认识大蟒：Python快速入门|周末送书

什么是大蟒&＃xff08;Python&＃xff09;

Python&＃xff08;英语发音 /ˈpaiθən/&＃xff09;本意是大蟒&＃xff0c;在计算机领域通常特指一种面向对象、解释型的计 算机程序设计语言&＃xff0c;是一种功能强大的通用型语言&＃xff0c;具有近二十年的发展历史&＃xff0c;成熟且稳定。它包含一组完善而且容易理解的标准库&＃xff0c;能够轻松完成很多常见的任务。Python 的语法非常简洁和清晰&＃xff0c;与其他计算机程序设计语言最大的不同在于&＃xff0c;它采用缩进来定义语句块。Python 简洁的语法和对动态输入的支持&＃xff0c;再加上解释性语言的本质&＃xff0c;使它在很多领域都是一种理想的脚本语言。

Python 支持命令式编程、面向对象程序设计、函数式编程、面向切面编程、泛型编程等多种编 程方式。与 Scheme、Ruby、Perl、Tcl 等动态语言一样&＃xff0c;Python 具备垃圾自动回收功能&＃xff0c;能够自动 管理内存。Python 经常被用作脚本语言来处理系统管理任务和 Web 编程&＃xff0c;当然它也非常适合完成各种高阶任务。Python 虚拟机本身几乎可以在所有的操作系统中运行。使用诸如 py2exe、PyPy、 PyInstaller 之类的工具&＃xff0c;可以将 Python 源代码转换成可以脱离 Python 解释器执行的程序。

Python 目前由 Python 软件基金会管理。由于 Python 语言的相关技术正在飞速发展&＃xff0c;用户数量也随之迅速增长。

Python是位“年轻的老同志”

Python 语言起源于 1989 年末&＃xff0c;当时 CWI&＃xff08;荷兰国家数学与计算机科学研究中心&＃xff09;的研究员 Guido van Rossum 需要一种高级脚本编程语言&＃xff0c;为其研究小组的 Amoeba 分布式操作系统执行管理 任务。为创建新语言&＃xff0c;他从高级数学语言 ABC&＃xff08;ALL BASIC CODE&＃xff09;中汲取了大量语法&＃xff0c;并从系 统编程语言 Modula-3 中借鉴了错误处理机制。他把这种新的语言命名为 Python&＃xff08;大蟒&＃xff09;&＃xff0c;Python 来源于 BBC 当时正在热播的喜剧连续剧 Monty Python’s Flying Circus &＃xff0c;他希望这个新的叫作 Python 的语言能符合他的理想&＃xff1a;创造一种处于 C 和 Shell 之间&＃xff0c;且功能全面、易学易用、可拓展的语言。

1991 年&＃xff0c;第一个 Python 编译器诞生了。它是用 C 语言实现的&＃xff0c;能够调用 C 语言的库文件。从一出生&＃xff0c;Python 就具有类、函数、异常处理、包含表和词典在内的核心数据类型&＃xff0c;以及以模块为基 础的拓展系统。

Python 语法大多来自 C 语言&＃xff0c;却又受到 ABC 语言的强烈影响。一方面&＃xff0c;ABC 语言的一些语法规定直到今天还有争议&＃xff0c;如强制缩进。不过&＃xff0c;这些语法规定让 Python 更容易阅读。另一方面&＃xff0c; Python 聪明地选择了服从一些惯例&＃xff0c;特别是 C 语言的惯例&＃xff0c;如回归等号赋值。Guido 认为&＃xff0c;基于常识确立的内容&＃xff0c;没有必要过度纠结。

Python 从一开始就特别在意可拓展性&＃xff0c;它可以在多个层次上拓展。从高层可以直接引入 .py 文件&＃xff0c;在底层可以引用 C 语言的库。Python 程序员可以快速地使用 Python 写 .py 文件作为拓展模块。但 将性能作为考虑的重要因素时&＃xff0c;Python 程序员可以深入底层写 C 程序&＃xff0c;并将其编译为 .so 文件引入 Python 中使用。这就像使用钢结构建房一样&＃xff0c;先规定好大的框架&＃xff0c;然后由程序员在此框架下相当自由地进行拓展或更改。

