初识python语言

野性酷女 2023-05-30 06:12 85阅读 0赞

### Introduction to python language ###

*  引言
 *  第一节 编程语言分类（Classification of programming languages）
 *   *  01 机器语言 （Machine language）
     *  02 汇编语言 （Assembly language）
     *  03 高级语言 （A high-level language）
     *   *  03-1 编译型
         *  03-2 解释型
         *  03-3 对比
         *  03-4 总结
 *  第二节 初识python（Python is introduced）
 *   *  01 python简介
     *  02 Python解释器分类
 *  第三节 安装cpython解释器（Install the cpython interpreter）
 *  第四节 第一个python程序（The first python program）
 *  第五节 IDE工具pycharm

# 引言 #

基于[上一章][Link 1]（计算机核心基础）所学，有了计算机硬件，再在硬件之上安装好操作系统，我们就有了一个应用程序的运行平台，我们接下来的任务就是学习如何使用某款编程语言来开发应用程序。  
本章的主题是先带大家了解下编程语言，然后重点介绍python这门编程语言  
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# 第一节 编程语言分类（Classification of programming languages） #

## 01 机器语言 （Machine language） ##

**机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合**。它是计算机的设计者通过计算机的硬件结构赋予计算机的操作功能。机器语言具有**灵活、直接执行和速度快**等特点。不同型号的计算机其机器语言是不相通的，按着一种计算机的机器指令编制的程序，不能在另一种计算机上执行。

一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码，指令的基本格式如，操作码字段和地址码字段，其中操作码指明了指令的操作性质及功能，地址码则给出了操作数或操作数的地址。

用机器语言编写程序，编程人员要首先熟记所用计算机的全部指令代码和代码的涵义。手编程序时，程序员得自己处理每条指令和每一数据的存储分配和输入输出，还得记住编程过程中每步所使用的工作单元处在何种状态。这是一件十分繁琐的工作。编写程序花费的时间往往是实际运行时间的几十倍或几百倍。而且，编出的程序全是些0和1的指令代码，**直观性差，还容易出错**。除了计算机生产厂家的专业人员外，绝大多数的程序员已经不再去学习机器语言了。  
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> 你可以找到更多关于机器语言的信息[here][].

## 02 汇编语言 （Assembly language） ##

不难看出机器语言作为一种编程语言， 灵活性较差可阅读性也很差，为了减轻机器语言带给软件工程师的不适应，人们**对机器语言进行了升级和改进：用一些容易理解和记忆的字母，单词来代替一个特定的指令**。通过这种方法，人们很容易去阅读 已经完成的程序或者理解程序正在执行的功能，对现有程序的bug修复以及运营维护都变得更加简单方便，这种语言就是我们所说的汇编语言， 即第二代计算机语言。

比起机器语言，汇编语言具有更高的机器相关性，更加便于记忆和书写，但又同时**保留了机器语言高速度和高效率的特点**。汇编语言仍是面向机器的语言，很难从其代码上理解程序设计意图，设计出来的程序**不易被移植**，故不像其他大多数的高级计算机语言一样被广泛应用。所以在高级语言高度发展的今天，它**通常被用在底层，通常是程序优化或硬件操作的场合**。

汇编程序的每一句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作。例如移动、自增，因此**汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错**，而且使用汇编语言编程需要有更多的计算机专业知识，但汇编语言的优点也是显而易见的，用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能够实现的，而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小，而且执行速度很快。  
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> 你可以找到更多关于汇编语言的信息[here][here 1].

## 03 高级语言 （A high-level language） ##

在编程语言经历了机器语言，汇编语言等更新之后，人们发现了限制程序推广的关键因素——**程序的可移植性**。需要设计一个能够**不依赖于计算机硬件，能够在不同机器上运行的程序**。这样可以免去很多编程的重复过程，提高效率，同时这种语言又要接近于数学语言或人的自然语言。在计算机还很稀缺的50年代，诞生了第一个高级编程语言。当时计算机的造价不菲，但是每天的计算量有有限，如何有效的利用计算机有限的计算能力成为了当时人们面对的问题。同时，因为资源的稀缺， 计算机的运行效率也成为了那个年代工程师追寻的目标。为了更高效的使用计算机，人们设计出了高级编程语言，来满足人们对于高效简洁编程语言的追求。

高级语言是**与操作系统打交道**的，此处的高级指的是高层、开发者无需考虑硬件细节，因而开发效率可以得到极大的提升，但正因为高级语言离硬件较远，更贴近人类语言，人类可以理解，而计算机则需要通过翻译才能理解，所以**执行效率会低于低级语言**。

按照翻译的方式的不同，高级语言又分为两种：

### 03-1 编译型 ###

**程序在执行之前需要一个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言的文件，运行时不需要重新翻译，直接使用编译的结果**就行了。程序执行效率高，依赖编译器，**跨平台性差**些。如**C、C++**、Delphi等。

编译型语言写的程序执行之前，需要一个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言的文件，比如exe文件，以后要运行的话就不用重新翻译了，直接使用编译的结果就行了（exe文件），因为翻译只做了一次，**运行时不需要翻译**，所以编译型语言的**程序执行效率高**。

