Python入门知识

Python语言简述

Python简史

　　Python 是由 Guido van Rossum (龟叔) 在1989年，为了打发圣诞节假期而创作的。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。

版本

Python 1.0 - January 1994 增加了 lambda, map, filter and reduce.

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

Python 2.4 - November 30, 2004, 同年目前最流行的WEB框架Django 诞生

Python 2.5 - September 19, 2006

Python 2.6 - October 1, 2008

Python 2.7 - July 3, 2010

Python 3.0 - December 3, 2008

Python 3.1 - June 27, 2009

Python 3.2 - February 20, 2011

Python 3.3 - September 29, 2012

Python 3.4 - March 16, 2014

Python 3.5 - September 13, 2015

Python 3.6 - june 13, 2016

Python 3.7 - Sept. 19, 2017

Python 3.8 - Feb. 3, 2019

Python语言类型

Python是动态语言，是强类型定义语言（是类型安全的语言) 是一门脚本语言

• 编译型

　　优点：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，运行时不需要编译，所以编译型语言的程序执行效率高。可以脱离语言环境独立运行。
　　缺点：编译之后如果需要修改就需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，不同的操作系统之间移植就会有问题，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

　　优点：有良好的平台兼容性，在任何环境中都可以运行，前提是安装了解释器（虚拟机）。灵活，修改代码的时候直接修改就可以，可以快速部署，不用停机维护。

　　缺点：每次运行的时候都要解释一遍，性能上不如编译型语言。

• 强类型定义语言

在声明或定义变量时为变量指定某个数据类型，如果不经过强制转换，那么它就永远是这个数据类型。

• 弱类型定义语言

数据类型可以被忽略的语言。它与强类型定义语言相反, 一个变量可以赋不同数据类型的值。例如js

• 动态类型

动态类型语言类型的检查是在运行时做的,类型对于变量，属性，方法以及方法的返回类型都做不要求，只有当变量被赋值时由值来确定它的类型， 之后，还可以赋值不同类型的值。例如Python、Ruby、JavaScript等。

• 静态类型

静态类型语言的类型检查是在运行前的编译阶段做的,例如C/C++、java、C#都是静态类型的语言。静态类型语言为了达到多态会采取一些类型鉴别手段，如继承、接口，而动态类型语言却不需要,也就是动态类型语言天生就具有多态的特性。

Python语言特点

• 高级语言————无需考虑寄存器和内存等一类的底层细节。
• 可移植性————Python已经被移植到大多数平台上。这意味着代码可以轻易的移植到其他平台上。
• 可扩展性————可以用C/C++编写时间复杂度大的模块进行性能和功能上的优化和拓展,然后用Python来调用。
• 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。
• 开发效率非常高，拥有丰富的第三方库，大大降低开发周期，避免重复造轮子。
• Python代码“优雅”、“明确”、“简单”，所以Python程序看上去总是简单易懂，不但对初学者非常友入门门容易，而且支持复杂的项目开发。
• 速度慢，Python 的运行速度比java慢,比C/C++更慢,但是很多时候,Python 的效率完完全全可以满足用户的性能需求。
• Python由于GIL即全局解释器锁（Global Interpreter Lock）的存在,使得任意时刻仅能有一个线程在执行，极大限制了Python的性能。

Python的版本问题

python2.x 和 Python3.x

Python2.x版本中源码不标准，混乱，重复代码太多，语言的特性体现的并不是很强,并且字符编码采用ASCII码,局限性大,但是相对于早期的Python版本，Python3.0版本是一个较大的升级。为了不带入过多的累赘，Python 3.0在设计的时候向下兼容并没有作为很重要的标准,力求让Python代码更为标准、简洁、严谨、优雅,充分体现Python 的语言特性。所以早期Python版本设计的程式大多无法在Python 3.0上正常执行。由于Python早期就已经积累了大量的外部模块、一些大的项目基于Python2.x版本,版本的迁移是一个大的问题,外部模块经常无法很短时间内跟进Python的版本,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。因此从2.x向3.x迁移是一个痛苦的过程。

Python安装 

Windows环境安装:

下载地址:https://www.python.org/downloads/

安装时 勾选Add Python3.6 to PATH选项(就自动讲Python添加到环境变量)

Linux / OS X 环境安装:

Python2.x版本  系统原生自带

Python3.x 如果原生不带Python3.X版本 前往官网下载 地址同上

 第一个Python程序——hello world!

每个语言的第一个程序,都像一个仪式~ 我们致敬一下Python~! 

在终端创建hello.py文件 并写入以下代码:

print(“hello world!\n”)

 在终端执行: python3 hello.py 命令  会出现 hello world! 结果

JIAdeMacBook-Air:~ monkey$ vim hello.py
JIAdeMacBook-Air:~ monkey$ python3 hello.py 
hello world!

