《Python 开发环境》(一)concepts

Python 是一种强大而灵活的编程语言,广泛应用于软件开发、数据科学和人工智能等领域。在学习和使用 Python 的过程中,了解和熟悉开发环境的关键概念是非常重要的。本文将介绍一些关于 Python 开发环境的基本概念。

1. 集成开发环境

通常我们在开发软件时,需要一个编辑器来进行代码的编写。使用系统的 txt 文本编辑器就可以实现代码的编写。但是,这种功能简单的编辑器并不适合进行项目的开发。比如:代码调试、错误检查、定位等等。

集成开发环境是一种提供了完整开发工具集的软件,旨在简化和加速软件开发过程。Python 的 IDE 通常包括代码编辑器、调试器等其他工具,使得开发者能够在同一个界面中进行代码编写、调试和测试等操作。

在进行数据科学、人工智能开发时常用的 IDE 包括 PyCharmJupyter Lab

2. 解释器

Python 解释器是一个普通软件,其作用就是用来执行代码。不同的编程语言都需要安装对应的用于执行其代码的软件。例如:想使用 C/C++ 语言,就必须安装、使用 C/C++ 编译器。

Python 解释器的种类

Python 的官方解释器是 CPython,而其他流行的解释器还包括 JythonIronPythonPyPy

编译器和解释器的区别:

  1. 执行方式:
    • 编译器: 将源代码一次性地翻译成目标代码(通常是机器码或中间代码),并生成可执行文件。这个可执行文件在稍后的时间内被直接执行,而不需要重新翻译源代码。
    • 解释器: 源代码逐行地被解释器解释和执行,无需中间生成额外的可执行文件。每一行代码都在运行时被逐行翻译为机器码或其他形式的代码,然后立即执行。
  2. 执行效率:
    • 编译器: 由于整个程序在执行前已经被翻译成机器码或中间代码,通常执行速度较快。编译过程可能需要一些时间,但执行时效率较高。
    • 解释器: 每次执行都需要即时翻译和执行源代码,因此通常比编译器执行速度较慢。然而,解释器可以更容易地实现动态语言的特性。
  3. 错误检测:
    • 编译器: 在编译阶段进行全局的语法和语义分析,可以发现一些潜在的错误。如果有错误,程序在编译阶段就不能生成可执行文件。
    • 解释器: 错误通常在运行时被发现,因为解释器是逐行执行的。这可能导致在程序的后期才发现错误。

3. 依赖库

在 Python 开发中,依赖库是为了实现特定功能而引入的外部代码库。Python 的强大之处在于其丰富的生态系统,有大量的第三方库可用于各种用途,如数据分析、图形界面开发、网络编程等。我们需要了解下标准库和第三方库的区别:

  1. 标准库(Standard Library):
    • 来源: 标准库是由编程语言的官方或标准化组织提供的,随着编程语言的发行版本一起发布。
    • 内容: 包含了语言本身的核心功能,提供了一系列的模块、类和函数,用于处理各种任务,如输入输出、字符串处理、文件操作等。标准库是语言的一部分,开发者无需额外安装即可使用。
  2. 第三方库(Third-party Library):
    • 来源: 第三方库是由独立的开发者或组织创建并维护的,不随编程语言的发行版本发布。开发者需要额外安装这些库才能在其项目中使用。
    • 内容: 提供了丰富的功能和工具,可以用于特定领域的开发,例如Web开发、数据分析、机器学习等。

通过使用 pip 工具,开发者可以方便地安装和管理这些依赖库。常用的依赖库管理工具有 pipconda

4. 虚拟环境

虚拟环境是一种用于隔离项目环境的工具,它允许在同一台计算机上的不同项目中使用不同版本的 Python 解释器和依赖库。这种隔离性确保了项目之间的独立性,避免了因为不同项目对同一依赖库版本的需求而导致的冲突。常见的虚拟环境工具包括 venvvirtualenvconda

两个全局环境

当我们在本地进行多个项目开发时,比如:web 和深度学习项目开发。如果两个项目使用不同的全局环境那还可以,如果使用相同的全局环境,意味着两个项目所依赖的包都要安装到同一个环境中

包环境复杂,也容易出现版本冲突

针对本地多项目开发的场景,最好的方式是对不同的项目创建一个单独的包环境,如下图所示:

项目独立的开发环境

virtualenv 和 anaconda 就可以实现为不同的项目管理相互隔离、独立的包环境。下面,我们先学习 virtualenv 的安装和使用。

注意:不同的虚拟环境中,可以使用不同版本的 Python 解释器。

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