虚拟环境与 pip

一个项目，一套库

项目需要 numpy、pandas 之类的第三方库，不同项目需要的版本又各不相同。把所有东西都装进同一个共享的 Python 会导致版本冲突：为一个项目升级会弄坏另一个。虚拟环境是一个私有文件夹，里面有自己的一份 Python 解释器和自己安装的库，因此每个项目都能拥有恰好需要的内容。pip 是从 Python 包索引（PyPI）下载库并安装到当前环境的工具。

# Create an environment in the project folder (once)
python -m venv .venv

# Activate it (every new terminal)
source .venv/bin/activate        # macOS and Linux
.venv\Scripts\activate           # Windows

# The prompt now shows (.venv); python and pip belong to it
python -c "import sys; print(sys.prefix)"

# Leave it
deactivate

用 pip 安装

环境激活后，pip install numpy 添加一个库，pip install numpy==1.26.4 固定精确版本，pip install -U numpy 升级，pip uninstall numpy 卸载。pip list 显示已安装的内容。拿不准时用 python -m pip 调用，这能保证它属于你将运行的同一个 Python。永远不要用 sudo pip，也不要装进系统 Python。

# Install, pin and inspect (environment active)
python -m pip install numpy pandas
python -m pip install "scipy>=1.11,<2"
python -m pip list

# Show one library
python -m pip show numpy

requirements.txt 与版本规则

依赖文件每行列出项目需要的一个库，这样任何人都能用 pip install -r requirements.txt 重建环境；pip freeze > requirements.txt 会写出当前安装的精确版本。每一行是库名加一个可选的版本限定符：==1.26.4（恰好）、>=2.0（至少）、<3（低于）、!=2.1（除此之外）、~=1.4.2（兼容：至少 1.4.2 但仍是 1.4.x）。以 # 开头的行是注释。版本按各部分作为数字比较，所以 1.10 比 1.9 新，而不是旧。

# A version is a tuple of numbers, not a string
print("1.10" > "1.9")               # False  (text order is wrong!)

def version_tuple(text):
    return tuple(int(part) for part in text.split("."))

print(version_tuple("1.10") > version_tuple("1.9"))   # True
print(version_tuple("2.0.1"))                         # (2, 0, 1)

# Reading one requirements line
line = "numpy>=1.26  # for arrays"
name_and_spec = line.split("#", 1)[0].strip()
print(name_and_spec)                                  # numpy>=1.26

让项目可复现的好习惯

每个项目创建一个环境，放在项目内并命名为 .venv，但不要提交它：它体积大，且只适用于你的机器。应提交 requirements.txt（或 pyproject.toml）。对需要的内容写宽松规则（>=），在必须复现结果时固定精确版本（==）。如果出了问题，随时可以删除 .venv，并用依赖文件在一分钟内重建。

# requirements.txt
numpy==1.26.4          # pinned: reproduce results exactly
pandas>=2.0            # at least 2.0
scipy~=1.11.0          # 1.11.x, but not 1.12
# plotting waits until we need it

# Rebuild the environment anywhere
python -m venv .venv
python -m pip install -r requirements.txt

# Record what is installed right now
python -m pip freeze > requirements.txt

• python -m venv .venv 然后激活：每个项目一个环境。
• python -m pip install name==version、pip install -r requirements.txt、pip freeze。
• 限定符有 ==、>=、<、!=、~=；版本按数字元组比较；提交依赖文件，而不是 .venv。

下一节：Git 基础，跟踪代码的每一次改动，出问题时能够回退。

实验：评分内容

• 用 parse_requirement 解析一行依赖25 分
• 用 parse_requirements 解析整个依赖文件25 分
• 用 version_tuple 让版本可以比较25 分
• 用 satisfies 检查版本是否符合规则25 分