Python入門介紹

一，Python的基本介紹

（1）概要

　　Python是一種解釋型，面向對象，動態數據類型的高級程序設計語言。常被廣泛用于處理系統管理任務和web編程。現如今Python已經成為了最受歡迎的程序設計語言之一。

　　Python語言簡潔易讀以及可擴展性，被廣泛用于科學計算，例如，麻省理工學院的計算機科學及編程導論課程就使用Python語言講授。

（2）起源

　　Python創始人為Guido van Rossum。在圣誕節時為了打發無趣的生活，決心開發一個新的腳本解釋程序，作為ABC語言的一種繼承。之所以選中Python（大蟒蛇的意思）作為程序的名字，是因為他是一個叫Monty Python的戲劇團體的愛好者。

　　ABC是由Guido參加設計的一種教學語言。就Guido本人看法，ABC這種語言非常優美和強大，是專門為非專業程序員設計的。但是ABC語言并沒有成功，究其原因，Guido認為是非開放造成的。Guido決心在Python中避免這一錯誤。同時，他還想實現在ABC中閃現過但未曾實現的東西。

　　就這樣，Python在Guido手中誕生了。實際上，第一個實現是在Mac機上。可以說，Python是從ABC發展起來，主要受到了Modula-3（另一種相當優美且強大的語言，為小團隊設計）的影響。并結合了Unix shell和C的習慣。

（3）風格

　　Python在設計上堅持了清晰劃一的風格，這使得Python成為一門易讀易維護，并且被大量用戶所歡迎的，用途廣泛的語言

　　設計者開發時總的指導思想是，對一個特定的問題，只要一種最好的方法來解決就好了。

　　Python的作者有意的設計限制性很強的語法，使得不好的編程習慣都不能通過編譯。其中很重要的一項就是Python的縮進規則。

　　一個和其他大多語言的區別就是，一個模塊的界限，完全是由每行的首字符在這一行的位置來決定的。這一點曾經引起過爭議。因為自從C這類語言誕生，語言的語法含義與字符的排列方式分離開，曾經被認為是一種程序語言的進步。不過不可否認的是，通過強制程序員門縮進，Python確實使得程序更加清晰和美觀。

（4）特色及缺點

　　特點：

• 簡單：Python是一種代表簡單主義思想的語言。閱讀一個良好的Python程序就感覺像是在讀英語一樣，盡管這個英語的要求非常嚴格！Python的這種偽代碼本質是它最大的優點之一。它使你能夠專注于解決問題而不是去搞明白語言本身。
• 易學：就如同你即將看到的一樣，Python極其容易上手。前面已經提到了，Python有極其簡單的語法。
• 速度快：Python 的底層是用 C 語言寫的，很多標準庫和第三方庫也都是用 C 寫的，運行速度非常快。
• 免費且開源：Python是FLOSS（自由/開放源碼軟件）之一。簡單地說，你可以自由地發布這個軟件的拷貝、閱讀它的源代碼、對它做改動、把它的一部分用于新的自由軟件中。FLOSS是基于一個團體分享知識的概念。這是為什么Python如此優秀的原因之一——它是由一群希望看到有一個更加優秀的Python的人創造并經常改進著的。
• 高層語言：當你用Python語言編寫程序的時候，你無需考慮諸如如何管理你的程序使用的內存一類的底層細節。
• 可移植性：由于它的開源本質，Python已經被移植在許多平臺上（經過改動使它能夠工作在不同平臺上）。如果你小心地避免使用依賴于系統的特性，那么你的所有Python程序無需修改就可以在下述任何平臺上面運行。
• 面向對象：Python即支持面向過程的編程也支持面向對象的編程。在“面向過程”的語言中，程序是由過程或僅僅是可重用代碼的函數構建起來的。在“面向對象”的語言中，程序是由數據和功能組合而成的對象構建起來的。與其他主要的語言如C++和Java相比，Python以一種非常強大又簡單的方式實現面向對象編程。

　　缺點：

• 單行語句和命令行輸出問題：很多時候不能將程序連寫成一行，如import sys;for i in sys.path:print i。而perll和awk就無此限制，可以較為方便的在shell下完成簡單程序，不需要如Python一樣，必須將程序寫入一個.py文件。
• 運行速度慢：這里是指與C和C++比

