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第 1 天 — 环境搭建与第一个 Python 程序

对应原文档:Day01-20/01.初识Python.md、Day01-20/02.第一个Python程序.md 预计学习时间:0.5 - 1 天 本章目标:安装 Python 解释器和常用开发工具,理解虚拟环境,并运行第一个 Python 程序 前置知识:无(第一天) 已有技能读者建议:如果你有 JS / TS 基础,优先关注语法差异、缩进规则、数据结构和运行方式,不要把 Python 直接当成另一种 JS。


目录


章节概述

本章的重点不是记住 Python 历史,而是尽快把解释器、虚拟环境、编辑器和首个程序全部跑通,建立最基础的运行闭环。

小节内容重要性
1. Python 简介★★★★☆
2. 安装 Python 环境★★★★☆
3. 开发工具选择★★★★☆
4. 第一个 Python 程序★★★★☆
5. 代码执行方式总结★★★★☆

本章知识地图


已有技能快速对照(JS/TS -> Python)

本章建议优先建立与当前主题直接相关的迁移直觉,而不是泛泛对比语法差异。

你熟悉的 JS/TS 世界Python 世界本章需要建立的直觉
node --version / npm -vpython --version / pip --version先确认解释器和包管理工具都能工作,再开始写代码
node hello.jspython hello.pyPython 同样是解释执行,但项目隔离通常依赖 venv 而不是 node_modules
Node REPL / DevTools ConsolePython REPL / IPython / JupyterPython 的学习节奏通常更依赖交互式试验和文档字符串

迁移陷阱(JS/TS -> Python)

  • 把虚拟环境理解成可选项:Python 项目不做依赖隔离,后续几乎一定遇到版本冲突。
  • 忽略 python / python3 差异:跨平台时命令名不一致,文档和终端操作要保持口径。
  • print() 当成唯一调试方式:早期可以这样做,但尽早熟悉 REPL、IPython 和 IDE 调试会更高效。

1. Python 简介

什么是 Python

Python(英式发音:/ˈpaɪθən/;美式发音:/ˈpaɪθɑːn/)是由荷兰程序员吉多·范罗苏姆(Guido van Rossum)于 1989 年圣诞节期间发明的一种高级编程语言。Python 强调代码的可读性和语法的简洁性,相较于 C、C++、Java 这些老牌编程语言,Python 让开发者能够用更少的代码表达相同的意图。

在 TIOBE 编程语言排行榜、GitHub 最受欢迎的编程语言统计以及 IEEE Spectrum 的排名中,Python 常年位居榜首。它是目前世界上最受欢迎和拥有最多用户的编程语言。

Python 编年史

了解一门语言的历史有助于理解它的设计哲学。以下是 Python 发展历程中的关键节点:

时间事件
1989年12月吉多·范罗苏姆决定开发一个新脚本语言来打发无聊的圣诞节,新语言将作为 ABC 语言的继承者
1991年02月Python 解释器最初代码发布,版本 0.9.0
1994年01月Python 1.0 发布
2000年10月Python 2.0 发布,开发过程更加透明,生态圈开始形成
2008年12月Python 3.0 发布,引入诸多现代编程语言特性,不向下兼容 Python 2
2011年04月pip 首次发布,Python 有了自己的包管理工具
2018年07月吉多·范罗苏姆宣布从"终身仁慈独裁者"职位上"永久休假"
2020年01月官方停止对 Python 2 的更新和维护
现在Python 在 AI、数据科学、Web 开发、自动化等领域广泛应用

说明:软件版本号通常分为三段 A.B.C。A 是大版本号(整体重写或不兼容的改动),B 是功能版本号(新功能),C 是修订版本号(Bug 修复等)。

Python 与 JavaScript 生态对比

作为 JavaScript 开发者,理解 Python 在生态中的定位会帮助你更快上手:

维度PythonJavaScript
运行环境解释器(CPython 等)浏览器 / Node.js / Deno / Bun
包管理器pip、condanpm、yarn、pnpm
包仓库PyPInpm Registry
虚拟环境venv、conda不需要(node_modules 隔离)
主要应用领域AI/ML、数据科学、自动化、后端前端、全栈、移动端、桌面端
类型系统动态类型 + 类型注解动态类型 + TypeScript
异步模型asyncio(协程)事件循环(Promise/async-await)
Web 框架Django、Flask、FastAPIExpress、Next.js、NestJS

