Python簡介

Python的歷史

1989年圣誕節(jié)：Guido von Rossum開始寫Python語言的編譯器。

1991年2月：第一個Python編譯器（同時也是解釋器）誕生，它是用C語言實現(xiàn)的（后面又出現(xiàn)了Java和C#實現(xiàn)的版本Jython和IronPython，以及PyPy、Brython、Pyston等其他實現(xiàn)），可以調(diào)用C語言的庫函數(shù)。在最早的版本中，Python已經(jīng)提供了對“類”，“函數(shù)”，“異常處理”等構(gòu)造塊的支持，同時提供了“列表”和“字典”等核心數(shù)據(jù)類型，同時支持以模塊為基礎(chǔ)的拓展系統(tǒng)。

1994年1月：Python 1.0正式發(fā)布。

2000年10月16日：Python 2.0發(fā)布，增加了實現(xiàn)完整的垃圾回收，提供了對Unicode的支持。與此同時，Python的整個開發(fā)過程更加透明，社區(qū)對開發(fā)進度的影響逐漸擴大，生態(tài)圈開始慢慢形成。

2008年12月3日：Python 3.0發(fā)布，它并不完全兼容之前的Python代碼，不過因為目前還有不少公司在項目和運維中使用Python 2.x版本，所以Python 3.x的很多新特性后來也被移植到Python 2.6/2.7版本中。

目前我們使用的Python 3.7.x的版本是在2018年發(fā)布的，Python的版本號分為三段，形如A.B.C。其中A表示大版本號，一般當整體重寫，或出現(xiàn)不向后兼容的改變時，增加A；B表示功能更新，出現(xiàn)新功能時增加B；C表示小的改動（如修復(fù)了某個Bug），只要有修改就增加C。如果對Python的歷史感興趣，可以查看一篇名為《Python簡史》。

Python的優(yōu)缺點

Python的優(yōu)點很多，簡單的可以總結(jié)為以下幾點。

• 簡單和明確，做一件事只有一種方法。
• 學(xué)習曲線低，跟其他很多語言相比，Python更容易上手。
• 開放源代碼，擁有強大的社區(qū)和生態(tài)圈。
• 解釋型語言，天生具有平臺可移植性。
• 支持兩種主流的編程范式（面向?qū)ο缶幊毯秃瘮?shù)式編程）都提供了支持。
• 可擴展性和可嵌入性，可以調(diào)用C/C++代碼，也可以在C/C++中調(diào)用Python。
• 代碼規(guī)范程度高，可讀性強，適合有代碼潔癖和強迫癥的人群。
  

Python的缺點主要集中在以下幾點。

1. 執(zhí)行效率稍低，因此計算密集型任務(wù)可以由C/C++編寫。
2. 代碼無法加密，但是現(xiàn)在的公司很多都不是賣軟件而是賣服務(wù)，這個問題會被淡化。
3. 在開發(fā)時可以選擇的框架太多（如Web框架就有100多個），有選擇的地方就有錯誤。
   

Python的應(yīng)用領(lǐng)域

目前Python在云基礎(chǔ)設(shè)施、DevOps、網(wǎng)絡(luò)爬蟲開發(fā)、數(shù)據(jù)分析挖掘、機器學(xué)習等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，因此也產(chǎn)生了Web后端開發(fā)、數(shù)據(jù)接口開發(fā)、自動化運維、自動化測試、科學(xué)計算和可視化、數(shù)據(jù)分析、量化交易、機器人開發(fā)、圖像識別和處理等一系列的職位。

