從你開始學(xué)習(xí)編程的那一刻起，就注定了以后所要走的路—從編程學(xué)習(xí)者開始，依次經(jīng)歷實(shí)習(xí)生、程序員、軟件工程師、架構(gòu)師、CTO等職位的磨礪；當(dāng)你站在職位頂峰的位置驀然回首時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的成功并不是偶然，在程序員的成長之路上會(huì)有不斷修改代碼、尋找并解決Bug、不停測試程序和修改項(xiàng)目的經(jīng)歷。

不可否認(rèn)的是，只要你在自己的開發(fā)生涯中穩(wěn)扎穩(wěn)打，并且善于總結(jié)和學(xué)習(xí)，最終將會(huì)得到可喜的收獲。

進(jìn)入2018年后，身邊越來越多的人說Python語言如日中天了，也有人說Python的發(fā)展速度像坐了火箭一般。究竟Python語言有什么神奇之處，讓廣大程序員們對它如癡如醉？

本文將詳細(xì)介紹Python語言的發(fā)展歷程和特點(diǎn)，和讀者一起找到上述問題的答案。

Python語言基礎(chǔ)

曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)的熱播劇《瑯琊榜》有云：遙映人間冰雪樣，暗香幽浮曲臨江，遍識天下英雄路，俯首江左有梅郎……瑯琊榜就和武俠小說中的高手排行榜差不多。

其實(shí)在編程語言中也有自己的“瑯琊榜”，這就是TIOBE編程語言社區(qū)排行榜，榜單會(huì)每月更新一次，榜單的排名客觀公正地展示了各門編程語言的地位。

1.1.1編程世界的“瑯琊榜”

TIOBE編程語言社區(qū)排名使用著名的搜索引擎（諸如Google、MSN、Yahoo!、Wikipedia、YouTube以及Baidu等）進(jìn)行計(jì)算，在2017年上半年，Java語言和C語言依然是最大的贏家。其實(shí)在最近幾年的榜單中，程序員們早已習(xí)慣了C語言和Java的“二人轉(zhuǎn)”局面。表1-1是2017年12月榜單中的前幾名排名信息。

表1-12017年12月編程語言使用率統(tǒng)計(jì)表

1.1.2Python為什么這么火

相信TIOBE編程語言社區(qū)排行榜中的排名會(huì)出乎很多讀者的意料，Python語言竟然排在PHP、JavaScript等眾多常用開發(fā)語言的前面。這似乎不合乎常理，因?yàn)樵谟∠笾泻苌儆腥颂峒癙ython，反而經(jīng)常聽大家談起C、C++、Java、C#和PHP，Python語言為什么這么火呢？筆者認(rèn)為Python語言之所以如此受大家歡迎，主要有如下兩個(gè)原因。

（1）簡單

無論是對于廣大學(xué)習(xí)者還是程序員，簡單就擁有了最大的吸引力。既然都能實(shí)現(xiàn)同樣的功能，人們有什么理由不去選擇更加簡單的開發(fā)語言呢？例如，在運(yùn)行Python程序時(shí)，只需要簡單地輸入Python代碼后即可運(yùn)行，而不需要像其他語言（例如C或C++）那樣需要經(jīng)過編譯和鏈接等中間步驟。

Python可以立即執(zhí)行程序，這樣便形成了一種交互式編程體驗(yàn)和不同情況下快速調(diào)整的能力，往往在修改代碼后能立即看到程序改變后的效果。

（2）功能強(qiáng)大

Python語言可以用來作為批處理語言，寫一些簡單工具，處理一些數(shù)據(jù)，作為其他軟件的接口調(diào)試等。

Python語言可以用來作為函數(shù)語言，進(jìn)行人工智能程序的開發(fā)，具有Lisp語言的大部分功能。

Python語言可以用來作為過程語言，進(jìn)行常見的應(yīng)用程序開發(fā)，可以和VB等語言一樣應(yīng)用。

Python語言可以用來作為面向?qū)ο笳Z言，具有大部分面向?qū)ο笳Z言的特性，經(jīng)常作為大型應(yīng)用軟件的原型開發(fā)語言，然后再用C++語言改寫，而有些應(yīng)用軟件則直接使用Python來開發(fā)。

