1.1　走進(jìn)Python語言

歡迎來到Python的“編程”世界，很榮幸您能選擇本書作為開啟Python編程世界大門的鑰匙。Python是一種優(yōu)雅而健壯的編程語言，崇尚優(yōu)美、明確、簡單，是一種優(yōu)秀并廣泛使用的語言，它繼承了傳統(tǒng)編譯語言的強大性和通用性，同時也借鑒了簡單腳本和解釋語言的易用性。它可以幫您完成任意想完成的工作，只有想不到，沒有Python做不到。

Python的創(chuàng)始人為吉多·范羅蘇姆（Guido van Rossum），人稱“龜叔”，于1989年年底發(fā)明Python，第一個公開發(fā)行版發(fā)行于1991年。像Perl語言一樣，Python源代碼同樣遵循GPL（GNU General Public License，GNU通用公共授權(quán)協(xié)議），如圖1-1所示。

Python作為一門高級編程語言，它的誕生雖然很偶然，但是它得到程序員的喜愛卻是必然之路。“龜叔”給Python的定位是“優(yōu)雅”“明確”“簡單”，所以Python程序看上去非常簡單易懂，初學(xué)者學(xué)Python語言，不但入門容易，如果深入地研究下去，可以輕松編寫出非常復(fù)雜和功能強大的程序。

Python的設(shè)計具有很強的可讀性，相比其他語言經(jīng)常使用英文關(guān)鍵字、其他語言的一些標(biāo)點符號，它具有比其他語言更有特色的語法結(jié)構(gòu)。

• 　Python是一種解釋型語言：這意味著開發(fā)過程中沒有了編譯這個環(huán)節(jié)。類似于PHP和Perl語言。
• 　Python是交互式語言：這意味著可以在一個Python提示符下直接互動執(zhí)行編寫程序。
• 　Python是面向?qū)ο笳Z言：這意味著Python支持面向?qū)ο蟮娘L(fēng)格或代碼封裝在對象的編程技術(shù)。
• 　Python是初學(xué)者的語言：Python對初級程序員而言，是一種偉大的語言，它支持廣泛的應(yīng)用程序開發(fā)，從簡單的文字處理到WWW瀏覽器再到游戲。

1.1.1　Python語言的前世今生

1989年，為了打發(fā)圣誕節(jié)假期，Guido開始編寫Python語言的編譯器。Python這個名字來自Guido所摯愛的電視劇Monty Python's Flying Circus。他希望這種新的語言叫作Python語言，能符合他的理想：創(chuàng)造一種C和Shell之間，功能全面，易學(xué)易用，可拓展的語言。

1991年，第一個Python編譯器誕生。它是用C語言實現(xiàn)的，并能夠調(diào)用C語言的庫文件。從一開始，Python就已經(jīng)具有了類、函數(shù)、異常處理、包含表和詞典在內(nèi)的核心數(shù)據(jù)類型以及模塊等為基礎(chǔ)的拓展系統(tǒng)。當(dāng)前Python的最新版本為3.6。Python語言的版本中2.X和3.X是個較大的跳躍和隔離，它突破了大多數(shù)軟件向低版本兼容的特性。3.X版本不再兼容2.X版本程序，并且有了較大的改動，是一次里程碑的跳躍。Python版本演進(jìn)如表1-1所示。

1.1.2　Python語言的優(yōu)缺點

通過上面的介紹，可以了解到Python是一種動態(tài)解釋性的語言。那么這種語言具有哪些優(yōu)缺點呢？

1. Python語言的優(yōu)點

Python語言具有如下優(yōu)點。

1）易學(xué)

Python的定位是“優(yōu)雅”“明確”“簡單”，所以Python程序看上去總是簡單易懂，初學(xué)者學(xué)Python，不但入門容易，而且將來深入下去，可以編寫非常復(fù)雜的程序。

