作者 謝恩銘，公眾號(hào)「程序員聯(lián)盟」（微信號(hào)：coderhub）。
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原文：http://m.itdecent.cn/p/a34eaffcc420

《Python探索之旅》全系列

內(nèi)容簡介

1. 前言
2. Python 的解釋器
3. Python 解釋器的種類
4. 做一點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算
5. 總結(jié)
6. 第一部分第三課預(yù)告

1. 前言

上一課是 Python探索之旅 | 第一部分第二課：安裝Python和Python的常用開發(fā)軟件 。

經(jīng)過第一課的理論概念和第二課的 Python 開發(fā)環(huán)境安裝之后，我們是時(shí)候來了解一下 Python 的解釋器了。

即使這一課的一些小測(cè)試看似沒什么了不起的，但你卻可以借此對(duì) Python 的語法有一個(gè)初步概念。我強(qiáng)烈建議你循序漸進(jìn)地跟著我們動(dòng)手練習(xí)，尤其是如果 Python 是你的第一門編程語言的話。

和任何編程語言一樣，Python 具有清晰的語法：你不能隨便向 Python 發(fā)送任何信息。我們將看到 Python 可以接收什么，不可以接收什么。

2. Python 的解釋器

上一課，我們?cè)谧詈笥?PyCharm 創(chuàng)建了一個(gè) Python 的項(xiàng)目，并且創(chuàng)建了我們的第一個(gè) Python 文件（hello_python.py），然后用項(xiàng)目配置的 Python 解釋器（就是我們安裝的 Python 中自帶的解釋器。例如我們上一課在 Windows 中安裝的 Python 解釋器的路徑是在 C:\Program Files\Python37\python.exe）來運(yùn)行此 Python 文件，輸出了：

Hello Python

像 PyCharm 這樣的 IDE（集成開發(fā)環(huán)境）已經(jīng)把各種開發(fā)工具（代碼編輯器，解釋器，編譯器，調(diào)試器，等等）融合在一起了。我們使用 IDE 確實(shí)可以大大加快開發(fā)速度，但不能幫助我們理解編程的一些原理。

順便一提：強(qiáng)大的 Visual Studio Code

對(duì)了，順便一提，現(xiàn)在開發(fā) Python，除了 PyCharm 這個(gè)強(qiáng)大的 IDE，你也可以使用 Visual Studio Code（簡稱 VS Code）這個(gè)微軟開源的代碼編輯器。

雖說 VS Code 本身是一個(gè)代碼編輯器，但是它豐富的插件卻可以將其變成一個(gè)不俗的 IDE。VS Code 跨平臺(tái)（在 Windows，Linux 和 macOS 中都可以運(yùn)行），體積小，速度快，現(xiàn)在已經(jīng)成為了很多開發(fā)者的最愛。

如果你不想安裝 JetBrains 家的比較大型的 IDE，也可以試試 VS Code。

VS Code 的官網(wǎng)是 https://code.visualstudio.com 。下載后安裝非常簡單，就和安裝普通軟件沒什么區(qū)別。

打開 VS Code 后，針對(duì)某種編程語言例如 Python，只需要安裝對(duì)應(yīng)的官方插件（由微軟開發(fā)），即可運(yùn)行和調(diào)試該語言，也就是搖身一變成為該語言的 IDE 了。

例如我在 VS Code 中安裝了微軟官方的 Python 插件。

然后，我在 VS Code 中創(chuàng)建一個(gè)文件，就叫 hello_python.py，和上一課在 PyCharm 中創(chuàng)建的文件同名。

在 hello_python.py 中寫入 print("Hello Python")。運(yùn)行此 Python 文件，就得到和在 PyCharm 中一樣的輸出：

Hello Python

這些年微軟自從 薩提亞·納德拉（Satya Nadella）擔(dān)任 CEO 之后，逐漸擁抱開源，確實(shí)為互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域做出了不少貢獻(xiàn)。

當(dāng)然了，我們這門課程還是會(huì)使用 PyCharm 作為開發(fā)工具。我介紹 VS Code，主要是為大家提供更多的可能性。

好了，說回我們的 Python 解釋器。

我們之前說過，Python 是解釋型語言，Python 文件要被解釋器解釋執(zhí)行。

當(dāng)然了，其實(shí) Python 也和 Java 類似，是先編譯后解釋的語言。Python 的源代碼會(huì)先被編譯成字節(jié)碼（ByteCode）文件（.pyc 文件，類似 Java 的 .class 文件），字節(jié)碼文件再被解釋執(zhí)行。
這塊知識(shí)可能對(duì)于新手來說有點(diǎn)難理解。暫時(shí)你就記住 Python 需要一個(gè)解釋器來執(zhí)行也夠了。

