计算库 NumPy，直接在命令行中输入：

python -m pip install numpy

即可完成安装。如果你确认直接使用 pip 命令不会错误地调用其他的 pip，那么可以更简洁地写为：

pip install numpy

1.3.1. 更改 pip 仓库镜像

由于 pip 仓库在海外，有时连接会出现波动。国内的用户可以考虑将清华大学的 TUNA pip 源设置为默认镜像，即在命令行中输入；

pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

这样，当前计算机的默认的 pip 源就被设置为了清华 TUNA 源，以后的 pip install 操作都会尝试连接该源，而不是默认的 https://pypi.org/simple 官方 PyPi 镜像。

如果只是临时使用而不是替换默认的镜像设置，可以使用 -i 参数，例如，在安装 NumPy 库时选择连接 TUNA 镜像：

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

1.3.2. 更新 pip

pip 工具会自动检查更新；如果您使用的不是最新版的 pip，在 pip 命令运行结束时，会提醒您安装新版本。安装命令一般是：

python -m pip install -U pip

1.3.3. 选择预编译镜像*

绝大部分的 Python 库在从 pip 镜像被拉取时都是编译过的，因此用户极少会用到本节的内容。

我遇到的唯一例外是统计学库 statsmodels，如果直接使用 pip install statsmodels，它会在安装时请求编译。我建议使用

python -m pip install --only-binary :all: statsmodels

来进行安装——上述命令会自动在镜像中选择预编译的版本，而不是下载未编译的版本然后尝试在本地编译。