python
Python(英语发音:/ˈpaɪθən/), 是一种面向对象、解释型计算机程序设计语言,由Guido van Rossum于1989年底发明,第一个公开发行版发行于1991年,Python 源代码同样遵循 GPL(GNU General Public License)协议 。Python语法简洁而清晰,具有丰富和强大的类库。它常被昵称为胶水语言,能够把用其他语言制作的各种模块(尤其是C/C++)很轻松地联结在一起。常见的一种应用情形是,使用Python快速生成程序的原型(有时甚至是程序的最终界面),然后对其中有特别要求的部分,用更合适的语言改写,比如3D游戏中的图形渲染模块,性能要求特别高,就可以用C/C++重写,而后封装为Python可以调用的扩展类库。需要注意的是在您使用扩展类库时可能需要考虑平台问题,某些可能不提供跨平台的实现。
发展历程
自从20世纪90年代初Python语言诞生至今,它逐渐被广泛应用于处理系统管理任务和Web编程。
Python的创始人为Guido van Rossum。1989年圣诞节期间,在阿姆斯特丹,Guido为了打发圣诞节的无趣,决心开发一个新的脚本解释程序,做为ABC 语言的一种继承。之所以选中Python(大蟒蛇的意思)作为程序的名字,是因为他是一个叫Monty Python的喜剧团体的爱好者。
ABC是由Guido参加设计的一种教学语言。就Guido本人看来,ABC 这种语言非常优美和强大,是专门为非专业程序员设计的。但是ABC语言并没有成功,究其原因,Guido 认为是非开放造成的。Guido 决心在Python 中避免这一错误。同时,他还想实现在ABC 中闪现过但未曾实现的东西。
就这样,Python在Guido手中诞生了。可以说,Python是从ABC发展起来,主要受到了Modula-3(另一种相当优美且强大的语言,为小型团体所设计的)的影响。并且结合了Unix shell和C的习惯。
Python[2] 已经成为最受欢迎的程序设计语言之一。2011年1月,它被TIOBE编程语言排行榜评为2010年度语言。自从2004年以后,python的使用率是呈线性增长[3] 。
由于Python语言的简洁、易读以及可扩展性,在国外用Python做科学计算的研究机构日益增多,一些知名大学已经采用Python教授程序设计课程。例如卡耐基梅隆大学的编程基础、麻省理工学院的计算机科学及编程导论就使用Python语言讲授。众多开源的科学计算软件包都提供了Python的调用接口,例如著名的计算机视觉库OpenCV、三维可视化库VTK、医学图像处理库ITK。而Python专用的科学计算扩展库就更多了,例如如下3个十分经典的科学计算扩展库:NumPy、SciPy和matplotlib,它们分别为Python提供了快速数组处理、数值运算以及绘图功能。因此Python语言及其众多的扩展库所构成的开发环境十分适合工程技术、科研人员处理实验数据、制作图表,甚至开发科学计算应用程序。
说起科学计算,首先会被提到的可能是MATLAB。然而除了MATLAB的一些专业性很强的工具箱还无法替代之外,MATLAB的大部分常用功能都可以在Python世界中找到相应的扩展库。和MATLAB相比,用Python做科学计算有如下优点:
● 首先,MATLAB是一款商用软件,并且价格不菲。而Python完全免费,众多开源的科学计算库都提供了Python的调用接口。用户可以在任何计算机上免费安装Python及其绝大多数扩展库。
● 其次,与MATLAB相比,Python是一门更易学、更严谨的程序设计语言。它能让用户编写出更易读、易维护的代码。
● 最后,MATLAB主要专注于工程和科学计算。然而即使在计算领域,也经常会遇到文件管理、界面设计、网络通信等各种需求。而Python有着丰富的扩展库,可以轻易完成各种高级任务,开发者可以用Python实现完整应用程序所需的各种功能。
风格
Python在设计上坚持了清晰划一的风格,这使得Python成为一门易读、易维护,并且被大量用户所欢迎的、用途广泛的语言。
设计者开发时总的指导思想是,对于一个特定的问题,只要有一种最好的方法来解决就好了。这在由Tim Peters写的Python格言(称为The Zen of Python)里面表述为:There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it. 这正好和Perl语言(另一种功能类似的高级动态语言)的中心思想TMTOWTDI(There's More Than One Way To Do It)完全相反。
Python的作者有意的设计限制性很强的语法,使得不好的编程习惯(例如if语句的下一行不向右缩进)都不能通过编译。其中很重要的一项就是Python的缩进规则。
一个和其他大多数语言(如C)的区别就是,一个模块的界限,完全是由每行的首字符在这一行的位置来决定的(而C语言是用一对花括号{}来明确的定出模块的边界的,与字符的位置毫无关系)。这一点曾经引起过争议。因为自从C这类的语言诞生后,语言的语法含义与字符的排列方式分离开来,曾经被认为是一种程序语言的进步。不过不可否认的是,通过强制程序员们缩进(包括if,for和函数定义等所有需要使用模块的地方),Python确实使得程序更加清晰和美观。
设计定位
Python的设计哲学是“优雅”、“明确”、“简单”。因此,Perl语言中“总是有多种方法来做同一件事”的理念在Python开发者中通常是难以忍受的。Python开发者的哲学是“用一种方法,最好是只有一种方法来做一件事”。在设计Python语言时,如果面临多种选择,Python开发者一般会拒绝花俏的语法,而选择明确的没有或者很少有歧义的语法。由于这种设计观念的差异,Python源代码通常被认为比Perl具备更好的可读性,并且能够支撑大规模的软件开发。这些准则被称为Python格言。在Python解释器内运行import this可以获得完整的列表。
Python开发人员尽量避开不成熟或者不重要的优化。一些针对非重要部位的加快运行速度的补丁通常不会被合并到Python内。所以很多人认为Python很慢。不过,根据二八定律,大多数程序对速度要求不高。在某些对运行速度要求很高的情况,Python设计师倾向于使用JIT技术,或者用使用C/C++语言改写这部分程序。可用的JIT技术是PyPy。
Python是完全面向对象的语言。函数、模块、数字、字符串都是对象。并且完全支持继承、重载、派生、多继承,有益于增强源代码的复用性。Python支持重载运算符和动态类型。相对于Lisp这种传统的函数式编程语言,Python对函数式设计只提供了有限的支持。有两个标准库(functools, itertools)提供了Haskell和Standard ML中久经考验的函数式程序设计工具。