（5）目前主要的應用領域

• 云計算：云計算最火的語言，典型應用OpenStack
• Web 開發：眾多優秀的web框架，眾多大型網站均為Python開發，Youtube，Dropbox，豆瓣...,典型web框架有Django
• 科學計算，人工智能
• 系統運維：運維人員必備語言
• 金融：量化交易，金融分析，在金融工程領域，Python不但在用，且用的最多，而且重要性逐年提高。原因：作為動態語言的python，語言結構清晰簡單，庫豐富，成熟穩定，科學計算和統計分析都很牛逼，生產效率遠遠高于C，C++，java尤其擅長策略回測
• 圖形GUI：PyQT，WxPython，Tkinter

（6）Python在一些公司的應用：

• 谷歌：Google App Engine，code.google.com,Google earth,谷歌爬蟲,Google廣告等項目都在大量使用Python開發
• CIA：美國中情局網站就是用Python開發的
• NASA：美國航天局（NASA）大量使用Python進行數據分析和運算
• YouTube：世界上最大的視頻網站Youtube就是用Python 開發的
• Dropbox：美國最大的在線云存儲網站，全部用Python實現，每天網站處理10億個文件的上傳和下載
• instagram：美國最大的圖片分享社交網站，每天超過3千萬張照片被分享，全部用Python開發
• Facebook：大量的基礎庫均通過Python實現的
• Redhat：世界上最流行的Linux發行版本中的yum包管理工具就是用Python開發的
• 豆瓣：公司幾乎所有的業務均是通過Python開發的。
• 知乎：國內最大的問答社區，通過Python開發（國外Quora）
• 春雨醫生：國內知名的在線醫療網站是用Python開發的
• 除上面之外，還有搜狐，金山，騰訊，盛大，網易，百度，阿里，淘寶，土豆，新浪，果殼等公司都在使用Python完成各種各樣的任務

二，Python是一種什么語言？

（1）編程語言的分類

• 編譯型和解釋型

　　我們先看看編譯型，其實它和匯編語言是一樣的：也是有一個負責翻譯的程序來對我們的源代碼進行轉換，生成相對應的可執行代碼。這個過程說得專業一點，就稱為編譯（Compile），而負責編譯的程序自然就稱為編譯器（Compiler）。如果我們寫的程序代碼都包含在一個源文件中，那么通常編譯之后就會直接生成一個可執行文件，我們就可以直接運行了。但對于一個比較復雜的項目，為了方便管理，我們通常把代碼分散在各個源文件中，作為不同的模塊來組織。這時編譯各個文件時就會生成目標文件（Object   file）而不是前面說的可執行文件。一般一個源文件的編譯都會對應一個目標文件。這些目標文件里的內容基本上已經是可執行代碼了，但由于只是整個項目的一部分，所以我們還不能直接運行。待所有的源文件的編譯都大功告成，我們就可以最后把這些半成品的目標文件“打包”成一個可執行文件了，這個工作由另一個程序負責完成，由于此過程好像是把包含可執行代碼的目標文件連接裝配起來，所以又稱為鏈接（Link），而負責鏈接的程序就叫……就叫鏈接程序（Linker）。鏈接程序除了鏈接目標文件外，可能還有各種資源，像圖標文件啊、聲音文件啊什么的，還要負責去除目標文件之間的冗余重復代碼，等等，所以……也是挺累的。鏈接完成之后，一般就可以得到我們想要的可執行文件了。 

　　上面我們大概地介紹了編譯型語言的特點，現在再看看解釋型。噢，從字面上看，“編譯”和“解釋”的確都有“翻譯”的意思，它們的區別則在于翻譯的時機安排不大一樣。打個比方：假如你打算閱讀一本外文書，而你不知道這門外語，那么你可以找一名翻譯，給他足夠的時間讓他從頭到尾把整本書翻譯好，然后把書的母語版交給你閱讀；或者，你也立刻讓這名翻譯輔助你閱讀，讓他一句一句給你翻譯，如果你想往回看某個章節，他也得重新給你翻譯。 

　　兩種方式，前者就相當于我們剛才所說的編譯型：一次把所有的代碼轉換成機器語言，然后寫成可執行文件；而后者就相當于我們要說的解釋型：在程序運行的前一刻，還只有源程序而沒有可執行程序；而程序每執行到源程序的某一條指令，則會有一個稱之為解釋程序的外殼程序將源代碼轉換成二進制代碼以供執行，總言之，就是不斷地解釋、執行、解釋、執行……所以，解釋型程序是離不開解釋程序的。像早期的BASIC就是一門經典的解釋型語言，要執行BASIC程序，就得進入BASIC環境，然后才能加載程序源文件、運行。解釋型程序中，由于程序總是以源代碼的形式出現，因此只要有相應的解釋器，移植幾乎不成問題。編譯型程序雖然源代碼也可以移植，但前提是必須針對不同的系統分別進行編譯，對于復雜的工程來說，的確是一件不小的時間消耗，況且很可能一些細節的地方還是要修改源代碼。而且，解釋型程序省卻了編譯的步驟，修改調試也非常方便，編輯完畢之后即可立即運行，不必像編譯型程序一樣每次進行小小改動都要耐心等待漫長的Compiling…Linking…這樣的編譯鏈接過程。不過凡事有利有弊，由于解釋型程序是將編譯的過程放到執行過程中，這就決定了解釋型程序注定要比編譯型慢上一大截，像幾百倍的速度差距也是不足為奇的。 

