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词条创建者 匿名网友

Python是一种广泛使用的高级编程语言,属于通用型编程语言,由吉多·范罗苏姆创造,**版发布于1991年。可以视之为一种改良(加入一些其他编程语言的优点,如面向对象)的LISP。作为一种解释型语言,Python的设计哲学强调代码的可读性和简洁的语法(尤其是使用空格缩进划分代码块,而非使用大括号或者关键词)。相比于C++或Java,Python让开发者能够用更少的代码表达想法。不管是小型还是大型程序,该语言都试图让程序的结构清晰明了。

与SchemeRubyPerlTcl等动态类型编程语言一样,Python拥有动态类型系统垃圾回收功能,能够自动管理内存使用,并且支持多种编程范式,包括面向对象、命令式、函数式和过程式编程。其本身拥有一个巨大而广泛的标准库。

Python解释器本身几乎可以在所有的操作系统中运行。Python的正式是用C语言编写的、是一个由社区驱动的自由软件,目前由Python软件基金会管理。

Python起源

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Python的创始人为吉多·范罗苏姆。1989年的圣诞节期间,吉多·范罗苏姆为了在阿姆斯特丹打发时间,决心开发一个新的脚本解释程序,作为ABC语言的一种继承。之所以选中Python作为程序的名字,是因为他是BBC电视剧——蒙提·派森的飞行马戏团的爱好者。ABC是由吉多参加设计的一种教学语言。就吉多本人看来,ABC这种语言非常优美和强大,是专门为非专业程序员设计的。但是ABC语言并没有成功,究其原因,吉多认为是非开放造成的。吉多决心在Python中避免这一错误,并获取了非常好的效果,完美结合了C和其他一些语言。[5]

就这样,Python在吉多手中诞生了。实际上,**个实现是在Mac机上。可以说,Python是从ABC发展起来,主要受到了Modula-3(另一种相当优美且强大的语言,为小型团体所设计的)的影响。并且结合了Unix shell和C的习惯。

目前吉多仍然是Python的主要开发者,决定整个Python语言的发展方向。Python社区经常称呼他是仁慈的者。

Python未来发展

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Python 2.0于2000年10月16日发布,增加了实现完整的垃圾回收,并且支持Unicode。同时,整个开发过程更加透明,社区对开发进度的影响逐渐扩大。Python 3.0于2008年12月3日发布,此版不完全兼容之前的Python源代码。不过,很多新特性后来也被移植到旧的Python 2.6/2.7版本。

Python是完全面向对象的语言。函数、模块、数字、字符串都是对象。并且完全支持继承、重载、派生、多重继承,有益于增强源代码的复用性。Python支持重载运算符,因此Python也支持泛型设计。相对于Lisp这种传统的函数式编程语言,Python对函数式设计只提供了有限的支持。有两个标准库(functools, itertools)提供了与HaskellStandard ML中类似的函数式程序设计工具。

虽然Python可能被粗略地分类为“脚本语言”,但实际上一些大规模软件开发项目例如Zope、Mnet及BitTorrentGoogle也广泛地使用它。Python的支持者较喜欢称它为一种高阶动态编程语言,原因是“脚本语言”泛指仅作简单程序设计任务的语言,如shell script、VBScript等只能处理简单任务的编程语言,并不能与Python相提并论。

Python本身被设计为可扩充的。并非所有的特性和功能都集成到语言核心。Python提供了丰富的API和工具,以便程序员能够轻松地使用CC++Cython来编写扩充模块。Python编译器本身也可以被集成到需要脚本语言的程序内。因此,有很多人把Python作为一种“胶水语言”使用。使用Python将其他语言编写的程序进行集成和封装。在Google内部的很多项目,例如Google应用服务引擎使用C++编写性能要求极高的部分,然后用Python或JavaGo调用相应的模块。[6]《Python技术手册》的作者马特利(Alex Martelli)说:“这很难讲,不过,2004年,Python已在Google内部使用,Google召募许多Python高手,但在这之前就已决定使用Python。他们的目的是尽量使用Python,在不得已时改用C++;在操控硬件的场合使用C++,在快速开发时候使用Python。”