解釋器的英語單詞是 interpreter。

我們來看一下在三大主流操作系統(tǒng)中，如何調(diào)出（或稱運(yùn)行）Python 的解釋器。

在 Windows 中

我們之前安裝完 Python 之后，在 Windows 的開始菜單中就有了一個(gè) Python 文件夾。

點(diǎn)擊上圖中紅框標(biāo)出的那個(gè) Python 3.7 (64-bit)，就以 Console（控制臺(tái)）的形式打開 Python 的解釋器，打開之后就進(jìn)入了交互模式（interactive mode）。

可以看到，Python 解釋器運(yùn)行在交互模式的時(shí)候，最開頭是 Python 的歡迎信息，例如版本號(hào)（這里是 3.7.8），版權(quán)聲明，等等。

你可以看到有一個(gè) >>> 的符號(hào)，這是它的主提示符（primary prompt），提示輸入下一條指令。你可以在 >>> 后面輸入指令，按下回車，就會(huì)由 Python 解釋器來執(zhí)行指令。

Python 的解釋器是 Python 的一大優(yōu)勢(shì)，很方便我們進(jìn)行一些測(cè)試。其他語言如 C語言，Java 和 C++ 這些編譯型語言，可能沒有這么方便測(cè)試代碼的方式。

除了這種調(diào)出 Python 解釋器的方式，我們還可以用 Windows 的命令提示符來運(yùn)行 Python 解釋器。

Windows 的命令提示符通常也被稱為 CMD。用快捷鍵【W(wǎng)indows鍵 + r】，然后輸入 cmd，再回車，就可以打開命令提示符。在命令提示符中輸入 python，就運(yùn)行了 Python 的解釋器。

要退出 Python 的解釋器，我們可以輸入 quit() 或 exit()，再按下回車。

在 Linux 中

之前我們?cè)?CentOS 這個(gè) Linux 發(fā)行版中演示了如何安裝 Python 最新穩(wěn)定版。

一旦你在 Linux 中安裝了 Python，那么它會(huì)自動(dòng)為你創(chuàng)建一個(gè)到 Python 解釋器的鏈接，例如 python 3.x（x 是次版本號(hào)。例如 Python 3.7.8，那么它的次版本號(hào)就是 7）。

我們之前安裝的是 Python 3.7.8 這個(gè)最新穩(wěn)定版。因此，我們先打開 Linux 的 Terminal（終端），

在終端中輸入 python3.7（因?yàn)槲覀儼惭b的是 Python 3.7.8），可以看到 Python 的解釋器（交互模式）就被運(yùn)行起來了：

在 Linux 中，要退出 Python 的解釋器，可以輸入 quit() 或 exit()，再按下回車。此外，我們也可以用快捷鍵 Ctrl + d。

在 macOS 中

在 macOS 中，Python 一般是被安裝到 Applications（應(yīng)用程序）的目錄中。依次點(diǎn)擊 “前往” -> “應(yīng)用程序”（也可以直接用快捷鍵 Cmd + Shift + a）。

點(diǎn)擊“應(yīng)用程序”，進(jìn)入應(yīng)用程序的文件夾?？梢钥吹?，Python 3.7.8 創(chuàng)建了一個(gè)文件夾，名叫 Python 3.7。

我們進(jìn)入 Python 3.7 這個(gè)文件夾?？梢钥吹揭韵聝?nèi)容：

我們運(yùn)行那個(gè) IDLE（Integrated Development and Learning Environment 的縮寫，表示“集成開發(fā)和學(xué)習(xí)環(huán)境”。IDLE 具備基本的 IDE 的功能，是非商業(yè) Python 開發(fā)的不錯(cuò)的選擇）。

在 macOS 下，除了用 IDLE，我們也可以在 Terminal（終端）中運(yùn)行 Python 的解釋器（交互模式）。

macOS 下的 Terminal，位于“前往” -> “實(shí)用工具”（也可以直接用快捷鍵 Cmd + Shift + u）。當(dāng)然了，你也可以直接在 Spotlight（聚焦搜索）中直接輸入 terminal 來打開。

打開 Terminal 后，輸入 python3.7（因?yàn)槲覀儼惭b的是 Python 3.7.8），可以看到 Python 的解釋器（交互模式）就被運(yùn)行起來了。

在 macOS 中，要退出 Python 的解釋器，可以輸入 quit() 或 exit()，再按下回車。此外，我們也可以用快捷鍵 Ctrl + d。

Python 解釋器吃什么？

我們已經(jīng)演示了在三大主流操作系統(tǒng)中如何運(yùn)行 Python 的解釋器。那么，Python 的解釋器到底吃什么（就是它可以接受什么命令）呢？

