Python基础学习笔记（1）：Python是什么，Python简介

冷不防 2023-10-07 06:16 22阅读 0赞

在正式开始学习 Python 这门高级编程语言之前，我们有必要先讨论一下“Python 是什么”。

#    一、Python 是什么 #

## 1.1.Python 名字来历 ##

Python 英文原意为“蟒蛇”，直到 1989 年荷兰人 Guido van Rossum （简称 Guido）发明了一种面向对象的解释型编程语言，并将其命名为 Python，才赋予了它表示一门编程语言的含义。

Python的诞生是极具戏曲性的，据 Guido自述：Python 语言是他在圣诞节期间为了打发时间开发出来的，之所以会选择 Python 作为该编程语言的名字，是因为他是一个叫Monty Python 戏剧团体的忠实粉丝。

## 1.2.功能齐全的“胶水”语言 ##

Python 语言是在 ABC 教学语言的基础上发展来的；遗憾的是，ABC 语言虽然非常强大，但却没有普及应用，Guido 认为是它不开放导致的。  
  
基于这个考虑，Guido 在开发 Python 时，不仅为其添加了很多 ABC 没有的功能，还为其设计了各种丰富而强大的库，利用这些 Python 库，程序员可以把使用其它语言制作的各种模块（尤其是C语言和 C++）很轻松地联结在一起，因此 Python 又常被称为“胶水”语言。

Python标准库确实很庞大。它可以帮助你处理各种工作，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（图形用户界面）、Tk和其他与系统有关的操作。记住，只要安装了Python，所有这些功能都是可用的。这被称作Python的“功能齐全”理念。除了标准库以外，还有许多其他高质量的库，如wxPython、Twisted和Python图像库等等。

> 这里的库和模块，简单理解就是一个个的源文件，每个文件中都包含可实现各种功能的方法（也可称为函数）。

## 1.3.Python 语言最大的特点 ##

从整体上看，Python 语言最大的特点就是简单，该特点主要体现在以下 2 个方面：

*  Python 语言的语法非常简洁明了，即便是非软件专业的初学者，也很容易上手。
 *  和其它编程语言相比，实现同一个功能，Python 语言的实现代码往往是最短的。

对于 Python，网络上流传着“人生苦短，我用 Python”的说法。

##    1.4.Python地位上升 ##

因此，看似 Python 是“不经意间”开发出来的，但丝毫不比其它编程语言差。事实也是如此，自 1991 年 Python 第一个公开发行版问世后：

*  2004 年起 Python 的使用率呈线性增长，不断受到编程者的欢迎和喜爱；
 *  2010 年，Python 荣膺 TIOBE 2010 年度语言桂冠；
 *  2017 年，IEEE Spectrum 发布的 2017 年度编程语言排行榜中，Python 位居第 1 位。

直至现在（2019 年 12 月份），根据 TIOBE 排行榜的显示，Python 也居于第 3 位，且有继续提升的态势（如下表所示）。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI5OTg2ODA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

Python 已经将现代编程语言的开上鼻祖C语言甩在了后边，直逼 C++ 和 Java，而且未来有可能超越它们，成为编程语言排行榜冠军。  
  
我们不妨再看一下 Python 历年来的市场份额变化曲线，Python 的未来大势可期。![aHR0cDovL2MuYmlhbmNoZW5nLm5ldC91cGxvYWRzL2FsbGltZy8xOTEyMzEvMS0xOTEyMzExNTJGMUM0LmdpZg][]

#  #

# 二、Python 的优、缺点 #

Python是一种面向对象的、解释型的、通用的、开源的脚本编程语言，它之所以非常流行，主要有三点原因：

*  Python 简单易用，学习成本低，看起来非常优雅干净；
 *  Python 标准库和第三库众多，功能强大，既可以开发小工具，也可以开发企业级应用；
 *  Python 站在了人工智能和[大数据][Link 1]的风口上。

本文就来汇总一下 Python 的特性，综合对比一下它的优缺点。

## **2.1.Python优点** ##

### 2.1.1.Python语法简单 ###

和传统的 C/[C++][C]、[Java][]、[C\#][C 1] 等语言相比，Python对代码格式的要求没有那么严格，这种宽松使得用户在编写代码时比较舒服，不用在细枝末节上花费太多精力，非常贴近人类语言，Python 是一种具有伪代码特质的编程语言。举个典型的例子：

*  Python 不要求在每个语句的最后写分号，当然写上也没错；
 *  定义变量时不需要指明类型，甚至可以给同一个变量赋值不同类型的数据。

### 2.1.2.Python是开源的 ###

开源，也即开放源代码，意思是所有用户都可以看到源代码。Python的开源体现在两方面：

1.  程序员使用Python编写的代码是开源的。比如你开发了一个系统，放在互联网上让用户下载，那么用户下载到的就是该系统的所有源代码，并且可以随意修改。
2.  Python 解释器和模块是开源的。官方将 Python 解释器和模块的代码开源，希望所有 Python 用户都参与进来，一起改进 Python 性能，弥补 Python 的漏洞，代码被研究的越多就越健壮。

