Python 學習手冊 (一)

這一系列的 Python 學習手冊是以機械設計工程師的觀點進行編寫, 由於機械設計流程牽涉許多協同工程設計與分析專案的執行, 因此導引標的便以可攜、高效與持續改進為依歸. 並且配合計算機程式、網際內容管理、電腦輔助設計實習與協同產品設計實習等課程中的案例配合說明.

Python 程式語言緣起

從 https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_Python 的介紹, 可以得知 Python 程式語言是荷蘭人 Guido van Rossum 在 1989 年底發明的, 他曾說:

In December 1989, I was looking for a "hobby" programming project that would keep me occupied during the week around Christmas. My office ... would be closed, but I had a home computer, and not much else on my hands. I decided to write an interpreter for the new scripting language I had been thinking about lately: a descendant of ABC that would appeal to Unix/C hackers. I chose Python as a working title for the project, being in a slightly irreverent mood (and a big fan of Monty Python's Flying Circus).

也就是說, Python 是在一個聖誕節的假期, 用一台個人電腦創建的, 沿用了 ABC 程式語言的特性, 發明的動機希望吸引 Unix/C 用戶, 而程式語言的命名 Python, 則來自當時非常流行的英國 BBC 的電視劇 "Monty Python's Flying Circus".

2005-2012 年間, Guido van Rossum 曾經任職於 Google, 2012 年底之後, 轉職到 Dropbox 公司.

2016 年 9 月 10 日, Guido van Rossum 利用 Github Pages 建立了個人網頁: https://github.com/gvanrossum/gvanrossum.github.io.

Python 程式語言特性

從 Computer Programming for everybody 提案中, 可以知道 Python 希望成為任何人都適合使用的程式語言, 並具備下列特性:

  1. 簡單直覺, 功能可與其他語言匹敵
  2. 開放原始碼, 任何人都能貢獻心力
  3. 程式碼容易理解, 就如同普通英文
  4. 適於各種專案, 且能快速完成開發

Python 版本

2008 年底, Python 推出了 3.0 版, 與目前業界主流 Python 2.7 版並不相容, 初學者在學習時必須特別注意, 一般而言, 若沒有特別需要使用 Python 2 的程式庫, 未來各界仍將逐漸轉用 Python 3, 因此建議初學者可以直接使用 Python 3 之後的版本.

另外, Python 程式語言雖然可以在 Windows, Linux 與 OS X 等不同操作系統中使用, 但是在 Windows 環境中, 使用者若需要在較長時段中維護模組版本, 經常會因為系統程式庫的差異而發生問題, 因此建議直接使用 Anaconda 套件, 並且儘可能採用 conda 工具來維護與 Python 有關的模組.

與領域專用語言的差異

所謂的領域專用程式語言 (Domain-Specific Language, DSL), 就是指 Matlab, Octave, Mathematica 等專用於特定範圍的程式語言, 而非如 C/C++、Python、Java 這種適用範圍較廣的通用程式語言. 有時 C/C++、Python、Java 程式語言也稱為高階程式語言, 而 DSL 則被歸納為 Very High-Level Programming Language 之一.

至於程式碼更接近電腦機器碼的則稱為 Low-Level Programming Language, 組合語言 (Assembly Language) 就是一種低階程式語言.

自行建立可攜 Python 套件

這裡以 Windows 環境下所需要的可攜 Python3 套件為例:

  1. 從 http://conda.pydata.org/miniconda.html 下載 Miniconda 安裝程式後, 在 Windows 7 或 10 64 位元環境中安裝.
  2. 安裝結束後, 在 c:\ 目錄中建立 mini3 目錄, 然後進入 mini3 目錄, 建立 data 子目錄, 然後在 mini3 目錄中建立 start.bat 與 stop.bat 兩個檔案, start.bat 用來開啟可攜套件, stop.bat 則關閉套件.
  3. 將第1步驟所安裝的 c:\Miniconda3 目錄, 完整複製到 c:\mini3\data 目錄中, 然後進入控制台, 解除安裝 Miniconda3 (名稱可能是 Python 3.5.2 (Miniconda3 4.4.1 64-bit)
  4. 根據下列 start.bat 與 stop.bat 建立後, 就可以將 c:\mini3 複製到隨身碟或隨身硬碟中, 只要執行 start.bat 系統就會啟動, 執行 stop.bat 則終止額外的 y: 虛擬槽與 data 目錄的對應. 有關 mini3 可攜環境的使用, 將在隨後的導引中進行解說.

start.bat 內容:

@echo off
REM 設定 V 硬碟代號與 data 目錄對應
set Disk=y
subst %Disk%: "data"
REM 設定 leo 相關對應 Home 位置
set HomePath=%Disk%:\home
set HomeDrive=%Disk%:\home
set Home=%Disk%:\home
REM 將後續的指令執行, 以 %Disk% 為主
%Disk%:
REM 設定 PYTHONPATH
set PYTHONPATH=%Disk%:\Miniconda3
set path1=%PATH%;%Disk%:\Miniconda3;%Disk%:\Miniconda3\Scripts;
set path2=%Disk%:\apps\Git\bin;
path=%path1%;%path2%;
REM 啟動  SciTE
start /MIN %Disk%:\SciTE\SciTE.exe
REM 取 IPV4 IP address
for /f "delims=[] tokens=2" %%a in ('ping -4 %computername% -n 1 ^| findstr "["') do (set thisip=%%a)
REM echo %thisip%
REM 取 IPV6 IP address
REM for /f "delims=[] tokens=2" %%a in ('ping %computername% -n 1 ^| findstr "["') do (set thisip=%%a)
REM echo %thisip%
REM 啟動 Jupyter
cd notebook
start %Disk%:\Miniconda3\python.exe "%Disk%:\Miniconda3\Scripts\ipython3-script.py" notebook --ip=%thisip% --certfile=%Disk%:\home\ssl_cert.pem --profile=nbserver
cd ..
start /MIN cmd.exe
start /MIN cmd.exe
start /MIN cmd.exe
python.exe %Disk%:\apps\launchLeo.py
Exit

stop.bat 內容:


@echo off
set Disk=y
REM 關閉 SciTE
taskkill /IM SciTE.exe /F
REM 關閉 python
taskkill /IM python.exe /F
REM 清除資料
path=%PATH%;
REM del /Q /F  V:\tmp\*.*
REM 終止虛擬硬碟與目錄的對應
subst %Disk%: /D
REM 關閉 cmd 指令視窗
taskkill /IM cmd.exe /F
EXIT

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