PyCharm Python 完整教程

本教程将分为以下几个部分：

1. 第一部分：PyCharm 简介

   • 什么是 PyCharm？
   • 为什么选择 PyCharm？
   • PyCharm 的两个版本：社区版 vs 专业版

2. 第二部分：安装与环境配置

   • 下载 PyCharm
   • 安装 PyCharm
   • 首次启动与配置

3. 第三部分：创建你的第一个项目

   • 新建项目
   • 解释项目结构
   • 创建和运行你的第一个 Python 文件

4. 第四部分：PyCharm 核心功能详解

   • 代码编辑器：智能提示、代码补全、格式化
   • 运行与调试：运行代码、设置断点、调试程序
   • 项目管理：解释器、虚拟环境
   • 版本控制：集成 Git
   • 代码重构：重命名、提取方法等

5. 第五部分：进阶与技巧

   • 安装与管理包
   • 使用代码模板
   • 自定义快捷键

6. 第六部分：总结与学习资源

第一部分：PyCharm 简介

什么是 PyCharm？

PyCharm 是由 JetBrains 公司开发的一款集成开发环境，专门为 Python 设计，它将编写代码、调试、测试、数据库管理等多种功能整合在一个窗口中，极大地提高了 Python 开发者的效率。

为什么选择 PyCharm？

• 智能代码编辑器：提供强大的代码补全、实时错误检查、代码导航（跳转到定义、查找所有引用）等功能，让你写代码更流畅、更少犯错。
• 强大的调试工具：图形化调试器可以让你逐行执行代码、查看变量值、设置条件断点，轻松定位程序中的 bug。
• 集成的测试工具：可以方便地运行和调试单元测试（如 unittest, pytest）。
• 版本控制集成：内置了对 Git、SVN 等版本控制系统的完美支持，让你可以在 IDE 内直接进行代码提交、拉取、合并等操作。
• 科学工具支持：专业版支持 Jupyter Notebook、数据科学、科学计算和 Web 开发（Django, Flask 等）。
• 跨平台：支持 Windows, macOS, 和 Linux。

PyCharm 的两个版本

• PyCharm Community Edition (社区版)：

  • 免费,开源。
  • 功能非常强大，足以满足绝大多数 Python 开发、脚本编写、Web 开发（Django, Flask）的需求。
  • 不支持：远程开发、专业的数据库工具、科学计算工具等。
  • 推荐：初学者、学生、以及大多数 Web 开发者。

• PyCharm Professional Edition (专业版)：

  • 付费，提供 30 天全功能免费试用。
  • 在社区版基础上，增加了对 Web 框架（如 Spring, Google App Engine）、远程开发、数据库工具、科学计算（Matplotlib, NumPy）、性能分析等高级功能。
  • 推荐：数据科学家、专业 Web 开发者、需要使用复杂数据库或进行远程开发的用户。

对于初学者，我们强烈推荐从免费的社区版开始。

第二部分：安装与环境配置

下载 PyCharm

访问 PyCharm 官网,根据你的操作系统下载社区版。

安装 PyCharm

• Windows: 运行下载的 .exe 文件，按照安装向导的提示进行即可，建议保持默认选项，特别是 "Add PATH variable"（添加到系统环境变量）这个选项，方便你在命令行中直接使用 pycharm 命令。
• macOS: 将下载的 .dmg 文件拖拽到 Applications 文件夹。
• Linux: 下载 .tar.gz 文件，解压后，在 bin 目录下运行 pycharm.sh 脚本。

首次启动与配置

首次启动 PyCharm,它会让你进行一些初始配置：

• UI Theme: 选择界面主题，推荐使用 Darcula（深色模式，对眼睛友好）或 Light（浅色模式）。
• Plugins: 可以选择是否安装一些插件，比如中文语言包，初学者可以暂时跳过,后续随时可以安装。
• Keymap Scheme: 选择快捷键方案，如果你之前用过其他 IDE（如 VS Code, Eclipse），可以选择对应的方案来降低学习成本，默认的 PyCharm 方案非常高效。

