開始在 Windows 上使用 Python 進行指令碼處理和自動化

發行項
10/05/2023

以下是逐步指南，指引您設定開發人員環境，並開始使用 Python 進行指令碼處理，以及將 Windows 上的檔案系統作業自動化。

注意

本文將涵蓋如何設定您的環境，以使用 Python 中一些有用的程式庫，跨平臺自動執行工作，例如搜尋您的檔案系統、存取網際網路、剖析檔案類型等，這些動作都是採取以 Windows 為中心的方法。針對 Windows 特有的作業，請參閱 ctypes (適用於 Python 的 C 相容外部函式程式庫)、winreg (將 Windows 登錄 API 公開至 Python 的函式)，以及 Python/WinRT (可讓您從 Python 存取 Windows 執行階段 API)。

設定開發環境

使用 Python 撰寫執行檔案系統作業的指令碼時，建議您從 Microsoft Store 安裝 Python。透過 Microsoft Store 進行安裝會使用基本 Python3 解譯器，但會處理目前使用者的 PATH 設定 (避免需要系統管理員存取權)，而且還會提供自動更新。

如果您在 Windows 上使用 Python 進行 Web 開發，建議您使用 Windows 子系統 Linux 版進行不同的設定。在我們的指南中尋找逐步解說：開始在 Windows 上使用 Python 進行 Web 開發。如果您初次使用 Python，請試用我們的指南：開始在 Windows 上使用適用於初學者的 Python。對於某些進階案例 (例如，需要存取/修改 Python 的安裝檔案、製作二進位檔的複本，或直接使用 Python DL)，您可能會想要考慮直接從 python.org 下載特定的 Python 版本，或考慮安裝替代項目，例如 Anaconda、Jython、PyPy、WinPython、IronPython 等。只有當您是資深 Python 程式設計人員，且有選擇替代實作的特定原因時，才建議這樣做。

安裝 Python

若要使用 Microsoft Store 安裝 Python：

移至 [開始] 功能表 (左下方的 Windows 圖示)，鍵入 "Microsoft Store"，選取連結以開啟市集。
市集開啟之後，從右上方功能表中選取 [搜尋]，然後輸入 "Python"。從 [應用程式] 底下的結果中，選取您想要使用的 Python 版本。除非您有理由不要使用最新版本 (例如，符合您計劃要處理的預先存在專案所使用的版本)，否則建議您使用最新版本。決定您要安裝的版本之後，請選取 Get。
當 Python 下載結束並完成安裝程序之後，請使用 [開始] 功能表 (左下方的 Windows 圖示) 開啟 Windows PowerShell。開啟 PowerShell 之後，請輸入 Python --version 以確認 Python3 已安裝在您的電腦上。
Python 的 Microsoft Store 安裝包括 pip (標準套件管理員)。 Pip 可讓您安裝和管理不屬於 Python 標準程式庫的其他套件。若要確認您也有可用來安裝和管理套件的 pip，請輸入 pip --version。

安裝 Visual Studio Code

藉由使用 VS Code 做為文字編輯器/整合式開發環境 (IDE)，您可以利用 IntelliSense (協助完成程式碼)、Linting (協助避免在程式碼中發生錯誤)、偵錯支援 (在執行程式碼之後，協助您在其中找出錯誤)、程式碼片段 (小型可重覆使用程式碼區塊的範本)，以及單元測試 (以不同類型的輸入來測試程式碼的介面)。

下載 VS Code for Windows，並遵循安裝指示：https://code.visualstudio.com。

安裝 Microsoft Python 延伸模組

您必須安裝 Microsoft Python 延伸模組，才能利用 VS Code 支援功能。深入瞭解。

輸入 Ctrl+Shift+X (或使用功能表瀏覽至 [檢視]> [延伸模組])，以開啟 VS Code 延伸模組視窗。
在頂端 [搜尋 Marketplace 中的延伸模組] 方塊中，輸入：Python。
尋找 Python (ms-python.python) by Microsoft 延伸模組，然後選取綠色 [安裝] 按鈕。

在 VS Code 中開啟整合式 PowerShell 終端機

VS Code 包含內建終端機，可讓您使用 PowerShell 開啟 Python 命令列，以在程式碼編輯器與命令列之間建立順暢的工作流程。

在 VS Code 中開啟終端機、選取 [檢視]> [終端機]，或者使用快速鍵 Ctrl+` (使用倒單引號字元)。

注意

預設終端機應該是 PowerShell，但如果您需要變更它，請使用 Ctrl+Shift+P 以進入命令面板。輸入 Terminal: Select Default Shell，此時將會顯示終端機選項清單，其中包含 PowerShell、命令提示字元、WSL 等。選取您想要使用的終端機選項，並輸入 Ctrl+Shift+` (使用倒單引號) 來開啟新的終端機。
在 VS Code 終端機內，輸入下列命令來開啟 Python：python
輸入下列命令來試用 Python 解譯器：print("Hello World")。 Python 會傳回您的陳述式 "Hello World"。
若要結束 Python，您可以輸入 exit()、quit()，或選取 Ctrl-Z。