正如我們所說的那樣，編程語言遵循清晰的語法。你不可能期望 Python 的解釋器能理解以下內(nèi)容：“親愛的 Python 解釋器啊，我希望你為我編寫一款出色的 3D 游戲！”

目前來說，我們還辦不到這一點(diǎn)。多年以后，也許可行。

因此，如果你在 Python 解釋器的命令提示符后面輸入某些內(nèi)容，它很可能會(huì)清楚而堅(jiān)定地告訴你：“我完全沒有聽懂你在說什么?！?/p>

例如，如果輸入 First test with Python（表示“用Python進(jìn)行的第一次測(cè)試”），則會(huì)得到以下結(jié)果：

是的，Python 解釋器會(huì)說英語。對(duì)于絕大多數(shù)編程語言，你輸入的命令也是用英語寫的。

不過，如果你輸入的命令不符合 Python 的語法，那么就像以前英語老師會(huì)跟你說“你的英語語法用錯(cuò)了”一樣，Python 的解釋器也會(huì)以類似的方式通知你：SyntaxError: invalid syntax（表示“語法錯(cuò)誤：無效的語法”）。

很清楚不是嗎？你輸入的內(nèi)容是 Python 解釋器所無法理解的。不過，它并沒有“生氣”，因?yàn)樗譃槟泔@示了 >>> 這個(gè)命令提示符，表明它已準(zhǔn)備好接受你的“再一次打擊”。

3. Python 解釋器的種類

當(dāng)我們編寫 Python 代碼時(shí)，我們會(huì)創(chuàng)建一個(gè)以 .py 為擴(kuò)展名的文件，在其中寫入 Python 的代碼。要運(yùn)行代碼，就需要 Python 解釋器去執(zhí)行這個(gè) .py 文件。

Python 語言是開源的，所以理論上，只要水平夠好，任何人都可以編寫 Python 解釋器來執(zhí)行 Python 代碼。實(shí)際上，確實(shí)存在多種 Python 解釋器。

CPython

我們從 Python 的官方網(wǎng)站 https://www.python.org 下載并安裝好 Python 后，我們就獲得了一個(gè)官方版本的解釋器：CPython。

CPython 這個(gè)解釋器是用 C語言開發(fā)的（如果你要學(xué)習(xí) C語言，可以參看我的《C語言探索之旅》 系列教程）。

Python 之父在編寫 Python 語言時(shí)，最開始也是用 C語言的。在命令行下運(yùn)行 python 啟動(dòng)的就是 CPython 解釋器。

CPython 是使用最廣的 Python 解釋器。我們的課程的代碼都會(huì)在 CPython 下執(zhí)行。

CPython 解釋執(zhí)行 Python 代碼的原理，簡單來說是像下面這樣的：

1. CPython 將 Python 代碼編譯為 ByteCode（字節(jié)碼）。
2. CPython 解釋器中的虛擬機(jī)執(zhí)行這些字節(jié)碼。

所以，在這一點(diǎn)上，Python 和 Java 還是比較像的。

Jython

Jython 是運(yùn)行在 Java 平臺(tái)上的 Python 解釋器，可以把 Python 代碼編譯成 Java 字節(jié)碼執(zhí)行。

IronPython

IronPython 和 Jython 類似。IronPython 是運(yùn)行在微軟的 .Net 平臺(tái)上的 Python 解釋器，可以把 Python 的代碼編譯成 .Net 的字節(jié)碼。

類似的還有如 RubyPython，Brython，等等?？梢娤卤恚?/p>

IPython

IPython 是基于 CPython 之上的一個(gè)交互式解釋器。IPython 在交互方式上比 CPython 有所增強(qiáng)，但是執(zhí)行 Python 代碼的原理和 CPython 是一樣的。好比很多瀏覽器雖然外觀不同，但內(nèi)核其實(shí)都是調(diào)用了 Chromium。

我們之后的課程會(huì)使用到的 Jupyter Notebook 就使用到了 IPython。Jupyter Notebook 以前是叫 IPython Notebook 的。

CPython 用 >>> 作為提示符，IPython 用 In [序號(hào)]: 作為提示符。

PyPy

PyPy 是另一個(gè) Python 解釋器，它的目標(biāo)是執(zhí)行速度。PyPy 采用 JIT（Just-In-Time，表示“即時(shí)”）編譯技術(shù)，對(duì) Python 代碼進(jìn)行動(dòng)態(tài)編譯，可以顯著提高 Python 代碼的執(zhí)行速度。Java 的 HotSpot 虛擬機(jī)也使用到了 JIT 技術(shù)。