虽然Python可能被粗略地分类为“脚本语言”(script language),但实际上一些大规模软件开发计划例如Zope、Mnet及BitTorrent,Google也广泛地使用它。Python的支持者较喜欢称它为一种高级动态编程语言,原因是“脚本语言”泛指仅作简单程序设计任务的语言,如shellscript、VBScript等只能处理简单任务的编程语言,并不能与Python相提并论。
Python本身被设计为可扩充的。并非所有的特性和功能都集成到语言核心。Python提供了丰富的API和工具,以便程序员能够轻松地使用C语言、C++、Cython来编写扩充模块。Python编译器本身也可以被集成到其它需要脚本语言的程序内。因此,很多人还把Python作为一种“胶水语言”(glue language)使用。使用Python将其他语言编写的程序进行集成和封装。在Google内部的很多项目,例如Google Engine使用C++编写性能要求极高的部分,然后用Python或Java/Go调用相应的模块。《Python技术手册》的作者马特利(Alex Martelli)说:“这很难讲,不过,2004 年,Python 已在Google 内部使用,Google 召募许多 Python 高手,但在这之前就已决定使用Python,他们的目的是 Python where we can, C++ where we must,在操控硬件的场合使用 C++,在快速开发时候使用 Python。”
CGI
CGI 目前由NCSA维护,NCSA定义CGI如下:
CGI(Common Gateway Interface),通用网关接口,它是一段程序,运行在服务器上如:HTTP服务器,提供同客户端HTML页面的接口。
CGI程序可以是Python脚本、Perl脚本、Shell脚本、C或者C++程序等。
服务器
在你进行CGI编程前,确保您的Web服务器支持CGI及已经配置了CGI的处理程序。
所有的HTTP服务器执行CGI程序都保存在一个预先配置的目录。这个目录被称为CGI目录,并按照惯例,它被命名为/var/www/cgi-bin目录。
CGI文件的扩展名为.cgi,python也可以使用.py扩展名。
默认情况下,Linux服务器配置运行的cgi-bin目录中为/var/www。
如果想指定的其他运行CGI脚本的目录,可以修改httpd.conf配置文件,如下所示:
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< Directory "/var/www/cgi-bin"> Allow Override None Options ExecCGI Order allow,deny Allow from all </ Directory > < Directory "/var/www/cgi-bin"> Options All </ Directory > |
程序
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#!/usr/bin/env python print ( "Content-type:text/html\r\n\r\n" ) print ( "<html>" ) print ( "<head>" ) print ("") print ( "</head>" ) print ( "<body>" ) print ( "<h2>Hello World! This is my first CGI program</h2>" ) print ( "</body>" ) print ( "</html>" ) |
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Hello World! This is my first CGI program |
环境变量
变量名
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描述
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CONTENT_TYPE
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这个环境变量的值指示所传递来的信息的MIME类型。目前,环境变量CONTENT_TYPE一般都是:application/x-www-form-urlencoded,他表示数据来自于HTML表单。
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CONTENT_LENGTH
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如果服务器与CGI程序信息的传递方式是POST,这个环境变量即使从标准输入STDIN中可以读到的有效数据的字节数。这个环境变量在读取所输入的数据时必须使用。
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HTTP_COOKIE
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客户机内的 COOKIE 内容。
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HTTP_USER_AGENT
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提供包含了版本数或其他专有数据的客户浏览器信息。
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PATH_INFO
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这个环境变量的值表示紧接在CGI程序名之后的其他路径信息。它常常作为CGI程序的参数出现。
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QUERY_STRING
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如果服务器与CGI程序信息的传递方式是GET,这个环境变量的值即使所传递的信息。这个信息经跟在CGI程序名的后面,两者中间用一个问号'?'分隔。
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REMOTE_ADDR