2）開發(fā)效率高

Python有非常強大的第三方庫，基本上用戶想通過計算機實現(xiàn)的任何功能，Python官方庫里都有相應(yīng)的模塊進(jìn)行支持，直接下載調(diào)用后，在基礎(chǔ)庫的基礎(chǔ)上再進(jìn)行開發(fā)，可大大降低開發(fā)周期，避免重復(fù)造輪子。

3）高級語言

使用Python語言編寫程序的時候，無須考慮諸如如何管理程序使用內(nèi)存一類的底層細(xì)節(jié)。

4）可移植性

由于Python的開源本質(zhì)，Python已經(jīng)被移植在許多平臺上（經(jīng)過改動使它能夠工作在不同平臺上）。如果避免使用依賴于系統(tǒng)的特性，那么所有Python程序無須修改就幾乎可以在市場上所有的系統(tǒng)平臺上運行。

5）可擴(kuò)展性

如果需要一段關(guān)鍵代碼運行得更快或者希望某些算法不公開，可以把部分程序用C或C++編寫，然后在Python程序中使用它們。

6）可嵌入性

可以把Python嵌入C/C++程序中，從而向程序用戶提供腳本功能。

2. Python語言的缺點

Python語言具有如下缺點。

1）速度慢

Python的運行速度相比C語言確實慢很多，跟Java相比也要慢一些。其實這里所指的運行速度慢，在大多數(shù)情況下用戶是無法直接感知到的，必須借助測試工具才能體現(xiàn)出來。例如用C運行一個程序花了0.01s，用Python是0.1s，這樣C語言直接比Python快了10倍，算是非常夸張了，但是人們是無法直接通過肉眼感知的。其實在大多數(shù)情況下，Python已經(jīng)完全可以滿足人們對程序速度的要求，除非要寫對速度要求極高的搜索引擎等，在這種情況下，當(dāng)然還是建議用C去實現(xiàn)。

2）代碼不能加密

因為Python是解釋型語言，它的源碼都是以明文形式存放的，不過這并不算是一個缺點，如果項目要求源代碼必須是加密的，那一開始就不應(yīng)該用Python去實現(xiàn)。

3）線程不能利用多CPU問題

這是Python被人們詬病最多的一個缺點，GIL（Global Interpreter Lock，全局解釋器鎖）是計算機程序設(shè)計語言解釋器用于同步線程的工具，使得任何時刻僅有一個線程在執(zhí)行。Python的線程是操作系統(tǒng)的原生線程，在Linux上為Pthread，在Windows上為Win thread，完全由操作系統(tǒng)調(diào)度線程的執(zhí)行。一個Python解釋器進(jìn)程內(nèi)有一條主線程，以及多條用戶程序的執(zhí)行線程。即使在多核CPU平臺上，由于GIL的存在，所以禁止多線程的并行執(zhí)行。

1.1.3　Python語言的應(yīng)用領(lǐng)域

Python越來越受歡迎，用戶數(shù)量每年都大幅度增長的原因在于Python逐漸成為所有IT技術(shù)的首選語言。幾乎所有的IT領(lǐng)域，包括Web研發(fā)、云計算（AWS、OpenStack、VMware、Google云、Oracle云等）、基礎(chǔ)設(shè)施自動化、軟件測試、移動端測試、大數(shù)據(jù)和Hadoop、數(shù)據(jù)科學(xué)等，都將Python作為首選編程語言。像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能算法、數(shù)據(jù)分析、圖像處理、科學(xué)計算等更需要金字塔式頂尖人才！目前Python的主要應(yīng)用領(lǐng)域如圖1-2所示。

Python可以應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)分析、組件集成、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、圖像處理、數(shù)值計算和科學(xué)計算等。目前，業(yè)內(nèi)幾乎所有大中型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都在使用Python，如YouTube、Dropbox、BT、Quora、豆瓣、知乎、Google、Yahoo!、Facebook、NASA、百度、騰訊以及美團(tuán)等。