開始在 Windows 上使用適用於初學者的 Python

發行項
10/04/2024

下列是逐步指南，適用於有興趣使用 Windows 學習 Python 的初學者。

設定開發環境

在 Windows 上安裝 Python 的方式有幾種：

使用 Microsoft Store 安裝：透過 Microsoft Store 進行安裝會使用基本 Python3 解譯器，但會處理目前使用者的 PATH 設定 (避免需要系統管理員存取權)，而且還會提供自動更新。如果您是新手，或位於那些可能限制電腦權限或管理存取權的教育環境或商業組織中，我們特別建議您透過 Microsoft Store 在 Windows 上安裝 Python。您需要確定您需要哪個版本的 Python。您可以在 Python 版本狀態 | Python 開發人員指南中參考目前支援的 Python 版本。建議使用受支援的現代版本，或符合您希望使用的任何 Python 專案版本。

如果您是在 Windows 上使用 Python 進行 Web 開發，建議您針對開發環境採用不同的設定。建議您透過 Windows 子系統 Linux 版安裝和使用 Python，而不是直接安裝在 Windows 上。如需說明，請參閱：開始在 Windows 上使用 Python 進行 Web 開發。如果您想要將作業系統上的一般工作自動化，請參閱我們的指南：開始在 Windows 上使用 Python 進行指令碼處理和自動化。對於某些進階案例 (例如，需要存取/修改 Python 的安裝檔案、製作二進位檔的複本，或直接使用 Python DL)，您可能會想要考慮直接從 python.org 下載特定的 Python 版本，或考慮安裝替代項目，例如 Anaconda、Jython、PyPy、WinPython、IronPython 等。只有當您是資深 Python 程式設計人員，且有選擇替代實作的特定原因時，才建議這樣做。

安裝 Python

若要使用 Microsoft Store 安裝 Python：

移至 [開始] 功能表 (左下方的 Windows 圖示)，鍵入 "Microsoft Store"，選取連結以開啟市集。
市集開啟之後，從右上方功能表中選取 [搜尋]，然後輸入 "Python"。從 [應用程式] 底下的結果中，選取您想要使用的 Python 版本。除非您有理由不要使用最新版本 (例如，符合您計劃要處理的預先存在專案所使用的版本)，否則建議您使用最新版本。決定您要安裝的版本之後，請選取 Get。
當 Python 下載結束並完成安裝程序之後，請使用 [開始] 功能表 (左下方的 Windows 圖示) 開啟 Windows PowerShell。開啟 PowerShell 之後，請輸入 Python --version 以確認 Python3 已安裝在您的電腦上。
Python 的 Microsoft Store 安裝包括 pip (標準套件管理員)。 Pip 可讓您安裝和管理不屬於 Python 標準程式庫的其他套件。若要確認您也有可用來安裝和管理套件的 pip，請輸入 pip --version。

安裝 Visual Studio Code

藉由使用 VS Code 做為文字編輯器/整合式開發環境 (IDE)，您可以利用 IntelliSense (協助完成程式碼)、Linting (協助避免在程式碼中發生錯誤)、偵錯支援 (在執行程式碼之後，協助您在其中找出錯誤)、程式碼片段 (小型可重覆使用程式碼區塊的範本)，以及單元測試 (以不同類型的輸入來測試程式碼的介面)。

VS Code 也包含內建終端機，可讓您使用 Windows 命令提示字元、PowerShell 或您偏好的任何方式開啟 Python 命令列，以在程式碼編輯器與命令列之間建立順暢的工作流程。

