从Scratch到Python 01 进入Python编程的世界

同学们，在完成Scratch课程学习后，经过短暂的休整，我们又见面了！

从Scratch Jr到Scratch，我们已经学习了许多编程知识。请你跟着老师的思路来回忆一下：

1. 所谓计算机编程，就是使用程序设计的语言，与计算机进行对话，以便要求计算机完成指定任务的过程；
2. 在Scratch中，我们可以建立不同的角色对象，利用这些对象的指令积木，我们可以让它们做出相应的动作，或者执行相应的运算,加减乘除，求余数，绝对值等等；
3. 在编程过程中，我们可以通过“回答”把信息提供给我们的程序，而程序会根据我们提供的回答进行运算，比如判断你输入的是不是正确答案，然后再以“说”的方式，把程序的“想法”反馈给你；
4. 使用Scratch编写的程序，有顺序、选择（即如果……那么……）、循环（即重复执行）三种最基本的结构，一个程序会用到这三种结构中的一到多个；
5. 我们可以使用Scratch提供的基本积木完成任务，也可以把一定数量的基本积木“组合”起来，做成“自制积木”，便于我们多次完成同一类型的任务，并让程序的结构更加清晰。
6. 如果Scratch提供的基本模块没有我们要的功能，我们可以通过“选择扩展”菜单，把更多功能引入到程序中。比如我们最常用的画笔和视频侦测就是最好的例子……

以上都是我们在使用Scratch编程过程中获得的宝贵经验。请务必牢记这些经验，因为它们对于我们下一步的学习也是至关重要的，所谓“温故而知新”，讲的就是这个道理。如果你能把以前所学的编程知识与下面要学习的知识结合起来，一定可以起到事半功倍的效果！

因此，我们这个阶段的课程名称是“从Scratch到Python”，这正是一个温故而知新的过程。让我们开始吧！

一、什么是Python

Python和我们所学的Scratch一样，也是一种编程语言。所不同的是，Scratch是一种“少儿编程”用的语言，也就是说，它是用于青少年进行学习训练用的编程语言，如果真要用它来解决现实生活中的问题，比如用于办公、娱乐，就有些心有余而力不足了。因此，我们必须学习那些软件工程师们使用的，“真正”的编程语言。

Python毫无疑问是这个世界上最受软件工程师们喜爱的编程语言之一。全世界现在有600多种编程语言，最流行的有十几种，而Python是名列前茅的。大家可以看一下著名的TIOBE开发语言排行榜，这个排行榜会每月更新编程语言的排名，它反映了编程语言在工程师们当中的流程程度及变化趋势，

TIOBE Index for April 2022

下面的图片是2022年4月的TIOBE编程语言排行榜，看看排在第一行的是什么？

这就是Python！也就是最新的排行榜中，Python是居于第一位的！

如果你留意的话，会发现Python的标志很像两条缠绕在一起的蛇（尽管显得很可爱）。而且“Python”这个英语单词也就是“蟒蛇”的意思。你一定很好奇，这门编程语言为什么取名叫“蟒蛇”呢？难道它的发明人是把蟒蛇当宠物养的？

这就要谈到Python的起源了。

话说1989年圣诞节，住在荷兰阿姆斯特丹的计算机专家Guido van Rossum（江湖人称“龟叔”，因为他的名字前三个字母是Gui龟）放假了，感觉很无聊。如果是别人，可能会想出去度假旅游，或者看电影玩游戏打发时间，但龟叔却不是一般人，他一直以来都觉得现有的编程语言难学又不好用，就决心利用假期的时间自己创造一门新的编程语言。在给这门语言起名字的时候，他想到了自己最喜欢的BBC电视剧的一个节目《蒙提·派森的飞行马戏团（Monty Python’s Flying Circus）》，灵机一动，就给新编程语言取了Python（派森）这个名字！

事实上，许多大家熟悉的东西，它们的名字来源都很偶然，如果你将来成为一名厉害的专家，你完全可以拿自己喜欢的小狗的名字给自己的发明命名哦！这是你的权利！

Python语言虽然就这么诞生了，可是为什么会受到这么多人的喜爱呢？这就要谈到Python语言的特点了。

二、Python语言的特点

正如前文所述，“龟叔”发明Python语言的初衷就是觉得现有的编程语言太复杂，难学又难用，那么他肯定不会再发明一门这样的编程语言来。龟叔设计Python语言的哲学可以jxmo“优雅”、“明确”、“简单”三个要点。因此，Python自打被创造时起就被打上了“简单”的烙印。其它编程语言几百行写的程序，用Python可能只需要几十行就完成了，是不是很棒？

简单不是编程语言唯一的衡量指标，毕竟编程是要解决问题的。Python再简单，也不可能比Scratch更简单吧？但Scratch毕竟是用来学习和训练的，Python可不一样，Python是功能非常强大的编程语言，从最基本的办公、娱乐到当前最流行的大数据、人工智能，Python样样精通！