Python 的核心开发者和使用者最开始只有 Guido 和他的同事&＃xff0c;后来才逐渐扩展到团队外。Python 早期通过邮件列表来进行交流和开发&＃xff0c;用户将改动发给 Guido&＃xff0c;由他来决定是否将这些新特 性添加到 Python 中&＃xff0c;因为 Guido 拥有至高无上的决策权&＃xff0c;因此他被称为“终身的仁慈独裁者”。随着社区的发展壮大&＃xff0c;Python 的开发逐渐转为开源的方式&＃xff0c;遵循 GPL&＃xff08;GNU General Public License&＃xff09;协议并通过一套 PEP 文档审核流程来合作开发。从此&＃xff0c;Python 的开发工作由社区大部分人分担&＃xff0c;但 Guido 作为核心开发者&＃xff0c;仍决定着 Python 的发展方向。

以下是 Python 版本发展过程中的重要时间点。

• 1989 年圣诞节&＃xff0c;Guido von Rossum 开始写 Python 语言编译器。

• 1991 年 2 月&＃xff0c;第一个 Python 编译器&＃xff08;同时也是解释器&＃xff09;诞生&＃xff0c;它是用 C 语言实现的&＃xff08;后面又出现了用 Java 和 C# 实现的版本— Jython 和 IronPython&＃xff0c;以及 PyPy、Brython、Pyston 等其他实现&＃xff09;&＃xff0c;可以调用 C 语言的库函数。在最早的版本中&＃xff0c;Python 已经提供了对“类”“函数”“异常 处理”等构造块的支持&＃xff0c;同时提供了“列表”“字典”等核心数据类型&＃xff0c;另外还支持以模块为基础的扩展系统。

• 1994 年 1 月&＃xff0c;Python 1.0 正式发布。

• 2000 年 10 月 16 日&＃xff0c;Python 2.0 发布&＃xff0c;增加了垃圾回收功能&＃xff0c;并且支持 Unicode。与此同时&＃xff0c;Python 的整个开发过程更加透明&＃xff0c;社区对开发进度的影响逐渐扩大&＃xff0c;生态圈开始慢慢形成。

• 2004 年 11 月 30 日&＃xff0c;Python 2.4 发布&＃xff0c;是 Python 2.x 的经典实用版本。2005 年&＃xff0c;Python 中流行的开发框架 Django 发布。

• 2008 年 12 月 3 日&＃xff0c;Python 3.0 发布&＃xff0c;此版本不完全兼容之前的 Python 代码&＃xff0c;不过很多 新特性后来也被移植到旧的 Python 2.6/2.7 版本中&＃xff0c;直到现在还有公司在项目和运维中使用 Python 2.x 版本的代码。

• 2008 年 10 月&＃xff0c;Python 2.6 发布。随后&＃xff0c;增加了许多兼容 Python 3 的语法&＃xff0c;和后来发布的 Python 2.7 成为 Python 2.x 的过渡版本。

• 2010 年 7 月&＃xff0c;Python 2.7 发布。同年&＃xff0c;Python 中流行的 Flask 框架发布&＃xff0c;该框架一经发布 便以简单、自定义的特性迅速“蹿红”&＃xff0c;现在已与 Django 共同成为 Python 语言中最受欢迎的两大 Web 框架。

• 2014 年 4 月&＃xff0c;Guido 宣布 Python 2.7 的技术支持时间延长到 2020 年&＃xff0c;且不会再有 Python 2.8 了。

• 2016 年 12 月&＃xff0c;Python 3.6 发布。

• 2018 年 12 月&＃xff0c;Python 3.7.2RC1 发布&＃xff0c;这是截至本文写作时 Python 3.x 分支的最新版本。

截至 2019 年 6 月&＃xff0c;Python 在 TIOBE 语言排行榜上跃居第三名&＃xff0c;且还有继续上升的趋势&＃xff0c;如下图所示。

截至 2019 年 6 月的 TIOBE 语言排行榜

Python语言有什么特点

Python 语言主要有以下特点&＃xff1a;

• 简单&＃xff1a;Python 是一种代表简单主义思想的语言&＃xff0c;阅读一个良好的 Python 程序就像是在读 英语一样。Python 的这种伪代码本质是其最大的优点&＃xff0c;使用户能够专注于解决问题而不是语言本身。