1.1.3Python語言的特點(diǎn)

除了上一小節(jié)介紹的簡單和功能強(qiáng)大外，Python語言還有如下特點(diǎn)。

（1）面向?qū)ο?/p>

Python是一門面向?qū)ο缶幊蹋嫦驅(qū)ο缶幊炭s寫為“OOP”）的語言，它的類模塊支持多態(tài)、操作符重載和多重繼承等高級概念，并且以Python特有的簡潔的語法和類型，面向?qū)ο笫忠子谑褂谩?/p>

除了作為一種強(qiáng)大的代碼構(gòu)建和重用手段以外，Python的面向?qū)ο筇匦允顾蔀槊嫦驅(qū)ο笳Z言（如C++和Java）的理想腳本工具。例如，通過適當(dāng)?shù)卣迟N代碼，Python程序可以對C++、Java和C#的類進(jìn)行子類的定制。

（2）免費(fèi)

Python的使用和分發(fā)是完全免費(fèi)的，就像其他的開源軟件一樣，如Perl、Linux和Apache。開發(fā)者可以從Internet上免費(fèi)獲得Python的源代碼。復(fù)制Python，將其嵌入你的系統(tǒng)或者隨產(chǎn)品一起發(fā)布都沒有任何限制。

（3）可移植

Python語言的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)是由可移植的ANSI C編寫的，可以在目前所有的主流平臺上編譯和運(yùn)行。現(xiàn)在從PDA到超級計(jì)算機(jī)，到處都可以見到Python程序的運(yùn)行。Python語言可以在下列平臺上運(yùn)行（注意，這并不是全部，而僅僅是筆者所知道的一部分）。

Linux和UNIX系統(tǒng)。

微軟Windows。

Mac OS（包括OS X和Classic）。

BeOS、OS/2、VMS和QNX。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，例如VxWorks。

Cray超級計(jì)算機(jī)和IBM大型機(jī)。

運(yùn)行Palm OS、PocketPC和Linux的PDA。

游戲終端。

（4）混合開發(fā)

Python程序可以以多種方式輕易地與其他語言編寫的組件融合在一起。例如，通過使用Python的C語言API可以幫助Python程序靈活地調(diào)用C程序。這意味著可以根據(jù)需要給Python 程序添加功能，或者在其他環(huán)境系統(tǒng)中使用Python。

例如，將Python與C或者C++寫成的庫文件混合起來，使Python成為一個(gè)前端語言和定制工具，這使Python成為一個(gè)很好的快速原型工具。出于開發(fā)速度的考慮，系統(tǒng)可以先使用Python實(shí)現(xiàn)，之后轉(zhuǎn)移至C，這樣可以根據(jù)不同時(shí)期性能的需要逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。

安裝Python

古人云：工欲善其事，必先利其器。在使用Python語言進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，需要先搭建其開發(fā)環(huán)境。本節(jié)將首先詳細(xì)講解安裝Python的知識，為讀者步入本書后面知識的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

1.2.1選擇版本

因?yàn)镻ython語言是跨平臺的，可以運(yùn)行在Windows、Mac OS、Linux、UNIX和各種其他系統(tǒng)上，所以說Python可以安裝在這些系統(tǒng)中。并且在Windows上寫的Python程序，可以放到Linux系統(tǒng)上運(yùn)行。

到目前為止，Python最為常用的版本有兩個(gè)：一個(gè)是2.x版，一個(gè)是3.x版。

這兩個(gè)版本是不兼容的，因?yàn)槟壳癙ython正在朝著3.x版本進(jìn)化，在進(jìn)化過程中，大量針對2.x版本的代碼要修改后才能運(yùn)行，所以，目前有許多第三方庫還暫時(shí)無法在3.x版本上使用。

