偽·從零開始學Python - 1.1 認識Python

Python的簡要介紹

Python是一種多模型的、開源、跨平台的腳本語言、高級編程語言、通用型編程語言，由吉多·范羅蘇姆（Guido van Rossum）在1989年聖誕節期間，為了打發無聊的聖誕節而編寫。

Python是多模型的，指的是它同時支持面向過程和面向對象的程序設計，程序設計方式靈活。

Python是開源的，指的是它由非盈利組織——Python軟體基金會（Python Software Foundation, PSF）擁有、管理，由社區驅動，解釋器源代碼公開，屬於自由軟體。它在開源促進會（Open Source Initiative,

Python是跨平台的，指的是它可以在多個操作系統上使用、運行，如Windows、Linux、Unix、macOS。而且，對於絕大多數使用Python編寫的代碼而言，無需修改或僅需極少量修改即可直接在不同平台上運行。

Python是腳本語言（或：解釋型語言），指的是它利用解釋器將代碼一句一句直接運行，不同於編譯型語言（通過編譯器將整個代碼編譯為機器碼，執行、分發程序時只需編譯生成的機器碼文件；如C語言）。通常來說，Python程序的運行需要解釋器和源代碼，也可通過封裝的方式將其組合，可以在未安裝解釋器的客戶端上使用。

Python是高級編程語言，指的是它使用類似於人類語言（而非機器語言）的語言形式來書寫代碼，具有較高的可讀性。

Python是通用型的編程語言，指的是它可以編寫解決任何問題的應用程序。

Python的優勢與劣勢

前面提到過，Python是通用型的編程語言，指的是它可以編寫解決任何問題的應用程序。

不過，這並不是Python的優勢：它可以寫的東西，其他語言也可以寫。

Python相對於其他語言有兩個明顯的優勢：

第一，它提供了非常完善的基礎代碼庫，覆蓋了網路、文件、GUI、資料庫、文本等大量內容，被形象地稱作「內置電池（batteries included）」。用Python開發，許多功能不必從零編寫，直接使用現成的即可。

第二——也是最重要的，它擁有龐大的第三方庫，除了直接使用外，還可以通過pip、conda等軟體包管理工具來下載、安裝、更新，而且許多知名的第三方庫可以非常輕鬆地被調用，功能也相當強大。

作為腳本語言，Python的運行效率不如編譯型語言，運行相同功能的代碼所需時間更長。但是，隨著計算機硬體技術的發展，這樣的差別變得可以忽略。

但是，由於它是解釋型語言，所以依賴於解釋器，在效率、對內存的操作和處理器的控制明顯比編譯型語言弱。所以，它不適合寫系統軟體。尤其是操作系統，由於高度依賴於硬體控制，它應該是不能寫的。

而且，由於iOS的生態系統的高度封閉性，它也不能直接寫iOS應用；對於Android，雖然有適用於Android的解釋器，但其封裝還是有難度的，而且針對於Android上的Python的庫（尤其是GUI相關的庫）和文檔不發達，所以它目前也不適宜寫Android應用。

有很多人把Python當作「膠水語言」來使用，即使用Python將其他語言編寫的程序進行集成和封裝。在Google內部的很多項目，例如Google應用服務引擎，使用C++編寫性能要求極高的部分，然後用Python或Java/Go調用相應的模塊。

這很難講，不過，2004年，Python已在Google內部使用，Google召募許多Python高手，但在這之前就已決定使用Python。他們的目的是盡量使用Python，在不得已時改用C++；在操控硬體的場合使用C++，在快速開發時候使用Python。

——馬特利（Alex Martelli），《Python技術手冊》的作者

Python目前的應用

很多大公司，包括Google、Yahoo等，甚至NASA（美國航空航天局）都大量地使用Python。

目前Python主要有下列熱門領域的應用：

爬蟲

使用Requests構建HTTP請求，使用selenium和PhantomJS獲取網頁內容，使用BeautifulSoup解析HTML，可以高效地爬取數據。

科學計算、數據分析與數據可視化

使用NumPy、SciPy、matplotlib、Pandas、wordcloud等第三方庫進行高等數學、線性代數等相關的科學計算、對數據進行可視化輸出，使用jieba進行分詞。可以部分替代付費的MATLAB、Office，而且在繪圖的信息獲取上比Office更加靈活。

