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。
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:
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!