讀者可以根據(jù)自己的需要選擇進(jìn)行下載和安裝，以下主要針對Python 3.x版本語法和標(biāo)準(zhǔn)庫進(jìn)行講解。

1.2.2在Windows系統(tǒng)中下載并安裝Python

因?yàn)镻ython可以在Windows、Linux和Mac這當(dāng)今三大主流的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行，所以接下來將詳細(xì)講解在這3種操作系統(tǒng)中安裝Python的方法。接下來，將首先講解在Windows系統(tǒng)中下載并安裝Python的過程。

（1）登錄Python官方網(wǎng)站，單擊頂部導(dǎo)航中的Downloads鏈接，出現(xiàn)如圖1-1所示的下載頁面。

圖1-1Python下載頁面

（2）因?yàn)楫?dāng)前計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)是Windows系統(tǒng)，所以單擊“Looking for Python with a different OS? Python for”后面的Windows鏈接，出現(xiàn)如圖1-2所示的Windows版下載界面。

圖1-2Windows版下載界面

圖1-2所示的都是Windows系統(tǒng)平臺的安裝包，其中x86適合32位操作系統(tǒng)，x86-64適合64位操作系統(tǒng)。并且可以通過如下3種途徑獲取Python。

web-based installer：需要通過聯(lián)網(wǎng)完成安裝。

executable installer：通過可執(zhí)行文件(*.exe)方式安裝。

embeddable zip file：這是嵌入式版本，可以集成到其他應(yīng)用程序中。

（3）因?yàn)楣P者的計(jì)算機(jī)是64位操作系統(tǒng)，所以需要選擇一個(gè)64位的安裝包，當(dāng)前（筆者寫稿時(shí)）最新版本“Windows x86-64 executable installer”。

在如圖1-3所示的下載對話框中，單擊“下載”按鈕后開始下載。

圖1-3下載對話框界面

（4）下載成功后得到一個(gè)“.exe”格式的可執(zhí)行文件，雙擊此文件開始安裝。在第一個(gè)安裝界面中勾選下面兩個(gè)復(fù)選框，然后單擊Install Now按鈕，如圖1-4所示。

圖1-4第一個(gè)安裝界面

（5）彈出如圖1-5所示的安裝進(jìn)度對話框進(jìn)行安裝。

圖1-5安裝進(jìn)度對話框

（6）安裝完成后的界面如圖1-6所示，單擊“Close”按鈕完成安裝。

圖1-6安裝完成界面

（7）依次單擊“開始”“運(yùn)行”，輸入cmd后打開DOS命令界面，然后輸入“python”驗(yàn)證是否安裝成功。彈出如圖1-7所示的界面表示安裝成功。

圖1-7表示安裝成功

1.2.3在Mac系統(tǒng)中下載并安裝Python

在Mac OS X中都已經(jīng)默認(rèn)安裝了Python，開發(fā)者只需要安裝一個(gè)文本編輯器來編寫Python程序即可，并且需要確保其配置信息正確無誤。要想檢查當(dāng)前使用的蘋果系統(tǒng)是否安裝了Python，需要完成如下工作。

（1）打開終端窗口（和Windows系統(tǒng)中的cmd控制臺類似）

打開“Applications/Utilities”文件夾，選擇打開里面的Terminal，這樣可以打開一個(gè)終端窗口。另外，也可以按下鍵盤中的“Command + 空格”組合鍵，再輸入terminal并按回車鍵打開終端窗口。

（2）輸入“python”命令

為了確定是否安裝了Python，接下來，需要執(zhí)行命令“python”（注意，其中的p是小寫的）。如果輸出了類似于下面的內(nèi)容，指出了安裝的Python版本，這表示Python已經(jīng)安裝成功。最后的“>>>”是一個(gè)提示符，讓我們能夠進(jìn)一步輸入Python命令。

$ python

Python 3.6.1 (default, Mar 9 2016, 22:15:05)

[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 5.0 (clang-500.0.68)] on darwin

Type "help", "copyright", "credits", or "license" for more information.

