Python 开发工具

PythonPythonBeginner
立即练习

介绍

在这个 Lab 中,你将探索用于 Python 开发的各种工具。你将从使用标准的 Python 交互模式逐行执行代码并试验基本操作开始。

接下来,你将利用 IPython 增强你的交互体验,IPython 提供了如 Tab 补全和语法高亮等高级功能。最后,你将学习如何使用 Vim 文本编辑器和 IDLE 集成开发环境来编写和运行 Python 脚本,从而获得不同开发工作流程的实践经验。

这是一个实验(Guided Lab),提供逐步指导来帮助你学习和实践。请仔细按照说明完成每个步骤,获得实际操作经验。根据历史数据,这是一个 中级 级别的实验,完成率为 74%。获得了学习者 97% 的好评率。

使用 Python 交互模式

在这一步,我们将探索 Python 的交互模式,它允许你逐行执行 Python 代码并立即看到结果。这对于测试小段代码或试验 Python 特性特别有用。

首先,在 WebIDE 中打开终端。WebIDE 默认加载时会打开一个终端。如果你没有看到终端,可以通过点击顶部的 "Terminal" 菜单并选择 "New Terminal" 来打开它。

WebIDE terminal

WebIDE 是一个类似 VS Code 的集成开发环境,它提供了全面的编码体验,具有语法高亮、代码补全和集成终端等功能。图片中的红色框突出了你将执行命令的终端区域。

有关 WebIDE 界面的更多详细信息,请参阅 LabEx VM WebIDE 文档

终端打开后,你将位于默认目录 /home/labex/project。要进入 Python 交互模式,输入命令 python 并按 Enter 键。

python

你应该会看到类似以下的输出,表明你现在已进入 Python 交互式 shell。>>> 是 Python 提示符。

Python 3.10.12 (main, Nov 20 2023, 15:14:05) [GCC 11.4.0]
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

现在,让我们在交互模式中尝试一些简单的计算。逐一输入以下表达式,每行输入后按 Enter 键:

1 + 1

你将立即看到结果 2 被打印出来。

5 ** 2

这计算了 5 的 2 次方(5 的平方)。输出将是 25

5 ** 100

这计算了 5 的 100 次方。Python 可以处理非常大的数字,你将看到完整的打印结果。

>>> 1 + 1
2
>>> 5 ** 2
25
>>> 5 ** 100
788860905221011805411728563735037463272540590005
>>>

如你所见,交互模式就像一个强大的计算器。

Python interactive shell output

要退出 Python 交互模式,你可以输入 exit()quit() 并按 Enter 键,或者按 Ctrl + D

exit()

你将返回到常规的终端提示符。

使用 IPython 增强交互性

在这一步,我们将探索 IPython,这是一个增强型的 Python 交互式 shell,它提供了如 Tab 补全、语法高亮和 Magic 命令等功能,使交互式开发更高效。

提示: 在开始使用 IPython 之前,你可以通过输入 clear 并按 Enter 键来清空终端屏幕,或者如果你更喜欢一个干净的环境,可以打开一个新的终端。

IPython 已经预装在 LabEx 环境中。要启动一个 IPython 会话,打开终端并输入 ipython,然后按 Enter 键。

ipython

你将看到 IPython 提示符,它看起来与标准的 Python 提示符相似,但包含一些额外的信息。

Python 3.10.12 (main, Nov 20 2023, 15:14:05) [GCC 11.4.0]
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 8.12.2 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.

In [1]:

IPython 的一个关键特性是 Tab 补全。我们来试一下。输入一个 Python 关键字或函数的开头几个字母,比如 pri,然后按 Tab 键。IPython 将会建议补全项。

pri<Tab>

你应该会看到 print 作为建议。如果存在其他可能的补全项,再次按 Tab 键可以循环查看。

现在,我们尝试获取一个函数的帮助信息。在标准的 Python 中,你会使用 help(print)。在 IPython 中,你可以使用 ??? Magic 命令。输入 print? 并按 Enter 键。

print?

