第2章 Python基础

2.1 Python简介

2.1.1 概述

Python 语言是一种极具可读性和通用性的面向对象的编程语言，于 20 世纪90年代初由Guido van Rossum发明，其名字的“灵感”来源于英国喜剧团体——Monty Python。Python语言由于其简洁性、易读性以及可扩展性，已成为目前最受欢迎的程序设计语言之一^[4]。

Python 在设计上坚持了清晰划一的风格，这使得 Python 成为一种易读、易维护，并且被大量用户所欢迎的、用途广泛的语言。Python 的设计哲学是“优雅”“明确”“简单”，其开发哲学是“用一种方法，最好是只有一种方法来做一件事”。

Python 提供了丰富的 API 和工具，以便程序员能够轻松地使用 C 语言、C++、Cython 来编写扩充模块。Python 编译器本身也可以被集成到其他需要脚本语言的程序内。因此，很多人还把 Python 作为一种“胶水语言”使用，用它将其他语言所编写的程序进行集成和封装。

众多开源的科学计算软件包都提供了 Python 的调用接口，例如著名的计算机视觉库 OpenCV、三维可视化库 VTK、医学图像处理库 ITK 等。Python 专用的科学计算扩展库就更多了，例如3个十分经典的科学计算扩展库——Numpy、Scipy 和 Matplotlib，它们分别为 Python 提供了快速数组处理、数值运算及绘图功能。因此，Python 语言及其众多的扩展库所构成的开发环境，十分适合工程技术人员、科研人员处理实验数据、制作图表，甚至开发科学计算应用程序。

2.1.2 Python的特点

Python 的主要特点是简单、易学、速度快、代码规范、免费、开源、面向对象、可用库丰富等，这些特点使其成为2017年的年度编程语言。

简单：Python 是一种代表简单主义思想的语言。阅读一个良好的 Python程序就感觉像在读英语一样。它使你能够专注于解决问题而不是去搞明白语言本身。

易学：Python极其容易上手，因为Python有极其简单的说明文档。

速度快：Python 的底层是用 C 语言编写的，而很多标准库和第三方库也都是用 C 写的，因而运行速度非常快。

代码规范：Python 采用强制缩进的方式，使得代码具有较好的可读性。而且，用Python语言编写的程序不需要编译成二进制代码。

免费、开源：Python 是 FLOSS（自由/开放源码软件）之一。使用者可以自由地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。

面向对象：Python 既支持面向过程的编程，也支持面向对象的编程。在“面向过程”的语言中，程序是由过程或仅仅由可重用代码的函数构建起来的；而在“面向对象”的语言中，程序是由数据和功能所组合而成的对象构建起来的。

可用库丰富：Python 标准库很庞大。例如，Numpy、Scipy 和 Matplotlib都是经典的科学计算扩展库。

2.1.3 Python的版本

目前Python官方同时支持Python 2和Python 3两个大版本。Python 2发布于2000 年年底；较之于先前的版本，Python 2 是一种更加清晰和更具包容性的语言。Python 3 于 2008 年年末发布，被视为 Python 的未来，是目前正在开发中的语言版本。作为一项重大改革，Python 3可用以解决和修正以前语言版本的内在设计缺陷；但由于一些历史原因，Python 3不能向后兼容 Python 2。

2018年3月，Python语言作者Guido van Rossum宣布：将于2020年1月1日终止对 Python 2.7 的支持。Python 3 将继续开发更多的功能和修复更多的错误。随着越来越多的开发人员和团队的注意力集中在 Python 3 上，Python 3将使这种语言变得更加精细，并与程序员不断变化的需求相一致。相比之下，对Python 2 的支持将会越来越少。因此，本书基于Python 3进行介绍和应用。