### 2.1.3.Python 是免费的 ###

Python是这样一种语言：它既开源又免费。用户使用 Python 进行开发或者发布自己的程序，不需要支付任何费用，也不用担心版权问题，即使作为商业用途，Python 也是免费的。

### 2.1.4. Python 是高级语言 ###

这里所说的高级，是指 Python 封装较深，屏蔽了很多底层细节，比如 Python 会自动管理内存（需要时自动分配，不需要时自动释放）。高级语言的优点是使用方便，不用顾虑细枝末节；缺点是容易让人浅尝辄止，知其然不知其所以然。

### 2.1.5.Python 是解释型语言，能跨平台 ###

解释型语言一般都是跨平台的（可移植性好），Python 也不例外，这里不再赘述。

### 2.1.6.Python 是面向对象的编程语言 ###

面向对象是现代编程语言一般都具备的特性，否则在开发中大型程序时会捉襟见肘。  
Python 支持面向对象，但它不强制使用面向对象。Java 是典型的面向对象的编程语言，但是它强制必须以类和对象的形式来组织代码。

### 2.1.7.Python 功能强大（模块众多） ###

Python 的模块众多，基本实现了所有的常见的功能，从简单的字符串处理，到复杂的 3D 图形绘制，借助 Python 模块都可以轻松完成。  
Python 社区发展良好，除了 Python 官方提供的核心模块，很多第三方机构也会参与进来开发模块，这其中就有 Google、Facebook、Microsoft 等软件巨头。即使是一些小众的功能，Python 往往也有对应的开源模块，甚至有可能不止一个模块。

### 2.1.8.Python 可扩展性强 ###

Python 的可扩展性体现在它的模块，Python 具有脚本语言中最丰富和强大的类库，这些类库覆盖了文件 I/O、GUI、网络编程、数据库访问、文本操作等绝大部分应用场景。  
这些类库的底层代码不一定都是 Python，还有很多 C/C++ 的身影。当需要一段关键代码运行速度更快时，就可以使用 C/C++ 语言实现，然后在 Python 中调用它们。

## 2.2.Python 的缺点 ##

除了上面提到的各种优点，Python 也是有缺点的。

### 2.2.1运行速度慢 ###

运行速度慢是解释型语言的通病，Python 也不例外。Python 的运行速度几乎是最慢的，不但远远慢于 C/C++，还慢于 Java。Python 速度慢不仅仅是因为一边运行一边“翻译”源代码，还因为 Python 是高级语言，屏蔽了很多底层细节。这个代价也是很大的，Python 要多做很多工作，有些工作是很消耗资源的，比如管理内存。

### 2.2.2代码加密困难 ###

不像编译型语言的源代码会被编译成可执行程序，Python 是直接运行源代码，因此对源代码加密比较困难。

# 三、Python能干什么 #

Python 的应用领域非常广泛，几乎所有大中型互联网企业都在使用 Python 完成各种各样的任务，例如国外的 Google、Youtube，国内的腾讯、阿里、网易、美团等。概括起来，Python 的应用领域主要有如下几个。

## 3.1.Web应用开发 ##

Python 经常被用于 Web 开发，尽管目前 [PHP][]、JS 依然是 Web 开发的主流语言，但 Python 上升势头更劲。尤其随着 Python 的 Web 开发框架逐渐成熟（比如 Django、flask、TurboGears、web2py 等等），程序员可以更轻松地开发和管理复杂的 Web 程序。  
例如，通过 mod\_wsgi 模块，Apache 可以运行用 Python 编写的 Web 程序。Python 定义了 WSGI 标准应用接口来协调 HTTP 服务器与基于 Python 的 Web 程序之间的通信。  
举个最直观的例子，全球最大的搜索引擎 Google，在其网络搜索系统中就广泛使用 Python 语言。另外，我们经常访问的集电影、读书、音乐于一体的豆瓣网（如下图所示），也是使用 Python 实现的。

![用Python实现的豆瓣网][Python]

不仅如此，下面这些都是用 Python 开发的：

*  Youtube - 视频社交网站
 *  Reddit - 社交分享网站
 *  Dropbox - 文件分享服务
 *  知乎 - 一个问答网站
 *  果壳 - 一个泛科技主题网站
 *  Bottle - Python微Web框架
 *  EVE - 网络游戏EVE大量使用Python进行开发
 *  Blender - 使用Python作为建模工具与GUI语言的开源3D绘图软件
 *  Inkscape - 一个开源的SVG矢量图形编辑器。