>>>

上述輸出表明，當(dāng)前計(jì)算機(jī)默認(rèn)使用的Python版本為Python 3.6.1。看到上述輸出后，如果要退出Python并返回終端窗口，可按Control + D組合鍵或執(zhí)行命令exit()。

1.2.4在Linux系統(tǒng)中下載并安裝Python

在眾多開發(fā)者的眼中，Linux系統(tǒng)是專門為開發(fā)者所設(shè)計(jì)的。在大多數(shù)的Linux計(jì)算機(jī)中，都已經(jīng)默認(rèn)安裝了Python。要在Linux系統(tǒng)中編寫Python程序，開發(fā)者幾乎不用安裝什么軟件，也幾乎不用修改設(shè)置。要想檢查當(dāng)前使用的Linux系統(tǒng)是否安裝了Python，需要完成如下工作。

（1）在系統(tǒng)中運(yùn)行應(yīng)用程序Terminal（如果使用的是Ubuntu，可以按下Ctrl + Alt + T組合鍵），打開一個(gè)終端窗口。

（2）為了確定是否安裝了Python，需要執(zhí)行“python”命令（請注意，其中的p是小寫的）。

如果輸出類似下面這樣輸出安裝版本的結(jié)果，則表示已經(jīng)安裝了Python；最后的“>>>”是一個(gè)提示符，讓我們能夠繼續(xù)輸入Python命令。

$ python

Python 2.7.6 (default, Mar 22 2014, 22:59:38)

[GCC 4.8.2] on linux2

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>>

上述輸出表明，當(dāng)前計(jì)算機(jī)默認(rèn)使用的Python版本為Python 2.7.6。看到上述輸出后，如果要退出Python并返回終端窗口，可按Ctrl + D組合鍵或執(zhí)行命令exit()。

要想檢查系統(tǒng)是否安裝了Python 3，可能需要指定相應(yīng)的版本，例如嘗試執(zhí)行命令python3。

$ python3

Python 3.6.0 (default, Sep 17 2016, 13:05:18)

[GCC 4.8.4] on linux

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>>

上述輸出表明，在當(dāng)前Linux系統(tǒng)中也安裝了Python 3，所以開發(fā)者可以使用這兩個(gè)版本中的任何一個(gè)。在這種情況下，需要將本書中的命令python都替換為python3。在大多數(shù)情況下，在Linux系統(tǒng)上都默認(rèn)安裝了Python。

Python開發(fā)工具介紹

在安裝Python后，接下來需要選擇一款開發(fā)工具來編寫Python程序。市面中有很多種支持Python的開發(fā)工具，下面將簡要介紹幾種主流的開發(fā)工具。

1.3.1使用IDLE

IDLE是Python自帶的開發(fā)工具，它是應(yīng)用Python第三方庫的圖形接口庫Tkinter開發(fā)的一個(gè)圖形界面的開發(fā)工具，其主要特點(diǎn)如下所示。

跨平臺，包括Windows、Linux、UNIX和Mac OS X。

智能縮進(jìn)。

代碼著色。

自動(dòng)提示。

可以實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)設(shè)置、單步執(zhí)行等調(diào)試功能。

具有智能化菜單。

當(dāng)在Windows系統(tǒng)下安裝Python時(shí)，會(huì)自動(dòng)安裝IDLE，在“開始”菜單的Python 3.x子菜單中就可以找到它，如圖1-8所示。

圖1-8 “開始”菜單中的IDLE

在Linux系統(tǒng)下需要使用yum或apt-get命令進(jìn)行單獨(dú)安裝。在Windows系統(tǒng)下，IDLE的界面如圖1-9所示，標(biāo)題欄與普通的Windows應(yīng)用程序相同，而其中所寫的代碼是自動(dòng)著色的。

圖1-9IDLE的界面

IDLE常用的快捷鍵如表1-2所示。

1.3.2使用Emacs

Emacs堪稱“無所不能”的開發(fā)工具，很多人稱之為最強(qiáng)大的文本編輯器。與Vim不同，Emacs沒有模式編輯器，使用Emacs就像使用Windows的記事本一樣，但Emacs比Windows的記事本的功能要強(qiáng)大得多。下載并安裝Emacs工具的具體流程如下所示。