### 03-2 解释型 ###

解释性语言编写的程序不进行预先编译，以文本方式存储程序代码。在发布程序时，看起来省了道编译工序。但是，**在运行程序的时候，解释性语言必须先解释再运行**。

解释性语言在运行程序的时候才翻译，比如解释性basic语言，专门有一个解释器能够直接执行basic程序，每个语句都是执行的时候才翻译。这样解释性语言每执行一次就要翻译一次，**效率比较低**。

### 03-3 对比 ###

前者由于程序执行速度快，同等条件下对系统要求较低，因此像**开发操作系统、大型应用程序、数据库系统等时都采用**它，像**C/C++**、Pascal/Object Pascal（Delphi）等都是**编译语言**，而一些**网页脚本、服务器脚本及辅助开发接口这样的对速度要求不高、对不同系统平台间的兼容性有一定要求的程序则通常使用解释性语言**，如Java、JavaScript、VBScript、Perl、**Python**、Ruby、MATLAB 等等。

**编译语言移植性差**：编译性语言例如c语言：用c语言开发了程序后，需要通过编译器把程序编译成机器语言（即计算机识别的二进制文件，因为不同的操作系统计算机识别的二进制文件是不同的），所以c语言程序进行移植后，要重新编译。（如windows编译成ext文件，linux编译成erp文件）。

**解释性语言移植性强**：例如java语言，java程序首先通过编译器编译成class文件，如果在windows平台上运行，则通过windows平台上的java虚拟机（VM）进行解释。如果运行在linux平台上，则通过linux平台上的java虚拟机进行解释执行。所以说能跨平台，前提是平台上必须要有相匹配的java虚拟机。如果没有java虚拟机，则不能进行跨平台。

### 03-4 总结 ###

\#1、执行效率：机器语言>汇编语言>高级语言（编译型>解释型）

\#2、开发效率：机器语言<汇编语言<高级语言（编译型<解释型）

\#3、跨平台性：解释型具有极强的跨平台型

Python是一种跨平台的计算机程序设计语言。是一种面向对象的动态类型语言，最初被设计用于编写自动化脚本(shell)，随着版本的不断更新和语言新功能的添加，越来越多被用于独立的、大型项目的开发。  
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# 第二节 初识python（Python is introduced） #

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## 01 python简介 ##

python的创始人为吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）。Python这个名字，来自Guido所挚爱的电视剧Monty Python’s Flying Circus，他希望这个新的叫做Python的语言，能符合他的理想：创造一种C和shell之间，语法能够像shell一样简洁，易学易用、可拓展性强，同时兼顾C的强大功能。于是Guido在1989年的圣诞节期间，开始编写能够解释Python语言语法的解释器。

Python崇尚优美、清晰、简单，是一个优秀并广泛使用的语言。[最新的TIOBE排行榜][TIOBE]，Python已飙升至世界第三。

Python可以应用于众多领域，如：人工智能、数据分析、爬虫、金融量化、云计算、WEB开发、自动化运维/测试、游戏开发、网络服务、图像处理等众多领域。目前业内几乎所有大中型互联网企业都在使用Python，如：Youtube、Dropbox、BT、Quora（中国知乎）、豆瓣、知乎、Google、Yahoo!、Facebook、NASA、百度、腾讯、汽车之家、美团等。[更多应用案例][Link 2]  
![在这里插入图片描述][20191107214510140.png]  
**优点：**

1.  Python的定位是“优雅”、“明确”、“简单”，所以Python程序看上去总是**简单易懂**，初学者学Python，不但入门容易，而且将来深入下去，可以编写那些非常非常复杂的程序。
2.  **开发效率非常高，Python有非常强大的第三方库**，基本上你想通过计算机实现任何功能，Python官方库里都有  
    相应的模块进行支持，直接下载调用后，在基础库的基础上再进行开发，大大降低开发周期，避免重复造轮子。
3.  **高级语言**————当你用Python语言编写程序的时候，你无需考虑诸如如何管理你的程序使用的内存一类的底层细节
4.  **可移植性**————由于它的开源本质，Python已经被移植在许多平台上（经过改动使它能够工作在不同平台上）。如果你小心地避免使用依赖于系统的特性，那么你的所有Python程序无需修改就几乎可以在市场上所有的系统平台上运行
5.  **可扩展性**————如果你需要你的一段关键代码运行得更快或者希望某些算法不公开，你可以把你的部分程序用C或C++编写，然后在你的Python程序中使用它们。
6.  **可嵌入性**————你可以把Python嵌入你的C/C++程序，从而向你的程序用户提供脚本功能