　　編譯型與解釋型，兩者各有利弊。前者由于程序執行速度快，同等條件下對系統要求較低，因此像開發操作系統、大型應用程序、數據庫系統等時都采用它，像C/C++、Pascal/Object   Pascal（Delphi）、VB等基本都可視為編譯語言，而一些網頁腳本、服務器腳本及輔助開發接口這樣的對速度要求不高、對不同系統平臺間的兼容性有一定要求的程序則通常使用解釋性語言，如Java、JavaScript、VBScript、Perl、Python等等。 

　　但既然編譯型與解釋型各有優缺點又相互對立，所以一批新興的語言都有把兩者折衷起來的趨勢，例如Java語言雖然比較接近解釋型語言的特征，但在執行之前已經預先進行一次預編譯，生成的代碼是介于機器碼和Java源代碼之間的中介代碼，運行的時候則由JVM（Java的虛擬機平臺，可視為解釋器）解釋執行。它既保留了源代碼的高抽象、可移植的特點，又已經完成了對源代碼的大部分預編譯工作，所以執行起來比“純解釋型”程序要快許多。而像VB6（或者以前版本）、C#這樣的語言，雖然表面上看生成的是.exe可執行程序文件，但VB6編譯之后實際生成的也是一種中介碼，只不過編譯器在前面安插了一段自動調用某個外部解釋器的代碼（該解釋程序獨立于用戶編寫的程序，存放于系統的某個DLL文件中，所有以VB6編譯生成的可執行程序都要用到它），以解釋執行實際的程序體。C#（以及其它.net的語言編譯器）則是生成.net目標代碼，實際執行時則由.net解釋系統（就像JVM一樣，也是一個虛擬機平臺）進行執行。當然.net目標代碼已經相當“低級”，比較接近機器語言了，所以仍將其視為編譯語言，而且其可移植程度也沒有Java號稱的這么強大，Java號稱是“一次編譯，到處執行”，而.net則是“一次編碼，到處編譯”。呵呵，當然這些都是題外話了。總之，隨著設計技術與硬件的不斷發展，編譯型與解釋型兩種方式的界限正在不斷變得模糊。

• 動態語言和靜態語言

　　通常我們所說的動態語言、靜態語言是指動態類型語言和靜態類型語言。

（1）動態類型語言：動態類型語言是指在運行期間才去做數據類型檢查的語言，也就是說，在用動態類型的語言編程時，永遠也不用給任何變量指定數據類型，該語言會在你第一次賦值給變量時，在內部將數據類型記錄下來。Python和Ruby就是一種典型的動態類型語言，其他的各種腳本語言如VBScript也多少屬于動態類型語言。

（2）靜態類型語言：靜態類型語言與動態類型語言剛好相反，它的數據類型是在編譯其間檢查的，也就是說在寫程序時要聲明所有變量的數據類型，C/C++是靜態類型語言的典型代表，其他的靜態類型語言還有C#、JAVA等。

• 強類型定義語言和弱類型定義語言

（1）強類型定義語言：強制數據類型定義的語言。也就是說，一旦一個變量被指定了某個數據類型，如果不經過強制轉換，那么它就永遠是這個數據類型了。舉個例子：如果你定義了一個整型變量a,那么程序根本不可能將a當作字符串類型處理。強類型定義語言是類型安全的語言。

（2）弱類型定義語言：數據類型可以被忽略的語言。它與強類型定義語言相反, 一個變量可以賦不同數據類型的值。

強類型定義語言在速度上可能略遜色于弱類型定義語言，但是強類型定義語言帶來的嚴謹性能夠有效的避免許多錯誤。另外，“這門語言是不是動態語言”與“這門語言是否類型安全”之間是完全沒有聯系的！
例如：Python是動態語言，是強類型定義語言（類型安全的語言）; VBScript是動態語言，是弱類型定義語言（類型不安全的語言）; JAVA是靜態語言，是強類型定義語言（類型安全的語言）。

通過上面這些介紹，我們可以得出，python是一門動態解釋性的強類型定義語言。