（1）登錄gnu官方網(wǎng)站，在Windows欄目下單擊main GNU FTP server鏈接，如圖1-10所示。

圖1-10單擊main GNU FTP server鏈接

（2）在彈出的新頁面中選擇一個(gè)版本進(jìn)行下載，如圖1-11所示。

圖1-11選擇一個(gè)版本

（3）下載完成后將得到一個(gè)ZIP格式的壓縮包，解壓完成后，運(yùn)行Emacs所在目錄下bin目錄中的runemacs.exe文件，即可啟動(dòng)Emacs工具，其界面如圖1-12所示。

圖1-12運(yùn)行Emacs后的界面

認(rèn)識第一段Python程序

經(jīng)過本文前面內(nèi)容的學(xué)習(xí)，已經(jīng)了解了安裝并搭建Python開發(fā)環(huán)境的知識。

1.4.1編碼并運(yùn)行

（1）打開IDLE，依次單擊File→New File，在彈出的新建文件中輸入如下所示的代碼。

print('同學(xué)們好,我的名字是——Python!')

print('這就是我的代碼，簡單嗎？')

在Python語言中，“print”是一個(gè)輸出函數(shù)，功能是，在命令行界面輸出指定的內(nèi)容，和C語言中的“printf”函數(shù)、Java語言中的“println”函數(shù)類似。本實(shí)例在IDLE編輯器中的效果如圖1-13所示。

圖1-13輸入代碼

（2）依次單擊File→Save命令，將其另存為文件“first.py”，如圖1-14所示。

圖1-14另存為文件“first.py”

（3）按下鍵盤中的F5鍵，或依次單擊Run→Run Module命令運(yùn)行當(dāng)前代碼，如圖 1-15所示。

圖1-15運(yùn)行當(dāng)前代碼

（4）本實(shí)例執(zhí)行后會(huì)使用函數(shù)print()輸出兩行文本，執(zhí)行后的效果如圖1-16所示。

圖1-16執(zhí)行效果

1.4.2其他運(yùn)行方式

1．命令行運(yùn)行方式

在Windows系統(tǒng)下還可以直接使用鼠標(biāo)雙擊的方式來運(yùn)行Python程序。如果通過雙擊運(yùn)行上面編寫的程序文件“first.py”，可以看到一個(gè)命令行窗口首先出現(xiàn)，然后又關(guān)閉，由于很快，因此看不到輸出內(nèi)容，這是因?yàn)槌绦蜻\(yùn)行結(jié)束后立即退出了。為了能看到程序的輸出內(nèi)容，可以按以下步驟進(jìn)行操作。

（1）單擊“開始”菜單，在“搜索程序和文件”文本框中輸入“cmd”，并按Enter鍵，打開Windows的命令行窗口。

（2）輸入文件first.py的絕對路徑及文件名，再按Enter鍵運(yùn)行程序。也可以使用cd命令，進(jìn)入文件“first.py”所在的目錄，如“D:lx”，然后在命令行提示符下輸入“first.py”或者“python first.py”，按Enter鍵即可運(yùn)行。

2．交互式運(yùn)行方式

Python程序的交互式運(yùn)行方式是指一邊輸入程序，一邊運(yùn)行程序。具體操作步驟如下所示。

（1）打開IDLE，在命令行中輸入如下所示的代碼。

print('同學(xué)們好,我的名字是——Python!')

