1.1 Python的歷史

1.1.1 Python的誕生

Python是一門高級(jí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言儡嘶，1989年，荷蘭的Guido von Rossum創(chuàng)造了它砂豌。Guido是是一個(gè)牛人腌闯，1982年蔽午，他從阿姆斯特丹大學(xué)獲得了數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位驮吱，因此他可以算是一位數(shù)學(xué)家茧妒，不過他更享受使用計(jì)算機(jī)解決問題的感覺。Python只是由Guido的一次hacking產(chǎn)生的左冬，1989年圣誕節(jié)假期桐筏，早就萌發(fā)了設(shè)計(jì)一門好用的高級(jí)語(yǔ)言的想法的Guido，放棄了休息拇砰，全身心的投入到了設(shè)計(jì)新語(yǔ)言的活動(dòng)中去梅忌，結(jié)果產(chǎn)生了世界上少有的幾門最優(yōu)美、最易用除破、最簡(jiǎn)潔的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一——Python語(yǔ)言牧氮。

我們說過，Guido是一個(gè)牛人瑰枫，他在設(shè)計(jì)Python語(yǔ)言之前踱葛，已經(jīng)接觸并使用過Pascal、C光坝、Fortran等高級(jí)語(yǔ)言尸诽，這些語(yǔ)言各有強(qiáng)大的功能，能夠很好地解決問題盯另，Guido也能很熟練地使用它們性含，他為什么還要"多此一舉"地設(shè)計(jì)一門新語(yǔ)言呢?

這是因?yàn)椋鲜鲞@些語(yǔ)言都是為了充分利用計(jì)算設(shè)備而設(shè)計(jì)的鸳惯，因?yàn)槟菚r(shí)的計(jì)算機(jī)CPU不夠快商蕴，內(nèi)存不夠大，這些語(yǔ)言設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)之一是充分利用計(jì)算機(jī)有限的資源悲敷，讓程序運(yùn)行得更快究恤，占用的內(nèi)存空間更小，雖然也把人類的可讀性和易用性作為一個(gè)目標(biāo)后德，但后者仍不夠突出部宿，結(jié)果人類不能用最簡(jiǎn)潔的方式去書寫計(jì)算機(jī)程序，寫出來的程序既長(zhǎng)又不好懂瓢湃。舉個(gè)生活中的例子進(jìn)行類比: 假設(shè)初中生理张、小學(xué)生和幼兒園小朋友都解一道數(shù)學(xué)題:

雞兔同籠,共有頭48個(gè),腳132只,求雞和兔各有多少只?

初中生解這道題的方法是:

設(shè)有雞x只，兔y只绵患，則       # 對(duì)應(yīng)到計(jì)算機(jī)編程雾叭，這是編寫程序代碼的部分
x+y=48                   # 容易理解，容易編寫落蝙，簡(jiǎn)明
2x+4y=132
解這個(gè)二元一次方程組织狐，得:   # 這是程序運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算的部分
x=30, y=18

小學(xué)生解這道題的方法是:

1. 將雞暂幼、兔都剪去2只腳,還剩幾只腳: 132-48*2 # 對(duì)應(yīng)到計(jì)算機(jī)編程，這是編寫程序                                                                           
                                         # 代碼的部分移迫，不容易理解
2. 上式計(jì)算結(jié)果是=36                      # 這是程序運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算的部分
3. 剩下的腳是兔子的腳旺嬉，兔子有幾只: 36/2     # 對(duì)應(yīng)到計(jì)算機(jī)編程，這是編寫程序                                                                       
                                         # 代碼的部分厨埋，不容易理解 
4. 上式計(jì)算結(jié)果是=18
5. 雞有多少只: 48-18=30只

幼兒園小朋友解這道數(shù)學(xué)題時(shí)邪媳，需要家長(zhǎng)手把手地教他們做:

第一步: 48個(gè)頭中有雞的頭，也有兔子的頭
第二步: 132只腳中有雞的腳荡陷，也有兔子的腳
第三步: 每只雞有2只腳雨效，每只兔子有4只腳
...
很多步之后:
雞: 30只，兔: 18只

在上面這個(gè)例子中废赞，我們可以看到初中生徽龟、小學(xué)生、幼兒園小朋友之間解同一個(gè)數(shù)學(xué)問題的區(qū)別首先是表達(dá)方式上的區(qū)別蛹头，可以把他們類比成Python(初中生)顿肺、C/Fortran/Pascal(小學(xué)生)戏溺、匯編語(yǔ)言(幼兒園小朋友)之間的區(qū)別渣蜗，越是高級(jí)的語(yǔ)言，解題方法的表達(dá)方式就越簡(jiǎn)潔旷祸、越清晰耕拷、越容易理解，所需的解題步驟(代碼量)就越少托享。

