Shell & IDE 介紹

Shell & IDE 介紹#

要進行python資料分析或程式開發就必須建立python的開發環境。

建立開發環境的方式有非常多種，本章介紹的方法對初學者而言會有點複雜，但絕對值得跟著一步一步完成。

除了能夠有結構的建立穩健的python開發環境以外，也能夠更熟悉對電腦的瞭解，往後學習更進階的部分時，例如套件開發、使用docker等等，可以比較快上手。

要建立python開發環境基本上有以下幾大步驟：

安裝IDE工具：VScode
安裝homebrew (for macOS)
用homebrew安裝pyenv
用pyenv安裝python
用homebrew安裝pipx
用pipx安裝poetry
用poetry建立虛擬環境
用poetry安裝套件

在開始安裝之前，需要先介紹shell是什麼。

Shell 介紹#

什麼是Shell#

我們知道電腦由各種硬體組成，包括CPU、記憶體，與硬碟等。

管理電腦硬體的程式稱作Kernal，例如管理CPU處理程序、管理記憶體資源、管理硬碟存取等等。

Kernal是作業系統的核心部分，透過機器語言來控制硬體。

機器語言是一堆010101的邏輯，人類難以理解，無法直接進行程式設計。

所以需要一個介面讓使用者控制Kernal，這個介面就是Shell。

可以把Shell理解成操作作業系統的程式語言。

Shell只是這類語言的統稱，不同作業系統有各種不同shell，甚至同一個作業系統也有不同shell可以使用。例如適用於Windows作業系統就有cmd和Powershell，或是適用於Unix類作業系統（包括Mac）的bash、z shell(zsh)、c shell(tcsh)等等。

shell除了可以操作作業系統，也可以執行程式，我們主要使用shell的目的就是為了要去執行程式。

例如我們可以把python程式儲存為副檔名是.py的檔案，shell可以透過呼叫python編譯器來執行.py的程式。

所謂編譯器是指把人類編寫的程式轉譯成機器能理解的語言，python編譯器指的就是把python程式碼轉譯成機器可以理解的指令。

如何使用Shell#

一般是使用終端機（terminal），可以提供畫面讓使用者輸入shell指令並顯示結果。

另外也可以使用IDE，下一部分的內容會介紹IDE。

shell的常用指令

關於shell其實我們只需要瞭解以下幾個指令：pwd、cd、ls基本上就夠了。

就讓我們用一個例子開始示範吧！假設資料夾結構如下：

my_project
├── contents
│   ├── week1
│   └── week2
├── exam
│   ├── final.txt
│   ├── grading.py
│   └── midterm.txt
├── grading.py
└── people
    └── students.txt

pwd：印出當前工作資料夾(working directory)

directory的意思可以理解成folder，也就是資料夾。在終端機輸入pwd指令就可以在終端機上印出當前工作資料夾。

pwd

>>> /user/curtislu/my_project

假設有一個python的程式檔grading.py就在當前工作資料夾，那麼我們只要在終端機輸入以下指令，shell就會幫我們告訴電腦我們要執行這隻python程式：

# 代表shell呼叫python編譯器去執行grading.py這支python程式
python grading.py

而所謂當前工作資料夾代表shell執行程式時，該程式的路徑參照位置。也就是說程式並不是以程式存放的位置來當作路徑的參照位置。

具體是什麼意思請參考以下範例。

假設my_project目錄下的grading.py的程式內容如下：

import pandas as pd
df  = pd.DataFrame({'col': [1,2,3]})
df.to_csv('data1.csv', index=False)
print('data saved.')

而exam目錄下的grading.py的程式內容如下：

import pandas as pd
df  = pd.DataFrame({'col': [1,2,3]})
df.to_csv('data2.csv', index=False)
print('data saved.')

兩者都會產出一個csv檔，只是檔名不同。

假設我們當前的工作資料夾在my_project，分別執行兩個grading.py：

python grading.py

python ./exam/grading.py

注意到上方的語法中，.代表當前位置的意思，/代表下一層資料夾。整段代表我們要執行的是./exam目錄中的grading.py。

執行完後會發現兩個csv檔都儲存在my_project這個資料夾，代表其實兩支程式都是在當前工作資料夾執行的：

my_project
├── contents
│   ├── week1
│   └── week2
├── data1.csv
├── data2.csv
├── exam
│   ├── final.txt
│   ├── grading.py
│   └── midterm.txt
├── grading.py
└── people
    └── students.txt

所以如果我們希望所執行的程式的路徑參照位置更改的話，就要更改當前工作目錄。

只要使用cd ＋路徑位置就可以了。路徑位置的指定方式有兩種：

一個是剛剛看過的相對路徑：

# .代表當層
cd ./contents/week1

# ..代表上一層
cd ..

另一個是使用絕對路徑，也就是從根目錄開始的完整路徑：

cd /user/curtislu/my_project/contents/week1

ls：列出當前工作資料夾中的檔案或資料夾清單

最後一個要介紹的指令比較單純，就只是把當前目錄中有的檔案列印出來，可以確認目前有哪些檔案及資料夾。

ls

>>> contents        exam            grading.py      people

還可以向下列出目前工作資料夾內所有檔案或資料夾清單。這邊-R就像是指定一個參數，希望ls這個函數多提供什麼功能：

ls -R

>>> contents        exam            grading.py      people
>>>
>>> ./contents:
>>> week1   week2
>>>
>>> ./contents/week1:
>>>
>>> ./contents/week2:
>>>
>>> ./exam:
>>> final.txt       midterm.txt
>>>
>>> ./people: