Python学习二之Python初识

二. Python简介

　　1.1. Python之父

　　python的创始人为吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum，1956年1月31日 - ），生于荷兰哈勒姆，计算机程序员，为Python程序设计语言的最初设计者及主要架构师。1989年的圣诞节期间，吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间，决心开发一个新的脚本解释程序，作为ABC语言的一种继承。

 

　　1.2. Python的发展

• 1989年，为了打发圣诞节假期，Guido开始写Python语言的编译器。Python这个名字，来自Guido所挚爱的电视剧Monty Python’s Flying Circus。他希望这个新的叫做Python的语言，能符合他的理想：创造一种C和shell之间，功能全面，易学易用，可拓展的语言。
• 1991年，第一个Python编译器诞生。它是用C语言实现的，并能够调用C语言的库文件。从一出生，Python已经具有了：类，函数，异常处理，包含表和词典在内的核心数据类型，以及模块为基础的拓展系统。
• 1999年，Granddaddy of Python web frameworks, Zope 1 was released in 1999.
• 1994年，Python 1.0 - January 1994 增加了 lambda, map, filter and reduce.
• 2000年，Python 2.0 - October 16, 2000，加入了内存回收机制，构成了现在Python语言框架的基础。
• 2004年，Python 2.4 - November 30, 2004, 同年目前最流行的WEB框架Django 诞生。
• 2006年，Python 2.5 - September 19, 2006
• 2008年，Python 2.6 - October 1, 2008
• 2010年，Python 2.7 - July 3, 2010
• 2014年，In November 2014, it was announced that Python 2.7 would be supported until 2020, and reaffirmed that there would be no 2.8 release as users were expected to move to Python 3.4+ as soon as possible
• 2008年，Python 3.0 - December 3, 2008
• 2009年，Python 3.1 - June 27, 2009
• 2011年，Python 3.2 - February 20, 2011
• 2012年，Python 3.3 - September 29, 2012
• 2014年，Python 3.4 - March 16, 2014
• 2015年，Python 3.5 - September 13, 2015
• 2015年，Python 3.5.1, documentation released on 07 December 2015.
• 2016年，Python 3.5.2, documentation released on 27 June 2016.
• 2016年，Python 3.6.0, documentation released on 23 December 2016.
• 2017年，Python 3.6.1, documentation released on 21 March 2017.

　　参考官方文档说明：https://www.python.org/doc/versions/

　　如果仔细阅读的用户肯定会发现，为什么2008年就发布了Python 3.0版本了，为什么2010年又发布了Python2.7版本呢，这是因为当时Python3.0发布时，就不在支持Python2.0的版本，导致很多用户无法正常升级使用新版本，所以后来又发布了一个Python2.7的过渡版本，而且Python2.7会支持到2020年，所以新手还是从Python3.0入手吧。

 

　　1.3. Python排行及未来趋势

　　最新的TIOBE排行榜，Python赶超C#占据第四。截图日期为：2018年5月17日

 

图1.编程语言排行榜

 

图2. 编程语言走势图

[数据来源：https://www.tiobe.com/tiobe-index/]

　　由上图可见，Python整体呈上升趋势，反映出Python应用越来越广泛并且也逐渐得到业内的认可！！！

 

二. Python生态圈

　　2.1. Python的应用领域

　　Python可以应用于众多领域，如：数据分析、组件集成、网络服务、图像处理、数值计算和科学计算等众多领域。

 

　　目前Python主要应用领域：

• 云计算: 云计算最火的语言， 典型应用OpenStack
• WEB开发: 众多优秀的WEB框架，众多大型网站均为Python开发，Youtube, Dropbox, 豆瓣。。。， 典型WEB框架有Django
• 科学运算、人工智能: 典型库NumPy, SciPy, Matplotlib, Enthought librarys,pandas
• 系统运维: 运维人员必备语言
• 金融：量化交易，金融分析，在金融工程领域，Python不但在用，且用的最多，而且重要性逐年提高。原因：作为动态语言的Python，语言结构清晰简单，库丰富，成熟稳定，科学计算和统计分析都很牛逼，生产效率远远高于c,c++,java,尤其擅长策略回测
• 图形GUI: PyQT, WxPython,TkInter
• 爬虫：爬虫领域，Python几乎是霸主地位，Scrapy\Request\BeautifuSoap\urllib等，想爬啥就爬啥。
• 游戏开发：在网络游戏开发汇总Python也有很多应用，Python非常适合编写1万行以上的项目，而且能够很好地把网游项目的规模控制在10万行代码以内。

　

　 2.2. Python在企业中的应用

　　目前业内几乎所有大中型互联网企业都在使用Python，如：Youtube、Dropbox、BT、Quora（中国知乎）、豆瓣、知乎、Google、Yahoo!、Facebook、NASA、百度、腾讯、汽车之家、美团等。

 

　　图3. 使用Python的公司

  

　　Python在一些公司的应用：

• 谷歌：Google App Engine 、code.google.com 、Google earth 、谷歌爬虫、Google广告等项目都在大量使用Python开发
• CIA: 美国中情局网站就是用Python开发的
• NASA: 美国航天局(NASA)大量使用Python进行数据分析和运算
• YouTube:世界上最大的视频网站YouTube就是用Python开发的
• Dropbox:美国最大的在线云存储网站，全部用Python实现，每天网站处理10亿个文件的上传和下载
• Instagram:美国最大的图片分享社交网站，每天超过3千万张照片被分享，全部用python开发
• Facebook:大量的基础库均通过Python实现的
• Redhat: 世界上最流行的Linux发行版本中的yum包管理工具就是用python开发的
• 豆瓣: 公司几乎所有的业务均是通过Python开发的
• 知乎: 国内最大的问答社区，通过Python开发(国外Quora)
• 春雨医生：国内知名的在线医疗网站是用Python开发的
• 除上面之外，还有搜狐、金山、腾讯、盛大、网易、百度、阿里、淘宝 、土豆、新浪、果壳等公司都在使用Python完成各种各样的任务。

 

三. Python之旅 

　　3.1. Python的定义？

　　Python是一门动态解释性的强类型定义语言。参考《Python学习一之编程初识》第四小节。

 

　　3.2. Python的优缺点

　　优点：

• Python的定位是“优雅”、“明确”、“简单”，所以Python程序看上去总是简单易懂，初学者学Python，不但入门容易，而且将来深入下去，可以编写那些非常非常复杂的程序。
• 开发效率非常高，Python有非常强大的第三方库，基本上你想通过计算机实现任何功能，Python官方库里都有相应的模块进行支持，直接下载调用后，在基础库的基础上再进行开发，大大降低开发周期，避免重复造轮子。
• 高级语言————当你用Python语言编写程序的时候，你无需考虑诸如如何管理你的程序使用的内存一类的底层细节
• 可移植性————由于它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上（经过改动使它能够工 作在不同平台上）。如果你小心地避免使用依赖于系统的特性，那么你的所有Python程序无需修改就几乎可以在市场上所有的系统平台上运行
• 可扩展性————如果你需要你的一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，你可以把你的部分程序用C或C++编写，然后在你的Python程序中使用它们。
• 可嵌入性————你可以把Python嵌入你的C/C++程序，从而向你的程序用户提供脚本功能。

 

　　缺点：

• 速度慢，Python 的运行速度相比C语言确实慢很多，跟JAVA相比也要慢一些，因此这也是很多所谓的大牛不屑于使用Python的主要原因，但其实这里所指的运行速度慢在大多数情况下用户是无法直接感知到的，必须借助测试工具才能体现出来，比如你用C运一个程序花了0.01s,用Python是0.1s,这样C语言直接比Python快了10倍,算是非常夸张了，但是你是无法直接通过肉眼感知的，因为一个正常人所能感知的时间最小单位是0.15-0.4s左右，哈哈。其实在大多数情况下Python已经完全可以满足你对程序速度的要求，除非你要写对速度要求极高的搜索引擎等，这种情况下，当然还是建议你用C去实现的。
• 代码不能加密，因为PYTHON是解释性语言，它的源码都是以名文形式存放的，不过我不认为这算是一个缺点，如果你的项目要求源代码必须是加密的，那你一开始就不应该用Python来去实现。
• 线程不能利用多CPU问题，这是Python被人诟病最多的一个缺点，GIL即全局解释器锁（Global Interpreter Lock），是计算机程序设计语言解释器用于同步线程的工具，使得任何时刻仅有一个线程在执行，Python的线程是操作系统的原生线程。在Linux上为pthread，在Windows上为Win thread，完全由操作系统调度线程的执行。一个python解释器进程内有一条主线程，以及多条用户程序的执行线程。即使在多核CPU平台上，由于GIL的存在，所以禁止多线程的并行执行。关于这个问题的折衷解决方法，我们在以后线程和进程章节里再进行详细探讨。

 

　　3.3. python解释器

　　当我们编写Python代码时，我们得到一个包含Python代码的以.py为扩展名的文件。要运行代码，就需要Python解释器去执行.py文件。

　　由于整个Python语言从规范到解释器都是开源的，所以理论上，只要水平够高，任何人都可以编写Python解释器来执行Python代码（当然难度很大）。事实上，确实存在多种Python解释器。

图4. 解释型语言执行流程图-解释器

 

　　CPython

　　当我们从Python官方网站下载并安装好Python 2.7后，我们就直接获得了一个官方版本的解释器：CPython。这个解释器是用C语言开发的，所以叫CPython。在命令行下运行python就是启动CPython解释器。

CPython是使用最广的Python解释器。教程的所有代码也都在CPython下执行。

 

　　IPython

　　IPython是基于CPython之上的一个交互式解释器，也就是说，IPython只是在交互方式上有所增强，但是执行Python代码的功能和CPython是完全一样的。好比很多国产浏览器虽然外观不同，但内核其实都是调用了IE。CPython用>>>作为提示符，而IPython用In [序号]:作为提示符

 

　　PyPy

　　PyPy是另一个Python解释器，它的目标是执行速度。PyPy采用JIT技术，对Python代码进行动态编译（注意不是解释），所以可以显著提高Python代码的执行速度。

 　　绝大部分Python代码都可以在PyPy下运行，但是PyPy和CPython有一些是不同的，这就导致相同的Python代码在两种解释器下执行可能会有不同的结果。如果你的代码要放到PyPy下执行，就需要了解PyPy和CPython的不同点。

 

　　Jython

　　Jython是运行在Java平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成Java字节码执行。

 

　　IronPython

　　IronPython和Jython类似，只不过IronPython是运行在微软.Net平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成.Net的字节码。

 

　　小结：

　　Python的解释器很多，但使用最广泛的还是CPython。如果要和Java或.Net平台交互，最好的办法不是用Jython或IronPython，而是通过网络调用来交互，确保各程序之间的独立性。

 

　　3.4. Python2与Python3的区别

• Python的3.0版本，常被称为Python 3000，或简称Py3k。相对于Python的早期版本，这是一个较大的升级。
• 为了不带入过多的累赘，Python 3.0在设计的时候没有考虑向下兼容。
• 许多针对早期Python版本设计的程式都无法再Python 3.0上正常执行。
• 为了照顾现有程式，python 2.6作为一个过渡版本，基本使用了Python 2.x的语法和库，同时考虑了向python 3.0的迁移，允许使用部分Python 3.0的语法与函数。
• 新的Python程式建立使用Python 3.0版本的语法。
• 除非执行环境无法安装Python 3.0或者程式本身使用了不支援Python 3.0的第三方库。目前不支援Python 3.0的第三方库有Twisted、py2exe,PIL等。
• 大多数第三方库都正在努力地相容Python 3.0版本。即使无法立即使用Python 3.0，也建议写相容Python 3.0版本的程式，然后使用Python 2.6，Python2.7来执行。

 

