Python之基本概述

见贤思齐

这里写目录一、Python简介1.历史背景2.特点3.优缺点4.应用领域二、Python解释器1.解释器是什么？2.解释器的构成及其各部分功能3.解释器的执行过程三、Python环境安装四、第一个Python程序1.实际操作2.常见问题五、Python开发环境一、Python简介1.历史背景Python是一种高级编程语言，由荷兰人吉多·范罗苏姆（GuidovanRossum）于1980年代中期发明并首次发布。他最初设计Python语言是为了解决他在编程中遇到的问题，并希望创造一种比C语言更易用、更具有表达力和动态性的语言。Python的名字来源于英国广播剧《巨蟒与香蕉》（MontyPython），这是一种幽默、调侃式的文化现象，也是Python语言的一个特色。Python语言的设计哲学是优雅、明确、简单，它具有丰富的库和广泛的应用领域，包括Web开发、数据分析、人工智能、科学计算、网络编程、GUI编程等等。由于其易学易用、可读性强、可扩展性好的特点，Python已经成为目前最受欢迎的编程语言之一，在编程语言排行榜上一直名列前茅。2.特点（1）简单易学：Python的语法简单易懂，容易上手，适合初学者学习。（2）可读性强：Python的代码结构清晰，缩进规则明确，代码可读性强，易于维护。（3）可扩展性好：Python支持多种编程范式，包括面向对象、函数式、过程式等，同时也支持C/C++扩展，可以方便地与其他语言进行交互。（4）库丰富：Python拥有丰富的标准库和第三方库，可以满足各种需求，如数据处理、网络编程、图形界面等。（5）跨平台性强：Python可以在多种操作系统上运行，包括Windows、Linux、MacOS等。3.优缺点Python具有如下优点：（1）简单易学，适合初学者学习。（2）可读性强，易于维护。（3）可扩展性好，支持多种编程范式和C/C++扩展。（4）库丰富，可以满足各种需求。（5）跨平台性强，可以在多种操作系统上运行。Python具有如下缺点：（1）性能较低，与C/C++相比，Python的执行速度较慢。（2）代码保密性差，Python的代码可以很容易地被反编译。（3）不适合开发大型项目，Python的模块化和代码结构不如Java等语言。4.应用领域Python在各个领域都有广泛的应用，以下是其中的几个领域：（1）数据科学：Python拥有强大的数据处理和分析能力，因此在数据科学领域得到了广泛的应用，如数据挖掘、机器学习、人工智能等。（2）网络编程：Python的网络编程能力强大，可以用于开发Web应用、网络爬虫、网络服务器等。（3）自动化测试：Python可以用于编写自动化测试脚本，可以提高测试效率和质量。（4）游戏开发：Python可以用于游戏开发，如Pygame等库可以方便地进行游戏开发。（5）科学计算：Python可以用于科学计算，如NumPy、SciPy等库可以方便地进行科学计算。二、Python解释器在学习Python之前，我们需要明白一个基本的原理，计算机只认识二进制，也就是0和1，它无法识别我们所输入的字母和汉字。那么，我们所编写的Python程序只有通过Python解释器才可以正确的运行。1.解释器是什么？Python解释器是一种可以执行Python代码的软件程序。Python官方提供了多个解释器，包括CPython、Jython、IronPython、PyPy等。其中，CPython是最常用的一个，也是官方默认的解释器。CPython是由C语言开发的Python解释器，是最早也是最广泛使用的一种解释器。它可以解释执行Python的源代码，并将其转化为字节码来提高性能。CPython同时也是官方推荐的Python解释器，能够很好地支持Python的标准库和第三方库。除了CPython，还有如下几个的Python解释器：（1）Jython，可以将Python代码转化为Java字节码，在Java虚拟机中执行；（2）IronPython可以在.NET平台上运行Python代码；（3）PyPy则是一个Python实现，具有很高的性能。在编写Python代码时，需要使用相应版本的Python解释器来解释执行代码，以便产生正确的结果。可以通过命令行或者IDE等方式来运行Python解释器，并执行Python代码。2.解释器的构成及其各部分功能Python解释器是一个软件，它可以解析和执行Python程序。Python解释器由多个组件构成，每个组件的功能不同，这些组件可以分为两个主要部分：解释器核心和标准库。解释器核心：Python解释器核心由解释器、编译器、解析器和运行时环境等几个组件构成。解释器：Python解释器是Python语言最核心的部分，它的主要功能是解析和执行Python代码。Python解释器的任务是将源代码转换为字节码并运行它们。