02.01 Python 基本环境

把 Python 安装成一个可靠的工程工具

本节目标不是“装完就算”，而是让每位同学拥有一个可验证、可隔离、可继续扩展的 Python 学习环境。

Python 安装包 环境变量 虚拟环境 IDE 配置 Hello World
为什么先讲环境

环境配置决定后面代码能否稳定运行

土木工程的 Python 项目会同时用到计算、绘图、三维渲染、CAD 建模和文件输出。环境混乱，后面的错误就会变成“代码没错，但就是跑不起来”。

先建立清晰环境，再进入工程制图与几何建模。
安装 Python
创建虚拟环境
配置 IDE 并验证
安装 Python

先安装解释器，再考虑写代码

下载

从 Python 官网下载安装包。课程建议使用 Python 3.11 或 3.12，避免过旧版本造成库兼容问题。

路径

Windows 安装时勾选 Add python.exe to PATH，让终端能直接识别 `python` 命令。

验证

安装后不要急着写程序，先在终端确认 Python 和 pip 都能正常调用。

终端验证

判断环境是否装好，只看三条命令

能看到版本号，说明解释器和包管理工具已经进入系统路径。后续安装库、运行脚本、创建虚拟环境都依赖这里。

python --version
pip --version
where python

# macOS / Linux 可使用：
which python3
环境变量 PATH

PATH 的作用：让系统找到 Python

当你在终端输入 `python`，系统会在 PATH 记录的目录里寻找可执行程序。如果 PATH 没配置好，就会出现“不是内部或外部命令”。

环境变量不是 Python 语法问题，而是操作系统能否找到工具的问题。

常见现象

  • `python` 没反应或进入 Microsoft Store
  • `pip` 不能识别
  • PyCharm 和终端显示的 Python 版本不一致
  • 安装库成功，但运行代码仍提示找不到库
虚拟环境

每个课程项目，应该有自己的环境

虚拟环境可以把本课程需要的库和其他项目隔离开。这样安装 `pyvista`、`build123d`、`ezdxf` 等库时，不会影响系统 Python 或其他课程项目。

1项目目录内创建 `.venv`
2激活虚拟环境
3安装课程需要的库
4在 IDE 中选择这个解释器
venv 命令

用 Python 自带工具创建虚拟环境

`venv` 是 Python 自带的虚拟环境工具，适合作为初学阶段的默认方案。后续如果涉及复杂科学计算环境，也可以再引入 Conda。

# 在项目根目录执行
python -m venv .venv

# Windows PowerShell 激活
.\.venv\Scripts\Activate.ps1

# Windows CMD 激活
.\.venv\Scripts\activate.bat

# macOS / Linux 激活
source .venv/bin/activate
PyCharm 配置

让 IDE 使用正确的解释器

PyCharm 能写代码，也能管理解释器。关键是确认项目解释器指向当前项目的 `.venv`，否则库可能装到别的 Python 里。

配置路径

  1. 打开 `File` → `Settings`。
  2. 进入 `Project` → `Python Interpreter`。
  3. 选择当前项目的 `.venv` 解释器。
  4. 通过 `+` 搜索并安装需要的库。
  5. 运行 `hello.py` 验证配置。
VS Code 配置

轻量编辑器也要选对 Python 环境

VS Code 的核心动作是安装 Python 插件，然后选择解释器。状态栏显示的解释器路径，应当指向课程项目的 `.venv`。

Ctrl + Shift + P
Python: Select Interpreter
选择：
.venv\Scripts\python.exe

然后新建终端：
Terminal → New Terminal
Hello World

第一段代码：确认编辑器、解释器、终端连通

这个例子本身很简单，但它证明三件事：文件能保存、解释器能运行、终端能输出结果。

后续所有工程脚本，都从这个最小闭环开始。
# hello.py
print("Hello, civil Python!")

length = 6.0
width = 0.3
height = 0.6
volume = length * width * height

print("beam volume =", volume, "m^3")
本节检查清单

配置完成的判断标准

不要凭感觉判断环境是否完成。只要下面几项都通过，就可以进入下一节：安装课程常用库。

课堂练习

  • 终端能输出 `python --version`。
  • 项目目录中存在 `.venv`。
  • 终端前缀显示虚拟环境已激活。
  • PyCharm 或 VS Code 指向 `.venv` 解释器。
  • `hello.py` 能正常运行并输出梁体积。