【Zemax Programming】开始使用 Python

【Zemax Programming】开始使用Python
本周的主题是：开始使用Python
概要
本文将介绍如何在系统中设置Python，以便运行ZOS-API。

Python 和pywin32 是两个必备的下载，文中开发环境以及Python模块仅做推荐。

另外，由于Python 3.6 与pywin32 存在已知的兼容性问题，小编建议大家安装Python 3.5 以避免安装中可能存在的问题。

基于COM 的语言：pywin32
ZOS-API 基于.NET 库，需使用win32com 与基于纯COM 编写的语言，例如Python，进行通信。

Python 的扩展库
pywin32(https:///projects/pywin32/)能够调用win32com。

pywin32 库有两个版本，32 位和64 位。

使用32 位pywin32处理特定接口时会随机产生问题，因此我们建议Python 以及pywin32 均使用64位版本。

只要pywin32 为64位并参考正确的Python 架构，则ZOS-API 能够通过Python 2.X 或Python 3.X 调用。

安装Python
要使用ZOS-API 与Python，您需要安装Python 和pywin32 库，才能允许Python 与其他基于COM 的Windows 应用程序通信。

需要注意的是，pywin32 并不是Python 安装的正式部分，您需要在安装Python 之后安装pywin32。

最新版本的Python 可以在https:// 中找到，pywin32 可前往https:///projects/pywin32/ 下载。

Python 有两个主要分支，2.7.X 和3.X，ZOS-API 可以与任一分支的32 位或64 位版本使用。

Python 2.7.X 目前已没有新功能更新，Python 组织仅对其安全补丁进行维护。

因此，如果您的系统中没有安装Python，建议安装Python 3.X 版本以获取最新功能。

Python 安装完毕后，我们需要更改PATH 环境变量使其包含Python 路径。

可通过单击开始搜索栏，在其中搜索“环境变量”（或系统设置>高级>启动与恢复>环境变量）来完成此设置。

然后单击"New"并进入到Python 目录的路径中。

单击OK 后退出系统属性对话框。

现在，您将能够打开CLI（命令行界面）窗口，并简单地输入“python”来调用刚刚安装的路径中的python 可执行文件。

如果你安装的Python 为64 位版本，则pywin32 文件名会显示为pywin32-220.win-amd64-py3.x.exe，若你安装的Python 为32 位版本，则pywin32 文件名会显示为pywin32-220.win32-py3.4.exe。

检查是否安装pywin32 模块的方法：CMD>Python>help(‘modules’)
推荐模块
Python 的vanilla 版本很强大，Python 最好的功能之一是它的开源特性和可以将模块导入到脚本中。

为了在Python 中调用类似matlab 的功能,可以安装matplotlib (https:///wiki/Matplotlib)，它是一个绘图库，基于NumPy，是一种针对Python 的数值数学扩展。

要安装matplotlib，你可以简单地使用pip，它是包含了标准Python 安装的安装包。

注意，旧版本的pip 不会成功安装matplotlib，因此你可能需要在安装matplotlib 之前更新pip。

如果你已经安装好了Python，那么你可以跳到下面的第3步。

01 使用以下CLI命令来检查版本
python -m pip --version
02 使用以下CLI 命令升级pip
python -m pip install --upgrade pip
03 使用以下CLI命令安装matplotlib
python -m pip install matplotlib
此时，你将得到如下图所示命令窗口：
集成开发环境（IDE）
尽管能够用任何文字编辑器来编写Python脚本（如Notepad or Notepad++），但我们强烈建议用户使用集成开发环境(IDE)来编写Python脚本。

这是因为IDE能够调试Python脚本并查看给定对象的属性,类似于Visual Basic™或Matlab™中的自动补全代码。

小编使用的是由Jet Brains提供的PyCharm 共享版IDE，PyCham支持代码补全，语法问题检查，内置控制台，断点纠错工具。

此IDE的最新版本能够检查ZOS-API环境中任一对象的属性，绝对是最好用的版本之一。

举例来说，要检查NSCRayTrace的属性，可以在出现该对象（NSCRayTrace）代码行的下方左侧栏中（行序号旁边）鼠标左击插入断点，再在主窗口的右击菜单栏中选择“Debug”（而不是选择“Run”）。

在返回的变量列表中（Variables），可以展开变量，在下图中展开了
_prop_map_get_的属性。

初次运行PyCharm提示需要配置interpreter option 时，点击
File>Settings>Project:>Project interpreter，再点击Add Local 来添加
Python 。

Python故障排除
任何时候当改变OpticStudio 或者Python 的环境时，将有可能破坏pywin32 的封装。

每个样本代码在脚本的最开始都有注释说明帮助用户重新注册封装，详细的说明如下：
导航至路径{Python}\Lib\site-packages\win32com\gen_py\*.* 并删除目录（gen_py）下的所有文件。

开启Windows “cmd”窗口（win+R>输入“cmd”>回车）。

更改路径到自己的文件夹{PythonEnv}\Lib\site-
packages\wind32com\client\ （如，cd
C:\Users\Julia.Zhang\AppData\Local\Programs\Python\Python36\Lib\site-packages\win32com\client）
输入“python makepy.py” 并按回车。

当Select Library窗口出现时，使用Ctrl键同时选择ZOSAPI与ZOSAPI_Interfaces并点击OK。

示例文件
在OpticStudio 的安装过程中包含了范例文件，位于安装路径下的Zemax\ZOS-API Sample Code 文件夹中，其中部分文件不需要安装其他模块就可运行（如01和03），但如04 和10 文件需要安装NumPy和matplotlib 这两个模块。

建议运行示例文件之前首先安装matplotlib 模块。