Python新手教程 —— Hello, World!

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Hello, World!

作者自述

如果有写的不清晰的地方或者有错误的，欢迎大家在评论区或私信向我提出宝贵的意见。

关于本系列

本系列是关于Python3的新手教程，面向毫无Python基础的读者，并且建议读者要有一定英语基础（虽然本文99.9%由中文书写，但是编程语言本身是以英文为基础的，代码示例的输出、注释也都是以英文书写，因此英语基础可以帮助读者更好地理解）。虽然说是新手教程，但是之后还是会涉及到一些进阶的用法的，如果大家有希望看到的内容本人也会考虑在后面的文章中加入。

什么是编程语言

自然语言是人与人信息交流的约定，而人与计算机交流的约定就是二进制码。

然而人并不能很好地读写二进制文本，因此诞生了第一个编程语言——汇编语言。这个语言的命令与机器的二进制码一一对应，其目的就是让命令具有一定的可读性。

虽然解决了可读性的问题，由于机器码的命令过于底层，即使是一些简单的功能也需要大量繁琐、重复的命令来实现，因此诞生了诸多高级编程语言。这些语言可以自动地实现许多底层功能，例如内存管理，并且提供了更为丰富、简洁的语法，提高了代码的可读性和简洁性。Python就是其中一种。

编程语言主要分为两种：解释型语言和编译型语言。解释型语言是指代码的运行通过一个叫做解释器的程序进行，解释器读取代码并分析后进行执行；而编译型语言则是指代码通过编译器编译为机器码（也就是Windows下的.exe文件），然后执行。简而言之，区别在于解释型语言直接运行，而编译型语言则是先编译为可执行的程序文件，再运行。解释型语言通常由一个一个语句组成，每个语句都是独立的，解释器在执行时只需要按一定顺序执行这些语句即可，因此其代码通常称为脚本。而编译型语言也会有语句的概念，但是其一般需要有一个整体的结构才能完整的运行（例如C语言的main函数），而通常不能单独地执行一条语句。Python属于解释型语言，而C/C++则属于编译型语言。

两种模式各有好坏：解释型语言不需要编译，甚至不一定需要把代码放在文件里，直接输入至解释器就可以运行。这样便于做一些代码测试以及快速编写小型工程（因为省去了繁琐的整体结构）。当然缺点则是由于运行依赖于解释器，因此无法在未安装解释器的计算机上运行（我们一般称之为环境，也就是说运行脚本的环境必须有相应的解释器）。而编译型语言由于生成了可执行文件，这些文件只要在相同的系统下都可以运行，无须额外安装解释器，因此可以更适合作为软件的主程序（总不能期待所有人的电脑上都装有相应的解释器）。同时，由于编译器可以完整获取整个程序的代码结构，这更便于编译器进行一些优化，而且翻译工作在编译时就完成，省去了动态翻译的步骤，因此编译型语言的运行速度普遍比解释型语言快。当然，缺点则是编程前期准备工作量大，每次运行需要编译较为繁琐，不方便进行一些代码测试。

什么是Python

Python是一门解释型编程语言，由Guido van Rossum于1989年底发明，并于1991年首次公开发行。Python是开源的（与闭源相对，即源代码公开），遵循GPL协议（GNU General Public License），目前更新至3.12版本。

Python的特点是代码简洁、可读性高、内置功能多、第三方库多，因此用途广泛，上手快。但是缺点是运行速度慢（解释型语言的通病），据说速度是C/C++的1/10。不过Python之父Guido加入微软的faster-cpython项目，在2022年提出目标，5年内让cpython快5倍。

安装Python

截止本文的编写日期，Python3已经发布到了版本3.12，本文也是基于该版本编写的。Python3的版本是向下兼容的，也就是说使用Python3.12可以运行Python3.9的代码。但是注意Python3不一定可以运行Python2的代码，两者的代码有许多显著的区别。

安装Python只需要前往其官网 www.python.org 即可，下载符合自己系统的版本并按照指导安装即可。下图为Python官网的截图，点击Downloads进入下载界面。

Windows在安装过程中记得勾选"Add Python 3.12 To Path"，这可以方便在命令行运行脚本。

运行Python3

解释器

如果你查看Python的安装目录，你会发现有一个名为python.exe的文件（在MacOS下则是/usr/local/bin下有名为python3.12的文件）。这个程序就是Python的解释器，其运行时会读取代码所在文件，并运行。

IDLE

我们编写和运行Python代码通常使用另一个Python自带的程序，就是IDLE。你可以在Windows的开始菜单或MacOS的启动台找到它。运行IDLE，你会看到一个类似下图的界面（截图自MacOS）。

这实际上就是一个Python3的命令行。在命令行，你可以输入任何一条语句，并按回车运行。点击>>>的右方，并在光标闪动后输入print('Hello World')，然后按回车。效果如图。

这便是你的第一条代码，效果是输出一行Hello World。

之后为了便于编写文章以及读者复制代码，所有代码示例会采用如下形式展示：

>>> print('Hello World')
Hello World

编写代码文件

我们想要实现的功能通常需要许多条语句才能实现，只靠在命令行输入是不够灵活和方便的，此时我们需要将代码保存在一个文件里然后执行。IDLE也提供了在文件中编写代码并运行的功能。点击菜单栏“文件”→“新建”来创建一个文件，名为"Hello World.py"（Python代码文件通常以.py结尾，虽然这并不是强制的）。在文件输入如下文本

print('This is my first python code.')
print('Hello, Python!')

按F5或者菜单栏“运行”→“运行模块”运行，得到类似如下结果。

========================= RESTART: /Users/orthopole/Documents/Hello, World.py =========================
This is my first python code.
Hello, Python!
>>>

恭喜你，成功编写了第一个Python代码。

本文复习

建议读者花一分钟时间回顾一下本文的内容，看看是否完全掌握了。

• 什么是编程语言

  • 机器码与汇编语言
  • 高级编程语言
    • 解释型语言
    • 编译型语言

• Python的安装

• IDLE命令行的使用

• 使用IDLE编写文件并运行

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