Python 的核心优势

  1. 简单优雅:语法清晰,缩进强制规范,代码可读性极高
  2. 开发效率高:用更少的代码完成更多事情
  3. 强大的社区和生态:PyPI 上有超过 50 万个第三方包
  4. 胶水语言:能轻松调用 C/C++、Java 等其他语言的代码
  5. 跨平台:解释型语言,同一份代码可在 Windows、macOS、Linux 上运行
  6. AI 领域的事实标准:TensorFlow、PyTorch、scikit-learn 等主流框架均首选 Python

Python 的主要缺点

  1. 执行效率较低:解释型语言的通病,比 C/C++、Go 慢很多
  2. GIL(全局解释器锁):CPython 中多线程无法真正并行执行 CPU 密集型任务
  3. 移动端支持弱:不像 JavaScript 可以开发移动应用

Python 在 AI Agent 开发中的地位

Python 是 AI Agent 开发的首选语言,原因如下:

  • LangChain:最流行的 LLM 应用开发框架,Python 原生
  • OpenAI SDK:官方 Python SDK 功能最完善
  • 数据处理:pandas、NumPy 是数据处理的行业标准
  • 模型推理:Hugging Face Transformers、PyTorch 生态完善
  • 自动化编排:CrewAI、AutoGen 等多 Agent 框架均为 Python

2. 安装 Python 环境

下载 Python

从 Python 官网 https://www.python.org/downloads/ 下载最新版本的 Python 3 解释器。我们推荐安装 Python 3.10 或更高版本。

提示:本课程中使用的是 CPython(官方 Python 解释器,用 C 语言编写),它是目前最主流的选择。

Windows 环境安装

  1. 从官网下载 Windows 安装程序(.exe 文件)
  2. 双击运行安装程序
  3. 重要:在安装向导的第一个页面,务必勾选 "Add python.exe to PATH" 选项
  4. 选择 "Customize Installation"(自定义安装)
  5. 可选特性页面建议全选,确保勾选了 pip(Python 包管理工具)
  6. 高级选项中,勾选 "Add Python to environment variables""Precompile standard library"
  7. 强烈建议修改安装路径,路径中不要包含中文、空格或特殊字符
  8. 点击 "Install" 开始安装

安装完成后,打开 PowerShell 或命令提示符,验证安装:

powershell
python --version
# 输出示例: Python 3.12.1

pip --version
# 输出示例: pip 24.0 from ... (python 3.12)

JS 开发者提示python --version 类似于 node --version。pip 相当于 npm,用于安装第三方包。

macOS 环境安装

  1. 从官网下载 macOS 安装程序(.pkg 文件)
  2. 双击运行,按提示点击"继续"完成安装
  3. 打开终端,验证安装:
bash
python3 --version
# 输出示例: Python 3.12.1

pip3 --version
# 输出示例: pip 24.0 from ... (python 3.12)

注意:macOS 上的命令是 python3 而不是 python,pip 对应的是 pip3。这与 Linux 类似,因为系统可能预装了 Python 2。

Linux 环境安装

大多数 Linux 发行版已预装 Python 3。如果没有,可以通过包管理器安装:

bash
# Ubuntu / Debian
sudo apt update
sudo apt install python3 python3-pip python3-venv

# CentOS / RHEL / Fedora
sudo dnf install python3 python3-pip

# Arch Linux
sudo pacman -S python python-pip

验证安装:

bash
python3 --version
pip3 --version

虚拟环境(Virtual Environment)

JS 开发者提示:Python 的虚拟环境类似于每个项目独立的 node_modules。但与 JS 不同,Python 的依赖是全局安装的,所以需要虚拟环境来隔离不同项目的依赖。

创建和使用虚拟环境:

bash
# 创建虚拟环境(在项目目录下执行)
python3 -m venv venv

# 激活虚拟环境
# Windows (PowerShell):
venv\Scripts\Activate.ps1
# Windows (CMD):
venv\Scripts\activate.bat
# macOS / Linux:
source venv/bin/activate

# 激活后,命令提示符前会显示 (venv)
# 此时 pip 安装的包只会安装到虚拟环境中

# 退出虚拟环境
deactivate

最佳实践:每个 Python 项目都应该有自己独立的虚拟环境,避免依赖冲突。


3. 开发工具选择

VS Code(推荐)

Visual Studio Code 是目前最受欢迎的代码编辑器之一,对 Python 的支持非常完善。

安装 Python 扩展

  1. 打开 VS Code,进入扩展市场(Ctrl+Shift+X / Cmd+Shift+X)
  2. 搜索 "Python",安装 Microsoft 官方发布的 Python 扩展
  3. 可选安装 "Pylance" 语言服务器(通常会自动安装)