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这个环境变量的值是发送请求的客户机的IP地址,例如上面的192.168.1.67。这个值总是存在的。而且它是Web客户机需要提供给Web服务器的唯一标识,可以在CGI程序中用它来区分不同的Web客户机。
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REMOTE_HOST
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这个环境变量的值包含发送CGI请求的客户机的主机名。如果不支持你想查询,则无需定义此环境变量。
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REQUEST_METHOD
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提供脚本被调用的方法。对于使用 HTTP/1.0 协议的脚本,仅 GET 和 POST 有意义。
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SCRIPT_FILENAME
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CGI脚本的完整路径
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SCRIPT_NAME
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CGI脚本的的名称
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SERVER_NAME
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这是你的 WEB 服务器的主机名、别名或IP地址。
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SERVER_SOFTWARE
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这个环境变量的值包含了调用CGI程序的HTTP服务器的名称和版本号。例如,上面的值为Apache/2.2.14(Unix)
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#!/usr/bin/python import os print "Content-type:text/html\r\n\r\n" print "Environment" for param in os.environ.keys(): print "<b>%20s</b>:%s<\br>" % (param,os.environ[param]) |
执行
Python在执行时,首先会将.py文件中的源代码编译成Python的byte code(字节码),然后再由Python Virtual Machine(Python虚拟机)来执行这些编译好的byte code。这种机制的基本思想跟Java,.NET是一致的。然而,Python Virtual Machine与Java或.NET的Virtual Machine不同的是,Python的Virtual Machine是一种更高级的Virtual Machine。这里的高级并不是通常意义上的高级,不是说Python的Virtual Machine比Java或.NET的功能更强大,而是说和Java 或.NET相比,Python的Virtual Machine距离真实机器的距离更远。或者可以这么说,Python的Virtual Machine是一种抽象层次更高的Virtual Machine。
基于C的Python编译出的字节码文件,通常是.pyc格式。
除此之外,Python还可以以交互模式运行,比如主流操作系统Unix/Linux、Mac、window都可以直接在命令模式下直接运行Python交互环境。直接下达操作指令即可实现交互操作。
基本语法
缩进
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if age< 21 : print ( "你不能买酒。" ) print ( "不过你能买口香糖。" ) print ( "这句话处於if语句块的外面。" ) |
控制语句
表达式
函数
对象的方法
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class Fish: def eat( self ,food): if food is not None : self .hungry = False class User: def__init__(myself,name): myself.name = name #构造Fish的实例: f = Fish() #以下两种调用形式是等价的: Fish.eat(f, "earthworm" ) f.eat( "earthworm" ) u = User( 'username' ) print (u.name) |
类型
类型
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描述
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例子
| 备注 |
---|---|---|---|
一个由字符组成的不可更改的有串行。
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'Wikipedia'
"Wikipedia"
"""Spanning
multiple
lines"""
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在Python 3.x里,字符串由Unicode字符组成 | |
bytes
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一个由字节组成的不可更改的有串行。
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b'Some ASCII'
b"Some ASCII"
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list
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可以包含多种类型的可改变的有串行
