2.1　Python概述

2.1.1　Python的发展史

Python语言的创始人为吉多·范·罗苏姆（Guido van Rossum）(图2-1），荷兰人，1982年获得阿姆斯特丹大学数学和计算机科学硕士学位，并于同年加入一个多媒体组织CWI（Centrum Wiskunde & Informatica），成为一名调研员。

1989年，Guido为了打发圣诞节的无趣，决心开发一个新的脚本解释程序，创造一种介于C和shell之间、功能全面、易学易用、可拓展的语言。最后他将这个语言起名为Python，因为他喜欢电视剧Monty Python’s Flying Circus。

1991年，Python的第一个公开版本发布，它采用C语言实现，能够调用C语言的库文件，包含表、字典等核心数据类型，并具有类、函数、异常处理等的算法，采用基于模块的可扩展系统架构。

经过近30年的发展，Python目前已进化到3.6.5版本。其应用范围之广，影响之深远，恐怕连Guido van Rossum自己也没有想到。各版本推出时间如下：

Python 0.9.0——1991年9月；

Python 1.0——1994年1月（增加了lambda、map、filter和reduce）；

Python 2.0——2000年10月（加入了内存回收机制，构成了现代Python语言框架的基础）；

Python 2.4——2004年12月（同年WEB框架Django诞生）；

Python 2.5——2006年9月；

Python 2.6——2008年10月；

Python 2.7——2010年7月；

Python 3.0——2008年12月；

Python 3.1——2009年6月；

Python 3.2——2011年2月；

Python 3.3——2012年9月；

Python 3.4——2014年3月；

Python 3.5——2015年9月；

Python 3.6——2016年12月；

Python 3.7.0——2018年6月。

本书主要基于版本3.6讲解，它是目前应用最广泛的版本。由于Python 3.X版本不再向后兼容，所以建议读者采用3.6及以后的版本。

2.1.2　Python应用领域

作为一门优秀的编程语言，Python的应用领域非常广泛，可在如下领域大显身手。

① 数据分析，这是Python的主要应用领域之一。2016年2月，美国科学家根据对过去三十年观测数据的分析，发现了引力波，所采用的数据分析工具就是Python包GWPY。

② 云计算，如使用Python开发的OpenStack。

③ WEB开发，包括众多优秀的WEB框架，例如Django、flask、tornado等。

④ 科学计算，人工智能开发，典型模块如NumPy、SciPy、Matplotlib、Enthought Librarys、Pandas等。

⑤ 系统运维，例如运维人员必备的SaltStack（系统自动化配置和管理工具）、Ansible（自动化运维工具）等。

⑥ 图形开发，工具有easyGUI、wxPython、PyQT、TKinter等。

目前，Google、NASA、Dropbox、Red Hat、YouTube、Facebook等公司都在大力使用Python作为应用开发语言，国内搜狐、金山、腾讯、盛大、网易、百度、阿里、淘宝、土豆、新浪、果壳等公司都在使用Python完成各种各样的任务。

读者可以在网站https://www.python.org/about/success/上获取更多关于Python的信息。

2.1.3　Python的优缺点

任何一种编程语言都有其优缺点，Python也不例外。作为一门优秀的编程语言，Python主要有以下优点。

① 优雅、明确、简单，Python程序看上去简单易懂，初学者不但入门容易，而且还容易深入进去编写非常复杂的程序。

② 开发效率高。Python的标准库庞大，可以帮助开发者处理诸如正则表达式、文档生成、单元测试、线程、数据库、网页浏览器、CGI、FTP、电子邮件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密码系统、GUI（图形用户界面）、Tk等；除了标准库，还有许多其它高质量库，如wxPython、Twisted、Scikit-Learn、Statsmodels、PyMC、Nolearn等，应有尽有，开发者可直接下载调用，或在基础库的基础上再度进行开发，可大大降低开发周期，避免重复造轮子。这点类似于R语言。

③ Python属于高级语言，编程时无需考虑怎样管理程序使用的内存等底层细节。

④ 可移植性强。由于它的开源本质，Python可被安装在大多数平台上。如果不使用那些依赖于具体系统的功能，Python程序无需修改就可以在几乎所有平台上运行，包括Linux/Unix、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE，甚至还有PocketPC、Symbian以及Google基于linux开发的Android平台。

⑤ 极强的可扩展性。如果希望某段代码运行得更快或者某些算法不公开，可以把这部分代码用C或C++编写，然后在Python程序中使用。

⑥ 灵活的可嵌入性。可以把Python嵌入C/C++程序，从而向最终用户提供脚本功能。

⑦ 免费、开源。Python是FLOSS（自由/开放源码软件）之一，使用者可以自由发布这个软件的拷贝、阅读它的源代码、对它做改动、把它的一部分用于新的自由软件中。

⑧ 面向对象的编程。Python既支持面向过程的编程，也支持面向对象的编程。与C++和Java相比，Python的面向对象编程更简洁而强大。

⑨ 代码具有极佳的可读性，Python采用强制缩进的方式，使代码具有良好规范，带来了极佳的可读性。

Python也有缺点：一是代码不能加密，因为Python是解释性语言，源码一般都以明文形式存放，如果必须加密，可以先进行编译，进行pyc处理后再加密，类似于Java的class文件；二是相对C/C++而言，性能弱一些。当然，Java、R等语言和C/C++相比，性能也都不如C/C++。

以上两个缺点对于从事应用级别程序开发的人员都不是什么问题，所以Python在众多开发语言中的地位越来越突出，受到越来越多的青睐，而且Python语言考试也被纳入2018年全国计算机等级考试大纲。

2.1.4　Python 解释器

Python是一门跨平台的动态解释性脚本语言，其程序由解释器来翻译（解释）运行。Python的解释器很多，常用的有以下几种。

1）Cpython

Cpython是Python官方版本的内置解释器，采用C实现，使用最为广泛。Cpython将源代码程序（py文件）转换成字节码文件（pyc文件），然后在Python虚拟机运行上，见图2-2。本书后续内容主要基于Cpython解释器讲解。

2）Jython

采用Java实现，Jython将Python代码动态编译成Java字节码，然后在JVM上运行。

3）IronPython

采用C#实现，IronPython将Python代码编译成C#字节码，然后在公共语言运行库CLR（Common Language Runtime）上运行。也就是把Python程序编译成.net程序来执行。

4）PyPy

采用Python实现。PyPy将Python的字节码再编译成机器码，大大加快Python程序的运行速度。

还有一些其它解释器，例如RubyPython、Brython 等，在此不一一介绍，有兴趣的读者可在网上查阅。

如果要和Java或.Net平台交互，最好的办法是通过网络调用实现，保持各程序之间独立，而不采用Jython或IronPython。

为便于理解，以图2-3所示主程序对模块的引用为例来说明，图中模块model_0.py被主程序model_main.py导入，会生成字节码文件model_0.cpython-36.pyc，文件名称中的“cpython-36”表示用的解释器是Cpython，当前Python的版本号为3.6。而主程序model_main.py不会被生成pyc文件。