安裝 Git (選用)

如果您計畫在 Python 程式碼上與其他人合作，或在開放原始碼網站 (如 GitHub) 上裝載您的專案，VS Code 支援使用 Git 進行版本控制。 VS Code 中的 [原始檔控制] 索引標籤會追蹤您所有的變更，並讓常用的 Git 命令 (add、commit、push、pull) 直接內建在 UI 中。您首先必須安裝 Git，才能強化 [原始檔控制] 面板。

從 git-scm 網站下載並安裝適用於 Windows 的 Git。
隨附的安裝精靈會詢問您有關 Git 安裝設定的一系列問題。建議您使用所有預設設定，除非您有特定原因，非變更某些設定不可。
如果您之前從未使用過 Git，GitHub 指南可以協助您開始使用。

顯示檔案系統目錄結構的範例指令碼

常見的系統管理工作可能需要相當長的時間，但使用 Python 指令碼時，您可以將這些工作自動化，讓它們完全不需要任何時間。例如，Python 可以讀取電腦檔案系統的內容並執行作業，例如列印檔案和目錄的大綱、將資料夾從某個目錄移到另一個目錄，或重新命名數百個檔案。一般來說，如果您要手動執行這類工作，可能需要大量時間。請改用 Python 指令碼！

讓我們從一個簡單的指令碼開始，它會逐步解說目錄樹狀結構並顯示目錄結構。

使用 [開始] 功能表 (左下方的 Windows 圖示) 來開啟 PowerShell。
建立專案的目錄：mkdir python-scripts，然後開啟該目錄：cd python-scripts。

建立幾個目錄，以搭配我們的範例指令碼使用：

mkdir food, food\fruits, food\fruits\apples, food\fruits\oranges, food\vegetables

在這些目錄內建立一些檔案，以搭配我們的指令碼使用：

new-item food\fruits\banana.txt, food\fruits\strawberry.txt, food\fruits\blueberry.txt, food\fruits\apples\honeycrisp.txt, food\fruits\oranges\mandarin.txt, food\vegetables\carrot.txt

在您的 python 指令碼目錄中建立新的 python 檔案：
```
mkdir src
new-item src\list-directory-contents.py
```
輸入下列命令，在 VS Code 中開啟您的專案：code .
輸入 Ctrl+Shift+E 來開啟 [VS Code 檔案總管] 視窗 (或使用功能表瀏覽至 [檢視]> [總管])，然後選取您剛建立的 list-directory-contents.py 檔案。 Microsoft Python 延伸模組將會自動載入 Python 解譯器。您可以 VS Code 視窗底部查看已載入哪個解譯器。

注意

Python 是一種解譯的語言，這表示它會做為虛擬機器，模擬實體電腦。有不同類型的 Python 解譯器可供您使用：Python 2、Python 3、Anaconda、PyPy 等。若要執行 Python 程式碼，並取得 Python IntelliSense，您必須告訴 VS Code 使用哪個解譯器。除非您有特定原因，非選擇不同的解譯器不可，否則建議您堅持使用 VS Code 預設選擇的解譯器 (我們案例中的 Python 3)。若要變更 Python 解譯器，請選取目前顯示在 VS Code 視窗底部藍色列中的解譯器，或開啟 [命令選擇區] (Ctrl+Shift+P)，然後輸入命令 Python: Select Interpreter。這會顯示您目前已安裝的 Python 解譯器清單。深入瞭解如何設定 Python 環境。

將下列程式碼貼至您的 list-directory-contents.py 檔案中，然後選取 [儲存]：

import os

root = os.path.join('..', 'food')
for directory, subdir_list, file_list in os.walk(root):
    print('Directory:', directory)
    for name in subdir_list:
        print('Subdirectory:', name)
    for name in file_list:
        print('File:', name)
    print()

開啟 VS Code 整合式終端機 (Ctrl+`，使用倒單引號字元)，然後輸入您剛才儲存 Python 指令碼的 src 目錄：
```
cd src
```

使用下列命令，在 PowerShell 中執行指令碼：

python3 .\list-directory-contents.py

您應該會看到如下所示的輸出：

Directory: ..\food
Subdirectory: fruits
Subdirectory: vegetables

Directory: ..\food\fruits
Subdirectory: apples
Subdirectory: oranges
File: banana.txt
File: blueberry.txt
File: strawberry.txt