Python设计理念

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Python的设计哲学是“优雅”、“明确”、“简单”。Python开发者的哲学是“用一种方法,**好是只有一种方法来做一件事”,也因此它和拥有明显个人风格的其他语言很不一样。在设计Python语言时,如果面临多种选择,Python开发者一般会拒绝花俏的语法,而选择明确没有或者很少有歧义的语法。这些准则被称为“Python格言”。在Python解释器内运行import this可以获得完整的列表。

Python开发人员尽量避开不成熟或者不重要的优化。一些针对非重要部位的加快运行速度的补丁通常不会被合并到Python内。再加上因为Python属于动态类型语言,动态类型语言是在运行期间检查数据的类型,不得不保持描述变量值的实际类型标记,程序在每次操作变量时,需要执行数据依赖分支,而静态类型语言相对于动态类型语言,在声明变量时已经指定了数据类型和表示方法,根据这一原理导致Python相对于C、Visual Basic等静态类型语言来说运行速度较慢。不过,根据二八定律,大多数程序对速度要求不高。在某些对运行速度要求很高的情况,Python设计师倾向于使用JIT技术,或者用使用C/C++语言改写这部分程序。[来源请求]目前可用的JIT技术是PyPy。

Python对于各种网络协议的支持很完善,因此经常被用于编写服务器软件、网络爬虫。第三方库Twisted支持异步线上编写程序和多数标准的网络协议(包含客户端和服务器),并且提供了多种工具,被广泛用于编写高性能的服务器软件。另有gevent这个流行的第三方库,同样能够支持高性能高并发的网络开发。

Python本身包含的Tkinter库能够支持简单的GUI开发。但是越来越多的Python程序员选择wxPython或者PyQt等GUI包来开发跨平台的桌面软件。使用它们开发的桌面软件运行速度快,与用户的桌面环境相契合。通过PyInstaller还能将程序发布为独立的安装程序包。

很多游戏使用C++编写图形显示等高性能模块,而使用Python或者Lua编写游戏的逻辑、服务器。相较于Python,Lua的功能更简单、体积更小;而Python则支持更多的特性和数据类型。很多游戏,如EVE Online使用Python来处理游戏中繁多的逻辑。

一个在标准输出设备上输出Hello World的简单程序,这种程序通常作为开始学习编程语言时的**个程序:

Python也可以单步解释运行。运行Python解释器进入交互式命令行的环境,你可以在提示符号>>>旁输入print(Hello, world!),按Enter键输出结果:

注意,在3.0及以上版本中,需要在Hello,world周围加上圆括号。其原因是在3.0及以上版本中,print命令不再是一个关键字,而是一个函数。

Python的设计目标之一是让代码具备高度的可阅读性。它设计时尽量使用语言经常使用的标点符号和英文单字,让代码看起来整洁美观。因为Python是动态语言,它不像其他的静态语言如CPascal那样需要书写声明语句。

Python开发者有意让违反了缩进规则的程序不能通过解释,以此来强迫程序员养成良好的编程习惯,也方便所有人查找和阅读。并且Python语言利用缩进表示语句块的开始和结束(Off-side规则),而非使用花括号或者某种关键字。增加缩进表示语句块的开始,而减少缩进则表示语句块的结束。缩进成为了语法的一部分。例如if语句:

根据PEP 8的规定,必须使用4个空格来表示每级缩进。使用Tab字符和数目的空格虽然都可以编译通过,但不匹配编码规范。支持Tab字符和数目的空格仅仅是为兼容很旧的Python程序和某些有问题的编辑程序。偏向使用Tab字符的程序员可以设置文本编辑器将Tab键转换为4个空格实现缩进而不致导致缩进错误。

