1.2 Python语言

1.2.1 Python的历史

Python的作者Guido van Rossum是荷兰人。Guido理想中的计算机语言，是能够方便调用计算机的各项功能，如打印、绘图、语音等，而且程序可以轻松地进行编辑与运行，适合所有人学习和使用。1989年，Guido开始编写这种理想的计算机语言的脚本解释程序，并将其命名为Python。Python语言的目标是成为功能全面、易学易用、可拓展的语言。

第一个Python的公开版本于1991年发布。它是用C语言实现的，能够调用C语言的库文件，具有类、函数、异常处理等功能，包含表和词典等核心数据类型，以模块为基础的拓展系统。

之后，在Python的发展过程中，形成了Python 2.x和Python 3.x两个不同系列的版本，这两个版本之间不兼容。为了满足不同Python用户的需求，目前是Python 2.x和Python 3.x两个版本并存。Python 2.x的最高版本是Python 2.7，Python官网宣布，直到2020年，都不再为Python 2.x发布新的版本。Python 3.x是从2008年开始发布的，本书中的程序是在Python 3.6版本下实现的。

存在Python 2.x和Python 3.x两个不同版本的原因是，Python 3.0发布时，就不支持Python 2.0的版本，但Python 2.0拥有大量用户，这些用户无法正常升级使用新版本，所以之后才发布了一个Python 2.7的过渡版本，并且Python 2.7将会被支持到2020年。

1.2.2 Python的特点

Python是目前最流行且发展最迅速的计算机语言，它具有如下几个特点。

（1）简单、易学

Python以“简单”“易学”的特性成为编程的入门语言。一个良好的Python程序像一篇英文文档，非常接近于人的自然语言，用户在应用Python的过程中，可以更多地专注于解决的问题，而不必考虑计算机语言的细节，从而回归语言的服务功能。

（2）开源，拥有众多的开发群体

用户可以查看Python源代码，研究其代码细节或进行二次开发。用户不需要为使用Python支付费用，也不涉及版权问题。因为开源，越来越多的优秀程序员加入到Python开发中，Python的功能也会愈加丰富和完善。

（3）Python是解释型语言

使用Python语言编写的程序可以直接从源代码运行。在计算机内部，Python解释器先把源代码转换成字节码的中间形式，然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。Python是解释型语言，用户可以将一些代码行在交互方式下直接测试执行，使得Python的学习更加简单。

（4）良好的跨平台性和可移植性

Python的开源本质，决定了它可以被移植到多个平台。如果用户的Python程序使用了依赖于系统的特性，Python程序可能需要修改与平台相关的代码。Python的应用平台包括Linux、Windows、Macintosh、Solaris、OS/2、FreeBSD、Amiga、Android、iOS等。

（5）面向对象

Python既支持面向过程的编程，也支持面向对象的编程。在“面向过程”的语言中，程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在“面向对象”的语言中，程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。与其他主要的语言（如C++和Java）相比，Python以一种非常强大又简单的方式实现面向对象编程，为大型程序的开发提供了方便。

（6）可扩展性和丰富的第三方库

Python中可以运行C/C++编写的程序，以便某段关键代码可以运行得更快或者希望某些算法不公开。用户也可以把Python程序嵌入到C/C++程序中，提高C/C++程序的脚本能力，使其具有良好的可扩展性。

Python还有功能强大的开发库。Python标准库可以处理各种工作，包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、HTML、WAV文件、密码系统、GUI（图形用户界面）和其他与系统有关的操作。除了这些标准库，它还有大量高质量的第三方库，如wxPython、Twisted和Python图像库等。

1.2.3 Python的应用

Python的应用领域覆盖了Web开发、科学运算、系统运维、GUI编程、数据库编程等诸多方面。

（1）Web开发

Python包含标准的Internet模块，可用于实现网络通信及应用。Python的第三方框架包括Django、Web2py、Zope等，可以让程序员方便地开发Web应用程序。典型的Web应用，如Google爬虫、Google广告、世界上最大的视频网站YouTube、豆瓣、知乎等都是使用Python开发的。

（2）科学运算

Python广泛应用于人工智能与深度学习领域，典型的第三方库包括NumPy、SciPy、Matplotlib等。随着众多程序库的开发，使得Python越来越适合于进行科学计算、绘制高质量的2D和3D图像。例如，美国航天局（NASA）多使用Python进行数据分析和运算。

（3）云计算

Python是云计算方面应用最广的语言，其典型应用OpenStack就是一个开源的云计算管理平台项目。

（4）系统运维

Python是运维人员必备的语言。Python标准库包含多个调用操作系统功能的库。通过第三方软件包pywin32，Python能够访问Windows API。使用Ironpython，Python能够直接调用Net Framework。一般而言，使用Python编写的系统管理脚本在可读性、性能、代码重用度、扩展性等方面都优于普通的Shell脚本。

（5）GUI编程

Python可以非常简单、快捷地实现GUI程序。Python内置了Tkinter的标准面向对象接口TkGUIAPI，可以非常方便地开发图形应用程序，还可以使用其他一些扩展包（如WxPython、PyQT、Dabo等）在Python中创建GUI应用。