**缺点：**  
7. **代码不能加密**  
　　因为PYTHON是解释性语言，它的源码都是以明文形式存放的，不过我不认为这算是一个缺点，如果你的项目要求源代码必须是加密的，那你一开始就不应该用Python来去实现。  
8. **多线程支持不好**——后面会讲  
9. **Python慢**  
　　Python相对C语言确实慢很多，但其实这里所指的速度慢在大多数时候我们是无法感知的，比如说，是用C语言程序开发了一个程序，执行需要花0.01秒，使用Python实现同样功能的程序，需要花0.1秒的时间，虽然相差10倍，但是我们基本是感知不到的。更多的时候，程序慢是程序员实现功能方式导致的。就好像开罐头的时候，有的人用牙咬，有的人用工具，这样两个人的效率相比起来就差了很多。  
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## 02 Python解释器分类 ##

**Python的官方版本，使用C语言实现，使用最为广泛，CPython实现会将源文件（py文件）转换成字节码文件（pyc文件），然后运行在Python虚拟机上。**

**Jyhton**  
Python的Java实现，Jython会将Python代码动态编译成Java字节码，然后在JVM上运行。

**IronPython**  
Python的C\#实现，IronPython将Python代码编译成C\#字节码，然后在CLR上运行。（与Jython类似）

**PyPy（特殊）**  
Python实现的Python，将Python的字节码字节码再编译成机器码。

RubyPython、Brython …

Python的解释器很多，但使用最广泛的还是CPython。如果要和Java或.Net平台交互，最好的办法不是用Jython或IronPython，而是通过网络调用来交互，确保各程序之间的独立性。  
![在这里插入图片描述][20191107224201950.png]

# 第三节 安装cpython解释器（Install the cpython interpreter） #

Python解释器目前已支持所有主流操作系统，在Linux,Unix,Mac系统上自带Python解释器，在Windows系统上需要安装一下，具体步骤如下。

打开[官网][Link 3]，按提示下载即可  
![在这里插入图片描述][20191107222502178.png]  
![在这里插入图片描述][20191107222527604.png]  
![在这里插入图片描述][20191107222554384.png]  
![在这里插入图片描述][2019110722262057.png]  
![在这里插入图片描述][20191107222644964.png]  
![在这里插入图片描述][20191107222706661.png]  
**测试安装是否成功**  
![在这里插入图片描述][20191107222805883.png]  
![在这里插入图片描述][20191107222823799.png]

# 第四节 第一个python程序（The first python program） #

**方式一：交互模式**  
![在这里插入图片描述][20191107223937423.png]  
**方式二：脚本文件运行**

1、打开一个文本编辑工具，写入下述代码，并保存文件，此处文件的路径为D:\\test.py。强调：python解释器执行程序是解释执行，解释的根本就是打开文件读内容，因此文件的后缀名没有硬性限制，但通常定义为.py结尾  
print(‘hello world’)

2、打开cmd，运行命令，如下图  
![在这里插入图片描述][20191107224135450.png]

# 第五节 IDE工具pycharm #

在编写第一个python程序时，存在以下问题，严重影响开发效率

**问题一：我们了解到一个python程序从开发到运行需要操作至少两个软件**  
1、打开一个软件：文本编辑器，创建文本来编写程序  
2、打开cmd，然后输入命令执行pyton程序

**问题二：在开发过程中，并没代码提示以及纠错功能**

**综上，如果能有一款工具能够集成n个软件的功能，同时又代码提示以及纠错等功能，那么将会极大地提升程序员的开发效率，这就是IDE的由来，IDE全称Integrated Development Environment，即集成开发环境，最好的开发Python程序的IDE就是PyCharm**。

[pycharm专业版官方下载链接][pycharm]：选择Professional专业版正常下载并安装

安装完成后[注册][Link 4]，然后启动，会让你先创建一个项目，其实就是一个文件夹，我们以后的代码都存在这里面。  
![在这里插入图片描述][20191107224941289.png]  
![在这里插入图片描述][20191107224958634.png]  
![在这里插入图片描述][20191107225052440.png]  
在test.py中写代码，输入关键字的开头可以用tab键补全后续，并且会有代码的错误提示。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjg5NzM2_size_16_color_FFFFFF_t_70]

![在这里插入图片描述][20191107225919632.png]

[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_35289736/article/details/102888131
[20191107194204792.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107194204792.png
[20191107200755383.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107200755383.png
[here]: https://baike.baidu.com/item/%E6%9C%BA%E5%99%A8%E8%AF%AD%E8%A8%80/2019225?fr=aladdin
[2019110720144731.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2019110720144731.png
[here 1]: https://baike.baidu.com/item/%E6%B1%87%E7%BC%96%E8%AF%AD%E8%A8%80/61826?fr=aladdin
[20191107210922870.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107210922870.png
[20191107211721415.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107211721415.png
[TIOBE]: https://www.tiobe.com/tiobe-index/
[Link 2]: https://www.python.org/about/success/
[20191107214510140.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107214510140.png
[20191107214625271.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107214625271.png
[20191107224201950.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107224201950.png
[Link 3]: https://www.python.org
[20191107222502178.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107222502178.png
[20191107222527604.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107222527604.png
[20191107222554384.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107222554384.png
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[20191107222823799.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107222823799.png
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[20191107224135450.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191107224135450.png
[pycharm]: http://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows
[Link 4]: https://www.jianshu.com/p/3083f8e14fcf
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