Directory: ..\food\fruits\apples
File: honeycrisp.txt

Directory: ..\food\fruits\oranges
File: mandarin.txt

Directory: ..\food\vegetables
File: carrot.txt

直接在 PowerShell 終端機中輸入下列命令，以使用 Python 將該檔案系統目錄輸出列印至它自己的文字檔：python3 list-directory-contents.py > food-directory.txt

恭喜！您剛撰寫了自動化系統管理指令碼，它會讀取您所建立的目錄和檔案，並使用 Python 來顯示它們，然後將目錄結構列印至它自己的文字檔。

注意

如果您無法從 Microsoft Store 安裝 Python 3，請參閱此問題，以取得如何處理此範例指令碼路徑的範例。

修改目錄中所有檔案的範例指令碼

此範例會使用您剛才建立的檔案和目錄，藉由將檔案的上次修改日期新增至檔案名稱開頭，來重新命名每個檔案。

在 python-scripts 目錄的 src 資料夾內，為您的指令碼建立新的 Python 檔案：
```
new-item update-filenames.py
```

開啟 update-filenames.py 檔案、將下列程式碼貼至檔案中，然後加以儲存：

注意

getmtime 會以刻度傳回時間戳記，這不容易讀取。必須先將它轉換成標準日期時間字串。

import datetime
import os

root = os.path.join('..', 'food')
for directory, subdir_list, file_list in os.walk(root):
    for name in file_list:
        source_name = os.path.join(directory, name)
        timestamp = os.path.getmtime(source_name)
        modified_date = str(datetime.datetime.fromtimestamp(timestamp)).replace(':', '.')
        target_name = os.path.join(directory, f'{modified_date}_{name}')

        print(f'Renaming: {source_name} to: {target_name}')

        os.rename(source_name, target_name)

執行下列命令來測試您的 update-filenames.py 指令碼：python3 update-filenames.py，然後再次執行 list-directory-contents.py 指令碼：python3 list-directory-contents.py

您應該會看到如下所示的輸出：

Renaming: ..\food\fruits\banana.txt to: ..\food\fruits\2019-07-18 12.24.46.385185_banana.txt
Renaming: ..\food\fruits\blueberry.txt to: ..\food\fruits\2019-07-18 12.24.46.391170_blueberry.txt
Renaming: ..\food\fruits\strawberry.txt to: ..\food\fruits\2019-07-18 12.24.46.389174_strawberry.txt
Renaming: ..\food\fruits\apples\honeycrisp.txt to: ..\food\fruits\apples\2019-07-18 12.24.46.395160_honeycrisp.txt
Renaming: ..\food\fruits\oranges\mandarin.txt to: ..\food\fruits\oranges\2019-07-18 12.24.46.398151_mandarin.txt
Renaming: ..\food\vegetables\carrot.txt to: ..\food\vegetables\2019-07-18 12.24.46.402496_carrot.txt

PS C:\src\python-scripting\src> python3 .\list-directory-contents.py
..\food\
Directory: ..\food
Subdirectory: fruits
Subdirectory: vegetables

Directory: ..\food\fruits
Subdirectory: apples
Subdirectory: oranges
File: 2019-07-18 12.24.46.385185_banana.txt
File: 2019-07-18 12.24.46.389174_strawberry.txt
File: 2019-07-18 12.24.46.391170_blueberry.txt

Directory: ..\food\fruits\apples
File: 2019-07-18 12.24.46.395160_honeycrisp.txt

Directory: ..\food\fruits\oranges
File: 2019-07-18 12.24.46.398151_mandarin.txt

Directory: ..\food\vegetables
File: 2019-07-18 12.24.46.402496_carrot.txt

直接在 PowerShell 終端機中輸入下列命令，以使用 Python 將新的檔案系統目錄名稱列印至它自己的文字檔，而此目錄名稱前面會加上次修改時間戳記：python3 list-directory-contents.py > food-directory-last-modified.txt

希望您瞭解使用 Python 指令碼將基本系統管理工作自動化的一些趣事。當然，還有很多其他東西需要知道，但我們希望您稳步開始。我們已在下面共用幾個其他資源以繼續學習。

其他資源

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瞭解 Python: String_Formatting 教學課程：深入瞭解如何使用 "%" 運算子進行字串格式設定。
10 種您應該知道的 Python 檔案系統方法：使用 os 和 shutil操作檔案和資料夾的中型文章。
Python 的 Hitchhikers 指南：一種「武斷指南」，提供 Python 相關主題的概觀和最佳做法。本節涵蓋系統管理工具和架構。本指南裝載於 GitHub，讓您可以提出問題並投稿。

開始在 Windows 上使用 Python 進行指令碼處理和自動化

設定開發環境

安裝 Python

安裝 Visual Studio Code

安裝 Microsoft Python 延伸模組

在 VS Code 中開啟整合式 PowerShell 終端機

安裝 Git (選用)

顯示檔案系統目錄結構的範例指令碼

修改目錄中所有檔案的範例指令碼

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