软件开发：Python从菜鸟到高手学习：初识python

TIME:2018-08-30

1 Python简介

1.1 什么是Python

Python是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言，由荷兰人吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）于1989年发明，第一个公开发行版发行于1991年。目前Python的最新发行版是Python3.6。

Python是纯粹的自由软件，源代码和解释器都遵循 GPL（GNU General Public License）协议。Python语法简洁清晰，特色之一是强制用空白符（white space）作为语句缩进。

Python具有丰富和强大的库。它常被称为胶水语言，能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C++）很轻松地集成在一起。常见的一种应用场景是，使用Python快速生成程序的原型（有时甚至是程序的最终界面），然后对其中有特别要求的部分，用更合适的编程语言改写，比如3D游戏中的图形渲染模块，性能要求特别高，就可以用C/C++重写，然后封装为Python可以调用的扩展类库。需要注意的是在您使用扩展类库时可能需要考虑平台问题，某些库可能不提供跨平台的实现。

尽管Python源代码文件（.py）可以直接使用python命令执行，但实际上Python并不是直接解释Python源代码，而是先将Python源代码编译生成Python Byte Code（Python字节码，字节码文件的扩展名一般是.pyc），然后再由Python Virtual Machine（Python虚拟机，可以简称为PVM）来执行Python Byte Code。也就是说，这里说Python是一种解释型语言，指的是解释Python Byte Code，而不是Python源代码。这种机制的基本思想跟Java和.NET是一致的。

尽管Python也有自己的虚拟机，但Python的虚拟机与Java或.NET的虚拟机不同的是，Python的虚拟机是一种更高级的虚拟机。这里的高级并不是通常意义上的高级，不是说Python的虚拟机比Java或.NET的功能更强大，而是说与Java 或.NET相比，Python的虚拟机距离真实机器的距离更远。或者可以这么说，Python的虚拟机是一种抽象层次更高的虚拟机。Python语言程序代码的编译和运行过程如下图所示。

1.2 Python的应用领域

Python是一种跨平台编程语言，理论上，Python可以运行在任何操作系统平台上。目前最常用的操作系统平台是Windows、Mac OS X和Linux。毫无疑问，这3个平台都会成为Python的主战场。

Python的简单易学、众多第三方程序库，以及运行速度快等特性让Python的应用领域异常广泛。Python的应用领域主要有以下几个方面。

• Linux/Unix运维
• 命令行程序开发
• GUI程序开发（PyQt 、Kivy等）
• Web程序开发（Django等框架）
• 移动App开发（PyQt 、Kivy等）
• 服务端程序开发（基于Socket等协议）
• 网络爬虫（为搜索引擎、深度学习等领域提供数据源）
• 数据分析
• 深度学习

• 科学计算

  尽管这里没有列出Python的所有应用领域，但光这些列出的领域，就已经包含了绝大多数开发场景。用过Mac OS X或Linux的读者会发现，在这两个操作系统中，已经内置了Python解释器，也就是说，Python程序可以在Mac OS X和Linux上直接运行。所以很多运维工程师习惯使用Python来完成很多自动化操作。而且Python在操作网络、文本方面尤为突出。Google搜索引擎的第一个版本就是用Python写的。现在超级火热的深度学习也离不开Python，而且Python已经成为了深度学习的第一语言。因此，从各个角度来看，无论是学生、程序员，还是数据分析师，或是科学家，都离不开Python。Python俨然已经成为了编程语言领域的世界语。