• 易学&＃xff1a;Python 有极其简单的语法&＃xff0c;非常容易入门。

• 免费、开源&＃xff1a;用户可以自由地发布它的复制版本、阅读它的源代码、对它做改动、把它的一部分用于新的自由软件中。

• 高层语言&＃xff1a;使用 Python 语言编写程序时&＃xff0c;无须考虑如何管理程序使用的内存等底层细节。

• 可移植&＃xff1a;Python 的开源本质使它被移植到了许多平台上。如果 Python 程序没有使用依赖于系统的特性&＃xff0c;那么程序无须修改就可以在下列任何平台上运行。这些平台包括 Linux、Windows、 FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、 QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE、Pocket PC、 Symbian。

• 解释性&＃xff1a;编译型语言&＃xff08;如 C 或 C&＃43;&＃43;&＃xff09;源程序从源文件&＃xff08;即 C 或 C&＃43;&＃43; 语言&＃xff09;转换到二进 制代码&＃xff08;即 0 和 1&＃xff09;的过程通过编译器和不同的标记、选项完成。运行程序时&＃xff0c;连接器把程序从硬 盘复制到内存中并运行。Python 程序不需要编译成二进制代码&＃xff0c;而是直接从源代码运行程序。在计算机内部&＃xff0c;Python 解释器把源代码转换成字节码的中间形式&＃xff0c;然后再把它翻译成计算机使用的机器 语言并运行。因此&＃xff0c;用户不再需要操心如何编译程序、如何确保连接与转载正确的库等细节&＃xff0c;所有这一切让 Python 的操作更加简单。同时&＃xff0c;由于只需要把 Python 程序复制到另一台计算机上即可使用&＃xff0c;使 Python 程序更加易于移植。

温馨提示&＃xff1a;编译型语言和解释型语言的优点和缺点&＃xff1a;

• 编译型语言的优点是&＃xff0c;编译器一般会有预编译的过程对代码进行优化。因为编译只做一次&＃xff0c;运行时不需要编译&＃xff0c;所以编译型语言的程序执行效率高。而且编译型语言可以脱离语言环境独立运行。缺点是编译之后如果需要修改就要整个模块重新编译。编译的时候根据对应的运行环境生成机器码&＃xff0c;在不同的操作系统之间移植时就会有问题&＃xff0c;需要根据运行的操作系 统环境编译不同的可执行文件。

• 解释型语言的优点是&＃xff0c;有良好的平台兼容性&＃xff0c;在任何环境中都可以运行&＃xff0c;前提是安装了解释器&＃xff08;虚拟机&＃xff09;。解释型语言十分灵活&＃xff0c;修改代码时直接修改就可以快速部署&＃xff0c;不用停机维护。缺点是每次运行的时候都要解释一遍&＃xff0c;性能不如编译型语言。

• 面向对象&＃xff1a;Python 既支持面向过程的编程&＃xff0c;也支持面向对象的编程。在“面向过程”的语言中&＃xff0c;程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在“面向对象”的语言中&＃xff0c;程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。与 C&＃43;&＃43; 和 Java 等其他语言相比&＃xff0c;Python 用一种非常强大又简单的方式实现了面向对象的编程。

• 可扩展&＃xff1a;如果希望把一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开&＃xff0c;则可以使用 C 或 C&＃43;&＃43; 语言编写这部分程序&＃xff0c;然后在 Python 程序中调用它们。

• 可嵌入&＃xff1a;可以把 Python 嵌入 C/C&＃43;&＃43; 程序&＃xff0c;从而向用户提供脚本功能。

• 丰富的库&＃xff1a;Python 标准库很庞大&＃xff0c;可以帮助处理包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV 文件、密码系统、GUI&＃xff08;图形用户界面&＃xff09;、Tk&＃xff0c;以及其他与系统有关的操作。只要安装了 Python&＃xff0c;所有这些 功能就都是可用的&＃xff0c;这被称作 Python 的“功能齐全”理念。除了标准库&＃xff0c;还有许多其他高质量的库&＃xff0c;如 wxPython、Twisted、Python 图像库等。