Guido創(chuàng)造Python時(shí)想解決的是類似的問題骚烧，C/Fortran/Pascal甚至匯編語(yǔ)言的能力不可謂不強(qiáng)大，就像一個(gè)訓(xùn)練有素的小學(xué)生可以解決很多生活中的實(shí)際問題一樣闰围，但是它們的缺點(diǎn)是需要下達(dá)的指令(編寫的代碼)太多赃绊，而且不容易直觀地理解。舉個(gè)例子羡榴，常常一行Python代碼可以抵得上十幾行C語(yǔ)言代碼碧查。

先看Python代碼

# 代碼1.1 printStr.py ,這是Python代碼，這段代碼和下面的C代碼作用相同
s1="Hello,"
s2="World!"
s3=s1+s2       
print(s3)

代碼1.1 的輸出如下所示

$ python3 printStr.py
$ Hello,World!

說明: 本文中的Python代碼假定是在類Unix系統(tǒng)下運(yùn)行的校仑，$是命令提示符

再來看看C代碼

// 代碼1.2 printStr.c 這是C代碼
#include <malloc>
#include <stdlib>
#include <stdin>
int strlen(char str[])
{
  int len=0;
  char *p=0;
  for(p=str;p!=NULL;p++){
    len++;
  }
  return len;
}
int main(void){
  char s1[]="Hello,";
  char s2[]="World!";
  char * s3=(char *)malloc(sizeof(char)*(strlen(s1)+strlen(s2)+1));
  char *p=0;
  for(p=s1;p!=NULL;p++){
    *s3++=*p;
  }
  for(p=s2;p!=NULL;p++){
    *s3++=*p;
  }
  s3='\0';
  s3=s3-strlen(s3);
  printf("%s\n", s3);
}

代碼1.2的輸出如下:

$ gcc printStr.c -o printStr
$ ./printStr
$ Hello,World!

代碼1.1和代碼1.2完成的是相同的功能忠售，在C語(yǔ)言中使用了29行代碼實(shí)現(xiàn)，而且代碼的含義并不直觀迄沫，反觀Python代碼稻扬，它只用了4行代碼，簡(jiǎn)潔明快羊瘩，容易理解泰佳，而代碼量非常少盼砍，這就是Guido Von Rossum想要實(shí)現(xiàn)的效果。

1.1.2 Python的主要版本

Python歷史上經(jīng)歷了0.X逝她、1.X衬廷、2.X和3.X等4個(gè)大的主要版本，其中的X表示小版本號(hào)汽绢，比如Python2就有2.0吗跋、2.4、2.5宁昭、2.6跌宛、2.7等版本。Python的主要版本誕生時(shí)間如表1.1所示』蹋現(xiàn)在世界上應(yīng)用的Python程序疆拘，使用的主要是Python 2.X和Python 3.X版本，使用這兩種Python大版本的應(yīng)用程序是并存的寂曹，但Python 2和Python 3并不兼容哎迄，這是由于在開發(fā)Python 2時(shí)，計(jì)算機(jī)世界的很多新技術(shù)還未出現(xiàn)隆圆，Python 3提供了對(duì)這些新技術(shù)的支持漱挚，因此其不與Python 2 兼容。Python 2 將在 2020年停止支持渺氧，不再進(jìn)行開發(fā)旨涝。今后應(yīng)該主要學(xué)習(xí)和使用Python 3。不過侣背，由于Python 2和Python 3的設(shè)計(jì)理念是相同的白华，而且大部分內(nèi)容也相同，因此贩耐，從Python2開始學(xué)習(xí)也可以平滑地轉(zhuǎn)換到Python 3上弧腥。

1.2 Python是一種解釋型(腳本)語(yǔ)言

編程語(yǔ)言可以分成解釋型和編譯型兩種。實(shí)際上潮太，對(duì)于高級(jí)語(yǔ)言來說管搪，我們編寫的代碼都是為了更好地完成計(jì)算任務(wù)及讓人們更好的編寫和理解代碼而設(shè)計(jì)給人們使用的，因此編寫代碼這個(gè)步驟是面向人類的消别，也就是人類可讀寫的抛蚤。另一方面，還需要讓計(jì)算機(jī)理解和運(yùn)行程序寻狂，而計(jì)算機(jī)只理解0/1組成的代碼岁经，它并不能直接運(yùn)行人們編寫的高級(jí)語(yǔ)言代碼。如何解決這個(gè)問題呢蛇券？這就需要高級(jí)語(yǔ)言的解釋器或編譯器大顯身手了缀壤，這兩個(gè)東西都是將高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言翻譯成機(jī)器可執(zhí)行的代碼的工具樊拓。顯然，使用解釋器的就是解釋型語(yǔ)言塘慕，使用編譯器的就是編譯型語(yǔ)言了筋夏。二者的區(qū)別是解釋型語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)，形式上是直接運(yùn)行高級(jí)語(yǔ)言代碼图呢，解釋器在后臺(tái)逐條對(duì)高級(jí)語(yǔ)言代碼進(jìn)行解釋運(yùn)行条篷，多次運(yùn)行需要多次解釋；而編譯型語(yǔ)言的高級(jí)語(yǔ)言代碼一旦編寫除錯(cuò)完成蛤织，就使用編譯器對(duì)代碼進(jìn)行一次性地編譯赴叹，翻譯成機(jī)器可以執(zhí)行的代碼，供以后反復(fù)運(yùn)行指蚜，一次編譯可以多次運(yùn)行乞巧。編譯型語(yǔ)言的一個(gè)著名的例子就是C語(yǔ)言。

