Python | 安装、环境配置及包的安装

一、前言

关于RDKit的学习及介绍：
RDkit四：数据处理过程中smiles编码的清洗统一化
基础教程：[Getting Started with RDKit in Python]
RDKit安装

在RStudio中加载 rdkit.Chem和rdkit.Chem.rdmolops 时，报错，根据保存内容提示，是需要先安装python的。

# reticulate包涵盖了用于Python和R之间协同操作的全套工具，在R和Rstudio中均可使用
library(reticulate)

# 加载rdkit.Chem和rdkit.Chem.rdmolops
rdkit <- import("rdkit.Chem")
rdmolops <- import("rdkit.Chem.rdmolops")
remover <- import("rdkit.Chem.SaltRemover")
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二、python安装及编辑器配置

2.1 python安装

系统：Windows 11 64位
Python官网，选择适合自己电脑位数的版本下载。

图1 python下载

笔者下载的最新版64位，双击下载的软件程序 “python-3.12.0-amd64.exe”。


图2 python自定义安装

图3 python可选功能安装

pip：“win+r” 启动运行窗口，输入 “cmd”，在cmd命令窗口中进行python库的安装及卸载。pip install 库名，下载安装该python库。pip uninstall 库名，卸载该python库。
在cmd命令窗口的默认安装或卸载路径，一般是python路径下的 “Lib→site-packages” 文件夹。

tcl/tk and IDLE：Tkinter 模块是 Python 的标准 Tk GUI 工具包的接口，可以创建 GUI 应用程序。IDLE / Integrated Development and Learning Environment是Python的集成开发和学习环境，是一个可视化的shell命令行，是一个简单的命令运行窗口，安装后在电脑开始菜单中生成IDLE快捷方式。

Python test suite：用来测试写的类和方法是否符合预期。

图4 python高级选项安装

图5 python安装进度及安装完成界面

Add Python to environment variables：需先在 图2 勾选 Add python.exeto PATH 。

环境变量
是操作系统中一个具有特定名字的对象，它包含一个或多个应用程序将用到的信息。
当系统运行一个程序而没有告诉它程序所在的完整路径时，系统会在当前目录下寻找此程序，还会到环境变量path指定路径去寻找可运行的变量。

环境变量中的系统变量对所有用户有效，用户变量对当前登录的windows账号有效。
当系统变量查找不到时，会到当前用户变量中查找。
环境变量名称不区分大小写，如：PATH和path，两个名称是一样的。

Precompile standard library：

python的标准库(standard library)是pyhon安装时默认安装的自带的库(也叫内置库)。
预编译标准库(Precompile standard library)，在安装时把标准库的**.py 文件编译成.pyc字节码文件**，以后运行的时候就可以省去编译步骤，加快运行。

参考内容：
可能是全网最详细的 Python 安装教程（windows）
2023年最新Python安装详细教程

2.2 python调试

按下 win+R，输入CMD，打开命令窗口。

图6 CMD命令窗口

进入命令行，输入 “python”，出现一下界面表示成功安装。
输入 “print(‘Hello,World!’)”，写下你的第一句 Python 代码。

print('Hello,World!')
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图7 python调试

“ctrl+Z”，回车，退出 Python 环境。
在CMD窗口中输入 “pip”命令，测试 pip （安装第三方库）是否安装成功。

pip
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图8 退出python环境并测试pip

输出结果为一长串命令指南，表明 pip 安装好了。

2.3 python编辑器 | PyCharm

类似于RStudio，利用RStudio来编写R代码，辅助运行。
安装python后，安装编辑器来辅助编写python代码。

在完成 第2.1节 及 第2.2节 后，安装python编辑器，常见的编辑器有 PyCharm、VS Code、Sublime Text、Eclipse+PyDev等，本文安装PyCharm编辑器。

2.3.1 PyCharm下载

PyCharm官网下载，选择适合自己电脑的版本下载，其中专业版免费试用30天，可下载免费社区版。



图9 下载PyCharm

注：该下载过程会有点慢。

2.3.2 PyCharm安装

双击 “pycharm-community-2023.2.3.exe” 程序进行安装。


图10 安装PyCharm

修改PyCharm的安装路径。

图11 更改PyCharm安装位置

选择PyCharm的安装选项。

图12 PyCharm安装选项设置

注：依据一定格式编写的可执行文件叫脚本。

对开始菜单中PyCharm快捷方式进行设置。

图13 PyCharm开始菜单快捷键设置

安装进程如下，并在安装完成后重启电脑。


图14 PyCharm安装进度及完成界面

2.3.3 PyCharm启动界面

重启电脑后，启动PyCharm，按照 2023年最新PyCharm安装详细教程及pycharm配置 提示，会出现导入PyCharm设置的提示，并且需要激活PyCharm。

但是笔者安装成功后，未出现导入PyCharm设置及激活的提示，可能是因为教程中安装的为专业版，笔者为社区免费版。具体流程如下：



图15 PyCharm界面

点击 图15 中的 “Take a quick onboarding tour” 可以打开学习界面。

图16 PyCharm学习界面

2.3.4 PyCharm初步设置

在PyCharm的初步设置界面，包括Projects(项目)、 Customize (自定义)、 Plugins(插件)、 learn (资源学习）选项（图15）。

Projects
New Project (创建新项目)，open (打开已有项目)，Get from VCS (从其它平台打开已有项目)。
version control(VC)版本控制工具，比如：Git是一款免费、开源的分布式版本控制系统。

