Python入門知識

Python語言簡述

Python簡史

　　Python 是由 Guido van Rossum (龜叔) 在1989年，爲了打發聖誕節假期而創做的。Python這個名字，來自Guido所摯愛的電視劇Monty Python’s Flying Circus。他但願這個新的叫作Python的語言，能符合他的理想：創造一種C和shell之間，功能全面，易學易用，可拓展的語言。1991年，第一個Python編譯器誕生。它是用C語言實現的，並可以調用C語言的庫文件。從一出生，Python已經具備了：類，函數，異常處理，包含表和詞典在內的核心數據類型，以及模塊爲基礎的拓展系統。

版本

Python 1.0 - January 1994 增長了 lambda, map, filter and reduce.

Python 2.0 - October 16, 2000，加入了內存回收機制，構成了如今Python語言框架的基礎

Python 2.4 - November 30, 2004, 同年目前最流行的WEB框架Django 誕生

Python 2.5 - September 19, 2006

Python 2.6 - October 1, 2008

Python 2.7 - July 3, 2010

Python 3.0 - December 3, 2008

Python 3.1 - June 27, 2009

Python 3.2 - February 20, 2011

Python 3.3 - September 29, 2012

Python 3.4 - March 16, 2014

Python 3.5 - September 13, 2015

Python 3.6 - june 13, 2016

Python 3.7 - Sept. 19, 2017

Python 3.8 - Feb. 3, 2019

Python語言類型

Python是動態語言，是強類型定義語言（是類型安全的語言) 是一門腳本語言

• 編譯型

　　優勢：編譯器通常會有預編譯的過程對代碼進行優化。由於編譯只作一次，運行時不須要編譯，因此編譯型語言的程序執行效率高。能夠脫離語言環境獨立運行。
　　缺點：編譯以後若是須要修改就須要整個模塊從新編譯。編譯的時候根據對應的運行環境生成機器碼，不一樣的操做系統之間移植就會有問題，須要根據運行的操做系統環境編譯不一樣的可執行文件。

• 解釋型

　　優勢：有良好的平臺兼容性，在任何環境中均可以運行，前提是安裝瞭解釋器（虛擬機）。靈活，修改代碼的時候直接修改就能夠，能夠快速部署，不用停機維護。

　　缺點：每次運行的時候都要解釋一遍，性能上不如編譯型語言。

• 強類型定義語言

在聲明或定義變量時爲變量指定某個數據類型，若是不通過強制轉換，那麼它就永遠是這個數據類型。

• 弱類型定義語言

數據類型能夠被忽略的語言。它與強類型定義語言相反, 一個變量能夠賦不一樣數據類型的值。例如js

• 動態類型

動態類型語言類型的檢查是在運行時作的,類型對於變量，屬性，方法以及方法的返回類型都作不要求，只有當變量被賦值時由值來肯定它的類型， 以後，還能夠賦值不一樣類型的值。例如Python、Ruby、JavaScript等。

• 靜態類型

靜態類型語言的類型檢查是在運行前的編譯階段作的,例如C/C++、java、C#都是靜態類型的語言。靜態類型語言爲了達到多態會採起一些類型鑑別手段，如繼承、接口，而動態類型語言卻不須要,也就是動態類型語言天生就具備多態的特性。

Python語言特色

• 高級語言————無需考慮寄存器和內存等一類的底層細節。
• 可移植性————Python已經被移植到大多數平臺上。這意味着代碼能夠輕易的移植到其餘平臺上。
• 可擴展性————能夠用C/C++編寫時間複雜度大的模塊進行性能和功能上的優化和拓展,而後用Python來調用。
• 可嵌入性————你能夠把Python嵌入你的C/C++程序，從而向你的程序用戶提供腳本功能。
• 開發效率很是高，擁有豐富的第三方庫，大大下降開發週期，避免重複造輪子。
• Python代碼「優雅」、「明確」、「簡單」，因此Python程序看上去老是簡單易懂，不但對初學者很是友入門門容易，並且支持複雜的項目開發。
• 速度慢，Python 的運行速度比java慢,比C/C++更慢,可是不少時候,Python 的效率完徹底全能夠知足用戶的性能需求。
• Python因爲GIL即全局解釋器鎖（Global Interpreter Lock）的存在,使得任意時刻僅能有一個線程在執行，極大限制了Python的性能。