由于解釋型語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)摊鸡，同時(shí)要進(jìn)行解釋和運(yùn)行的任務(wù)绽媒，而編譯型語(yǔ)言的編譯過程提前完成了，所以解釋型語(yǔ)言通常比編譯型語(yǔ)言的程序運(yùn)行速度慢免猾，而且慢得多是辕。

解釋型語(yǔ)言由于直接運(yùn)行高級(jí)語(yǔ)言代碼，像電影腳本那樣掸刊，按照文件預(yù)定的步驟免糕，一步一步完成處理任務(wù)，所以也稱為腳本語(yǔ)言忧侧。

Python是一種解釋型(腳本)語(yǔ)言。它自從創(chuàng)生以來就風(fēng)靡了世界牌芋，取得了很大的成功蚓炬。為什么Python運(yùn)行速度慢，還能做到這樣的成功呢? 這就要從它的特點(diǎn)說起了躺屁。

1.3 Python的特點(diǎn)

1.3.1 Python代碼易讀肯夏、易寫、易懂犀暑、易調(diào)驯击、易改

Python的設(shè)計(jì)理念是"優(yōu)雅、簡(jiǎn)明耐亏、高效"徊都，我們?cè)谇懊嫠e的例子代碼1.1中可以充分地看到上述這一特點(diǎn)。由于Python是一種解釋型語(yǔ)言的特點(diǎn)广辰，執(zhí)行它不需要對(duì)其進(jìn)行編譯暇矫，代碼執(zhí)行過程中發(fā)現(xiàn)了問題主之，可以直接修改代碼進(jìn)行調(diào)試，而Python解釋器提供的錯(cuò)誤排查機(jī)制李根，增強(qiáng)了調(diào)試除錯(cuò)的功能槽奕，因此實(shí)際使用Python時(shí)感覺十分流暢，這種體驗(yàn)非常容易讓人上癮房轿。

1.3.2 Python功能強(qiáng)大粤攒、易擴(kuò)展、有豐富的專業(yè)庫(kù)

另外囱持，一方面Python好像是一個(gè)工具箱琼讽，官方Python語(yǔ)言及其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)就自帶很多好用的工具，如它的字符串處理能力洪唐，如列表钻蹬、元組、字典等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)凭需，如列表解析问欠、函數(shù)的可變參數(shù)傳遞和多值返回、如動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型和自動(dòng)垃圾回收機(jī)制等內(nèi)容粒蜈。

同時(shí)顺献，其他組織和個(gè)人還可以為Python開發(fā)實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)通用功能的軟件庫(kù)，通過"第三方"擴(kuò)展模塊的方式為Python提供"擴(kuò)展的工具箱"枯怖。

由于Python本身十分強(qiáng)大注整，并且存在豐富的軟件庫(kù)，每個(gè)想要實(shí)現(xiàn)某種特定任務(wù)的人度硝，都可以找到合適的軟件包進(jìn)行工作肿轨，而且由于軟件包常常十分強(qiáng)大，非常適合新手完成用其他語(yǔ)言很難完成的任務(wù)蕊程，用句俗話說 椒袍，就是非常容易上手。

進(jìn)一步說藻茂，Python用戶還可以在Python官方語(yǔ)言和豐富的第三方庫(kù)的基礎(chǔ)上自定義自己的"實(shí)用工具"驹暑，來增加自己可用的工具。因此辨赐，可以說Python具有靈活的擴(kuò)展性优俘，在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都具有豐富的軟件庫(kù)可供使用。Python非常適用于具有各種專業(yè)背景的人士編寫計(jì)算機(jī)程序完成專業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)算任務(wù)掀序。

表1.2列出了一些酷炫的Python軟件庫(kù):

1.3.3 Python代碼簡(jiǎn)明浑娜，書寫效率高

Python語(yǔ)言本身設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)明而高效佑力，而且由于各種強(qiáng)大的Python軟件庫(kù)的存在，它們已封裝了各種強(qiáng)大的功能筋遭，引入了這些庫(kù)之后打颤，實(shí)現(xiàn)專業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜任務(wù)常常只需數(shù)行甚至一行核心代碼就可解決問題，因此漓滔，Python代碼常常非常簡(jiǎn)明编饺，而且書寫效率相當(dāng)高，這一點(diǎn)响驴，在前面的代碼1-1已經(jīng)見識(shí)到了透且。