若要安裝 VS Code，請下載 VS Code for Windows：https://code.visualstudio.com。
安裝 VS Code 後，您也必須安裝 Python 延伸模組。若要安裝 Python 延伸模組，您可以選取 VS Code Marketplace 連結或開啟 VS Code，然後在 [延伸模組] 功能表 (Ctrl+Shift+X) 中搜尋 Python。
Python 是一種解譯的語言，若要執行 Python 程式碼，您必須告訴 VS Code 使用哪個解譯器。建議您使用最新版本的 Python，除非您有特定原因，非選擇不同版本不可。安裝 Python 延伸模組後，請開啟 [命令選擇區] (Ctrl+Shift+P) 以選取 Python 3 解譯器，然後開始鍵入命令 Python：選取解譯器以進行搜尋，然後選取命令。您也可以使用底部狀態列上的 [選取 Python 環境] 選項 (如果有的話)，它可能已顯示選取的解譯器。此命令會呈現 VS Code 可以自動尋找的可用解譯器清單，包括虛擬環境。如果您未看到所需的解譯器，請參閱設定 Python 環境。
若要在 VS Code 中開啟終端機，請選取 [檢視]> [終端機]，或者使用快速鍵 Ctrl+` (使用倒單引號字元)。預設終端機為 PowerShell。
在 VS Code 終端機內，直接輸入下列命令來開啟 Python：python
輸入下列命令來試用 Python 解譯器：print("Hello World")。 Python 會傳回您的陳述式 "Hello World"。

安裝 Git (選用)

如果您計畫在 Python 程式碼上與其他人合作，或在開放原始碼網站 (如 GitHub) 上裝載您的專案，VS Code 支援使用 Git 進行版本控制。 VS Code 中的 [原始檔控制] 索引標籤會追蹤您所有的變更，並讓常用的 Git 命令 (add、commit、push、pull) 直接內建在 UI 中。您首先必須安裝 Git，才能強化 [原始檔控制] 面板。

從 git-scm 網站下載並安裝適用於 Windows 的 Git。
隨附的安裝精靈會詢問您有關 Git 安裝設定的一系列問題。建議您使用所有預設設定，除非您有特定原因，非變更某些設定不可。
如果您之前從未使用過 Git，GitHub 指南可以協助您開始使用。

適用於某些 Python 基本概念的 Hello World 教學課程

根據建立者 Guido van Rossum 所說，「Python 是一種「高階程式設計語言」，其核心設計原理在於程式碼可讀性和語法，可讓程式設計人員以幾行程式碼表達概念。」

Python 是一種解譯的語言。與編譯的語言相較之下，您撰寫的程式碼必須轉譯成機器碼，才能由電腦的處理器執行，而 Python 程式碼則直接傳遞至解譯器並直接執行。您只要鍵入程式碼並加以執行即可。讓我們來試試看！

在開啟 PowerShell 命令列後，輸入 python 以執行 Python 3 解譯器。 (有些指示會偏好使用命令 py 或 python3，這些命令應該也可以執行)。您會知道您已成功，因為有三個大於符號的 >>> 提示字元會顯示。
有數個內建方法可讓您修改 Python 中的字串。利用下列命令建立變數：variable = 'Hello World!'。按 Enter 鍵以換行。
利用下列命令列印您的變數：print(variable)。這會顯示 "Hello World!" 文字。
使用下列命令，找出字串變數的長度、使用的字元數：len(variable)。這會顯示已使用 12 個字元。 (請注意，在總長度中會將空格算成一個字元。)
將您的字串變數轉換成大寫字母：variable.upper()。現在將您的字串變數轉換成小寫字母：variable.lower()。
計算在字串變數中使用字母 "l" 的次數：variable.count("l")。
在字串變數中搜尋特定字元，讓我們使用下列命令尋找驚嘆號：variable.find("!")。這會顯示在字串的第 11 個位置字元中找到驚嘆號。
將驚嘆號取代為問號：variable.replace("!", "?")。
若要結束 Python，您可以輸入 exit()、quit()，或選取 Ctrl-Z。

本教學課程的 PowerShell 螢幕擷取畫面

希望您在使用某些 Python 的內建字串修改方法時感到有趣。現在，請嘗試使用 VS Code 建立 Python 程式檔案，並執行它。

使用 Python 搭配 VS Code 的 Hello World 教學課程

VS Code 團隊結合了絕佳的開始使用 Python 教學課程，逐步解說如何使用 Python 建立 Hello World 程式、執行程式檔案、設定和執行偵錯工具，以及安裝 matplotlib 和 numpy 之類的套件，以在虛擬環境內建立圖形化繪圖。