## 3.2.自动化运维 ##

很多操作系统中，Python 是标准的系统组件，大多数 [Linux][] 发行版以及 NetBSD、OpenBSD 和 Mac OS X 都集成了 Python，可以在终端下直接运行 Python。有一些 Linux 发行版的安装器使用 Python 语言编写，例如 Ubuntu 的 Ubiquity 安装器、Red Hat Linux 和 Fedora 的 Anaconda 安装器等等。  
另外，Python 标准库中包含了多个可用来调用操作系统功能的库。例如，通过 pywin32 这个软件包，我们能访问 Windows 的 COM 服务以及其他 Windows API；使用 IronPython，我们能够直接调用 .Net Framework。  
通常情况下，Python 编写的系统管理脚本，无论是可读性，还是性能、代码重用度以及扩展性方面，都优于普通的 shell 脚本。

## 3.3.人工智能领域 ##

人工智能是项目非常火的一个研究方向，如果要评选当前最热、工资最高的 IT 职位，那么人工智能领域的工程师最有话语权。而 Python 在人工智能领域内的机器学习、神经网络、深度学习等方面，都是主流的编程语言。可以这么说，基于[大数据][Link 1]分析和深度学习发展而来的人工智能，其本质上已经无法离开 Python 的支持了，原因至少有以下几点：

1.  目前世界上优秀的人工智能学习框架，比如 Google 的 TransorFlow（神经网络框架）、FaceBook 的 PyTorch（神经网络框架）以及开源社区的 Karas 神经网络库等，都是用 Python 实现的；
2.  微软的 CNTK（认知工具包）也完全支持 Python，并且该公司开发的 VS Code，也已经把 Python 作为第一级语言进行支持。
3.  Python 擅长进行科学计算和数据分析，支持各种数学运算，可以绘制出更高质量的 2D 和 3D 图像。

总之，AI 时代的来临，使得 Python 从众多编程语言中脱颖而出，Python 作为 AI 时代头牌语言的位置，基本无人可撼动！

## 3.4.网路爬虫 ##

Python 语言很早就用来编写网络爬虫。Google 等搜索引擎公司大量地使用 Python 语言编写网络爬虫。从技术层面上将，Python 提供有很多服务于编写网络爬虫的工具，例如 urllib、Selenium 和 BeautifulSoup 等，还提供了一个网络爬虫框架 Scrapy。

## 3.5.科学计算 ##

自 1997 年，NASA 就大量使用 Python 进行各种复杂的科学运算，并且和其它解释型语言（如 shell、js、PHP）相比，Python 在数据分析、可视化方面有相当完善和优秀的库，例如 NumPy、SciPy、Matplotlib、pandas 等，这可以满足 Python 程序员编写科学计算程序。

## 3.6.游戏开发 ##

很多游戏使用 [C++][C] 编写图形显示等高性能模块，而使用 Python 或 Lua 编写游戏的逻辑。和 Python 相比，Lua 的功能更简单，体积更小；而 Python 则支持更多的特性和数据类型。比如说，国际上指明的游戏 Sid Meier's Civilization（文明，如下图所示）就是使用 Python 实现的。

![format_png][]

除此之外，Python 可以直接调用 Open GL 实现 3D 绘制，这是高性能游戏引擎的技术基础。事实上，有很多 Python 语言实现的游戏引擎，例如 Pygame、Pyglet 以及 Cocos 2d 等。

以上也仅是介绍了 Python 应用领域的“冰山一角”，例如，还可以利用 Pygame 进行游戏编程；用 PIL 和其他的一些工具进行图像处理；用 PyRo 工具包进行机器人控制编程等等。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI5OTg2ODA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200215181111258.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI5OTg2ODA=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[aHR0cDovL2MuYmlhbmNoZW5nLm5ldC91cGxvYWRzL2FsbGltZy8xOTEyMzEvMS0xOTEyMzExNTJGMUM0LmdpZg]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL2MuYmlhbmNoZW5nLm5ldC91cGxvYWRzL2FsbGltZy8xOTEyMzEvMS0xOTEyMzExNTJGMUM0LmdpZg
[Link 1]: http://c.biancheng.net/big_data/
[C]: http://c.biancheng.net/cplus/
[Java]: http://c.biancheng.net/java/
[C 1]: http://c.biancheng.net/csharp/
[PHP]: http://c.biancheng.net/php/
[Python]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL2MuYmlhbmNoZW5nLm5ldC91cGxvYWRzL2FsbGltZy8xOTA2MjAvMS0xWjYyMDFGMzU1STcuanBn?x-oss-process=image/format,png
[Linux]: http://c.biancheng.net/linux_tutorial/
[format_png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL2MuYmlhbmNoZW5nLm5ldC91cGxvYWRzL2FsbGltZy8xOTA2MjAvMS0xWjYyMDFGNjE1MjQ4LmpwZw?x-oss-process=image/format,png