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[4.0, 'string', True]
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tuple
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可以包含多种类型的不可改变的有串行
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(4.0, 'string', True)
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set, frozenset
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与数学中集合的概念类似。无序的、每个元素唯一。
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{4.0, 'string', True}
frozenset([4.0, 'string', True])
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dict
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一个可改变的由键值对组成的无串行。
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{'key1': 1.0, 3: False}
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int
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精度不限的整数
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42
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float
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浮点数。精度与系统相关。
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3.1415927
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complex
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复数
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3+2.7j
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bool
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逻辑值。只有两个值:真、假
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True
False
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数学运算
7特点
优点
简单:Python是一种代表简单主义思想的语言。阅读一个良好的Python程序就感觉像是在读英语一样。它使你能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。
易学:Python极其容易上手,因为Python有极其简单的说明文档[4] 。
速度快:Python 的底层是用 C 语言写的,很多标准库和第三方库也都是用 C 写的,运行速度非常快。[2]
免费、开源:Python是FLOSS(自由/开放源码软件)之一。使用者可以自由地发布这个软件的拷贝、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。FLOSS是基于一个团体分享知识的概念。
高层语言:用Python语言编写程序的时候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)。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、PocketPC、Symbian以及Google基于linux开发的android平台。
解释性:一个用编译性语言比如C或C++写的程序可以从源文件(即C或C++语言)转换到一个你的计算机使用的语言(二进制代码,即0和1)。这个过程通过编译器和不同的标记、选项完成。
运行程序的时候,连接/转载器软件把你的程序从硬盘复制到内存中并且运行。而Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。你可以直接从源代码运行 程序。
在计算机内部,Python解释器把源代码转换成称为字节码的中间形式,然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。这使得使用Python更加简单。也使得Python程序更加易于移植。
面向对象:Python既支持面向过程的编程也支持面向对象的编程。在“面向过程”的语言中,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,程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。
可扩展性:如果需要一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开,可以部分程序用C或C++编写,然后在Python程序中使用它们。
可嵌入性:可以把Python嵌入C/C++程序,从而向程序用户提供脚本功能。
丰富的库:Python标准库确实很庞大。它可以帮助处理各种工作,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。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。
规范的代码:Python采用强制缩进的方式使得代码具有较好可读性。而Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。
缺点
8应用