  ### 1.3 如何学好Python

  如何学好Python语言，是所有初学者需要共同面对的问题，其实每种编程语言的学习方法都大同小异。下面是给初学者的几点建议。

• 大体了解一下Python是一种怎样的编程语言，以及主要的应用领域。说白了，就是要了解Python能做什么，擅长做什么。对Python语言有一个宏观的认识。
• 搭建开发环境，不管三七二十一，先弄出一个Hello World再说（可以复制现有的代码）。这样会给自己带来继续学习下去的信心。我们可以设想，学了一个星期，如何连一行代码都写不出来，继续学下去的兴趣还会剩多少呢？
• 不要深究设计模式，这些东西是给那些有多年经验的程序员准备的，而且设计模式也不是用来学的，更不是用来记的，是依靠自己的多年经验和实践得出来的。这就像学英语，只管说就好了，管他什么语法，说多了，英语自然就纯正了。所以在一开始写程序时，只管写就好了，让设计模式见鬼去吧！
• 模仿书中的例子代码，一定要自己亲手写代码，当然，一开始为了看运行结果，可以将书中的例子直接复制过来，但一定要完全自己写一遍，代码可以与书中的例子不同，只要实现同样的功能即可。
• 在编写代码的过程中，不需要对Python语言的语法死记硬背，如果某些语法实在记不住，就把这些语法写在卡片上，或干脆放到有道云笔记上，以便随时查看，写多了自然就记住了。
• 初学者不需要大量阅读Python的书籍，也不需要在网上查阅过多的技术资料，因为在自己的功力还没有达到一定火候时，摄入太多的信息会分散自己的精力，可能会适得其反。用一句武林中的话说就是：走火入魔。因此，对于初学者来说， 应充分利用本书给出的代码多做练习，当学会了本书给出的各种知识和技巧后，就可以随心所欲地摄取任何自己想获得的知识了。
• 读者应充分利用随书赠送的Python视频课程，这套视频课程是与本书同步的。书与视频的差别就是书只能给出一个结果，而视频不仅可以给出结果，还可以详细演示操作过程，这对于初学者尤其重要。
• 在模仿书中例子编写代码的过程中，可能对有些代码没有理解透彻，这并不要紧，读者应仔细阅读本书的相关内容，以及利用随书赠送的Python视频课程反复观看，以便领悟其中的奥秘。如果实在领悟不了，也可以到极客起源IT问答社区（https://geekori.com ）去提问，会有很多人回答你提出的问题。
• 本书配有大量练习题，读者可以通过这些练习题更好地掌握书和视频中的知识点，而且这些练习题不是生硬地给出，而是通过“过关斩将”、“测能力”等形式给出（这些功能需要依托欧瑞科技旗下“极客题库”小程序实现）。读者可以通过这些功能以闯关的方式完成自己的学习任务，并对自己的知识点掌握情况了如指掌。
• 经常总结是一个好习惯，这个习惯对于程序员来说尤其重要。读者可以经常把自己的学习心得，以及经常需要查阅的内容发布到博客（如https://geekori.com ）上，这样不仅可以提高自己的技术能力，还可以提高自己的语言表达能力。
• 经常回答同行提出的技术问题也是一种提高技术能力的方式，而且更有效。如果你没有能力回答任何技术问题，或只能回答不到10%的技术问题，那么你还是个小白。如果能回答超过30%的技术问题，那么说明你已经至少达到了程序员的中级水平，如果这个比例是50%，那么恭喜，你已经成为该领域的高手了。如果提高到80%，会毫无悬念地成为该领域的专家。另外，欧瑞科技旗下的极客起源IT问答社区（https://geekori.com ）包含了李宁老师大量学员和读者提出的各种问题，各位读者也可以试试自己到底属于哪个层次。另外，在https://geekori.com 中提问、回答问题以及撰写博客，都会获得可观的积分，可以换取更多的学习资源。

• 大量阅读源代码。如果前面的方法读者做的都很好，那么相信读者的技术水平已经有了一个质的飞跃，剩下来的工作就是更进一步地提高自己的技术能力。阅读各种开源项目的源代码是一个非常好的方式。另外，要注意，阅读源代码不是目的，目的是要理解这些源代码背后的原理，当然，最终的目的是自己可以实现一个类似的功能。读者可以到https://github.com 获取各种类型的Python源代码。

2 搭建Python开发环境

### 2.1 安装官方的Python运行环境

不管用什么工具开发Python程序，都必须安装Python的运行环境。由于Python是跨平台的，所以在安装之前，先要确定在哪一个操作系统平台上安装，目前最常用的是Windows、Mac OS X和Linux三大平台。由于目前使用Windows的人数最多，所以本书主要以Windows为主介绍Python运行环境的搭建与程序的开发。

读者可以直接到Python的官网下载相应操作系统平台的Python安装包。