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第一章
Python概述

1.1 Python的起源

吉多·范罗苏姆(Guido van Rossum)是一名荷兰的程序员,曾设计并实现了用于教学的ABC语言。他的这段工作经历和ABC语言的部分设计思想对Python有重要的影响。20世纪90年代,他创建了Python,作为ABC语言的替代品。

1991年,Python的第一个正式版本被发布,这个版本被称为Python 1.0。它的大部分语法和功能来自ABC语言,但也增加了许多新的特性,如模块、异常处理、动态类型和垃圾回收。Python的图标如图1-1所示。

图1-1

Python提供了高效的数据结构,支持面向对象编程。随着版本的不断更新和新功能的添加,Python逐渐被用于独立的、大型项目的开发。Python解释器易于扩展,可使用C语言或C++语言扩展新的功能和数据类型。Python提供了丰富的标准库和适用于各个主要系统平台的源代码或机器码。相比于其他语言,Python比较适合新手学习。

Python的所有版本都是开源的。大多数Python版本也使用了GPL协议。表1-1展示了Python的版本信息。

表1-1 Python的版本信息

说明

本书使用的Python版本为3.11.3。

1.2 GPL协议

Python的绝大部分版本都使用了GPL协议。在学习Python之前,读者需要先了解GPL协议。GPL协议的全称是GNU General Public License,也称GNU通用公共许可证。

GPL协议是一种被广泛使用的自由软件许可协议,在保证开发者权利的同时,为使用者提供复制、分发、修改的权利,并防止垄断。

GPL协议对软件进行了如下规定。

(1)可自由复制软件

使用者可以将软件复制到自己或他人的计算机中,复制次数和复制对象没有任何限制。

(2)可自由分发软件

开发者可以将软件上传到自己的网站、网盘上供他人下载,或将软件复制到U盘、存储卡中送给其他人。

(3)可自由修改软件

若开发者想在软件中添加或删除某个功能,或在别的项目中使用部分代码,则需要确保使用这段代码的项目也必须使用GPL协议。

(4)软件可以用来盈利

开发者可以在分发软件时收费,但必须在收费前向使用者提供该软件的GPL协议,以便让使用者知道他们可以从别的渠道免费得到这份软件,并说明开发者收费的理由。

使用GPL协议的目的是强制代码开源,并能免费使用代码。GPL协议最大的特点是“开源传染性”。例如,某公司使用了具有GPL协议的代码库,那么某公司也必须把自己的代码库开源。

1.3 Python为什么流行

Python具有简单易学、功能强大、可扩展性高等特点,是一种热门的开发语言,在数据科学、数据分析、Web网站开发、人工智能、线上教育等领域得到了广泛应用,同时Python有丰富的库和工具来支持这些应用。

Python社区的活跃性和开放性使开发者可以轻松地分享代码和知识,也可以很容易地得到其他开发者的帮助和支持。

Python是一种代表简单主义思想的语言,使用户更专注于解决问题,而不是弄懂复杂的语言。下面使用各种编程语言,输出“Hello,LinFuRong!”语句。

使用C语言:

使用C++语言:

使用PHP语言:

使用Java语言:

使用Python语言:

上面各种语言的结果都是一样的,结果显示如下:

从上面多种编程语言的表达中可以看出,Python是一种非常简洁的编程语言,既不用声明类型,又不用强制返回值。

下面介绍Python流行的原因。

1.Python的优点

(1)易读、易维护、强制使用缩进。

(2)运行速度较快。Python的底层是用C语言编写的,很多标准库和第三方库也都是用C语言编写的,运行速度快。

(3)免费、开源。使用者可以自由发布Python软件,也可以阅读、修改源代码,或把部分源代码用于新的自由软件中。

(4)高级语言。使用Python编写程序的时候,无须考虑程序使用的内存等底层细节。

(5)可移植性。由于Python的开源特性,Python已经被移植在许多平台上,能在不同平台上工作。

(6)面向对象编程。Python既支持面向过程编程,也支持面向对象编程。

(7)可嵌入性。Python可嵌入C语言或C++语言编写的程序中,从而向程序用户提供脚本功能。

(8)支持功能强大的库。Python标准库很庞大,可以帮助处理各种任务,如正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密码系统、GUI(图形用户界面)、与操作系统有关的操作。除了标准库,还有许多其他高质量的库,如wxPython、图像库等。

(9)强制缩进。Python采用强制缩进的方式使代码具有较好的可读性。此外,Python编写的程序不需要编译成二进制代码,语法限制性很强,不好的编程习惯都不能通过编译。

(10)可扩展性、可扩充性。如果一段关键代码需要运行得更快或某些算法不希望被公开,则可以使用C或C++编写这段代码,然后在Python程序中使用此代码。

2.Python的应用范围

(1)Web开发:使用Python可以开发Web应用程序,实现网站的开发和构建。

(2)数据科学和机器学习:Python拥有许多数据科学和机器学习库,如NumPy、Pandas,可以进行数据处理与分析。

(3)自动化和爬虫:通过编写爬虫程序,可以完成数据的自动化抓取和处理。

(4)游戏开发:Python可以用于游戏开发,如开发游戏引擎和脚本。

总之,Python是一种强大的编程语言,应用范围非常广泛。

3.Python常用的框架和库

(1)Django:流行的Python Web框架,用于开发复杂的Web应用程序。

(2)Flask:流行的Python Web框架,设计简单、灵活,用于构建小型Web应用程序。

(3)NumPy:用于数学计算的库,可以支持大规模数组和矩阵操作。

(4)Pandas:面向数据处理的Python库,提供丰富的数据结构和数据分析工具。

(5)Matplotlib:Python绘图库,用于生成各种类型的图表。

(6)TensorFlow:流行的机器学习和人工智能框架。

1.4 Sublime Text

Sublime Text是澳大利亚的一家软件公司开发的跨平台代码编辑器,从最初的Sublime Text 1.0开始,现在已经发展到了Sublime Text 4.0,几乎成为各平台首选的图形用户界面(GUI)编辑器。本书选择使用Sublime Text介绍Python程序的编写。

Sublime Text的界面上有一个小地图,为大多数操作提供了文件和快捷键的分层视图,允许用户自定义工具,并为用户快速高效地编写代码提供了支持。

Sublime Text的优点包括:提供多种首选项,满足用户的需求;支持文本高亮显示,便于调试;提供准确的语法建议;支持快捷方式和宏,可提高编码效率。Sublime Text的缺点是不会自动保存代码,需要手动进行保存。 4KZB7yK+NHKTkyW/sWufWA9/BKyceAAixaA8WkCZpa9/R0eLr3U2V2P4Zr9DUVNv

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