Python基礎知識點 初識Python.md

Python簡介

Python的歷史

1989年圣誕節：Guido von Rossum開始寫Python語言的編譯器。

1991年2月：第一個Python編譯器（同時也是解釋器）誕生，它是用C語言實現的（后面又出現了Java和C#實現的版本Jython和IronPython，以及PyPy、Brython、Pyston等其他實現），可以調用C語言的庫函數。在最早的版本中，Python已經提供了對“類”，“函數”，“異常處理”等構造塊的支持，同時提供了“列表”和“字典”等核心數據類型，同時支持以模塊為基礎的拓展系統。

1994年1月：Python 1.0正式發布。

2000年10月16日：Python 2.0發布，增加了實現完整的垃圾回收，提供了對Unicode的支持。與此同時，Python的整個開發過程更加透明，社區對開發進度的影響逐漸擴大，生態圈開始慢慢形成。

2008年12月3日：Python 3.0發布，它并不完全兼容之前的Python代碼，不過因為目前還有不少公司在項目和運維中使用Python 2.x版本，所以Python 3.x的很多新特性后來也被移植到Python 2.6/2.7版本中。

目前我們使用的Python 3.7.x的版本是在2018年發布的，Python的版本號分為三段，形如A.B.C。其中A表示大版本號，一般當整體重寫，或出現不向后兼容的改變時，增加A；B表示功能更新，出現新功能時增加B；C表示小的改動（如修復了某個Bug），只要有修改就增加C。如果對Python的歷史感興趣，可以查看一篇名為《Python簡史》。

Python的優缺點

Python的優點很多，簡單的可以總結為以下幾點。

• 簡單和明確，做一件事只有一種方法。
• 學習曲線低，跟其他很多語言相比，Python更容易上手。
• 開放源代碼，擁有強大的社區和生態圈。
• 解釋型語言，天生具有平臺可移植性。
• 支持兩種主流的編程范式（面向對象編程和函數式編程）都提供了支持。
• 可擴展性和可嵌入性，可以調用C/C++代碼，也可以在C/C++中調用Python。
• 代碼規范程度高，可讀性強，適合有代碼潔癖和強迫癥的人群。
  

Python的缺點主要集中在以下幾點。

1. 執行效率稍低，因此計算密集型任務可以由C/C++編寫。
2. 代碼無法加密，但是現在的公司很多都不是賣軟件而是賣服務，這個問題會被淡化。
3. 在開發時可以選擇的框架太多（如Web框架就有100多個），有選擇的地方就有錯誤。
   

Python的應用領域

目前Python在云基礎設施、DevOps、網絡爬蟲開發、數據分析挖掘、機器學習等領域都有著廣泛的應用，因此也產生了Web后端開發、數據接口開發、自動化運維、自動化測試、科學計算和可視化、數據分析、量化交易、機器人開發、圖像識別和處理等一系列的職位。

搭建編程環境

Windows環境

可以在Python官方網站下載到Python的Windows安裝程序（exe文件），需要注意的是如果在Windows 7環境下安裝需要先安裝Service Pack 1補丁包（可以通過一些工具軟件自動安裝系統補丁的功能來安裝），安裝過程建議勾選“Add Python 3.6 to PATH”（將Python 3.6添加到PATH環境變量）并選擇自定義安裝，在設置“Optional Features”界面最好將“pip”、“tcl/tk”、“Python test suite”等項全部勾選上。強烈建議使用自定義的安裝路徑并保證路徑中沒有中文。安裝完成會看到“Setup was successful”的提示，但是在啟動Python環境時可能會因為缺失一些動態鏈接庫文件而導致Python解釋器無法運行，常見的問題主要是api-ms-win-crt*.dll缺失以及更新DirectX之后導致某些動態鏈接庫文件缺失，前者可以參照《api-ms-win-crt*.dll缺失原因分析和解決方法》一文講解的方法進行處理或者直接在微軟官網下載Visual C++ Redistributable for Visual Studio 2015文件進行修復，后者可以下載一個DirectX修復工具進行修復。

Linux環境

Linux環境自帶了Python 2.x版本，但是如果要更新到3.x的版本，可以在Python的官方網站下載Python的源代碼并通過源代碼構建安裝的方式進行安裝，具體的步驟如下所示。

安裝依賴庫（因為沒有這些依賴庫可能在源代碼構件安裝時因為缺失底層依賴庫而失敗）。

yum -y install wget gcc zlib-devel bzip2-devel openssl-devel ncurses-devel sqlite-devel readline-devel tk-devel gdbm-devel db4-devel libpcap-devel xz-devel libffi-devel

下載Python源代碼并解壓縮到指定目錄。

wget https://www.python.org/ftp/python/3.7.3/Python-3.7.3.tgz
xz -d Python-3.7.3.tar.xz
tar -xvf Python-3.7.3.tar

切換至Python源代碼目錄并執行下面的命令進行配置和安裝。

cd Python-3.7.3
./configure --prefix=/usr/local/python37 --enable-optimizations
make && make install

修改用戶主目錄下名為.bash_profile的文件，配置PATH環境變量并使其生效。

cd ~
vim .bash_profile
# ... 此處省略上面的代碼 ...

export PATH=$PATH:/usr/local/python37/bin

# ... 此處省略下面的代碼 ...
source .bash_profile

MacOS環境

MacOS也是自帶了Python 2.x版本的，可以通過Python的官方網站提供的安裝文件（pkg文件）安裝3.x的版本。默認安裝完成后，可以通過在終端執行python命令來啟動2.x版本的Python解釋器，可以通過執行python3命令來啟動3.x版本的Python解釋器。

從終端運行Python程序

確認Python的版本

在終端或命令行提示符中鍵入下面的命令。

python --version

當然也可以先輸入python進入交互式環境，再執行以下的代碼檢查Python的版本。

import sys

print(sys.version_info)
print(sys.version)

編寫Python源代碼

可以用文本編輯工具（推薦使用Sublime、Atom、TextMate、VSCode等高級文本編輯工具）編寫Python源代碼并將其命名為hello.py保存起來，代碼內容如下所示。

print('hello, world!')