四. Python安装

　　4.1. Windows

　　1. 下载安装包

　　https://www.python.org/downloads/

　　2.安装

　　默认安装路径：C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python27

　　3. 配置环境变量

　　【右键计算机】-->【属性】-->【高级系统设置】-->【高级】-->【环境变量】-->【在第二个内容框中找到 变量名为Path的一行，双击】-->【Python安装目录追加到变值值中，用 ; 分割】

 

　　4.2. Linux、Mac

　　无需安装，原装有Python环境。Ps：如果自带2.6，请更新至2.7

　　详细过程可参考：http://www.runoob.com/python/python-install.html

 

　　4.3. 跟新Python

　　windows：

　　卸载重装即可

 

　　Linux：

　　Linux的yum依赖自带Python，为了防止错误，此处更新其实就是在安装一个Python

查看默认Python版本
python -V

1. 安装gcc，用于编译Python源码
    yum install gcc -y
2. 下载源码包，https://www.python.org/ftp/python
3. 解压并进入源码文件
4. 编译安装
    ./configure
    make all && make install
5. 查看版本
    /usr/local/bin/python2.7 -v
6. 修改默认Python版本
    mv /usr/bin/python /usr/bin/python2.6
    ln -s /usr/local/bin/python2.7 /usr/bin/python
7. 防止yum执行异常，修改yum使用的Python版本
    vim /usr/bin/yum
    将头部#!/usr/bin/python 修改为#!/usr/bin/python2.6

 

五. 运行Python

　　有三种方式可以运行Python

 

　　5.1. 交互式解释器

　　可以通过命令行窗口进入python并开在交互式解释器中开始编写Python代码。

　　可以在Unix，DOS或任何其他提供了命令行火舌shell的系统中进行python编码工作。

 

　　Unix/Linux

　　[root@localhost ~]# python

 

　　Windows/DOS

　　C:\WINDOWS\system32> python

　　

　　以下为Python命令行参数：

 

表1. Python命令行参数

 

　　5.2. 命令行脚本

　　在你的应用程序中通过引入解释器可以在命令行中执行Python脚本，如下所示：

　　

　　Unix/Linux

　　[root@localhost ~]# python script.py

 

　　Windows/DOS

　　C:\WINDOWS\system32> python script.py

 

　　5.3. 集成开发环境（IDE：Integrated Development Environment）：PyCharm

　　PyCharm是由JetBrains打造的一款Python IDE，支持macOS、Windows、Linux系统。

　　PyCharm功能：调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制……

 

六. Hello World程序

　　在Linux下创建一个文件叫hello.py，并输入

print("Hello World!")

　　然后执行命令：python hello.py输出　

[root@localhost ~]# cat hello.py 
print("Hello World!")
[root@localhost ~]# python hello.py 
Hello World!

 

　　指定解释器

　　上一步中执行python hello.py时，明确的指出hello.py脚本由python解释器来执行。

　　如果想要类似于执行shell脚本一样执行python脚本，例：./hello.py，那么就需要在hello.py文件的头部指定解释器，如下：

[root@localhost ~]# cat hello.py 
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

print("Hello World!")
[root@localhost ~]# chmod +x hello.py 
[root@localhost ~]# ./hello.py 
Hello World!

　　如此一来，执行：./hello.py即可。

　　ps：执行前需给予hello.py执行权限，chmod 755 hello.py

 

　　在交互器中执行

　　除了把程序写在文件里，还可以直接调用python自带的交互器运行代码

[root@localhost ~]# python
Python 2.6.6 (r266:84292, Aug  9 2016, 06:11:56) 
[GCC 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-17)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> print("Hello World!")
Hello World!

 

　　对比其它语言的hello world

#include <iostream>
int main(void)
{
std::cout<<"Hello world";
}

#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("\nhello world!");
return 0;
}

C

public class HelloWorld{
  // 程序的入口
  public static void main(String args[]){
    // 向控制台输出信息
    System.out.println("Hello World!");
  }
}

JAVA

<?php
    echo "hello world!";
?>

puts "Hello world." 

package main

import "fmt"

func main(){

    fmt.Printf("Hello World!\n God Bless You!");

}

Go