这会直接在终端中显示 print 函数的帮助文档。

In [2]: print?
Signature: print(*args, sep=' ', end='\n', file=None, flush=False)
Docstring:
Prints the values to a stream, or to sys.stdout by default.
...

q 键退出帮助查看器。

现在尝试 print??。在某些情况下,?? 会提供更详细的信息,如果可用,包括对象的源代码。

print??

对于像 print 这样的内置函数,??? 可能显示相似的信息。然而,对于用户定义的函数或模块,?? 在理解它们的实现方面会非常有用。

IPython help output for print function

要退出 IPython,输入 exit()quit() 并按 Enter 键,或者按 Ctrl + D

exit()

使用 Vim 编写和运行 Python 脚本

在这一步,我们将学习如何使用终端中的 Vim 文本编辑器,将 Python 代码编写成脚本文件并运行它。对于较大的程序或需要重复运行的任务,这是处理 Python 的常用方法。

首先,确保你在终端中位于 ~/project 目录。你可以通过输入 pwd 并按 Enter 键来确认。

pwd

输出应该是 /home/labex/project

现在,我们将使用 Vim 编辑器创建一个名为 hello.py 的新 Python 文件。输入以下命令并按 Enter 键:

vim hello.py

由于文件 hello.py 不存在,Vim 将会创建它并打开以供编辑。你将看到一个空白屏幕,底部显示 Vim 的信息。

要开始输入代码,你需要进入 Vim 的插入模式(insert mode)。按 i 键。你会看到屏幕底部显示 -- INSERT --,表示你现在处于插入模式。

现在,将以下 Python 代码输入到编辑器中:

print("Hello World")
print("This is my first Python script.")

输入完代码后,你需要退出插入模式来保存文件。按 Esc 键。底部的 -- INSERT -- 指示符将会消失。

要保存文件并退出 Vim,输入 :wq 并按 Enter 键。冒号 : 进入命令模式(command mode),w 写入文件,q 退出 Vim。

:wq

你将返回到终端提示符。为了验证文件是否已创建,你可以使用 ls 命令列出当前目录中的文件:

ls

你应该在输出中看到 hello.py

hello.py

现在,让我们运行刚刚创建的 Python 脚本。使用 python 命令后跟脚本的文件名:

python hello.py
Python script output in terminal

Python 解释器将执行 hello.py 中的代码,你将在终端中看到输出:

Hello World
This is my first Python script.

你已成功使用 Vim 编写并运行了你的第一个 Python 脚本!

使用 IDLE 开发和运行 Python 代码

在这一步,我们将使用 Python 的集成开发和学习环境(Integrated Development and Learning Environment, IDLE)。与基础的交互式 shell 或简单的文本编辑器相比,IDLE 为编写、运行和调试 Python 代码提供了一个功能更丰富的环境。

注意: 由于 IDLE 是一个 GUI(图形用户界面)应用程序,你需要切换到桌面(Desktop)界面。点击 WebIDE 左上角的 "Desktop" 标签,即可访问图形化桌面环境。

Desktop interface

关于桌面界面的更多详细信息,请参阅 LabEx VM 桌面文档

现在,在桌面环境中打开一个终端。你可以通过点击左侧面板上的终端图标(Xfce Terminal)来打开一个新的终端窗口。

Open terminal in Desktop

首先,在终端中安装 IDLE:

sudo apt-get update
sudo apt-get install idle3 -y

支持: 如何在终端中复制和粘贴

要打开 IDLE,你可以在终端中输入 idle 并按 Enter 键。

idle

这将打开 IDLE Shell 窗口。这个窗口类似于我们在第一步中使用的交互模式,允许你逐行执行 Python 命令。你会看到 >>> 提示符。

Python 3.10.12 (main, Nov 20 2023, 15:14:05) [GCC 11.4.0]
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