常用功能

  • 智能代码补全和类型检查
  • 一键运行和调试 Python 代码
  • 集成终端
  • Jupyter Notebook 支持
  • 虚拟环境自动检测

JS 开发者提示:VS Code 的 Python 开发体验与 JavaScript 开发非常相似。你熟悉的快捷键、插件、设置都可以直接沿用。

PyCharm

PyCharm 是 JetBrains 公司出品的专业 Python IDE,分为社区版(免费)和专业版(付费)。

优势

  • 开箱即用,无需太多配置
  • 强大的重构和代码分析能力
  • 内置数据库工具、HTTP 客户端
  • 优秀的调试器
  • 对 Django、Flask 等框架有专门支持

创建项目

  1. 打开 PyCharm,选择 "New Project"
  2. 指定项目路径
  3. 选择或创建虚拟环境(推荐)
  4. 点击 "Create"

Jupyter Notebook / JupyterLab

Jupyter 是基于网页的交互式计算环境,非常适合数据分析和 AI 实验。

bash
# 安装 Jupyter
pip install jupyterlab

# 启动 JupyterLab
jupyter lab

JS 开发者提示:Jupyter 类似于 Node.js 的 REPL,但是以"单元格"为单位执行代码,每个单元格可以独立运行并保留状态。非常适合做数据探索和模型实验。

Python 交互式环境(REPL)

Python 自带一个交互式解释器,类似于 Node.js 的 REPL。

bash
# 进入 Python REPL
python3
# 或 Windows 上
python

# 你会看到类似这样的提示符:
# Python 3.12.1 (main, ...)
# Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

# 在 REPL 中可以直接执行代码
>>> 2 + 3
5
>>> print("Hello, Python!")
Hello, Python!

# 退出 REPL
>>> exit()
# 或者按 Ctrl+D (macOS/Linux) / Ctrl+Z 然后回车 (Windows)

JS 开发者提示:Python REPL 与 Node REPL 非常相似。输入代码后立即执行并显示结果。不同之处在于 Python 使用 >>> 作为提示符,而 Node 使用 >

增强版 REPL - IPython

IPython 提供了更强大的交互式体验:

bash
# 安装 IPython
pip install ipython

# 启动
ipython

IPython 相比原生 REPL 的优势:

  • 语法高亮
  • 自动补全(Tab 键)
  • 魔法命令(如 %timeit 测量代码执行时间)
  • 可以直接运行 shell 命令(前缀 !

4. 第一个 Python 程序

Hello, World!

按照编程界的传统,我们的第一个程序是输出 "hello, world":

python
print('hello, world')

就这么简单!一行代码就完成了。

JS 开发者提示:这相当于 JavaScript 中的 console.log('hello, world')。Python 的 print() 函数对应 console.log()。注意 Python 中字符串可以用单引号或双引号,两者等价。

运行 Python 程序

方式一:脚本文件执行

  1. 创建一个文件 hello.py(Python 文件使用 .py 扩展名)
  2. 写入以下内容:
python
"""
第一个 Python 程序
"""
print('hello, world')
print('你好,Python!')
  1. 在终端中运行:
bash
# macOS / Linux
python3 hello.py

# Windows
python hello.py

JS 开发者提示.py 文件类似于 .js 文件。python hello.py 类似于 node hello.js

方式二:交互式模式(REPL)

bash
python3
>>> print('hello, world')
hello, world
>>> name = 'Python'
>>> print(f'你好,{name}!')
你好,Python!

方式三:VS Code 中直接运行

安装 Python 扩展后,在 .py 文件编辑器中右键选择 "Run Python File in Terminal",或使用快捷键(通常是 Ctrl+F5 或 Cmd+F5)。

print() 是 Python 的内置函数,用于向标准输出(通常是终端)打印内容。

python
# 打印单个值
print('hello')

# 打印多个值(默认用空格分隔)
print('hello', 'world', 2024)
# 输出: hello world 2024

# 自定义分隔符
print('hello', 'world', sep='-')
# 输出: hello-world

# 自定义结尾(默认是换行符 \n)
print('hello', end='!')
print('world')
# 输出: hello!world

# 打印到文件
with open('output.txt', 'w') as f:
    print('写入文件', file=f)

对比 console.log

功能PythonJavaScript
基本输出print('hello')console.log('hello')
多个值print('a', 'b')console.log('a', 'b')
模板字符串f'{name} is {age}'`${name} is ${age}`
分隔符print(a, b, sep='-')console.log(`${a}-${b}`)

注释

Python 中有两种注释方式:

python
# 这是单行注释,以 # 开头

"""
这是多行注释(文档字符串)
可以跨越多行
通常用于模块、函数、类的文档说明
"""