给你一段代码感受一下Python的强大。

它的代码是这样的：

from turtle import *
from random import *
from math import *

def tree(n, l):
    pd() # 下笔
    # 阴影效果
    t = cos(radians(heading() + 45)) / 8 + 0.25
    pencolor(t, t, t)
    pensize(n / 3)
    forward(l) # 画树枝


    if n > 0:
        b = random() * 15 + 10 # 右分支偏转角度
        c = random() * 15 + 10 # 左分支偏转角度
        d = l * (random() * 0.25 + 0.7) # 下一个分支的长度
        # 右转一定角度，画右分支
        right(b)
        tree(n - 1, d)
        # 左转一定角度，画左分支
        left(b + c)
        tree(n - 1, d)

        # 转回来
        right(c)
    else:
        # 画叶子
        right(90)
        n = cos(radians(heading() - 45)) / 4 + 0.5
        pencolor(n, n*0.8, n*0.8)
        circle(3)
        left(90)

        # 添加0.3倍的飘落叶子
        if(random() > 0.7):
            pu()
            # 飘落
            t = heading()
            an = -40 + random()*40
            setheading(an)
            dis = int(800*random()*0.5 + 400*random()*0.3 + 200*random()*0.2)
            forward(dis)
            setheading(t)


            # 画叶子
            pd()
            right(90)
            n = cos(radians(heading() - 45)) / 4 + 0.5
            pencolor(n*0.5+0.5, 0.4+n*0.4, 0.4+n*0.4)
            circle(2)
            left(90)
            pu()

            #返回
            t = heading()
            setheading(an)
            backward(dis)
            setheading(t)

    pu()
    backward(l)# 退回

bgcolor(0.5, 0.5, 0.5) # 背景色
ht() # 隐藏turtle
speed(0) # 速度，1-10渐进，0最快
tracer(0, 0)
pu() # 抬笔
backward(100)
left(90) # 左转90度
pu() # 抬笔
backward(300) # 后退300
tree(12, 100) # 递归7层
done()

这短短几十行代码，就画出了像真实画家的作品一样的效果！其实，它就是利用了Python自己带的一个Turtle模块（就像Scratch的画笔扩展，我们很快就会讲到它的用法），通过基本的调用画出来的。当然，现在让你做出这样的程序还有难度，但只要假以时日，你掌握了Python的精髓，一定能做出更好的效果来！这还只是Python的用途之一呢。这里不能不提一下，Python被人称为“胶水”语言，就是因为全世界的Python爱好者们，为Python开发了几十万种功能强大的扩展模块，在很多开发中，比如画图、计算等，你不需要自己去实现，只要像使用Scratch的扩展一样，加载（import）它，使用它提供的指令，就能快速实现你想要的效果！这也是Python“简单”的原因之一，毕竟有那么多高手为你提供了强大的扩展模块支持啊！使用Python这个“胶水”，你可以把高手们提供的模块“粘贴”在一起，开发出功能强大的程序来。

当然，Python也有一些自己的缺点，它是一种高级的、面向对象的、动态的解释型语言（这几个词语不好记，你只需要了解即可）。这类语言的特点是灵活易用，但是相对一些比较“低级”的语言比如C语言来说，它的运行效率没有那么高。当然，在我们这个阶段，还远远不会体会到这种性能上的差异。你只需要学习就好了！

说到这里，你是否已经跃跃欲试了？让我们开始吧！

三、写出第一个Python程序

Python很受欢迎，因此用来开发Python的工具也是非常多样化的。比较著名的Python开发工具有：

• Python自带的解释器Idle
• 微软公司开发的VSCode
• PyCharm
• Spider

上面这些工具都是很强大的集成开发环境（Integrated Development Environments,IDE），对于我们这个阶段来说，不需要用高射炮打蚊子，这里我向大家推荐编程猫提供的“海龟编辑器”，它安装起来非常简单，你可以不用再关心复杂的安装配置过程，把精力集中在Python学习本身。

访问编程猫的官方网站的海龟编辑器下载页面：https://python.codemao.cn/，如下图所示：

你可以不下载，直接用网页版在线编辑Python程序。但是下载安装会更方便一些，因此点击【下载客户端】，它会根据你的系统选择相应的安装程序，下载完成后安装即可。安装完成第一次运行时会有简单的配置过程，你需要按照提示操作，让它完成初始化。这个过程非常简单，最终你会看到如下的界面：

这就是我们以后用来编程的界面，是不是相当简洁？就像个记事本一样。那我们平时用Scratch编程时那些积木哪去了？没有积木怎么编程呢？

别急，你需要适应一下Python的编程方式，Python是用“代码”而不是“图形”编程的。刚开始写“代码”的时候，你会觉得不习惯，等你适应之后，你会发现它比Scratch的图形化要方便多了。

现在，请你在海龟编辑器的主界面中输入以下代码：

print('Hello,world!')

这个时候，你的海龟编辑器界面应该是这样的（中间红色方框内是我们编写的代码）：

先不要管这行代码是什么意思，现在，用鼠标点击海龟编辑器右下角的按钮“运行”——

窗口下半部分出现了黑色的“控制台”，控制台里面显示着你在代码中写的“Hello,world!”，以及“程序运行结束”的字样。

如果你得到了这一步结果，恭喜，你的第一个Python程序写好了！

就这？这就是Python编程吗？它是什么意思？它能做什么？为什么要写“Hello,world!”而不是“Hello,kitty！”

我知道你有一大堆的问题需要解释，让我们下节课再讲。

四、课后作业

按照本节课第三部分的内容，完成海龟编辑器的下载安装，并编写你的第一个Python程序 “Hello,world!”。