Python基础知识(一) 初识Python

Python简介

一、Python介绍

    Python(英国发音:/ˈpaɪθən/ 美国发音:/ˈpaɪθɑːn/),是一种广泛使用的高级编程语言,属于通用型编程语言,由吉多·范罗苏姆创造,第一版发布于1991年。可以视之为一种改良(加入一些其他编程语言的优点,如面向对象)的 LISP。作为一种解释型语言,Python 的设计哲学强调代码的可读性和简洁的语法(尤其是使用空格缩进划分代码块,而非使用大括号或者关键词)。相比于C++或Java,Python让开发者能够用更少的代码表达想法。不管是小型还是大型程序,该语言都试图让程序的结构清晰明了。

    与Scheme、Ruby、Perl、Tcl 等动态类型编程语言一样,Python拥有动态类型系统和垃圾回收功能,能够自动管理内存使用,并且支持多种编程范式,包括面向对象、命令式、函数式和过程式编程。其本身拥有一个巨大而广泛的标准库。
    Python虚拟机本身几乎可以在所有的操作系统中运行。Python的正式解释器CPython是用 C语言编写的、是一个由社区驱动的自由软件,目前由Python软件基金会管理。

二、Python的起源

    Python的创始人为吉多·范罗苏姆。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。之所以选中Python作为程序的名字,是因为他是BBC电视剧——蒙提·派森的飞行马戏团的爱好者。ABC是由吉多参加设计的一种教学语言。就吉多本人看来,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,吉多认为是非开放造成的。
    吉多决心在Python中避免这一错误,并获取了非常好的效果,完美结合了C和其他一些语言。
    就这样,Python在吉多手中诞生了。实际上,第一个实现是在Mac机上。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。
    目前吉多仍然是Python的主要开发者,决定整个Python语言的发展方向。Python社区经常称呼他是仁慈的独裁者。

三、Python设计哲学与定位

    Python的设计哲学是“优雅”、“明确”、“简单”。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”,也因此它和拥有明显个人风格的其他语言很不一样。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,而选择明确没有或者很少有歧义的语法。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 3.6.0 (v3.6.0:41df79263a11, Dec 23 2016, 08:06:12) [MSC v.1900 64 bit (AMD64)] on win32
    Type "copyright", "credits" or "license()" for more information.
    >>> import this
    The Zen of Python, by Tim Peters

    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!

:以上内容均摘自维基百科,地址:https://zh.wikipedia.org/wiki/Python.

四、Python是什么样的语言?

  1、编译和解释

1)编译器和解释器

    *编译器是把源程序的每一条语句都翻译成机器语言,并保存成二进制文件(即可执行的目标代码),翻译与执行是分开的,这样运行时计算机可以直接以机器语言来运行此程序,速度很快;
    *而解释器则是只在执行程序时,才一条一条的解释成机器语言给计算机来执行(即对源程序的翻译与执行是一次性完成的,不生成可存储的目标代码),所以运行速度是不如编译后的程序运行的快的. 这是因为计算机不能直接认识并执行我们写的语句,它只能认识机器语言(是二进制的形式)。

    *二者背后的最大区别是:对编译执行而言,运行时的控制权在用户程序;对解释执行而言,程序运行时的控制权在解释器而不在用户程序;

2)编译型VS解释型   

    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和可移植性,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,执行效率低,占用空间大,不仅要给用户程序分配空间,解释器本身也占用了宝贵的系统资源,因此性能上不如编译型语言。

3)编译型语言的工作模式

    1、源文件(包含所有的程序代码)---->编译器(编译)---->可执行文件(直接运行)

    2、一个项目(包含各个源文件)---->编译器(编译)---->生成对应的目标文件---->链接程序(Linker)---->将目标文件“打包”成可执行文件(链接)链接程序除了链接目标文件外,可能还有各种资源,像图标文件、声音文件,还要负责去除目标文件之间的冗余重复代码,等等;

4)解释型语言的工作模式

    在程序运行的前一刻,还只有源程序而没有可执行程序;而程序每执行到源程序的某一条指令,则会有一个称之为解释程序的外壳程序将源代码转换成二进制代码以供执行,总言之,就是不断地解释、执行、解释、执行……

2、动态语言和静态语言

    1)动态类型语言:动态类型语言是指在运行期间才去做数据类型检查的语言,也就是说,在用动态类型的语言编程时,永远也不用给任何变量指定数据类型,该语言会在你第一次赋值给变量时,在内部将数据类型记录下来。Python和Ruby就是一种典型的动态类型语言,其他的各种脚本语言如VBScript也多少属于动态类型语言。
    2)静态类型语言:静态类型语言与动态类型语言刚好相反,它的数据类型是在编译期间检查的,也就是说在写程序时要声明所有变量的数据类型,C/C++是静态类型语言的典型代表,其他的静态类型语言还有C#、JAVA等。

3、强类型定义语言和弱类型定义语言

    1)强类型定义语言:强制数据类型定义的语言。也就是说,一旦一个变量被指定了某个数据类型,如果不经过强制转换,那么它就永远是这个数据类型了。举个例子:如果你定义了一个整型变量a,那么程序根本不可能将a当作字符串类型处理。强类型定义语言是类型安全的语言。
    2)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。

    强类型定义语言在速度上可能略逊色于弱类型定义语言,但是强类型定义语言带来的严谨性能够有效的避免许多错误。另外,“这门语言是不是动态语言”与“这门语言是否类型安全”之间是完全没有联系的!例如:Python是动态语言,是强类型定义语言(类型安全的语言); VBScript是动态语言,是弱类型定义语言(类型不安全的语言); JAVA是静态语言,是强类型定义语言(类型安全的语言)。

五、Python的优缺点

    根据最新的TIOBE排行榜显示,Python在所有编程语言的热门程度中排行第四,是一个优秀并广泛使用的语言。

:TIOBE排行榜是根据互联网上有经验的程序员、课程和第三方厂商的数量,并使用搜索引擎(如Google、Bing、Yahoo!)以及Wikipedia、Amazon、YouTube统计出排名数据,只是反映某个编程语言的热门程度,并不能说明一门编程语言好不好,或者一门语言所编写的代码数量多少。)

 https://www.tiobe.com/tiobe-index/

   

    既然目前Python这么火热,那它有哪些优点呢?

1、Python的优点

  • 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 ;
  • 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;
  • 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。

 

2、Python的缺点

  • 单行语句和命令行输出问题:很多时候不能将程序连写成一行,如import sys;for i in sys.path:print i。而perl和awk就无此限制,可以较为方便的在shell下完成简单程序,不需要如Python一样,必须将程序写入一个.py文件。
  • 独特的语法:这也许不应该被称为局限,但是它用缩进来区分语句关系的方式还是给很多初学者带来了困惑。即便是很有经验的Python程序员,也可能陷入陷阱当中。
  • 运行速度慢:这里是指与C和C++相比。

   

    当然,任何一门语言都不是完美的,都有擅长和不擅长的,语言只是一个工具,是实现程序设计师思想的工具,只要我们利用好它们,都能创造价值!

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