Python的版本問題

python2.x 和 Python3.x

Python2.x版本中源碼不標準，混亂，重複代碼太多，語言的特性體現的並非很強,而且字符編碼採用ASCII碼,侷限性大,可是相對於早期的Python版本，Python3.0版本是一個較大的升級。爲了避免帶入過多的累贅，Python 3.0在設計的時候向下兼容並無做爲很重要的標準,力求讓Python代碼更爲標準、簡潔、嚴謹、優雅,充分體現Python 的語言特性。因此早期Python版本設計的程式大多沒法在Python 3.0上正常執行。因爲Python早期就已經積累了大量的外部模塊、一些大的項目基於Python2.x版本,版本的遷移是一個大的問題,外部模塊常常沒法很短期內跟進Python的版本,爲了照顧現有程式，Python 2.6做爲一個過渡版本，基本使用了Python 2.x的語法和庫，同時考慮了向Python 3.0的遷移，容許使用部分Python 3.0的語法與函數。所以從2.x向3.x遷移是一個痛苦的過程。

Python安裝 

Windows環境安裝:

下載地址:https://www.python.org/downloads/

安裝時 勾選Add Python3.6 to PATH選項(就自動講Python添加到環境變量)

Linux / OS X 環境安裝:

Python2.x版本  系統原生自帶

Python3.x 若是原生不帶Python3.X版本 前往官網下載 地址同上

 第一個Python程序——hello world!

每一個語言的第一個程序,都像一個儀式~ 咱們致敬一下Python~! 

在終端建立hello.py文件 並寫入如下代碼:

print(「hello world!\n」)

 在終端執行: python3 hello.py 命令  會出現 hello world! 結果

JIAdeMacBook-Air:~ monkey$ vim hello.py
JIAdeMacBook-Air:~ monkey$ python3 hello.py 
hello world!

 命令中「python3」 告訴系統用python3解釋器 來執行這個文件

若是想直接運行這個文件 要在文件的第一行 加上解釋器的位置告訴系統由誰來執行這個文件。

#!/usr/bin/env python3

添加以後 給文件執行權限chmod 755 hello.py

這樣就能夠經過./hello.py的方式執行腳本了

完整代碼爲:

1 #!/usr/bin/env python3
2 #_*_ coding: utf-8 _*_
3 
4 print('hello world!\n')

View Code

其中「 #_*_ coding: utf-8 _*_ 」 告訴解釋器 編碼方式爲 utf-8。

由於 在Python2.x版本中默認的是ASCII編碼,是不支持中文的,即便是在註釋中也不行,因此要在開頭指明這個python文件的編碼方式以支持中文。

字符編碼問題

詳細解釋一下上面提到編碼的問題,咱們知道全部的文件在計算機上存儲都是以01二進制存儲的, n位二進制數能夠組合成2的n次方個不一樣的信息，給每一個信息規定一個具體碼組，這種過程也叫編碼。

ASCII碼

　　ASCII 碼使用指定的7 位或8 位二進制數組合來表示128 或256 種可能的字符。

　　標準ASCII 碼也叫基礎ASCII碼，使用7 位二進制數（剩下的1位二進制爲0）來表示全部的大寫和小寫字母，數字0 到九、標點符號，以及在美式英語中使用的特殊控制字符  。在標準ASCII中，其最高位(b7)用做奇偶校驗位。所謂奇偶校驗，是指在代碼傳送過程當中用來檢驗是否出現錯誤的一種方法，通常分奇校驗和偶校驗兩種。奇校驗規定：正確的代碼一個字節中1的個數必須是奇數，若非奇數，則在最高位b7添0；偶校驗規定：正確的代碼一個字節中1的個數必須是偶數，若非偶數，則在最高位b7添1  。

　　最後128個字符稱爲擴展ASCII碼。許多基於x86的系統都支持使用擴展（或「高」）ASCII。擴展ASCII 碼容許將每一個字符的第8 位用於肯定附加的128 個特殊符號字符、外來語字母和圖形符號。