_单下划线开头:弱“内部使用”标识。对于“from M import *”,将不导入所有以下划线开头的对象,包括包、模块、成员。

__双下划线开头双下划线结尾__:指那些包含在用户无法控制的名字空间中的“魔术”对象或属性,如类成员的name 、doc、init、import、file、等。推荐永远不要将这样的命名方式应用于自己的变量或函数。

语句。Python2.6以后定义的语法,在一个场景中运行语句块。比如,运行语句块前加锁,然后在语句块运行结束后释放锁。

语句。在迭代器函数内使用,用于返回一个元素。自从Python 2.5版本以后。这个语句变成一个运算符。

from module import name, import module as name, from module import name as anothername

Python使用(单引号)和(双引号)来表示字符串。与Perl、Unix Shell语言或者Ruby、Groovy等语言不一样,两种符号作用相同。一般地,如果字符串中出现了双引号,就使用单引号来表示字符串;反之则使用双引号。如果都没有出现,就依个人喜好选择。出现在字符串中的\(反斜杠)被解释为特殊字符,比如

指示Python不解释字符串中出现的\。这种写法通常用于编写正则表达式或者Windows文件路径。

Python支持列表切割(list slices),可以获取完整列表的一部分。支持切割操作的类型有

Python的函数支持递归、默认参数值、可变参数、闭包,但不支持函数重载。为了增强代码的可读性,可以在函数后书写“文档字符串”(Documentation Strings,或者简称docstrings),用于解释函数的作用、参数的类型与意义、返回值类型与取值范围等。可以使用内置函数

(英语:Named parameter)形式调用,即 param_name=value 形式的实参。在一个函数调用的实参表中,关键字引数必须出现在位置参数之后。可变参数用*args或**dictargs表示,即在形式参数名字前加一个*号,表示这是由多个实参组成的可变参数,该形参视作tuple数据类型;在形式参数名字前加**号,表示这是由多个实参组成的可变参数,该形参视作dict数据类型。实际上,在一个集合(collection)类型(包括set、list、tuple甚至bytes、str等)的变量前加一个*号,获得了其中所有元素作为多个对象。Python的函数作为**类对象,具有和普通变量平等的地位。函数一旦定义,即可视作为普通对象,其形参会保留上次调用时的值,但在函数新的一次调用时会被实参值覆盖。因此函数的

。这是因为Python的赋值操作是把(变量)名字绑定到对象上。形实结合也是这种方式。如果形参绑定到一个可变的对象,则通过形参对此对象内容的修改,在函数外也是可见的。如果形参绑定到一个不可变的对象,则通过形参是不能修改此对象内容,但可以把形参重新绑定到对象上,这并不影响函数外的对象的值。例如:def

。当定义对象方法时,必须显式地定义**个参数,一般该参数名都使用self,用于访问对象的内部数据。这里的self相当于C++, Java里面的this变量,但是我们还可以使用任何合法的参数名,比如this和mine等,self与C++,Java里面的this不完全一样,它可以被看作是一个习惯性的用法,我们传入任何的合法名称都行,比如:class

Python采用动态类型系统。在编译的时候,Python不会检查对象是否拥有被调用的方法或者属性,而是直至运行时,才做出检查。所以操作对象时可能会抛出异常。不过,虽然Python采用动态类型系统,它同时也是强类型的。Python禁止没有明确定义的操作,比如数字加字符串。

与面向对象语言一样,Python允许程序员定义类型。构造一个对象只需要像函数一样调用类型即可,比如,对于前面定义的

。类型本身也是特殊类型type的对象(type类型本身也是type对象),这种特殊的设计允许对类型进行反射编程。Python内置多种数据类型。下面这个列表简要地描述了Python内置数据类型(适用于Python 3.x):