第三部分：创建你的第一个项目

新建项目

启动 PyCharm 后，点击 Create New Project。

• Name: 为你的项目起一个名字，hello_pycharm。
• Location: 选择项目存放的路径。
• New environment using: 这是关键选项，它决定了你的项目使用哪个 Python 环境。
  • Virtualenv: 强烈推荐，它会为你的项目创建一个独立的、干净的 Python 环境，避免不同项目之间的库冲突，这是 Python 开发的最佳实践。
  • Conda: 如果你使用 Conda 管理环境,可以选择这个。
  • System Interpreter: 使用系统全局的 Python 解释器，不推荐用于新项目,因为它容易导致库冲突。

选择 Virtualenv，然后点击 Create。

解释项目结构

创建完成后，PyCharm 会打开一个窗口，左侧是 Project 工具栏,你会看到类似这样的结构：

hello_pycharm/
├── venv/                  <-- 这是虚拟环境文件夹，包含了项目专用的 Python 和库
└── hello_pycharm/         <-- 这是你的源代码文件夹
    └── __init__.py        <-- 一个空文件，表明这个目录是一个 Python 包

• venv/: 不要手动修改这个文件夹里的内容，PyCharm 会自动管理它。
• hello_pycharm/: 你应该把所有的 Python 代码都放在这个目录下。

创建和运行你的第一个 Python 文件

1. 在左侧的 Project 工具栏中，右键点击 hello_pycharm 文件夹。
2. 选择 New -> Python File。
3. 输入文件名，main.py,然后按回车。

main.py 文件会在编辑器中打开,输入以下代码：

print("Hello, PyCharm!")
name = input("Please enter your name: ")
print(f"Welcome to PyCharm, {name}!")

运行代码：

有两种主要方式运行代码：

• 使用绿色三角按钮 在编辑器窗口的右上角，你会看到一个绿色的 按钮，点击它，PyCharm 会运行 main.py 文件。

  • 运行后，PyCharm 会在下方打开 Run 窗口,显示程序的输出。
  • 程序会暂停，等待你输入名字，在 Run 窗口的输入框中输入你的名字,然后按回车。

• 右键运行 在 Project 工具栏中，右键点击 main.py 文件，选择 Run 'main'。

你会看到类似下面的输出：

Hello, PyCharm!
Please enter your name: Alice
Welcome to PyCharm, Alice!

恭喜！你已经成功使用 PyCharm 运行了你的第一个 Python 程序！

第四部分：PyCharm 核心功能详解

代码编辑器

• 智能代码补全: 当你输入代码时，PyCharm 会自动提示可用的变量、函数、类等，按 Tab 键可以接受建议。
• 实时错误检查: 如果你的代码有语法错误或逻辑问题（如使用了未定义的变量），PyCharm 会在代码下方用红色波浪线标出，并在右侧的 Problems 工具栏中列出所有问题。
• 代码格式化: 保持代码整洁统一，选中代码，按 Ctrl + Alt + L (Windows/Linux) 或 Cmd + Option + L (macOS)，PyCharm 会自动按照 PEP 8 规范格式化你的代码。
• 代码提示/文档: 将鼠标悬停在函数或变量上，PyCharm 会显示其类型、签名和文档字符串。

运行与调试

调试是找出程序逻辑错误的最强大工具。

1. 设置断点: 在代码编辑器的行号区域，单击鼠标左键，你会看到一个红色的圆点，这就是断点,程序执行到这一行时会暂停。

   def add(a, b):
       # 在这里点击设置断点
       result = a + b
       return result
   x = 10
   y = 20
   sum_result = add(x, y)
   print(f"The sum is: {sum_result}")

