1.1　编程语言和Python

1.1.1　程序设计和编程语言

如今，我们的生活已经离不开计算机。写文章、做PPT、打电子游戏、QQ聊天、上网购物等都离不开计算机，甚至手机里的各种应用，如微信、GPS导航等，背后也都离不开计算机的支持。可你是否想过，计算机是怎么能够帮助我们完成各种各样的任务的呢？

其实计算机是通过程序来完成具体的任务的。计算机程序（Program）是一组计算机能识别和执行的指令，运行于电子计算机上，以满足人们某种需求的信息化工具。更加直白地说，计算机程序是一种软件，是使用计算机编程语言编写的指令，它告诉计算机如何一步一步执行任务，从而达到最终的目的。而使用某种计算机编程语言，经过分析、设计、编码、测试、调试等各个步骤，编写出程序以解决特定的问题的过程，就叫作程序设计或编程（Porgramming）。因此，要控制计算机方便快捷地实现各种功能，我们必须要学习程序设计，也就是编程。而要编写程序代码，我们必须讲计算机的语言，为此，我们首先要选择并学习一种计算机编程语言。

计算机编程语言的发展大概有几十年的历史。在这期间，编程语言经历了从低级语言向高级语言发展的过程。这里所说的低级语言和高级语言，并不是指语言的功能和水平等，而且是指编程语言与人类自身语言的接近程度上的区别。低级语言更加接近于机器语言，计算机理解起来比较容易，人类理解起来比较困难，这是比较底层的语言。而高级语言的语法和表达方式，更加接近于人类自身的语言，需要通过一种称为编译器和解释器的东西（你可以把编译器和解释器想象成翻译人员）将其转换为计算机比较容易理解的机器语言，然后机器才能执行。

计算机程序正是使用诸如Python、C++、Ruby或JavaScript这样的编程语言来编写的。这些语言允许我们和计算机“对话”，并且向它们发布命令。打一个比方，我们是如何训练一只狗的呢？当我们说“坐下”的时候，它蹲着；当我们说“说话”的时候，它叫两声。这只狗能够理解这些简单的命令，但是，对于你所说的其他的大多数话，它就不懂了。

类似的，计算机也有局限性，但是，它们确实能够执行你用它们的语言发布的指令。在本书中，我们将学习Python语言，这是一种简单而强大的编程语言。未来，在高中和大学阶段，Python语言将作为计算机科学课程的入门课来教授。因此，我们通过现在的学习，可以给将来打下一个较好的基础。

1.1.2　Python简介

Python是吉多•范罗苏姆（Guido Van Rossum）在20世纪80年代后期开发的一种过程式的、面向对象的、功能强大而完备的编程语言。Python这个名字来自于一个名为Monty Python的戏剧团体。

人们使用Python语言进行各种应用开发，包括游戏软件开发、Web开发、桌面GUI开发、教育和科学计算应用开发。近年来，Python甚至成为最受欢迎的开发人工智能应用的语言之一，在图像处理、自然语言处理和神经网络等众多领域一展身手。因此，实际上Python已经涉足了所有的开发领域。当前，Python已经成为最流行的编程语言之一，在各种编程语言排行榜中位居前列。Python之所以很流行，主要是归功于它的简单性和健壮性，当然，还有很多其他的因素，后面我们还会一一介绍。

对于初学者来说，Python是一款既容易学又相当有用的编程语言。相对于其他语言，Python的代码相当易读，并且它有命令行程序，你可以直接输入指令并运行程序。Python的一些功能对于辅助学习过程很有效，用户可以把一些简单的动画组织起来制作自己的游戏。其中之一是turtle模块，该模块的灵感来自于海龟绘图（20世纪60年代由Logo语言使用），专门用于教育。还有tkinter模块，它是Tk图形界面的接口，可以用来很容易地创建一些图形和动画程序。简单易学使得Python成为青少年学习计算机编程的首选语言。在本书中，我们也将带领读者学习Python turtle模块的使用，并且会用Python编写一款有趣的游戏，相信这会让你体会到学习Python编程的乐趣和成就感！

Python的语法很简单，因而学习和理解Python编程很容易。和其他编程语言相比，Python代码更简短易懂。此外，Python中的一些任务很容易实现。例如，要交换两个数字，用Python很容易编写：(a, b)= (b, a)。学习某种新的东西，是一项耗费精力且复杂的任务。然而，Python语法的简单性大大降低了它的学习难度。此外，用Python编写的项目也很容易为人们所理解。Python的代码精炼而高效，因而易于理解和管理。

Python的另一个非常显著的特点是，它拥有大量的第三方模块和库，这是Python拥有非常广泛的应用领域的一个重要原因。Python有很多第三方的模块用于完成Web开发。例如，基于Python的Django是一款非常流行的Web开发框架，支持干净而快速地开发，支持HTML、Email、FTP等应用，因此，成为Web开发的不错的选择。结合第三方模块和库的功能和支持，Python也可以广泛地用于GUI开发和移动应用开发，例如，Kivy可以用于开发多触点的应用程序。Python还拥有强大的支持科学计算和分析的库——SciPy用于工程和数学，IPython用于并行计算等。此外，SciPy还提供了和MATLAB类似的功能，并且能够用于处理多维数组。

Python还具有其他的一些特点和优点：

• Python有自己的管理内存和相关对象的方式。当在Python中创建一个对象的时候，内存动态地分配给它。当对象的生命周期结束的时候，其占用的内存会被收回。Python的内存管理使得程序更加高效，我们不用为此操心。
• Python具有很强的可移植性，使用Python编写的程序几乎可以在所有已知的平台（如Windows、Linux或Mac等）上运行。
• Python是免费的。Python并不是专有的软件。任何人都可以下载各种各样可用的Python编译器。此外，在发布用Python编写的代码的时候，不会有任何的法律问题。
• Python拥有一个庞大的用户群体。Python开发者和使用者已经形成了一个活跃的专业社群，世界各地（包括中国）的程序员在一起探讨、交流学习和使用Python的经验。互联网上有很多与Python有关的信息，有许多Python讨论组。这些都促进了Python语言的学习和传播。

既然Python有这么多的好处，那还等什么呢？我们先开始第一步，下载和安装Python吧！ 89XMZ2e50kJRaHMth5B3j1Bk6kw7aoUPUBtzzOug0z/PRK171pbgxCfCoxjY/iXU