1 Python 简介

Python是一种相当流行（而且简单易学）的高级编程语言。本书将以直观的方式向你传授Python。即使你没有任何编程语言的经验，也能掌握 Python 的基础知识并加以运用。

1.1 什么是Python？

Python一种高级编程语言，在编程界非常流行。它简单、通用，并包含大量第三方框架库。它也被认为是最流行的现代编程语言之一，对初学者来说非常容易上手。

斯坦福大学等大学将Python作为入门语言教授给计算机科学专业的毕业生。许多探索编程基础的在线课程也将Python 作为默认语言，中小学也开始讲授Python。正如您所看到的，Python非常流行，因此学习它非常有用。基于这些原因，我很高兴您选择本教程来帮助您快速、直观地学习Python。

1.2 Python的历史

创建Python的Guido van Rossum将其作为圣诞假期的业余项目。他利用在ABC编程语言中学到的知识，创造了一种易于理解和使用的解释型编程语言。他最初用Python给在线社区的黑客们留下了深刻印象，因为他了解 Unix是如何工作的。

但在得到其他程序员的反馈后，他花了几个月的时间来改进它。于是，他创造了一种简单易懂的编程语言。Guido van Rossum 被称为Python社区的"仁慈的独裁者"，因为他为Python 项目所做的一切。

根据TIOBE的排名，Python自问世以来一直是最受欢迎的10种编程语言之一。Python解决问题的简单帮助它击败了Perl等其他编程语言，成为初学者最容易学习的编程语言之一。

Python是编程界的清流。它所基于的理念是，解决问题的方法只有一种，这与Perl等编程语言不同。

Python实现同样功能所需的行数通常比Java, c, c++等少一半甚至一个数量级。

1.3 Python的应用

• Web
  Django、Flask、FastAPI和Tornado等框架在业界享有盛名。谷歌、Facebook和Netflix等大公司都在使用Python。一个名为 Django 的知名网络框架也可以帮助程序员为许多应用程序接口编写后台代码。

Python在自动执行任务方面也很受欢迎，因此经常被用来制作Pinflux等机器人。也成为自动化测试、运维开发等领域的首选语言。

• 科学计算
  Python深受科学家的欢迎，因为任何人都可以免费使用。像 Numpy和Scipy这样的能让框架计算机科学家用更少的代码更轻松地完成实验。由于Python在数学计算和软件方面也更胜一筹，也是该领域的首选语言。

• 数据分析

Pandas等库已经成为办公自动化的标配。

• 机器学习和人工智能

人工智能领域无法绕开Tensorflow和PyTorch等框架。
Python也非常擅长适应深度学习和自然语言处理等技术。这使它成为人工智能相关技术的首选语言。

• Linux和数据库管理

随着全球企业的发展，对能够很好地管理数据库和内部系统的开发人员的需求很大。开发工程师需要对不同的操作系统（如 Linux）有足够的了解，他们还需要对Python有足够的了解，以便自动执行其他程序，这些程序是测试各种方法在内部网络上的运行情况所必需的。

• 渗透测试和黑客攻击

黑客使用Python的目的有好有坏。例如，白帽黑客使用广泛用于渗透测试的Python工具。另一方面，怀有不良企图的黑客会使用Python脚本制作漏洞利用程序，自动窃取目标的敏感信息。

• GUI开发:

Python本身包含的Tkinter库能够支持简单的GUI开发。但是越来越多的Python程序员选择wxPython或者PyQt来开发跨平台的桌面软件。使用它们开发的桌面软件运行速度快，与用户的桌面环境相契合。通过PyInstaller还能将程序发布为独立的安装程序包。与C++相比较，使用Python开发桌面软件通常更快更容易。

• 跨语言协作：胶水语言:

python是各种语言交互的最佳语言。python本身有c，java，c#的实现，可以直接调用对应语言的相关功能。对于主流的语言，python都可以良好的交互。

• 游戏

很多游戏使用C++编写图形显示等高性能模块，而使用Python或者Lua编写游戏的逻辑、服务器。相较于Python，Lua的功能更简单、体积更小；而Python则支持更多的特性和数据类型。很多游戏，如EVE Online使用Python来处理游戏中繁多的逻辑。

Python几乎可用于计算机编程的任何领域，并影响了其他几种高级编程语言，如 Go、Rust、Groovy和Swift等。

1.4 为什么要学习Python

Python在20世纪90年代初开始流行起来，当时全世界的公司都开始利用互联网的力量来制作复杂的网络应用程序。C和C++等传统编程语言很难学习，程序员也很难快速编写出优秀的代码。在此期间，Python帮助许多公司制作了能与他们已有的C和C++库很好配合的库。此外由于Python比其他高级语言更易于使用，程序员开始使用 Python快速部署代码。

通过了解Python的许多优点，你可以看到它对于具有不同计算机科学背景的开发人员来说是多么强大和简单。

• 解释型语言

Python不像其他编程语言那样使用编译器来运行指令，而是使用一种称为解释器的新软件。与使用编译器运行程序所花费的大量时间不同，解释器使用现代计算机技术在程序运行前解析代码。这种动态解析时间可以减少程序运行时的等待时间。Python还使用了部分自然语言，以摒弃会降低生产速度的非生产性编码方式。用 Python自动化也很容易，这也是系统开发人员和Linux管理员如此喜欢它的原因。

• 开源的

Python是引发开源革命的首要因素之一。由于Python是开源的，因此您可以修改任何代码并自行共享。开源文化也让全世界的程序员更容易分享他们的知识和资源，以创建库和框架，帮助开发人员创建新项目。

作为初学者，一键访问复杂和简单的项目可以帮助你了解编程的工作原理，并轻松创建新的、有创意的项目。

• 多种范式

为了编写和运行代码，不同的编程语言使用不同的编程范式。Java使用面向对象范式，而C使用函数式范式。编程范式会改变开发人员的工作方式和解决问题的方法。

Python支持多种范式，如结构化、函数式和面向对象范式。这使它成为那些希望以不同方式解决问题的程序员的不错选择。

• 垃圾回收机制

管理内存是应用程序开发人员必须掌握的一项重要技能。C和C++等高级语言使用复杂的数据管理技术。即使这些机制运行完美，也需要花费大量的时间来保持它们的良好状态。而在Python中，内存是由垃圾回收器处理的。

• 易于理解
  开发人员喜欢 Python 的众多原因之一就是它易于阅读。所有的代码都很容易理解，这就很容易跟上进度。当Python代码更容易阅读时，它的质量就会提高，而当质量提高时，修复代码错误所需的时间就会减少。

• 可移植性

Python还可以在任何操作系统上运行，这使得开发人员只需花几个小时的时间就可以轻松地以不同的方式使用它。用户只需在系统中安装解释器，Python程序就能运行。

例如，假设程序员为Linux编写了一个程序，可以轻松实现SQL数据库管理自动化。然后，任何可以访问该代码的人只需修改其中的几个部分