1.5　Python周邊工具

Python是一門簡單、優雅且具有強大功能的編程語言，但只有Python是不夠的，我們還需要對應的工具來編寫Python程序。本節介紹幾個Python周邊工具，以及它們是如何使用的。

1.5.1　pip

在編寫Python程序的過程中，我們會發現很多任務需要編寫類似的功能，如讀取操作系統中的文件、發送網絡請求等。為了避免重復編寫這些常用且基礎的功能，Python提供了功能強大的內置庫，在一定程度上解決了這個問題。

為了理解什么是Python內置庫，這里以Excel軟件為例進行介紹。在大多數時候，使用Excel軟件必然會使用它的表格功能來處理數據，表格功能對于Excel軟件來說就是常用且基礎的功能，在很多使用Excel軟件的場景下都需要使用它，所以Excel軟件默認提供了這個功能，方便使用者直接使用。Python內置庫也是如此，使用Python時可以直接使用Python內置庫提供的功能，輕松解決遇到的問題。

但有些問題單靠Python內置庫是無法解決的，面對這些問題，我們可以使用第三方包。

第三方包就是由第三方（非Python官方）提供的代碼包，全世界各地的Python程序員提供了各種各樣的第三方包來解決不同的問題，如“發送網絡請求”可以使用requests第三方包、“構建網站”可以使用Flask第三方包等，這些第三方包存放在PyPI（The PythonPackage Index）中。

為了方便使用與管理這些第三方包，Python提供了pip包管理工具，使用pip可以輕松實現對第三方包的查找、下載、安裝及卸載。

通過pip–version××××（該命令寫在系統的終端命令軟件中）查看pip的版本號，從而判斷當前是否已安裝pip。如果安裝的Python版本在3.4以上，那么它們都自帶pip包管理工具。因為我們安裝的是Python3.7.3版本，所以不再需要關心pip包管理工具的下載與安裝。

使用pip install PackageName命令可以安裝對應的第三方包，命令中的PackageName表示第三方包的名稱。例如，安裝網絡請求庫的命令如下：

初學者可能會有疑惑，這個命令要寫在哪里？對于不同的操作系統，寫入命令的位置是不同的。

對于Windows用戶而言，需要在命令行窗口中輸入上述命令；對于macOS用戶而言，需要在終端中輸入上述命令。如果自己的操作系統安裝了終端命令軟件，也可以使用這些軟件運行上述命令。

在編寫Python代碼的過程中會經常使用終端命令軟件，cmd是Windows下的終端命令軟件，但其功能并不強大且外觀比較簡陋，讀者可以自行安裝cmder終端命令軟件來代替cmd，訪問cmder官網下載安裝文件并安裝即可。終端是macOS下默認的終端命令軟件，同樣其功能不夠強大且外觀比較簡陋，讀者可以自行安裝iterm軟件來代替終端，訪問iterm官網下載安裝文件并安裝即可。

如果系統中同時有Python2與Python3，pip也會同時有兩個不同的版本。如果想要使用Python3的pip，就需要使用pip3命令（后面的內容不再強調）：

pip會連接PyPI，搜索名為requests的第三方包，如果存在，則將其下載到本地并安裝到Python第三方模塊中。但PyPI官網是國外網站，國內訪問速度較慢，此時可以使用國內PyPI官網的鏡像網站，加快pip下載第三方包的速度。例如，使用豆瓣源獲取requests：

pip3命令在安裝第三方包時可以通過-i參數指定第三方包的下載地址為豆瓣源。

鏡像網站是對另一個網站內容進行復制的網站，鏡像網站通常用于為相同的信息服務提供不同的源。豆瓣源就是國外PyPI網站的鏡像網站，它完全復制了PyPI網站的內容，為國內用戶提供第三方包的高速下載服務。

1.5.2　IPython

在編寫Python代碼時，通常需要使用Python交互式編程環境來驗證想法，輔助代碼的編寫。在終端命令軟件中輸入“python”，便可開啟Python默認的交互式編程環境，但Python默認的交互式編程環境的功能并不強大，所以推薦大家安裝IPython。

IPython是增強型Python交互式編程環境，與默認的Python交互式編程環境相比，它擁有更加強大的功能，IPython支持變量自動補全、自動縮進。

IPython本身也是一個第三方包，要使用IPython，需要通過pip3命令安裝：

安裝完成后，在命令行終端中輸入“IPython”即可進入增強型Python交互式編程環境，如圖1.6所示。

1.5.3　Jupyter Notebook

IPython交互式編程環境簡單易用，但并不適合編寫較為復雜的代碼，若要編寫復雜的代碼，則可以考慮使用Jupyter Notebook。

Jupyter Notebook是基于網頁進行交互式編程的應用程序，它可以記錄每一段程序的運行結果，方便記錄與結果展示。

要使用Jupyter Notebook，需要通過pip3命令安裝jupyter第三方包：

在命令行終端輸入“jupyter-notebook”，如圖1.7所示。

Jupyter Notebook會打開瀏覽器編輯界面，顯示當前所在目錄，如圖1.8所示。

在使用時，我們可以創建.ipynb文件來編寫代碼，后續將通過VS Code（Visual Studio Code）使用Jupyter Notebook。

Jupyter Notebook常用于編寫與數據分析相關的代碼，因為它可以保存各種可視化圖表，如柱狀圖、折線圖等，這可以讓用戶很方便地回顧自己的分析過程，以及分享給他人。

1.5.4　VS Code

VS Code（Visual Studio Code）是由微軟開發的代碼編輯器，美觀易用，非常適合編寫中小型程序。只需打開瀏覽器，訪問VS Code官網下載VS Code安裝文件并安裝即可。

安裝完成后，打開VS Code，選擇插件安裝，輸入“Python”，將微軟開發的Python插件安裝到VS Code中，如圖1.9所示。

VS Code安裝的只是Python插件，它可以讓用戶在編寫Python代碼時感覺更加“柔順”，但它并不是Python解釋器，用戶應根據需要去官網安裝Python，具體操作步驟可參考2.3節的內容。

VS Code同樣可以使用Jupyter Notebook。在Windows中，按“Ctrl+Shift+P”組合鍵，打開 Commands；在macOS中，則需要按“Command+Control+P”組合鍵。仔細觀察VS Code主窗口提示，不同系統會給出不同的快捷鍵提示，如圖1.10所示，“Show All Commands”的提示就為“Command+Control+P”。

在Commands中輸入“jupyter notebook”，選擇“Python：Create New Blank Jupyter Notebook”，可創建.ipynb文件，如圖1.11所示。

此時就可以在VS Code中使用Jupyter Notebook編寫Python程序了，但它無法運行編寫好的Python程序。要想讓VS Code運行Python程序，需要指定Python解釋器，特別是在系統中存在多個不同版本的Python時。

打開Commands，輸入“Python: Select interpreter”，此時VS Code會顯示出當前操作系統中已有的Python版本，這里選擇Python3.7.3，如圖1.12所示。

執行完這些操作后，就可以使用VS Code編寫并運行Python程序了。