按Enter鍵后即可立即運(yùn)行上述代碼，執(zhí)行效果如圖1-17所示。

圖1-17執(zhí)行效果

（2）繼續(xù)輸入如下所示的代碼。

print('這就是我的代碼，簡單嗎？')

按Enter鍵后即可立即運(yùn)行上述代碼，執(zhí)行效果如圖1-18所示。

圖1-18執(zhí)行效果

技術(shù)解惑

1.5.1提高開發(fā)效率——安裝文本編輯器

Geany是一款簡單的文本編輯器：它易于安裝；讓你能夠直接運(yùn)行幾乎所有的程序（而無需通過終端來運(yùn)行）；使用不同的顏色來顯示代碼，以突出代碼語法；在終端窗口中運(yùn)行代碼，讓你能夠習(xí)慣使用終端。建議使用Geany，除非你有充分的理由不這樣做。

在大多數(shù)Linux系統(tǒng)中，都只須執(zhí)行一條命令就可以安裝Geany。

$ sudo apt-get install geany

1.5.2快速運(yùn)行Hello World程序

為了編寫第一個(gè)Python程序，需要啟動(dòng)Geany。為此，可以按超級（Super）鍵（俗稱Windows鍵），并在系統(tǒng)中搜索Geany。找到Geany后，雙擊就可以啟動(dòng)它。再將其拖曳到任務(wù)欄或桌面上，以創(chuàng)建一個(gè)快捷方式。

接下來，創(chuàng)建一個(gè)用于存儲項(xiàng)目的文件夾，并將其命名為python_work（在文件名和文件夾名中，最好使用小寫字母，并使用下劃線來表示空格，因?yàn)檫@是Python采用的命名約定）。

返回Geany，依次選擇菜單“File”和“Save As”，將當(dāng)前的空Python文件保存到文件夾“python_work”中，并將其命名為“hello_world.py”。擴(kuò)展名“.py”告訴Geany文件包含的是Python程序。它還讓Geany知道如何運(yùn)行該程序，并以有益的方式突出其中的代碼。

保存文件后，在其中輸入如下所示的一行代碼。

print("Hello Python world!")

如果在系統(tǒng)中安裝了多個(gè)Python版本，就必須對Geany進(jìn)行配置，使其使用正確的版本。

為此，可以依次選擇菜單Build（生成）和 Set Build Commands（設(shè)置生成命令），此時(shí)將看到文字Compile（編譯）和Execute（執(zhí)行），它們旁邊都有一個(gè)命令。在默認(rèn)情況下，這兩條命令都是python，要讓Geany使用命令python3，必須做相應(yīng)的修改。

如果在終端會(huì)話中能夠執(zhí)行命令python3，請修改編譯命令和執(zhí)行命令，讓Geany使用Python 3解釋器。為此，將編譯命令修改成下面這樣。

python3 -m py_compile "%f"

必須完全按上面的代碼顯示的那樣輸入這條命令，確保空格和大小寫都完全相同。

將執(zhí)行命令修改成下面這樣。

python3 "%f"

同樣，務(wù)必確保空格和大小寫都完全與顯示的相同。圖1-19顯示了該如何在Geany中配置這些命令。

現(xiàn)在開始運(yùn)行程序hello_world.py，依次選擇菜單Build和Execute，并單擊Execute圖標(biāo)（兩個(gè)齒輪）或按F5鍵后將彈出一個(gè)終端窗口，其中包含如下所示的輸出。

Hello Python world!

------------------

(program exited with code: 0)

Press return to continue

如果沒有看到這樣的輸出，請檢查你輸入的每個(gè)字符。你是不是將print的首字母大寫了？是不是遺漏了引號或括號？編程語言對語法的要求非常嚴(yán)格，只要你沒有嚴(yán)格遵守語法，就會(huì)出錯(cuò)。

圖1-19在Linux中配置Geany，使其使用Python 3

1.5.3在終端會(huì)話中運(yùn)行Python代碼

開發(fā)者可以打開一個(gè)終端窗口并執(zhí)行命令python或python3，再嘗試運(yùn)行Python代碼段。在檢查Python版本時(shí)，你就這樣做過。下面再次這樣做，但是會(huì)在終端會(huì)話中輸入如下代碼行：

>>> print("Hello Python interpreter!")

Hello Python interpreter!

>>>

消息將直接轉(zhuǎn)出到當(dāng)前終端窗口中。請不要忘記，要關(guān)閉Python解釋器，需要按Ctrl + D組合鍵或執(zhí)行命令exit()。