{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "# Python 安装与配置\n",
    "\n",
    "本文介绍了编程语言 [Python](https://www.python.org/)，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。\n",
    "\n",
    "本章主要介绍：\n",
    "\n",
    "- Python 安装时的版本选择\n",
    "- 如何配置一个编辑器（以 VS Code 为例）\n",
    "- 怎样通过 pip 命令安装 Python 的外部库"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## 安装\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "安装 Python 有两种重要的途径：\n",
    "\n",
    "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](https://code.visualstudio.com/download) 编辑器中配置和使用 Python。\n",
    "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](https://www.jetbrains.com/pycharm/download/) 、倾向于数据科学的 [Annoconda](https://www.anaconda.com/products/individual) 等等。"
   ]
  },
  {
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   "source": [
    "### 如何选择 Python 版本"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "<div class=\"alert alert-info\">\n",
    "\n",
    "重要\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "</div>"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "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。\n",
    "\n",
    "本文撰写时，使用的 Python 版本是："
   ]
  },
  {
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   "execution_count": 1,
   "metadata": {
    "tags": []
   },
   "outputs": [
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     "text": [
      "Python 3.8.3\n"
     ]
    }
   ],
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    "!python -V"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "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：\n",
    "\n",
    "1. 前往 Python 官网，查看最新的（稳定版的）版本号 `3.x.y`；\n",
    "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`。\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "\n",
    "- 2019.10.19 - Python 3.8.0\n",
    "- 2019.12.18 - Python 3.8.1\n",
    "- 2020.02.24 - Python 3.8.2\n",
    "- 2020.03.10 - Python 3.7.7，这是上个版本的更新\n",
    "- 2020.05.13 - Python 3.8.3\n",
    "- 2020.06.27 - Python 3.7.8，这是上个版本的更新\n",
    "- 2020.07.13 - Python 3.8.4\n",
    "- 2020.07.20 - Python 3.8.5\n",
    "\n",
    "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。"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### 如何选择 32 位还是 64 位版本\n",
    "\n",
    "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](https://pytorch.org/) 就是一个例子。\n",
    "\n",
    "- 要安装 64 位版本的 Python，请前往[官网下载页面](https://www.python.org/downloads/windows/)，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：\n",
    "    - Download Windows x86-64 embeddable zip file：（不推荐）Zip 版本。\n",
    "    - Download Windows x86-64 executable installer：完整的离线安装文件。\n",
    "    - Download Windows x86-64 web-based installer：在线安装文件，安装时需要连接到互联网。\n",
    "- 如需安装 32 位版本的 Python，对应选择“x86”的条目即可。\n",
    "\n",
    "您可以在命令行中输入 `python` 来检查是否是 64 位版本，例如：\n",
    "```\n",
    "Python 3.8.3 (tags/v3.8.3:6f8c832, May 13 2020, 22:37:02) [MSC v.1924 64 bit (AMD64)] on win32\n",
    "...\n",
    "```\n",
    "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。"
   ]
  },
  {
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   "metadata": {},
   "source": [
    "## 与 VS Code 协同\\*"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "<div class=\"alert alert-info\">\n",
    "\n",
    "重要\n",
    "    \n",
    "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。\n",
    "\n",
    "</div>"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "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。\n",
    "\n",
    "### 下载与安装 Python\n",
    "\n",
    "1. 首先，前往官网下载安装 [64 位的 Python](https://www.python.org/downloads/windows/)（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。\n",
    "\n",
    "   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。\n",
    "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。\n",
    "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：\n",
    "   \n",
    "   ```\n",
    "   PS C:\\Users\\wklchris> python\n",
    "   Python 3.8.3 (tags/v3.8.3:6f8c832, May 13 2020, 22:37:02) [MSC v.1924 64 bit (AMD64)] on win32\n",
    "   Type \"help\", \"copyright\", \"credits\" or \"license\" for more information.\n",
    "   >>>\n",
    "   ```\n",
    "   **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。\n",
    "\n",
    "   - 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。\n",
    "   - 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:\n",
    "     \n",
    "     - 您下载了错误的安装包，或者\n",
    "     - 您在系统上安装了多个版本的 Python。\n",
    "     \n",
    "     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。\n",
    "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。 \n",
    "5. 您已完成 Python 的安装。"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### 安装与配置 VS Code\n",
    "\n",
    "在安装好 Python 之后，可以继续 VS Code 的安装与配置工作\n",
    "\n",
    "1. 前往 [VisualStudio Code](https://code.visualstudio.com/download) 下载。\n",
    "2. 安装过程略，没有特别需要注意的项。\n",
    "\n",
    "安装完毕后，打开 VS Code，现在来安装 Python 插件：\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "   - 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。\n",
    "   - 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。\n",
    "2. 在界面左侧边栏，点击“扩展”按钮来打开扩展商店。\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "- 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。\n",
    "- 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。"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### 执行 Python 文件\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "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。\n",
    "3. 给新文件键入名称，如 `pytest.py` ；Python 的代码文件以 `.py` 结尾。\n",
    "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）。\n",
    "5. 在编辑视图中输入简单的一行内容：\n",
    "   ```python\n",
    "   print(\"Hello world\")\n",
    "   ```\n",
    "6. 按 `Ctrl + S` 保存文件。\n",
    "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”。\n",
    "8. 观察下方弹出的终端对话框，应当出现如下信息：\n",
    "   ```\n",
    "   PS D:\\pyproject> & C:/Python38/python.exe d:/pyproject/pytest.py\n",
    "   Hello world\n",
    "   ```\n",
    "   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。\n",
    "   \n",
    "   如果您要指定另一处路径的 Python，请：\n",
    "   \n",
    "   - 点击“文件”菜单，选择“首选项 - 设置” （或者直接按 `Ctrl + ,`）。\n",
    "   - 在设置界面顶部的搜索框中，输入 `interpreter path` 来搜索。\n",
    "   - 在找到的 `Python: Default Interpreter Path` 中填写您安装的 Python 路径。\n",
    "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）。"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## 安装 Python 库\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "例如，要安装科学计算库 [NumPy](https://numpy.org/install/)，直接在命令行中输入：\n",
    "```\n",
    "python -m pip install numpy\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "pip install numpy\n",
    "```"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### 更改 pip 仓库镜像\n",
    "\n",
    "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](https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/pypi/)设置为默认镜像，即在命令行中输入；\n",
    "\n",
    "```\n",
    "pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple\n",
    "```\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple numpy\n",
    "```"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### 更新 pip\n",
    "\n",
    "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：\n",
    "```\n",
    "python -m pip install -U pip\n",
    "```"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### 选择预编译镜像\\*\n",
    "\n",
    "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。\n",
    "\n",
    "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\n",
    "```\n",
    "python -m pip install --only-binary :all: statsmodels\n",
    "```\n",
    "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。"
   ]
  }
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   "name": "python",
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