系统编程:提供API(Application Programming Interface应用程序编程接口),能方便进行系统维护和管理,Linux下标志性语言之一,是很多系统管理员理想的编程工具[5] 。
图形处理:有PIL、Tkinter等图形库支持,能方便进行图形处理。
数学处理:NumPy扩展提供大量与许多标准数学库的接口。
文本处理:python提供的re模块能支持正则表达式,还提供SGML,XML分析模块,许多程序员利用python进行XML程序的开发。
数据库编程:程序员可通过遵循Python DB-API(数据库应用程序编程接口)规范的模块与Microsoft SQL Server,Oracle,Sybase,DB2,MySQL、SQLite等数据库通信。python自带有一个Gadfly模块,提供了一个完整的SQL环境。
网络编程:提供丰富的模块支持sockets编程,能方便快速地开发分布式应用程序。很多大规模软件开发计划例如Zope,Mnet 及BitTorrent. Google都在广泛地使用它。
Web编程:应用的开发语言,支持最新的XML技术。
多媒体应用:Python的PyOpenGL模块封装了“OpenGL应用程序编程接口”,能进行二维和三维图像处理。PyGame模块可用于编写游戏软件。
pymo引擎:PYMO全称为python memories off,是一款运行于Symbian S60V3,Symbian3,S60V5, Symbian3, Android系统上的AVG游戏引擎。因其基于python2.0平台开发,并且适用于创建秋之回忆(memories off)风格的AVG游戏,故命名为PYMO。
黑客编程:python有一个hack的库,内置了你熟悉的或不熟悉的函数,但是缺少成就感。
用Python写简单爬虫
首先,要通过urllib2这个Module获得对应的HTML源码。
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import urllib2 #调用urllib2 html = urllib2.urlopen(url).read() #html随意取名 等号后面的动作是打开源代码页面,并阅读 print html #打印 |
9工具功能
10标准库
11开发环境
●IDLE:Python内置IDE (随python安装包提供)
●PyCharm[6] :详见百度百科PyCharm,由著名的JetBrains公司开发,带有一整套可以帮助用户在使用Python语言开发时提高其效率的工 具,比如调试、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。此外,该IDE提供了一些高级功能,以用于支持Django框架下的专业Web开发。
●Komodo和Komodo Edit:后者是前者的免费精简版
●PythonWin:ActivePython或pywin32均提供该IDE,仅适用于Windows
●SPE(Stani's Python Editor):功能较多的自由软件,基于wxPython
●Ulipad:功能较全的自由软件,基于wxPython;作者是中国Python高手limodou
●WingIDE:可能是功能最全的IDE,但不是自由软件(教育用户和开源用户可以申请免费key)
●Eric:基于PyQt的自由软件,功能强大。全名是:The Eric Python IDE
●DrPython
●PyScripter:使用Delphi开发的轻量级的开源Python IDE, 支持Python2.6和3.0。
●PyPE:一个开源的跨平台的PythonIDE。
●bpython: 类Unix操作系统下使用curses库开发的轻量级的Python解释器。语法提示功能。
●eclipse + pydev插件:方便调试程序
●emacs:自带python支持,自动补全、refactor等功能需要插件支持
●Vim: 最新7.3版编译时可以加入python支持,提供python代码自动提示支持
●Visual Studio 2003 + VisualPython:仅适用Windows,已停止维护,功能较差
●SlickEdit
●Visual Studio 2010 + Python Tools for Visual Studio
●TextMate
●Netbeans IDE
●Sublime
另外,诸如EditPlus、UltraEdit、PSPad等通用的程序员文本编辑器软件也能对Python代码编辑提供一定的支持,比如代码自动着色、注释快捷键等,但是否够得上集成开发环境的水平,尚有待评估。
12解释器
Python是一门跨平台的脚本语言,Python规定了一个Python语法规则,实现了Python语法的解释程序就成为了Python的解释器。
CPython(ClassicPython,也就是原始的Python实现,需要区别于其他实现的时候才以CPython称呼;或解作C语言实现的Python)。这是最常用的Python版本。
Jython(原名JPython;Java语言实现的Python,现已正式发布)。Jython可以直接调用Java的各种函数库。
PyPy(使用Python语言写的Python)
IronPython(面向.NET和ECMA CLI的Python实现)。IronPython能够直接调用.net平台的各种函数库。可以将Python程序编译成.net程序。
ZhPy(周蟒)(支持使用繁/简中文语句编写程序的Python语言)
13著名应用
Pylons-Web应用框架
Zope- 应用服务器
Plone- 内容管理系统
Django- 鼓励快速开发的Web应用框架
Uliweb- 国人开发的轻量级Web框架
TurboGears- 另一个Web应用快速开发框架
Twisted--Python的网络应用程序框架
Python Wikipedia Robot Framework- MediaWiki的机器人程序
MoinMoinWiki- Python写成的Wiki程序
flask- Python 微Web框架
tornado- 非阻塞式服务器
Webpy- Python 微Web框架
Bottle- Python 微Web框架
EVE- 网络游戏EVE大量使用Python进行开发
Reddit - 社交分享网站
Dropbox - 文件分享服务
Pylons - Web应用框架
TurboGears - 另一个Web应用快速开发框架
Fabric - 用于管理成百上千台Linux主机的程序库
Trac - 使用Python编写的BUG管理系统
Mailman - 使用Python编写的邮件列表软件
Mezzanine - 基于Django编写的内容管理系统
Blender - 以C与Python开发的开源3D绘图软件
14学习网站