图17 PyCharm Projects选项

Customize
PyCharm的自定义设置，可以设置界面外观颜色（Color theme），窗口字体大小(IDE font)，快捷键(Keymap)。
PyCharm界面外观颜色默认Dark，是黑色界面，白色界面可选含有Light单词的选项；字体默认13。

图18 PyCharm Customize选项

Plugins
安装PyCharm插件，可增强PyCharm功能或效果。
若要使用PyCharm汉化版，可在该选项搜索框中输入Chinese，点击Chinese (Sinplified) Language Pack插件进行安装，安装插件后，重启PyCharm生效。



图19 PyCharm Plugins选项

Learn
PyCharm学习资料

图20 PyCharm Learn选项

在对上述界面进行设置后，即可在Projects选项中创建或打开项目；也可以在后续使用时在PyCharm界面里再进行设置。

2.3.5 PyCharm环境配置(含Python Interpreter配置)

使用pycharm进行python创建项目(New Project)时，需要先进行环境配置，才可以进行python项目开发。

首次安装PyCharm，若没有已创建项目，需创建一个新项目，并对项目环境进行设置。

图21 PyCharm python Project环境配置

从图21可知，Python Interpreter（Python解释器）环境包括 New environment using （使用此工具新建环境）和Previously configured interpreter （先前配置的解释器）两种基本形式。

2.3.5.1 New environment using（使用此工具新建环境）

通过创建虚拟环境创建项目，包括Virtualenv、Pipenv、Poetry、Conda四种虚拟环境，有不同的特点。
Virtualenv虚拟环境是Pycharm自带的，其它几种需先下载再安装。
虚拟环境可确保项目的相对独立性，减少项目之间或项目与系统环境的干扰。
图22 PyCharm python Project环境配置参数

图23 PyCharm项目创建完成

python安装路径下的环境可称为python的系统环境。
虚拟环境是一个相对独立的环境，但它实际与python的系统环境存在依赖关系，例如：虚拟环境的解释器(interpreter)与python系统环境存在依赖。
虚拟环境主要是用来独立使用第三方库或模块（与其它环境隔离开），使用其它内置库，还是依赖python系统环境，比如：使用标准库（standard library，python安装时自带的库，也即内置库），就是python系统环境中的。

2.3.5.2 Previously configured interpreter （先前配置的解释器）

此处，是利用已存在的环境配置项目环境，并从中导入解释器，即使用已存在的虚拟环境或python系统环境。

选择 Previously configured interpreter 创建项目，需手动导入python interpreter（python解释器）：

• 可手动导入已存在的虚拟环境中python.exe的路径；
• 或导入安装的python的python.exe存在路径（也即系统环境中的路径）。

图24 PyCharm中python Project环境配置参数

（1）使用已存在的虚拟环境（Virtualenv Environment）



图25 Virtualenv环境导入interpreter

（2）使用已存在的python系统环境(系统解释器System Interpreter)



图26 系统解释器导入interpreter

2.3.5.3 环境配置总结

前面介绍了两种配置方式：

New environment using（使用此工具新建环境）
适于对环境独立性要求较高的项目；
安装或调用的第三方库或模块在该项目文件夹下，但不能调用python路径下的第三方库或模块。

Previously configured interpreter （先前配置的解释器）
适于对环境独立性要求不高的项目；
安装或调用的第三方库或模块在python路径下的文件夹下；
可满足多个项目共用第三方库或模块，最常见是选择 系统解释器System Interpreter 创建项目。

经过以上配置后，可创建项目，并进行python程序开发。

2.3.6 PyCharm项目解释器查看及报错处置

按照 “文件—设置—项目—Python 解释器” 顺序可查看打开项目配置的解释器路径。

图27 查看项目配置的python解释器

如图27，打开项目后，提示如下：

[Invalid] Python 3.12 venv

其他可能报错包括：

提示系统找不到指定文件；
运行代码程序时，在PyCharm底部的Run窗口出现Python path configuration的异常提示信息(一般是由于项目使用的python版本与当前电脑版本不一致)；
提示 modify setup；
Invalid Python SDK；
弹出 Edit Configuration窗口。

以上都表明项目使用的 python interpreter(python解释器)无效，需要重新配置python解释器，可以按照 “文件—设置—项目—Python 解释器” 顺序重新设置有效的 python interpreter(python解释器)，然后再运行程序即可。

三、python包安装

库或模块(library or module)，可统称为包(package)。

前面讲到两种PyCharm环境配置方式，其第三方库或模块的安装路径不一样，若安装错误，则可能导致在运行项目时无法使用已安装的第三方库或模块。

通过以下三种方式安装，并在每种方式下对安装路径进行设置。

3.1 CMD命令窗口安装

使用 “win+r” 打开运行窗口，输入cmd，打开cmd命令窗口，在默认路径中输入pip install 库名；
一般是安装到python的安装路径下的 “…\Lib\site-packages” 文件夹中(即系统环境的site-packages文件夹)，如下所示。

图28 系统环境路径下安装的第三方库或模块

卸载可以用pip uninstall 库名。

3.2 PyCharm安装

按照 “文件—设置—项目—Python 解释器” 顺序，点击 ➕，在弹出界面中搜索需要安装的第三方库或模块，进行安装；
一般是安装在默认打开的项目路径下的“…\Lib\site-packages” 文件夹中，如下所示：

图29 虚拟环境路径下安装的第三方库或模块

3.3 PyCharm命令终端Terminal

图30 虚拟环境路径下安装的第三方库或模块

注：
在New Project环境配置前，需先下载python安装程序并安装，因为在环境配置（Environmental configuration）时需要调用python安装后产生的python.exe文件（即python解释器）。