GBK編碼

　　《漢字內碼擴展規範》(GBK) 於1995年制定，兼容GB23十二、GB13000-一、BIG5 編碼中的全部漢字，使用雙字節編碼，編碼空間爲 0x8140～0xFEFE，共有 23940 個碼位，其中 GBK1 區和 GBK2 區也是 GB2312 的編碼範圍。收錄了 21003 個漢字。GBK向下與 GB 2312 編碼兼容，向上支持 ISO 10646.1國際標準，是前者向後者過渡過程當中的一個承上啓下的產物。ISO 10646 是國際標準化組織ISO 公佈的一個編碼標準，即 Universal Multilpe-Octet Coded Character Set（簡稱UCS），大陸譯爲《通用多八位編碼字符集》，臺灣譯爲《廣用多八位元編碼字元集》，它與 Unicode 組織的Unicode編碼徹底兼容。ISO 10646.1 是該標準的第一部分《體系結構與基本多文種平面》。我國 1993 年以 GB 13000.1 國家標準的形式予以承認（即 GB 13000.1 等同於 ISO 10646.1）

Unicode編碼

　　Unicode（統一碼、萬國碼、單一碼）是計算機科學領域裏的一項業界標準，包括字符集、編碼方案等。Unicode 是爲了解決傳統的字符編碼方案的侷限而產生的，它爲每種語言中的每字符設定了統一而且惟一的二進制編碼，以知足跨語言、跨平臺進行文本轉換、處理的要求。1990年開始研發，1994年正式公佈。

　　Unicode可以使計算機實現跨語言、跨平臺的文本轉換及處理。

UTF-8

　　UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）是一種針對Unicode的可變長度字符編碼，又稱萬國碼，由Ken Thompson於1992年建立。如今已經標準化爲RFC 3629。UTF-8用1到6個字節編碼Unicode字符。用在網頁上能夠統一頁面顯示中文簡體繁體及其它語言（如英文，日文，韓文）。

Python代碼的執行過程

Python解釋器分類

CPython解釋器

　　當咱們從Python官方網站下載並安裝好Python 3.x後，咱們就直接得到了一個官方版本的解釋器：CPython。這個解釋器是用C語言開發的，因此叫CPython。在命令行下運行python就是啓動CPython解釋器。

CPython是使用最廣的Python解釋器。教程的全部代碼也都在CPython下執行。

IPython解釋器

IPython是基於CPython之上的一個交互式解釋器，也就是說，IPython只是在交互方式上有所加強，可是執行Python代碼的功能和CPython是徹底同樣的。

CPython用>>>做爲提示符，而IPython用In [序號]:做爲提示符。

PyPy

　　PyPy是另外一個Python解釋器，它的目標是執行速度。PyPy採用JIT技術，對Python代碼進行動態編譯（注意不是解釋），因此能夠顯著提升Python代碼的執行速度。

絕大部分Python代碼均可以在PyPy下運行，可是PyPy和CPython有一些是不一樣的，這就致使相同的Python代碼在兩種解釋器下執行可能會有不一樣的結果。若是你的代碼要放到PyPy下執行，就須要瞭解PyPy和CPython的不一樣點。

Jython

　　Jython是運行在Java平臺上的Python解釋器，能夠直接把Python代碼編譯成Java字節碼執行。

IronPython

　　IronPython和Jython相似，只不過IronPython是運行在微軟.Net平臺上的Python解釋器，能夠直接把Python代碼編譯成.Net的字節碼。

Python解釋器的工做原理

　　解釋器由一個編譯器和一個虛擬機構成，編譯器負責將源代碼轉換成字節碼文件，而虛擬機負責執行字節碼。因此，解釋型語言其實也有編譯過程，只不過這個編譯過程並非直接生成目標代碼，而是中間代碼（字節碼），而後再經過虛擬機來逐行解釋執行字節碼

Python源程序的執行過程

　　執行 python XX.py （python3 xx.py），python解釋器的編譯器會將.py源文件編譯（解釋）成字節碼生成PyCo3deObject字節碼對象存放在內存中。

　　python解釋器的虛擬機將執行內存中的字節碼對象轉化爲機器語言，虛擬機與操做系統交互，使機器語言在機器硬件上運行。

　　運行結束後python解釋器則將PyCodeObject寫回到.pyc文件中。當python程序第二次運行時，首先程序會在硬盤中尋找pyc文件，若是找到，則直接載入，不然就重複上面的過程。

　　這樣一來能夠省去每次都將Python腳本文件轉成字節碼的過程，因此咱們應該這樣來定位PyCodeObject和pyc文件，咱們說pyc文件實際上是PyCodeObject的一種持久化保存方式。