人工智慧與機器學習

谷歌開發維護的TensorFlow以Python為主，進而推動了其他的關於人工智慧的開發，所以現在凡是人工智慧、機器學習，都離不開Python。

交易

有人通過爬蟲爬取新聞和交易信息，通過數據分析和預測輔助決策；有人寫出交易的程序，如vn.py。

Web框架

有Django這樣的功能齊全的框架，也有Flask、Tornado這樣的輕量級框架。使用Python作為Web框架的最大的好處就是可以以網站的形式輕鬆解決上面的問題。許多大型網站就是用Python開發的，例如YouTube、Instagram，還有國內的豆瓣。

硬體控制與物聯網

儘管Python是解釋型語言，但樹莓派為代表的單板計算機解決了它在控制硬體上的問題。在它上面可以在Linux的環境下用Python控制GPIO，從而控制外圍硬體。另外，也有人正在開發硬體解釋器，可以在上面直接運行Python代碼控制GPIO，如Python-on-a-chip。

兩大版本

Pyhon目前同時有兩個最新版本供下載。這是因為兼容性的問題。

Python 3.0於2008年12月3日發布，此版由於追求語言設計上的完美、不帶入過多的累贅，不完全兼容之前的Python源代碼。由於Python擁有大量的第三方庫，所以這些庫都需要重寫以兼容新版本。到了今天，由於3.x版越來越普及，許多主要的第三方庫都完成了適配或有了替代品，而且有一些已經開始拋棄2.x版的適配，所以現在建議使用3.x版本進行Python開發。

以下如涉及到版本問題，使用「Python 2」「Python 3」指代對應版本系統。

在Python 3.0發布的時候，同期的Python 2的版本為2008年10月2日發布的Python 2.6.0。在此及之後的Python 2版本中也可直接或間接使用Python 3的一些特性，但並不是完全兼容。而在Python 3中也附帶有2to3來將適配於Python 2的代碼轉換為適配於Python 3的代碼，但也不是萬能的。

Python 2的最後的版本為Python 2.7，但也是有更新的。

但是，正是由於上面的問題，我們在學習Python的時候需要特別注意Python的版本。雖然Python是最近才走進大眾的視野的，但是許多學校的圖書館很早就藏有關於Python的較老的書籍，而它們一般都是基於Python 2編寫的，如果在Python 3下運行會報錯。而且，一般的書籍不會標註Python的版本號（也許是編寫時想不到新版的Python會這樣）！所以在圖書館借閱關於Python的書籍的話，必須要翻閱其中的代碼，以便辨認版本。

據我的經驗，查看代碼時，只要找輸出（print）語句，看它的寫法，十有八九就能準確判斷版本：

Python 3中的輸出語句如同：

print("Hello World")

Python 2中的輸出語句如同：

print "Hello World"

簡而言之，就是帶不帶括弧的區別：帶括弧是3，不帶括弧是2。

雖然Python 2.6、Python 2.7也可以在輸出語句上如同Python 3那樣寫，但是那個時候的程序員由於習慣原因是不會這麼寫的。

如果是購買書籍的話，如果是比較負責的編者或出版商，而且書籍是最近幾年發布的話，這樣的問題可能會有所避免。

但是，Python 3與Python 2的區別絕不僅僅是print語句的變化，還有許多。這不屬於本教程內容，感興趣的話可以自行查閱。

本教程基於Python 3的最新版本。

作業

1. 上面對於Python的簡要介紹中使用了一些詞語，我在這裡對於它們的解釋並不完全，請自行查找關於它們的更多信息，盡量搞懂它們。（其實「面向對象」我也沒搞懂……）
2. 在Python界中有一句話：「人生苦短，我用Python。」根據本節講述內容說明原因（當然，如果你願意查找資料，也可以不限於本節內容來說明）。

參考資料

除0.1節提到的之外，還有：

• About Python? | http://Python.org

  https://www.python.org/about/

• Download Python | http://Python.org
  https://www.python.org/downloads/
• matplotlib - 維基百科，自由的百科全書
  https://zh.wikipedia.org/wiki/Matplotlib
• TensorFlow
  https://www.tensorflow.org/
• vn.py - 基於python的開源交易平台開發框架 - vn.py
  http://www.vnpy.org/
• The Web framework for perfectionists with deadlines | Django
  https://www.djangoproject.com/
• Raspberry Pi - Raspberry Pi Hardware Guide requirements | Raspberry Pi Learning Resources

  https://www.raspberrypi.org/learning/hardware-guide/components/raspberry-pi/

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