開啟 PowerShell 並建立名為 "hello" 的空資料夾、瀏覽至此資料夾，然後在 VS Code 中開啟它：
```
mkdir hello
cd hello
code .
```
開啟 VS Code 之後，會在左側 [總管] 視窗中顯示新的 hello 資料夾，請按 Ctrl+` (使用倒單引號字元) 或選取 [檢視]> [終端機]，在 VS Code 的底部面板中開啟命令列視窗。藉由在資料夾中啟動 VS Code，該資料夾就會變成您的「工作區」。 VS Code 會將該工作區特定的設定儲存在..vscode/settings.json 中，這些設定與全域儲存的使用者設定不同。
繼續進行 VS Code 文件中的教學課程：建立 Python Hello World 原始程式碼檔案。

使用 Pygame 建立簡單的遊戲

執行範例遊戲的 Pygame

Pygame 是用於撰寫遊戲的熱門 Python 套件 - 鼓勵學生學習程式設計，同時建立一些有趣的東西。 Pygame 會在新視窗中顯示圖形，因此它不會在僅限命令列的 WSL 方法下使用。不過，如果您已依本教學課程所述，透過 Microsoft Store 安裝 Python，則它會正常執行。

安裝了 Python 之後，請輸入 python -m pip install -U pygame --user，從命令列 (或 VS Code 內的終端機)安裝 pygame。
執行範例遊戲來測試安裝：python -m pygame.examples.aliens
一切都很順利，遊戲將會開啟一個視窗。當您玩完遊戲時，請關閉視窗。

以下說明如何開始撰寫您自己的遊戲。

開啟 PowerShell (或 Windows 命令提示字元)，並建立名為 "bounce" 的空資料夾。瀏覽至此資料夾，並建立名為 "bounce.py" 的檔案。在 VS Code 中開啟資料夾：
```
mkdir bounce
cd bounce
new-item bounce.py
code .
```

使用 VS Code 輸入下列 Python 程式碼 (或複製並貼上)：

import sys, pygame

pygame.init()

size = width, height = 640, 480
dx = 1
dy = 1
x= 163
y = 120
black = (0,0,0)
white = (255,255,255)

screen = pygame.display.set_mode(size)

while 1:

    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT: sys.exit()

    x += dx
    y += dy

    if x < 0 or x > width:   
        dx = -dx

    if y < 0 or y > height:
        dy = -dy

    screen.fill(black)

    pygame.draw.circle(screen, white, (x,y), 8)

    pygame.display.flip()

將其另存為：bounce.py。
從 PowerShell 終端機，輸入下列命令來執行它：python bounce.py。

嘗試調整一些數字，看看它們對彈跳球有何影響。

在 pygame.org 深入閱讀如何使用 pygame 撰寫遊戲。

持續學習的資源

建議下列資源，以支援您繼續瞭解如何在 Windows 上進行 Python 開發。

Microsoft 開發人員部落格：Python：閱讀 Microsoft 中有關 Python 一切的最新更新。

在 VS Code 中使用 Python

在 VS Code中編輯 Python：深入瞭解如何利用 VS Code 的自動完成和 Python 的 IntelliSense 支援，包括如何自訂其行為...，或只是將其關閉。
Linting Python：Linting 是執行程式的過程，其會分析程式碼找出潛在錯誤。瞭解 VS Code 針對 Python 提供的各種不同形式的 linting 支援，以及如何進行設定。
偵錯 Python：偵錯是指從電腦程式識別及移除錯誤的過程。本文涵蓋如何使用 VS Code 初始化和設定 Python 的偵錯、如何設定和驗證中斷點、附加本機指令碼、針對不同的應用程式類型或在遠端電腦上執行偵錯，以及一些基本的疑難排解。
單元測試 Python：涵蓋部分背景，說明單元測試的意義、範例逐步解說、啟用測試架構、建立及執行測試、偵錯測試，以及測試設定。

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