搭建編程環(huán)境

Windows環(huán)境

可以在Python官方網(wǎng)站下載到Python的Windows安裝程序（exe文件），需要注意的是如果在Windows 7環(huán)境下安裝需要先安裝Service Pack 1補丁包（可以通過一些工具軟件自動安裝系統(tǒng)補丁的功能來安裝），安裝過程建議勾選“Add Python 3.6 to PATH”（將Python 3.6添加到PATH環(huán)境變量）并選擇自定義安裝，在設(shè)置“Optional Features”界面最好將“pip”、“tcl/tk”、“Python test suite”等項全部勾選上。強烈建議使用自定義的安裝路徑并保證路徑中沒有中文。安裝完成會看到“Setup was successful”的提示，但是在啟動Python環(huán)境時可能會因為缺失一些動態(tài)鏈接庫文件而導(dǎo)致Python解釋器無法運行，常見的問題主要是api-ms-win-crt*.dll缺失以及更新DirectX之后導(dǎo)致某些動態(tài)鏈接庫文件缺失，前者可以參照《api-ms-win-crt*.dll缺失原因分析和解決方法》一文講解的方法進行處理或者直接在微軟官網(wǎng)下載Visual C++ Redistributable for Visual Studio 2015文件進行修復(fù)，后者可以下載一個DirectX修復(fù)工具進行修復(fù)。

Linux環(huán)境

Linux環(huán)境自帶了Python 2.x版本，但是如果要更新到3.x的版本，可以在Python的官方網(wǎng)站下載Python的源代碼并通過源代碼構(gòu)建安裝的方式進行安裝，具體的步驟如下所示。

安裝依賴庫（因為沒有這些依賴庫可能在源代碼構(gòu)件安裝時因為缺失底層依賴庫而失敗）。

yum -y install wget gcc zlib-devel bzip2-devel openssl-devel ncurses-devel sqlite-devel readline-devel tk-devel gdbm-devel db4-devel libpcap-devel xz-devel libffi-devel

下載Python源代碼并解壓縮到指定目錄。

wget https://www.python.org/ftp/python/3.7.3/Python-3.7.3.tgz
xz -d Python-3.7.3.tar.xz
tar -xvf Python-3.7.3.tar

切換至Python源代碼目錄并執(zhí)行下面的命令進行配置和安裝。

cd Python-3.7.3
./configure --prefix=/usr/local/python37 --enable-optimizations
make && make install

修改用戶主目錄下名為.bash_profile的文件，配置PATH環(huán)境變量并使其生效。

cd ~
vim .bash_profile
# ... 此處省略上面的代碼 ...

export PATH=$PATH:/usr/local/python37/bin

# ... 此處省略下面的代碼 ...
source .bash_profile

MacOS環(huán)境

MacOS也是自帶了Python 2.x版本的，可以通過Python的官方網(wǎng)站提供的安裝文件（pkg文件）安裝3.x的版本。默認安裝完成后，可以通過在終端執(zhí)行python命令來啟動2.x版本的Python解釋器，可以通過執(zhí)行python3命令來啟動3.x版本的Python解釋器。

從終端運行Python程序

確認Python的版本

在終端或命令行提示符中鍵入下面的命令。

python --version

當然也可以先輸入python進入交互式環(huán)境，再執(zhí)行以下的代碼檢查Python的版本。

import sys

print(sys.version_info)
print(sys.version)

編寫Python源代碼

可以用文本編輯工具（推薦使用Sublime、Atom、TextMate、VSCode等高級文本編輯工具）編寫Python源代碼并將其命名為hello.py保存起來，代碼內(nèi)容如下所示。

print('hello, world!')

運行程序

切換到源代碼所在的目錄并執(zhí)行下面的命令，看看屏幕上是否輸出了"hello, world!"。

python hello.py

代碼中的注釋

注釋是編程語言的一個重要組成部分，用于在源代碼中解釋代碼的作用從而增強程序的可讀性和可維護性，當然也可以將源代碼中不需要參與運行的代碼段通過注釋來去掉，這一點在調(diào)試程序的時候經(jīng)常用到。注釋在隨源代碼進入預(yù)處理器或編譯時會被移除，不會在目標代碼中保留也不會影響程序的執(zhí)行結(jié)果。

單行注釋 - 以#和空格開頭的部分

多行注釋 - 三個引號開頭，三個引號結(jié)尾

"""
第一個Python程序 - hello, world!
向偉大的Dennis M. Ritchie先生致敬

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""

print('hello, world!')
# print("你好,世界！")
print('你好', '世界')
print('hello', 'world', sep=', ', end='!')
print('goodbye, world', end='!\n')

