Python 语言简介

历史

Python 是一种高级编程语言，由荷兰程序员吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）在1989年圣诞节期间开始设计，并于1991年首次发布。

Python 的名字来源于英国喜剧团体 Monty Python，而不是蟒蛇。吉多·范罗苏姆是 Monty Python 的粉丝，因此选择了这个名字。

Python 的发展历程：

1991年：Python 0.9.0 发布，包含了类、异常处理、函数和核心数据类型
1994年：Python 1.0 发布，包含了 lambda、map、filter 和 reduce 等函数式编程工具
2000年：Python 2.0 发布，引入了列表推导式、垃圾回收系统等重要特性
2008年：Python 3.0 发布，这是一个不向后兼容的版本，修复了语言设计上的缺陷
2020年：Python 2 正式停止维护，Python 3 成为唯一的官方版本

如今，Python 已经成为世界上最受欢迎的编程语言之一，广泛应用于 Web 开发、数据科学、人工智能、自动化脚本等领域。

Python 的特点

Python 能够在众多编程语言中脱颖而出，主要得益于以下特点：

（1）简洁易读

Python 的语法设计非常简洁，接近自然语言，易于理解和学习。Python 强调代码的可读性，使用缩进来表示代码块，而不是大括号。

# Python 代码示例
# 这是一个条件判断语句，根据变量 age 的值输出不同的结果
if age >= 18:
    print("你已经成年了")  # 如果 age 大于或等于 18，输出"你已经成年了"
else:
    print("你还未成年")    # 否则，输出"你还未成年"

（2）解释型语言

Python 是解释型语言，不需要编译就能直接运行。这使得开发和调试变得更加便捷，可以交互式地执行代码。

（3）跨平台

Python 程序可以在 Windows、macOS、Linux 等多种操作系统上运行，具有良好的跨平台兼容性。

（4）丰富的标准库

Python 拥有"内置电池"（batteries included）的哲学，提供了丰富的标准库，涵盖了文件操作、网络编程、数据处理、图形界面等各个方面。

（5）强大的第三方生态

Python 拥有庞大的第三方库生态系统，通过 pip 包管理器可以轻松安装和使用各种功能强大的库，如： - Web 开发：Django、Flask - 数据科学：NumPy、Pandas、Matplotlib - 机器学习：Scikit-learn、TensorFlow、PyTorch - 爬虫：Requests、Scrapy

（6）面向对象

Python 支持面向对象编程，同时也支持函数式编程和过程式编程，编程范式灵活多样。

（7）动态类型

Python 是动态类型语言，变量不需要声明类型，类型检查在运行时进行，这提高了开发效率。

（8）开源免费

Python 是开源软件，可以自由使用、修改和分发，这促进了其快速发展和广泛应用。

Python 的应用领域

Python 的应用领域非常广泛：

🌐 Web 开发

框架：Django、Flask、FastAPI
应用：Instagram、Pinterest、Dropbox 等知名网站

📊 数据科学与分析

库：Pandas、NumPy、Matplotlib、Seaborn
应用：数据清洗、统计分析、数据可视化

🤖 人工智能与机器学习

库：TensorFlow、PyTorch、Scikit-learn、Keras
应用：深度学习、自然语言处理、计算机视觉

🔬 科学计算

库：SciPy、SymPy、Jupyter
应用：科学研究、工程计算、学术分析

🕷️ 网络爬虫

库：Requests、Scrapy、BeautifulSoup
应用：数据采集、信息抓取

🎮 游戏开发

库：Pygame、Panda3D
应用：2D/3D 游戏开发

🔧 自动化脚本

应用：系统管理、文件处理、任务自动化

📱 桌面应用开发

库：Tkinter、PyQt、Kivy
应用：跨平台桌面应用

Python 的版本

目前 Python 主要有两个大版本：

Python 2.x（已停止维护）

最后版本：Python 2.7.18（2020年4月发布）
状态：2020年1月1日起停止官方支持
特点：语法相对简单，但存在一些设计缺陷

Python 3.x（当前主流版本）

首个版本：Python 3.0（2008年12月发布）
当前版本：Python 3.12（2023年10月发布）
特点：修复了 Python 2 的设计缺陷，语法更加规范

重要提示：本教程基于 Python 3.x 版本，建议学习者使用 Python 3.8 或更高版本。

主要版本特性

Python 3.6：引入了 f-string 格式化字符串
Python 3.7：引入了数据类（dataclasses）
Python 3.8：引入了海象操作符（:=）
Python 3.9：改进了字典合并操作
Python 3.10：引入了模式匹配（match-case）
Python 3.11：显著提升了性能
Python 3.12：进一步优化性能和错误信息

Python 的安装与环境

安装 Python

Windows 系统

访问 Python 官网
下载最新版本的 Python 安装包
运行安装程序，记得勾选"Add Python to PATH"

macOS 系统

# 使用 Homebrew 安装
# Homebrew 是 macOS 上的包管理工具，可以方便地安装和管理软件
brew install python3

# 或者从官网下载安装包
# 访问 Python 官网下载安装包，适合不熟悉命令行的用户

Linux 系统

# Ubuntu/Debian
# 更新软件包列表，确保安装的是最新版本
sudo apt update
# 安装 Python 3 和 pip（Python 包管理工具）
sudo apt install python3 python3-pip

# CentOS/RHEL
# 使用 yum 包管理器安装 Python 3 和 pip
sudo yum install python3 python3-pip

验证安装

# 检查 Python 版本
# 使用 python3 --version 命令查看 Python 3 的版本
python3 --version

# 或者
# 在某些系统中，python 命令可能指向 Python 2，因此建议使用 python3
python --version

Python 解释器

Python 提供了交互式解释器，可以直接执行 Python 代码：

1
2
3

# 启动 Python 解释器
# 输入 python3 命令进入交互式 Python 环境，可以直接执行 Python 代码
python3

# 在 Python 交互式环境中，可以直接输入代码并立即看到结果
>>> print("Hello, Python!")  # 打印字符串 "Hello, Python!"
Hello, Python!
>>> 2 + 3                 # 计算 2 加 3 的结果
5
>>> exit()               # 退出 Python 交互式环境

Hello World 示例

让我们从经典的 "Hello World" 程序开始：

创建 Python 文件

创建一个名为 hello.py 的文件：

# hello.py
# 这是一个简单的 Python 脚本，打印两条欢迎信息
print("Hello, World!")          # 打印 "Hello, World!"
print("欢迎来到 Python 的世界！")  # 打印中文欢迎信息

运行程序

1	`python3 hello.py`

输出结果：

1 2	`Hello, World! 欢迎来到 Python 的世界！`

交互式运行

也可以在 Python 解释器中直接运行：

>>> print("Hello, World!")
Hello, World!

Python 之禅

Python 有一个著名的设计哲学，称为"Python 之禅"（The Zen of Python），可以通过以下命令查看：

import this

其中包含了 Python 的设计原则，如：

优美胜于丑陋（Beautiful is better than ugly）
明了胜于晦涩（Explicit is better than implicit）
简洁胜于复杂（Simple is better than complex）
可读性很重要（Readability counts）

这些原则指导着 Python 的发展，也是编写 Python 代码时应该遵循的理念。

小结

Python 是一门优秀的编程语言，具有语法简洁、功能强大、应用广泛等特点。无论你是编程初学者还是有经验的开发者，Python 都是一个值得学习和掌握的语言。

在接下来的章节中，我们将深入学习 Python 的语法基础、数据类型、控制结构等核心概念，逐步掌握 Python 编程的精髓。