python学习第1天——简介及入门

Posted 2020-10-16 晴天云

前言

为何使用Python

　　Python 是一种效率极高的语言。与其他众多的语言相比，实现相同功能，使用Python编写的程序包含的代码更少。Python的语法简单，易上手，使用Python编写的代码更容易阅读、调试和扩展。

　　Python使用领域也比较多。Python应用领域有：云计算、人工智能、大数据、金融、web开发、网络编程、科学运算、GUI图形开发、自动化运维、游戏开发、解决商业问题以及供各类有趣的公司开发内部公司等。 

 

1. Python 简介

 　　Python的创始人是Guido van Rossum；Python的是一种开源的、解释型语言、动态语言、强类型定义语言（类型安全的语言），即python是一门动态解释性的强类型定义语言。

 

1.1 Python应用领域

　　（1）云计算。Python是云计算最火的语言， 典型应用OpenStack。

　　（2）人工智能。基于大数据分析和深度学习而发展出来的人工智能本质上已经无法离开python的支持，目前世界优秀的人工智能学习框架如Google的ransorFlow 、FaceBook的PyTorch以及开源社区的神经网络库Karas等是用python实现的，甚至微软的CNTK（认知工具包）也完全支持Python，而且微软的Vscode都已经把Python作为第一级语言进行支持。

　　（3）大数据。Python相对于其它解释性语言最大的特点是其庞大而活跃的科学计算生态，在数据分析、交互、可视化方面有相当完善和优秀的库（python数据分析栈：Numpy Pandas Scipy Matplotlip Ipython）， 并且还形成了自己独特的面向科学计算的Python发行版Anaconda，而且这几年一直在快速进化和完善，对传统的数据分析语言如R MATLAB SAS Stata形成了非常强的替代性。

　　（4）WEB开发。python相比php\\ruby的模块化设计，非常便于功能扩展；多年来形成了大量优秀的web开发框架，并且在不断迭代；如目前优秀的全栈的django、框架flask，都继承了python简单、明确的风格，开发效率高、易维护，与自动化运维结合性好，python已经成为自动化运维平台领域的事实标准；众多大型网站均为Python开发，Youtube, Dropbox, 豆瓣。

　　（5）系统运维。Python在与操作系统结合以及管理中非常密切，目前所有linux发行版中都带有python，且对于linux中相关的管理功能都有大量的模块可以使用，例如目前主流的自动化配置管理工具：SaltStack Ansible（目前是RedHat的）。目前在几乎所有互联网公司，自动化运维的标配就是python+Django/flask，另外，在虚拟化管理方面已经是事实标准的openstack就是python实现的，所以Python是所有运维人员的必备技能。

　　（6）金融。量化交易，金融分析，在金融工程领域，Python不但在用，且用的最多，而且重要性逐年提高。原因：作为动态语言的Python，语言结构清晰简单，库丰富，成熟稳定，科学计算和统计分析都很牛逼，生产效率远远高于c,c++,java,尤其擅长策略回测

　　（7）图形GUI。PyQT, WxPython,TkInter。

 

1.2 Python的优缺点

1.2.1 Pyhon优点

       （1）有良好的平台兼容性，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。

　　（2）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。　　

　　（3）简单易学。特别适合初学者学Python，不但入门容易，而且将来深入下去，可以编写那些非常非常复杂的程序。

　　（4）开发效率高。Python有非常强大的第三方库，基本上你想通过计算机实现任何功能，Python官方库里都有相应的模块进行支持，直接下载调用后，在基础库的基础上再进行开发，大大降低开发周期，避免重复造轮子。

　　（5）高级语言。当你用Python语言编写程序的时候，你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。

　　（6）可扩展性好。如果你需要你的一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，你可以把你的部分程序用C或C++编写，然后在你的Python程序中使用它们。

　　（7）可嵌入性强。你可以把Python嵌入你的C/C++程序，从而向你的程序用户提供脚本功能。

 

1.2.2 Python缺点

　　（1）每次运行的时候都要解释一遍，性能上不如编译型语言。

　　（2）速度慢。Python 的运行速度相比C语言确实慢很多，跟JAVA相比也要慢一些，因此这也是很多所谓的大牛不屑于使用Python的主要原因，但其实这里所指的运行速度慢在大多数情况下用户是无法直接感知到的，必须借助测试工具才能体现出来，比如你用C运一个程序花了0.01s,用Python是0.1s,这样C语言直接比Python快了10倍,算是非常夸张了，但是你是无法直接通过肉眼感知的，因为一个正常人所能感知的时间最小单位是0.15-0.4s左右，哈哈。其实在大多数情况下Python已经完全可以满足你对程序速度的要求，除非你要写对速度要求极高的搜索引擎等，这种情况下，当然还是建议你用C去实现的。

　　（3）代码不能加密。因为PYTHON是解释性语言，它的源码都是以名文形式存放的，不过我不认为这算是一个缺点，如果你的项目要求源代码必须是加密的，那你一开始就不应该用Python来去实现。