 命令中“python3” 告诉系统用python3解释器 来执行这个文件

如果想直接运行这个文件 要在文件的第一行 加上解释器的位置告诉系统由谁来执行这个文件。

#!/usr/bin/env python3

添加之后 给文件执行权限chmod 755 hello.py

这样就可以通过./hello.py的方式执行脚本了

完整代码为:

#!/usr/bin/env python3
#_*_ coding: utf-8 _*_

print('hello world!\n')

其中“ #_*_ coding: utf-8 _*_ ” 告诉解释器 编码方式为 utf-8。

因为 在Python2.x版本中默认的是ASCII编码,是不支持中文的,即使是在注释中也不行,所以要在开头指明这个python文件的编码方式以支持中文。

字符编码问题

详细解释一下上面提到编码的问题,我们知道所有的文件在计算机上存储都是以01二进制存储的, n位二进制数可以组合成2的n次方个不同的信息，给每个信息规定一个具体码组，这种过程也叫编码。

ASCII码

　　ASCII 码使用指定的7 位或8 位二进制数组合来表示128 或256 种可能的字符。

　　标准ASCII 码也叫基础ASCII码，使用7 位二进制数（剩下的1位二进制为0）来表示所有的大写和小写字母，数字0 到9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符 。在标准ASCII中，其最高位(b7)用作奇偶校验位。所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出现错误的一种方法，一般分奇校验和偶校验两种。奇校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是奇数，若非奇数，则在最高位b7添0；偶校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是偶数，若非偶数，则在最高位b7添1 。

　　最后128个字符称为扩展ASCII码。许多基于x86的系统都支持使用扩展（或“高”）ASCII。扩展ASCII 码允许将每个字符的第8 位用于确定附加的128 个特殊符号字符、外来语字母和图形符号。

GBK编码

　　《汉字内码扩展规范》(GBK) 于1995年制定，兼容GB2312、GB13000-1、BIG5 编码中的所有汉字，使用双字节编码，编码空间为 0x8140～0xFEFE，共有 23940 个码位，其中 GBK1 区和 GBK2 区也是 GB2312 的编码范围。收录了 21003 个汉字。GBK向下与 GB 2312 编码兼容，向上支持 ISO 10646.1国际标准，是前者向后者过渡过程中的一个承上启下的产物。ISO 10646 是国际标准化组织ISO 公布的一个编码标准，即 Universal Multilpe-Octet Coded Character Set（简称UCS），大陆译为《通用多八位编码字符集》，台湾译为《广用多八位元编码字元集》，它与 Unicode 组织的Unicode编码完全兼容。ISO 10646.1 是该标准的第一部分《体系结构与基本多文种平面》。我国 1993 年以 GB 13000.1 国家标准的形式予以认可（即 GB 13000.1 等同于 ISO 10646.1）

Unicode编码

　　Unicode（统一码、万国码、单一码）是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。1990年开始研发，1994年正式公布。

　　Unicode能够使计算机实现跨语言、跨平台的文本转换及处理。

UTF-8

　　UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）是一种针对Unicode的可变长度字符编码，又称万国码，由Ken Thompson于1992年创建。现在已经标准化为RFC 3629。UTF-8用1到6个字节编码Unicode字符。用在网页上可以统一页面显示中文简体繁体及其它语言（如英文，日文，韩文）。

Python代码的执行过程

Python解释器分类

CPython解释器

　　当我们从Python官方网站下载并安装好Python 3.x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解释器

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。

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。

Python解释器的工作原理

　　解释器由一个编译器和一个虚拟机构成，编译器负责将源代码转换成字节码文件，而虚拟机负责执行字节码。所以，解释型语言其实也有编译过程，只不过这个编译过程并不是直接生成目标代码，而是中间代码（字节码），然后再通过虚拟机来逐行解释执行字节码

Python源程序的执行过程

　　执行 python XX.py （python3 xx.py），python解释器的编译器会将.py源文件编译（解释）成字节码生成PyCo3deObject字节码对象存放在内存中。

　　python解释器的虚拟机将执行内存中的字节码对象转化为机器语言，虚拟机与操作系统交互，使机器语言在机器硬件上运行。

　　运行结束后python解释器则将PyCodeObject写回到.pyc文件中。当python程序第二次运行时，首先程序会在硬盘中寻找pyc文件，如果找到，则直接载入，否则就重复上面的过程。

　　这样一来可以省去每次都将Python脚本文件转成字节码的过程，所以我们应该这样来定位PyCodeObject和pyc文件，我们说pyc文件其实是PyCodeObject的一种持久化保存方式。