運行程序

切換到源代碼所在的目錄并執行下面的命令，看看屏幕上是否輸出了"hello, world!"。

python hello.py

代碼中的注釋

注釋是編程語言的一個重要組成部分，用于在源代碼中解釋代碼的作用從而增強程序的可讀性和可維護性，當然也可以將源代碼中不需要參與運行的代碼段通過注釋來去掉，這一點在調試程序的時候經常用到。注釋在隨源代碼進入預處理器或編譯時會被移除，不會在目標代碼中保留也不會影響程序的執行結果。

單行注釋 - 以#和空格開頭的部分

多行注釋 - 三個引號開頭，三個引號結尾

"""
第一個Python程序 - hello, world!
向偉大的Dennis M. Ritchie先生致敬

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""

print('hello, world!')
# print("你好,世界！")
print('你好', '世界')
print('hello', 'world', sep=', ', end='!')
print('goodbye, world', end='!\n')

其他工具介紹

IDLE - 自帶的集成開發工具

IDLE是安裝Python環境時自帶的集成開發工具，如下圖所示。但是由于IDLE的用戶體驗并不是那么好所以很少在實際開發中被采用。

IPython - 更好的交互式編程工具

IPython是一種基于Python的交互式解釋器。相較于原生的Python Shell，IPython提供了更為強大的編輯和交互功能。可以通過Python的包管理工具pip安裝IPython和Jupyter，具體的操作如下所示。

pip install ipython jupyter

或者

python -m pip install ipython jupyter

安裝成功后，可以通過下面的ipython命令啟動IPython，如下圖所示。

當然我們也可以通過Jupyter運行名為notebook的項目在瀏覽器窗口中進行交互式操作。

jupyter notebook

anaconda - 一站式的數據科學神器

Anaconda指的是一個開源的Python發行版本，其包含了conda、Python等180多個科學包及其依賴項。 因為包含了大量的科學包，Anaconda 的下載文件比較大（約 531 MB），如果只需要某些包，或者需要節省帶寬或存儲空間，也可以使用Miniconda這個較小的發行版（僅包含conda和 Python）。 對于學習數據科學的人來說，anaconda是絕對的神器，安裝簡便，而且anaconda支持安裝相關軟件【例如前文提到的ipython，jupyter notebook，甚至有R等其他數據科學軟件 】 一個相當有價值的介紹 現在唯一的問題在于清華鏡像服務已經關閉，跨國下載會比較慢

首先可以通過官方網站下載安裝程序安裝Sublime 3或Sublime 2。

安裝包管理工具。通過快捷鍵Ctrl+`或者在View菜單中選擇Show Console打開控制臺，輸入下面的代碼。

Sublime 3

import urllib.request,os;pf='Package Control.sublime-package';ipp=sublime.installed_packages_path();urllib.request.install_opener(urllib.request.build_opener(urllib.request.ProxyHandler()));open(os.path.join(ipp,pf),'wb').write(urllib.request.urlopen('http://sublime.wbond.net/'+pf.replace(' ','%20')).read())

Sublime 2

import urllib2,os;pf='Package Control.sublime-package';ipp=sublime.installed_packages_path();os.makedirs(ipp)ifnotos.path.exists(ipp)elseNone;urllib2.install_opener(urllib2.build_opener(urllib2.ProxyHandler()));open(os.path.join(ipp,pf),'wb').write(urllib2.urlopen('http://sublime.wbond.net/'+pf.replace(' ','%20')).read());print('Please restart Sublime Text to finish installation')

安裝插件。通過Preference菜單的Package Control或快捷鍵Ctrl+Shift+P打開命令面板，在面板中輸入Install Package就可以找到安裝插件的工具，然后再查找需要的插件。我們推薦大家安裝以下幾個插件：

SublimeCodeIntel - 代碼自動補全工具插件。

Emmet - 前端開發代碼模板插件。

Git - 版本控制工具插件。

Python PEP8 Autoformat - PEP8規范自動格式化插件。

ConvertToUTF8 - 將本地編碼轉換為UTF-8。

PyCharm - Python開發神器

PyCharm的安裝、配置和使用我們在后面會進行介紹。

練習

在Python交互環境中查看下面的代碼結果，并將內容翻譯成中文。

import this

Beautiful is better than ugly.
Explicit is better than implicit.
Simple is better than complex.
Complex is better than complicated.
Flat is better than nested.
Sparse is better than dense.
Readability counts.
Special cases aren't special enough to break the rules.
Although practicality beats purity.
Errors should never pass silently.
Unless explicitly silenced.
In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess.
There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch.
Now is better than never.
Although never is often better than *right* now.
If the implementation is hard to explain, it's a bad idea.
If the implementation is easy to explain, it may be a good idea.
Namespaces are one honking great idea -- let's do more of those!

學習使用turtle在屏幕上繪制圖形。

import turtle

turtle.pensize(4)
turtle.pencolor('red')
turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.mainloop()