絕大部分 Python 代碼都可以在 PyPy 下運(yùn)行，但是 PyPy 和 CPython 有一些不同，相同的 Python 代碼在兩種解釋器下執(zhí)行可能會(huì)有不同的結(jié)果。如果你的代碼要在 PyPy 下執(zhí)行，需要了解 PyPy和 CPython 的不同點(diǎn)：https://doc.pypy.org/en/latest/cpython_differences.html 。

4. 做一點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算

我們用 Python 的解釋器來做一些運(yùn)算。這些運(yùn)算是比較簡單的，不過，我認(rèn)為這是幫助你逐步了解 Python 語法的好方法。

輸入一個(gè)數(shù)字

我們可以在 Python 解釋器中輸入一個(gè)數(shù)字，例如 7 這個(gè)整數(shù)，然后按下回車。

可以看到，沒有什么特別的。我們輸入一個(gè)數(shù)字，Python 解釋器將其原樣輸出。

但是，這種簡單的返回表明 Python 解釋器正確理解了你的輸入，并且你的輸入符合其語法。

同樣，你也可以輸入浮點(diǎn)數(shù)，例如我們輸入 7.2 。

不用說，我們也可以輸入負(fù)數(shù)，例如我們輸入 -1.5。

常用的運(yùn)算

好了，是時(shí)候?qū)W習(xí)如何使用 Python 的主要運(yùn)算符了。大部分時(shí)候，這些運(yùn)算符已經(jīng)足夠滿足我們用 Python 進(jìn)行的計(jì)算了。

加、減、乘、除

為了執(zhí)行這些基本運(yùn)算，我們需要分別使用符號(hào) +（加），-（減），*（乘） 和 /（除）。

為什么最后一個(gè)結(jié)果（3.12 + 2.18 的結(jié)果）是一個(gè)近似值呢？3.12 + 2.18 不是應(yīng)該等于 5.3 嗎？為什么它輸出的卻是 5.300000000000001 呢？

其實(shí)，這和 Python 沒有太多關(guān)系，問題主要出在你的計(jì)算機(jī)將浮點(diǎn)數(shù)寫入內(nèi)存的方式。這也是為什么在編程中，我們盡可能多地使用整數(shù)的原因。

不過，誤差是很小的，不會(huì)對(duì)計(jì)算產(chǎn)生太多實(shí)際影響。需要非常高精度計(jì)算的應(yīng)用程序會(huì)試圖通過其他方法克服這些缺陷，但是一般來說我們不必在意。

你可以用同樣的方式測(cè)試 減法，乘法和除法。

整除和取模運(yùn)算

如果你測(cè)試除法，你將發(fā)現(xiàn)結(jié)果是浮點(diǎn)數(shù)。

例如，我們輸入 10 / 2 和 10 / 3。

還有其他兩個(gè)運(yùn)算符，可以讓我們獲得整數(shù)除法的結(jié)果以及除法的剩余部分。

第一個(gè)運(yùn)算符是 //（兩個(gè)斜杠），這樣就可以得到除法的整數(shù)部分。

例如，我們輸入 10 // 3。

第二個(gè)運(yùn)算符是被稱為“取?！钡倪\(yùn)算符 ％，可以讓我們獲取除法的剩余部分。

例如，我們輸入 10 % 3。

• 10 除以 3 的整數(shù)部分，是該除法的結(jié)果，不考慮小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字（在我們的示例中是 3）。

• 為了獲得除法的模，我們?nèi)∑溆鄶?shù)。在我們的示例中，10 除以 3 等于 3，余數(shù)是 1。

5. 總結(jié)

• Python 的解釋器是運(yùn)行 Python 程序必不可少的組件。實(shí)際的流程是，先編譯 Python 代碼為字節(jié)碼，再對(duì)字節(jié)碼解釋執(zhí)行。

• Python 的解釋器根據(jù)實(shí)現(xiàn)不同分為很多種，Python 官方提供的是 C語言寫的 CPython，其他還有 Jython，RubyPython，IPython，等等。

• Python 的解釋器（交互模式）允許你在編寫代碼時(shí)就對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，非常方便。

• Python 解釋器可以接受數(shù)字，并能夠執(zhí)行計(jì)算。

• 有時(shí)，涉及小數(shù)的計(jì)算會(huì)得出近似的結(jié)果，這也是為什么我們更喜歡使用整數(shù)的原因。

6. 第一部分第四課預(yù)告

今天的課就到這里，一起加油吧！

下一課：Python探索之旅 | 第一部分第四課：變量的奇幻世界

我是 謝恩銘，公眾號(hào)「程序員聯(lián)盟」（微信號(hào)：coderhub）運(yùn)營者，慕課網(wǎng)精英講師 Oscar 老師，終生學(xué)習(xí)者。
熱愛生活，喜歡游泳，略懂烹飪。
人生格言：「向著標(biāo)桿直跑」