和cmath模块内。前者用于实数运算,而后者用于复数运算。使用时需要先导入它们,比如:>>>

模块用于支持高精度的浮点数运算;第三方库Sympy用于支持数学符号运算。Python定义求余运行a % b的值处于开区间

内,如果b是负数,开区间变为(b, 0]。这是一个很常见的定义方式。不过其实它依赖于整除的定义。为了让方程式:b * (a // b) + a % b = a恒真,整除运行需要向负无穷小方向取值。比如7 // 3的结果是2,而(-7) // 3的结果却是-3。这个算法与很多编程语言不一样,需要注意,它们的整除运算会向0的方向取值。Python允许像数学的常用写法那样连着写两个比较运行符。比如a < b < c与

等价。C++的结果与Python不一样,首先它会先计算a < b,根据两者的大小获得0或者1两个值之一,然后再与c进行比较。

操作系统功能,包含线程与进程支持、IO复用、日期与时间处理、调用系统函数、日志(logging)等功能

网络协议,支持HTTP,FTP,SMTP,POP,IMAP,NNTP,XMLRPC等多种网络协议,并提供了编写网络服务器的框架

Python社区提供了大量的第三方模块,使用方式与标准库类似。它们的功能覆盖科学计算、Web开发、数据库接口、图形系统多个领域。第三方模块可以使用Python或者C语言编写。SWIGSIP常用于将C语言编写的程序库转化为Python模块。Boost C++ Libraries包含了一组库,Boost.Python,使得以Python或C++编写的程序能互相调用。Python常被用做其他语言与工具之间的“胶水”语言。

简单的Web框架,自身包含了Web服务,py脚本引擎和纯python的数据库PyDBLite。

python的一个高性能并发框架,使用了epoll事件、协程等机制将异步调用封装为同步调用。

基于Python的图像处理库,功能强大,对图形文件的格式支持广泛。目前已无维护,另一个第三方库Pillow实现了对PIL库的支持和维护。

适合于人类使用的HTTP库,封装了许多繁琐的HTTP功能,极大地简化了HTTP请求所需要的代码量。

相对于Python的早期版本,这是一个较大的升级。为了不带入过多的累赘,Python 3.0在设计的时候没有考虑向下兼容。许多针对早期Python版本设计的程序都无法在Python 3.0上正常运行。为了照顾现有程序,Python 2.6作为一个过渡版本,基本使用了Python 2.x的语法和库,同时考虑了向Python 3.0的迁移,允许使用部分Python 3.0的语法与函数。基于早期Python版本而能正常运行于Python 2.6并无警告的程序可以通过一个2 to 3的转换工具无缝迁移到Python 3.0[11]。新的Python程序建议使用Python 3.0版本的语法[12]。除非运行环境无法安装Python 3.0或者程序本身使用了不支持Python 3.0的第三方库。目前不支持Python 3.0的第三方库有Twisted, PIL等。大多数第三方库都正在努力地兼容Python 3.0版本。即使无法立即使用Python 3.0,也建议编写兼容Python 3.0版本的程序,然后使用Python 2.6, Python 2.7来运行。

官方的解释器。需要区别于其他解释器的时候才以CPython称呼。这是**常用的Python版本。

Python运行系统

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IronPython(面向.NETECMA CLI的Python实现)。IronPython能够直接调用.net平台的各种函数库。可以将Python程序编译成.net程序。

很多并非集成开发环境软件的文本编辑器,也对Python有不同程度的支持,并且加上专门为Python设计的编辑器插件也会有很高的可用性。

适用于Python的集成开发环境(IDE)软件,除了标准二进制发布包所附的IDLE之外,还有许多其他选择。其中有些软件设计有语法着色、语法检查、运行调试、自动补全、智能感知等便利功能。由于Python的跨平台出身,这些软件往往也具备各种操作系统的版本或一定的移植性。

Anaconda:适用于windows和Linux等多个平台,采用conda对其包管理,随软件打包了许多科学计算的第三方Python库。

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  3. Python未来发展
  4. Python设计理念
  5. Python运行系统

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