你可以在这里尝试一些简单的命令,就像在常规的 Python 交互模式中一样:

print("Hello from IDLE Shell")
IDLE shell window example

现在,让我们使用 IDLE 来编写和运行一个 Python 脚本。要创建一个新的脚本文件,转到 IDLE Shell 窗口的菜单栏,点击 File,然后选择 New File

一个新的、空白的编辑器窗口将会打开。这是你编写 Python 代码的地方。将以下代码输入到这个新窗口中:

print("I love Python")
print("IDLE is useful")
print(123 * 456)

要运行此脚本,你首先需要保存它。转到编辑器窗口的菜单栏,点击 Run,然后选择 Run Module

保存前,IDLE 会提示你保存文件。点击 OK

将出现一个“另存为”(Save As)对话框。导航到 /home/labex/project 目录。你可以通过在文件浏览器中双击文件夹来实现。一旦你进入 /home/labex/project,在 "File name:" 字段中输入 idle_script.py,然后点击 Save 按钮。

IDLE save as dialog box

保存后,IDLE 将自动运行脚本,输出将显示在 IDLE Shell 窗口中。

>>> = RESTART: /home/labex/project/idle_script.py
I love Python
IDLE is useful
56088
>>>

你已成功使用 IDLE 编写并运行了一个 Python 脚本。IDLE 编辑器提供了语法高亮和自动缩进等功能,这在编写代码时会非常有帮助。

使用 WebIDE 编辑和运行 Python 脚本

在这一步,我们将探索如何使用 WebIDE 来编辑和运行 Python 脚本。WebIDE 类似于 VS Code,提供了一个现代化的集成开发环境,包含强大的编辑器和集成的终端。这是在 LabEx 中处理项目的最常见和推荐的方法。

后续的实验(Lab)将主要使用此方法进行教学。然而,了解其他方法仍然很有价值。例如,当你只能访问终端时,使用 Vim 这样的编辑器非常高效。对于运行简短的代码片段,Python shell 或 IPython 是绝佳的选择。

首先,让我们在 WebIDE 中创建一个新文件。在屏幕左侧的文件浏览器中,右键单击一个空白区域,然后选择 "New File"。

Script output in WebIDE terminal

将新文件命名为 hello_webide.py 并按 Enter 键。文件将被创建并打开在编辑器中。

现在,将以下 Python 代码输入到 hello_webide.py 编辑器窗口中:

print("Hello from WebIDE")
print("This is a script run from the WebIDE.")

WebIDE 提供了语法高亮(syntax highlighting),使代码更易于阅读。

要运行脚本,请使用 WebIDE 底部的集成终端。如果终端未打开,你可以从 "Terminal" 菜单打开它。输入以下命令并按 Enter 键:

python hello_webide.py

你将看到脚本的输出直接打印在终端中。

Hello from WebIDE
This is a script run from the WebIDE.

你已成功使用 WebIDE 创建、编辑和运行了一个 Python 脚本。这种结合了强大编辑器和集成终端的工作流程对于开发来说效率非常高,并且将在接下来的实验(Lab)中被广泛使用。

总结

在这个实验(Lab)中,你探索了几种用于 Python 开发的工具。你从使用基础 Python 交互模式开始,用于运行简单的代码片段。然后,你转向了 IPython,以获得具有诸如 Tab 自动补全等功能的增强型交互体验。你学习了如何使用 Vim 文本编辑器从终端编写和运行脚本,以及如何使用 IDLE 这样的图形化 IDE。

最后,你学习了如何使用 WebIDE,它将强大的代码编辑器与集成终端相结合。这是推荐的方法,并将用于后续的实验(Lab)。了解所有这些工具为你提供了在不同环境中进行 Python 开发所需的多功能技能。对于仅限终端的情况,Vim 是一个很好的选择,而 Python shell 或 IPython 则非常适合快速测试和探索。

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