编译器：Python解释器有一个简单的编译器，用于将源代码转换为字节码。解析器：Python解释器使用解析器来解析源代码。解析器将源代码转换为解释器可以理解的抽象语法树（AST）。运行时环境：Python解释器还包括运行时环境，它负责管理内存和执行Python程序中的各种操作，例如对象创建、垃圾回收和异常处理等。标准库：Python标准库是由一组模块组成的集合，这些模块包含了各种用于处理文件、网络、日期、时间等操作的工具和函数。标准库中包含了大量的功能库，例如re模块用于处理正则表达式，urllib模块用于处理URL，datetime模块用于处理日期和时间，socket模块用于处理网络通信等等。标准库是Python解释器最重要的组成部分之一，它提供了Python编程的核心功能。3.解释器的执行过程词法分析：将输入的源代码分解成多个单词（token），每个单词代表一种语法结构，如标识符、关键字、运算符等。词法分析器会忽略空格和注释，并将相邻的单词组合成更复杂的语法结构，如表达式、语句等。语法分析：将单词序列转化成抽象语法树（AST），AST是一种树状结构，用来表示程序的语法结构。在这个过程中，解释器会检查语法错误，如缺少括号、缺少分号等。字节码编译：将AST转化成字节码，字节码是一种类似于汇编语言的中间代码，它是一种跨平台的代码表示形式，可以在不同的操作系统和硬件平台上运行。解释执行：将字节码转化成机器码并执行。Python解释器使用栈来管理数据，执行过程中会不断压入、弹出数据。解释器会根据操作码来执行相应的操作，如加减乘除、函数调用等。内存管理：Python解释器使用自动垃圾回收机制来管理内存。当一个对象不再被引用时，解释器会自动将其从内存中删除，释放空间。三、Python环境安装Windows当中Python环境的安装详见我的这篇博文机器学习的相关软件框架下载安装。四、第一个Python程序1.实际操作向世界说你好，应该是我们在学习任何一门编程语言之前，都会选择的第一个程序。因此，我们Python的第一个程序也是向世界说你好，也就是大家所熟知的HelloWorld！在我们尚未安装Python的IDE时，我们可以通过命令提示符进行Python程序的编写。首先，我们打开开始菜单，在其中输入CMD，就可以找到我们的命令提示符了，如下图所示。接着，在命令提示符中的窗口内，我们输入python，进入python的编译环境，也可以使用此命令查看我们安装的Python版本，如下图所示。当我们看到左侧出现>>>提示时，就可以输入Python代码了，由于我们的目的时让Python向世界说你好，也就是让Python在屏幕上显示出来你好，世界即可，在输入完代码后，直接回车就可以运行了，如下图所示。这个代码就是在屏幕上输出双引号之间的内容。但这里需要注意的是，我们的括号和引号必须使用英文版的，否则就会报错，如下图所示。那么，我们如果想在屏幕上输出别的内容应该怎么办？其实很简单，只需要将双引号中的内容修改成我们想在屏幕上显示出来的内容即可，如下图所示。2.常见问题（1）找不到命令提示符程序在哪里？答：可以用过菜单搜索进行寻找，获知使用快捷键win+r打开运行框，然后在运行框中输入cmd后回车即可打开命令提示符程序。（2）在命令提示符内，输入python时，出现'python’不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件。答：这是因为在安装Python时，没有勾选添加路径的选项，对此，我们可以卸载Python，然后重新安装Python，并勾选这个选项或者自己手动对路径进行添加。那么，对于Python的卸载，我们首先右击开始菜单，在弹出的窗口中点击最上方的应用和功能，如下图所示。然后在弹出的界面中，搜索Python即可，然后点击搜索的结果，就可以看到卸载按钮，如下图所示。（3）在命令提示符捏，出现无法初始化设备PRN信息。答：这是因为我们没有进入到Python解释器环境内去执行代码，对此，我们应该现在命令提示符中输入python，当屏幕上出现>>>提示时，再出入代码执行，就可以解决这个问题了。（4）执行代码后，出现SyntaxError:invalidcharacter’“”(U+201c)信息。答：这是因为我们代码当中有符号中中文的，需要注意的是，基本所有的符号都应该是在输入法为英文状态下输入的。五、Python开发环境Python程序的开发有许多种方式，一般我们常见的有：（1）Python解释器环境内，执行单行代码。（2）使用Python解释器程序，执行Python代码文件。（3）使用第三方IDE（集成开发工具），如PyCharm软件，开发Python程序。对于PyCharm软件的下载安装，直接搜索官网，然后安装免费的社区版即可，具体流程在此处便不做过多叙述了。