2. 启动调试器: 不要点击绿色的运行按钮，而是点击旁边的小 (虫子) 图标，或者右键代码选择 Debug 'main'。

3. 使用调试工具栏: 程序会在断点处暂停，此时会出现一个调试工具栏,包含以下常用按钮：

   • ▶️ (Resume Program): 继续运行,直到下一个断点或程序结束。
   • 👁️ (Step Over): 执行当前行，然后跳到下一行（如果当前行是函数调用，会直接执行完整个函数）。
   • ⬇️ (Step Into): 如果当前行是函数调用，则进入该函数内部；否则，与 Step Over 相同。
   • ⬆️ (Step Out): 执行完当前函数的剩余部分,并返回到调用该函数的下一行。
   • 🛑 (Stop): 停止调试。

4. 查看变量: 在调试过程中，你可以随时查看变量的值，PyCharm 会自动在调试窗口下方显示当前作用域内的所有变量及其值,你也可以将鼠标悬停在变量上查看。

项目管理

• 解释器: 每个项目都有自己的 Python 解释器（通常是虚拟环境），你可以通过 File -> Settings -> Project: <你的项目名> -> Python Interpreter 来查看和管理项目安装的包。
• 虚拟环境: 如前所述，这是项目隔离的关键,确保为每个新项目都创建一个新的虚拟环境。

版本控制 (以 Git 为例)

如果你使用 Git，PyCharm 提供了非常便捷的图形化界面。

1. 初始化仓库: 在 Project 工具栏中，右键点击项目根目录，选择 Git -> Init。
2. Commit 提交:
   • 修改一些文件后，你会看到文件名变成了红色（未跟踪）或蓝色（已修改）。
   • 点击左下角的 Git 标签页。
   • 在 Message 输入框中填写提交信息，"Add main.py"。
   • 点击绿色的 ✔️ (Commit) 按钮。
3. Push 推送: 提交后，点击 ↑ (Push) 按钮将代码推送到远程仓库（如 GitHub）。

代码重构

重构是在不改变代码外部行为的前提下,改进其内部结构。

• 重命名: 选中一个变量名或函数名，按 Shift + F6 (Windows/Linux) 或 Shift + F6 (macOS)，PyCharm 会智能地重命名所有相关的引用。
• 提取方法: 选中一段代码，右键选择 Refactor -> Extract -> Method，PyCharm 会将这段代码提取成一个独立的函数,并自动处理参数和返回值。

第五部分：进阶与技巧

安装与管理包

1. 打开 File -> Settings -> Project: <你的项目名> -> Python Interpreter。
2. 在右侧的包列表下方，点击 号。
3. 在弹出的窗口中搜索你想要的包（如 requests），选中后点击 Install Package。
4. PyCharm 会自动下载并安装包到你的项目虚拟环境中。

使用代码模板

PyCharm 允许你创建代码模板,快速生成常用的代码结构。

1. File -> Settings -> Editor -> Live Templates。
2. 你可以编辑或创建新的模板，输入 main 然后按 Tab，可以快速生成 if __name__ == "__main__": 的代码块。

自定义快捷键

如果你觉得默认的快捷键不顺手,可以自定义。

1. File -> Settings -> Keymap。
2. 在搜索框中搜索你想要修改的功能（如 "Run"），然后右键点击，选择 Add Keyboard Shortcut。

第六部分：总结与学习资源

PyCharm 是一个功能极其丰富的工具，本教程只涵盖了最核心和最常用的功能，最好的学习方式就是多使用、多探索。

总结要点

• 从社区版开始,它已经足够强大。
• 始终为每个项目创建独立的虚拟环境。
• 学会使用调试器,这是从新手到高手的必经之路。
• 利用智能提示和代码格式化，让代码更规范、更高效。

学习资源

• 官方文档: PyCharm User Guide (最权威、最全面)
• 官方教程: PyCharm Tutorial
• YouTube: 搜索 "PyCharm Tutorial for Beginners",有大量视频教程。
• 实践: 多用它来做你的 Python 项目,在实践中发现问题并解决问题。

希望这份详细的教程能帮助你顺利上手 PyCharm，享受高效、愉快的 Python 编程之旅！