Python语言的应用领域

Python 几乎可以说是无所不能。目前国内有豆瓣、搜狐、金山、盛大、网易、百度、阿里巴巴、新浪等&＃xff0c;国外有 Google、NASA&＃xff08;美国国家航空航天局&＃xff09;、YouTube、Facebook、红帽、Instagram 等企业都在云基础设施、DevOps、网络爬虫、数据分析挖掘、机器学习等领域广泛地应用 Python 语言。

Python 语言在以下领域得到了广泛应用&＃xff1a;

• 系统编程&＃xff1a;提供各类常用 API&＃xff0c;能方便地进行系统维护和管理。

• 图形处理&＃xff1a;有 PIL、Tkinter 等图形库支持&＃xff0c;能方便地进行图形处理。

• 数学处理&＃xff1a;NumPy 扩展提供大量与标准数学库的接口&＃xff1b;SciPy 是一款易于使用、专为科学和工程设计的 Python 工具包&＃xff0c;这两者是将 Python 用于数学和科学计算时常用的扩展库。

• 文本处理&＃xff1a;Python 提供的 re 模块支持正则表达式&＃xff0c;还提供 SGML、XML 分析模块。

• 数据库编程&＃xff1a;使用遵循 Python DB-API&＃xff08;数据库应用程序编程接口&＃xff09;规范的模块与 Microsoft SQL Server、Oracle、Sybase、DB2、MySQL 等数据库通信。Python 自带一个 Gadfly 模块&＃xff0c;能提供一个完整的 SQL 环境。

• 网络编程&＃xff1a;提供丰富的模块支持 Sockets 编程&＃xff0c;能快速地开发分布式应用程序。

• Web 应用&＃xff1a;支持最新的 HTML5 和 XML 技术&＃xff0c;可以实现各类网站和 Web 应用。Python 有大量优秀的 Web 开发框架&＃xff0c;并且在不断迭代&＃xff0c;如 Django、Flask、Tornado 等。

• 云计算&＃xff1a;Python 是云计算领域最有名的语言&＃xff0c;典型应用如 OpenStack 主要是使用 Python 开发的&＃xff0c;各大云计算厂商也在其相关产品中大量使用 Python 语言。

• 人工智能&＃xff1a;基于大数据分析和深度学习而发展出来的人工智能&＃xff0c;本质上已经无法离开 Python 的支持了。目前全球优秀的人工智能学习框架&＃xff0c;如 Google 的 TensorFlow 、Facebook 的 PyTorch 及开源社区的神经网络库 Keras 等&＃xff0c;均使用 Python 实现。微软的 CNTK&＃xff08;认知工具包&＃xff09;完 全支持 Python&＃xff0c;且微软的 Visual Studio Code 已经将 Python 作为第一级语言进行支持。

• 金融领域&＃xff1a;在金融分析、量化交易、金融工程等领域&＃xff0c;Python 被广泛应用&＃xff0c;其重要性逐年提高。

• 多媒体应用&＃xff1a;Python 的 PyOpenGL 模块封装了 OpenGL 应用程序编程接口&＃xff0c;能进行二维和三维图像处理。此外&＃xff0c;PyGame 模块可用于编写游戏软件。

随着越来越多的人在学习、工作和生活中使用 Python 语言&＃xff0c;Python 的应用领域也越来越广泛。

总结

Python 是一种面向对象、解释型的计算机程序设计语言&＃xff0c;它有多种发行版本&＃xff0c;源程序可以跨平 台运行。Python 采用缩进来定义语句块&＃xff0c;具有类、函数、异常处理、包含表和词典在内的核心数据类型及以模块为基础的拓展系统。

Python 具有简单、易学、免费、开源、面向对象、可移植、可扩展、可嵌入等特点&＃xff0c;在系统编程和维护、图形处理、数学处理和科学计算、数据库编程、Web 应用、网络编程、云计算、人工智能、金融、多媒体等领域均得到广泛应用。

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本文摘自于《Python 数据分析与可视化从入门到精通》&＃xff0c;经出版方授权发布。本次联合北京大学出版社为大家带来7本书作为福利。在文末留言中写下学习Python的体会与心得&＃xff0c;截止6月9日12点前&＃xff0c;评论点赞数前7名的读者将获取图书1本。

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