# 注释可以放在代码行末尾
x = 42  # 这是行尾注释

# 临时注释掉代码
# print('这行代码不会执行')
print('这行会执行')

JS 开发者提示:Python 的 # 注释类似于 JS 的 //。Python 的 """...""" 三引号字符串常被用作多行注释,但严格来说它是字符串字面量(文档字符串 docstring),不是真正的注释。Python 没有类似于 JS 的 /* ... */ 块注释。

完整的第一个程序示例

python
"""
第一个 Python 程序 - 个人信息展示

Version: 1.0
Author: Your Name
"""

# 定义变量
name = '张三'
age = 25
city = '北京'
is_developer = True

# 使用 f-string 格式化输出(Python 3.6+ 推荐方式)
print(f'姓名: {name}')
print(f'年龄: {age}')
print(f'城市: {city}')
print(f'是开发者: {is_developer}')

# 打印分隔线
print('-' * 30)

# 多值输出
print('个人信息:', name, age, city, sep=' | ')

# 类型检查
print(f'name 的类型: {type(name)}')
print(f'age 的类型: {type(age)}')
print(f'is_developer 的类型: {type(is_developer)}')

运行结果:

姓名: 张三
年龄: 25
城市: 北京
是开发者: True
------------------------------
个人信息: 张三 | 25 | 北京
name 的类型: <class 'str'>
age 的类型: <class 'int'>
is_developer 的类型: <class 'bool'>

5. 代码执行方式总结

方式适用场景命令/操作
脚本文件正式项目、完整程序python script.py
REPL 交互快速测试、探索 APIpython 进入交互模式
IPython增强版交互体验ipython
Jupyter Notebook数据分析、AI 实验jupyter lab
IDE 运行日常开发、调试VS Code / PyCharm 中直接运行

自查清单

  • [ ] 我已经能解释“1. Python 简介”的核心概念。
  • [ ] 我已经能把“1. Python 简介”写成最小可运行示例。
  • [ ] 我已经能解释“2. 安装 Python 环境”的核心概念。
  • [ ] 我已经能把“2. 安装 Python 环境”写成最小可运行示例。
  • [ ] 我已经能解释“3. 开发工具选择”的核心概念。
  • [ ] 我已经能把“3. 开发工具选择”写成最小可运行示例。
  • [ ] 我已经能解释“4. 第一个 Python 程序”的核心概念。
  • [ ] 我已经能把“4. 第一个 Python 程序”写成最小可运行示例。
  • [ ] 我已经能解释“5. 代码执行方式总结”的核心概念。
  • [ ] 我已经能把“5. 代码执行方式总结”写成最小可运行示例。

本章小结

这一章可以浓缩为以下几件事:

    1. Python 简介:这是本章必须掌握的核心能力。
    1. 安装 Python 环境:这是本章必须掌握的核心能力。
    1. 开发工具选择:这是本章必须掌握的核心能力。
    1. 第一个 Python 程序:这是本章必须掌握的核心能力。
    1. 代码执行方式总结:这是本章必须掌握的核心能力。

学习明细与练习任务

知识点掌握清单

  • [ ] 阅读并复现“1. Python 简介”中的关键代码。
  • [ ] 阅读并复现“2. 安装 Python 环境”中的关键代码。
  • [ ] 阅读并复现“3. 开发工具选择”中的关键代码。
  • [ ] 阅读并复现“4. 第一个 Python 程序”中的关键代码。
  • [ ] 阅读并复现“5. 代码执行方式总结”中的关键代码。

练习任务(由易到难)

  1. 基础练习(15 - 30 分钟):在你的机器上分别用终端和编辑器运行同一个 hello.py,确认两种方式都能跑通。
  2. 场景练习(30 - 60 分钟):创建一个新虚拟环境,安装 1 个第三方包并写一个最小示例验证环境隔离生效。
  3. 工程练习(60 - 90 分钟):搭一个标准 Python 项目骨架,包含 venvrequirements.txtpyproject.tomlsrcREADME

常见问题 FAQ

Q:一定要先学虚拟环境吗?
A:如果只是试代码,可以先跑通解释器;但一旦开始做项目,虚拟环境应该尽早成为默认习惯。


Q:Windows 上到底用 python 还是 python3
A:Windows 通常用 python,macOS/Linux 更常见 python3。关键是确认你机器上的实际命令。


下一步:继续学习第 2 天内容,保持按顺序推进,后续章节会默认你已经掌握今天的基础。


文档基于:Phase 1 · Python 核心语法
生成日期:2026-04-04