　　（4）多线程问题。这是Python被人诟病最多的一个缺点，GIL即全局解释器锁（Global Interpreter Lock），是计算机程序设计语言解释器用于同步线程的工具，使得任何时刻仅有一个线程在执行，Python的线程是操作系统的原生线程。在Linux上为pthread，在Windows上为Win thread，完全由操作系统调度线程的执行。一个python解释器进程内有一条主线程，以及多条用户程序的执行线程。即使在多核CPU平台上，由于GIL的存在，所以禁止多线程的并行执行。

 

1.3 Python解释器

　　当我们编写Python代码时，我们得到的是一个包含Python代码的以.py为扩展名的文本文件。要运行代码，就需要Python解释器去执行.py文件。由于整个Python语言从规范到解释器都是开源的，所以理论上，只要水平够高，任何人都可以编写Python解释器来执行Python代码（当然难度很大）。事实上，确实存在多种Python解释器。

　　（1）CPython。当我们从Python官方网站下载并安装好Python 2.7后，我们就直接获得了一个官方版本的解释器：CPython。这个解释器是用C语言开发的，所以叫CPython。在命令行下运行python就是启动CPython解释器。

CPython是使用最广的Python解释器。教程的所有代码也都在CPython下执行。

　　（2）IPython。IPython是基于CPython之上的一个交互式解释器，也就是说，IPython只是在交互方式上有所增强，但是执行Python代码的功能和CPython是完全一样的。好比很多国产浏览器虽然外观不同，但内核其实都是调用了IE。

CPython用>>>作为提示符，而IPython用In [序号]:作为提示符。

　　（3）PyPy。PyPy是另一个Python解释器，它的目标是执行速度。PyPy采用JIT技术，对Python代码进行动态编译（注意不是解释），所以可以显著提高Python代码的执行速度。绝大部分Python代码都可以在PyPy下运行，但是PyPy和CPython有一些是不同的，这就导致相同的Python代码在两种解释器下执行可能会有不同的结果。如果你的代码要放到PyPy下执行，就需要了解PyPy和CPython的不同点。

　　（4）Jython。Jython是运行在Java平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成Java字节码执行。

　　（5）IronPython。IronPython和Jython类似，只不过IronPython是运行在微软.Net平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成.Net的字节码。

 

1.4 Python的安装

　　官方网站：https://www.python.org/downloads
　　官方文档：https://docs.python.org/2.7/或https://docs.python.org/3.6/或或https://docs.python.org/3.7/等。

 

1.4.1 在Windows系统中安装Python

　　（1）下载安装包。到官网下载需要安装的Python版本，目前最新版本为Python3。

　　（2）点击执行文件进行安装。可以自定义安装目录，其余都下一步即可。

　　（3）配置环境变量。为了在cmd窗口方面运行Python,请将Python的安装路径配置到环境变量的path中。例如：你的Python安装的D:\\Python36，那么把D:\\Python36加到path中，并且用分号“;”将其与原有的path的值。　

　　（4）在cmd窗口执行python。如果出现了python提示符（>>>），就说明Windows找到了你刚安装的Python版本。

  　　说明：如果安装时勾选了“Add Python to PATH”，就不需手动再配置环境变量。

 

 1.4.2 编写你的第一个Python程序

　　每当我们学习一门编程语言的时候，似乎“Hello World”都是我们入门的第一个小程序。那就一起体验这中入门仪式吧。

　　由于Python2和Python3在语法上有些区别，因此，如果你安装的是Python2，那么在cmd窗口输入python，回车进入python的交互器，在提示符（>>>）后输入：print "Hello World!",如下图所示：

 

　　如果你安装的是Python3，那么在cmd窗口输入python，回车进入python的交互器，在提示符（>>>）后输入：print("Hello World!"),如下图所示：

 

　　以上是执行在终端运行Python程序，那么怎么保存Python代码呢？

　　每一种编程语言都有自己的后缀标识，Python也不例外，Python的程序后缀为“.py”。例如我们将在Python3上执行的代码保存为：hello_world.py文件，并将其保存到H盘，那么进入cmd窗口后，进入H盘，用命令python hello_world.py来执行这个文件，如下图所示：

 

1.4.3 安装文本编辑器

　　Geany是一款简单的文本编辑器：它易于安装；让你能够直接运行几乎所有的程序（而无需通过终端）；使用不同的颜色来显示代码，以突出代码语法；在终端窗口中运行代码，让你能够习惯使用终端。

　　下载地址：https://www.geany.org/Download/Releases

        默认安装即可。

 

1.4.4 PyCharm

　　PyCharm是一种Python IDE，带有一整套可以帮助用户在使用Python语言开发时提高其效率的工具，比如调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制。此外，该IDE提供了一些高级功能，以用于支持Django框架下的专业Web开发。

　　PyCharm有社区版和专业版，专业版为付费的。

　　下载地址：https://www.jetbrains.com/pycharm/

　　安装，选择自定义路径，也可以默认安装。

　　PyCharm的使用简介：http://blog.csdn.net/msda/article/details/38705525