其他工具介紹

IDLE - 自帶的集成開發(fā)工具

IDLE是安裝Python環(huán)境時自帶的集成開發(fā)工具，如下圖所示。但是由于IDLE的用戶體驗并不是那么好所以很少在實際開發(fā)中被采用。

IPython - 更好的交互式編程工具

IPython是一種基于Python的交互式解釋器。相較于原生的Python Shell，IPython提供了更為強大的編輯和交互功能?？梢酝ㄟ^Python的包管理工具pip安裝IPython和Jupyter，具體的操作如下所示。

pip install ipython jupyter

或者

python -m pip install ipython jupyter

安裝成功后，可以通過下面的ipython命令啟動IPython，如下圖所示。

當然我們也可以通過Jupyter運行名為notebook的項目在瀏覽器窗口中進行交互式操作。

jupyter notebook

anaconda - 一站式的數(shù)據(jù)科學(xué)神器

Anaconda指的是一個開源的Python發(fā)行版本，其包含了conda、Python等180多個科學(xué)包及其依賴項。 因為包含了大量的科學(xué)包，Anaconda 的下載文件比較大（約 531 MB），如果只需要某些包，或者需要節(jié)省帶寬或存儲空間，也可以使用Miniconda這個較小的發(fā)行版（僅包含conda和 Python）。 對于學(xué)習數(shù)據(jù)科學(xué)的人來說，anaconda是絕對的神器，安裝簡便，而且anaconda支持安裝相關(guān)軟件【例如前文提到的ipython，jupyter notebook，甚至有R等其他數(shù)據(jù)科學(xué)軟件 】 一個相當有價值的介紹 現(xiàn)在唯一的問題在于清華鏡像服務(wù)已經(jīng)關(guān)閉，跨國下載會比較慢

首先可以通過官方網(wǎng)站下載安裝程序安裝Sublime 3或Sublime 2。

安裝包管理工具。通過快捷鍵Ctrl+`或者在View菜單中選擇Show Console打開控制臺，輸入下面的代碼。

Sublime 3

import urllib.request,os;pf='Package Control.sublime-package';ipp=sublime.installed_packages_path();urllib.request.install_opener(urllib.request.build_opener(urllib.request.ProxyHandler()));open(os.path.join(ipp,pf),'wb').write(urllib.request.urlopen('http://sublime.wbond.net/'+pf.replace(' ','%20')).read())

Sublime 2

import urllib2,os;pf='Package Control.sublime-package';ipp=sublime.installed_packages_path();os.makedirs(ipp)ifnotos.path.exists(ipp)elseNone;urllib2.install_opener(urllib2.build_opener(urllib2.ProxyHandler()));open(os.path.join(ipp,pf),'wb').write(urllib2.urlopen('http://sublime.wbond.net/'+pf.replace(' ','%20')).read());print('Please restart Sublime Text to finish installation')

安裝插件。通過Preference菜單的Package Control或快捷鍵Ctrl+Shift+P打開命令面板，在面板中輸入Install Package就可以找到安裝插件的工具，然后再查找需要的插件。我們推薦大家安裝以下幾個插件：

SublimeCodeIntel - 代碼自動補全工具插件。

Emmet - 前端開發(fā)代碼模板插件。

Git - 版本控制工具插件。

Python PEP8 Autoformat - PEP8規(guī)范自動格式化插件。

ConvertToUTF8 - 將本地編碼轉(zhuǎn)換為UTF-8。

PyCharm - Python開發(fā)神器

PyCharm的安裝、配置和使用我們在后面會進行介紹。

練習

在Python交互環(huán)境中查看下面的代碼結(jié)果，并將內(nèi)容翻譯成中文。

import this

Beautiful is better than ugly.
Explicit is better than implicit.
Simple is better than complex.
Complex is better than complicated.
Flat is better than nested.
Sparse is better than dense.
Readability counts.
Special cases aren't special enough to break the rules.
Although practicality beats purity.
Errors should never pass silently.
Unless explicitly silenced.
In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess.
There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch.
Now is better than never.
Although never is often better than *right* now.
If the implementation is hard to explain, it's a bad idea.
If the implementation is easy to explain, it may be a good idea.
Namespaces are one honking great idea -- let's do more of those!

學(xué)習使用turtle在屏幕上繪制圖形。

import turtle

turtle.pensize(4)
turtle.pencolor('red')
turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.mainloop()