Python基础

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内容简介

绪论
　　“Life is short， you need Python”短短几个单词，却能够说出 Python 的精髓所在：
　　Python 是一门简单的语言，也是一门很容易上手的语言；
　　Python 相对于其他编程语言来说，语法简单，更容易上手；
　　Python 有众多第三方库和良好的环境生态，可方便使用者寻找所需的第三方模块，从而能够快速调用。
　　Python 是一种计算机程序设计语言。是一种面向对象的动态类型语言，最初被设计用于编写自动化脚本，随着版本的不断更新和新语言功能的添加，它越来越多地被用于独立的、大型项目的开发。
　　Python 首版由 Guido van Rossum (吉多 范罗苏姆) 于 1991 年发布，但是 Python在国内较为流行还是在 2015 年前后。由于互联网技术的发展以及人工智能浪潮的推动，Python 编程在现阶段已经是一个必不可少的技术。
　　如果将 Python 和 C 语言进行比较，Python 和 C 语言是有相似之处的，但也有很大的不同。Python 和 C 语言一样，都是专业程序员使用的一种编程语言，但 C 语言更加专注于底层的设计，而 Python 更注重于解决使用者所遇到的问题。有时候，使用 Python 能够达到事半功倍的效果，并且运行速度远远超过使用其他语言。但 Python 和 C 语言也不是处于一种对立的关系，Python 的底层是基于 C 语言写成的，所以 Python 和 C 语言也不是水火不容的。笔者认为“Python 是 C 语言的一次全新升级，而 C 语言又是 Python的底层补充”这句话最能表述 Python 和 C 语言关系。
　　Python 特别适合于解决比较繁杂而对性能要求并不是特别高的问题，同时也被作为程序员常使用的脚本语言之一。Python 在一定程度上也是一种通用语言，而且在现阶段的诸多领域当中 (图像处理、机器学习、网络服务器、脚本) 都能够发现 Python 的身影。
　　同时，Python 在很多场合下用于替换无类型的脚本语言，这是由于它兼顾了表达性和易用性。
　　Python 是一个开源的编程语言，编译器、库以及源代码所有人都可免费获得，而且来自全世界的社区都可以向 Python 提交自己的想法以及对源代码的修改。
　　本书旨在帮助读者开始使用并且熟练掌握 Python 这一门编程语言，并且充分利用Python 语言的语法特性以及一些库来撰写清晰、符合习惯、优雅、高效的 Python 程序，并且在此基础上学会在大气海洋中掌握并使用 Python 来解决实际问题。
　　Python 的作者
　　Python 的作者 Guido van Rossum ，荷兰人。1982 年，Guido 获得阿姆斯特丹大学数学和计算机硕士学位。1989 年，他创立了 Python 语言，那时，他还在荷兰的 CWI(Centrum Wiskunde and Informatica ，国家数学与计算机科学研究中心)。1991 年初，他发布了 Python第一个公开发行版。Guido 原居荷兰，1995 年移居美国，并遇到了他现在的妻子。在 2003年初，Guido 和他的家人，包括他 2001 年出生的儿子 Orlijn 一直居住在弗吉尼亚州北部的郊区。
　　2002 年，在比利时布鲁塞尔举办的自由及开源软件开发者欧洲会议上，Guido 获得由自由软件基金会 (Free Software Foundation，FSF) 颁发的 2001 年自由软件进步奖。
　　2003 年 5 月，Guido 获得荷兰 Uuix 用户小组奖。
　　2005 年 12 月，Guido 加入 Google。他用 Python 语言为 Google 写了面向网页的代码浏览工具，且在 Google 他把一半的时间用来维护 Python 的开发。
　　2006 年，Guido 被美国计算机协会 (Association for Computing Machinery，ACM) 认定为著名工程师。
　　2012 年 12 月 7 日，Dropbox 宣布 Guido 加入 Dropbox 公司。
　　Python 发展简介
　　Python 到目前都是一门不断发展的语言，它从未停止过前进的脚步。
　　1989 年，为了消磨圣诞节假期，Guido 开始写 Python 语言的编译器。Python 这个名字，来自 Guido 所挚爱的电视剧 Monty Python’ s Flying Circus。他希望这个叫作 Python的语言，能符合他的理想：创造一种 C 语言和 shell 之间功能全面、易学易用、可拓展的语言。
　　1991 年，第一个 Python 编译器诞生。它是用 C 语言实现的，并能够调用 C 语言的库文件。Python 从一出生就具有了类、函数、异常处理、包含表和词典在内的核心数据类型，以及模块为基础的拓展系统。
　　1994 年 1 月，Python 1.0 发布，增加了 lambda、map、filter 和 reduce。
　　1999 年，Python 的 Web 框架 Zope 1 发布。
　　2000 年 10 月 16 日，Python 2.0 发布，加入了内存回收机制，构成了现在 Python 语言框架的基础。
　　2004 年 11 月 30 日，Python 2.4 发布，同年，目前最流行的 WEB 框架 Django诞生。
　　2006 年 9 月 19 日，Python 2.5 发布。
　　2008 年 10 月 1 日，Python 2.6 发布。
　　2008 年 12 月 3 日，Python 3.0 发布。
　　2009 年 6 月 27 日，Python 3.1 发布。
　　2010 年 7 月 3 日，Python 2.7 发布。
　　2011 年 2 月 20 日，Python 3.2 发布。
　　2012 年 9 月 29 日，Python 3.3 发布。
　　2014 年 3 月 16 日，Python 3.4 发布。2014 年 11 月，宣布 Python 2.7 的官方支持会延续到 2020 年，并且将不会开发 2.8 版本，同时官方希望用户将代码移植到 3.4+ 的版本上。
　　2015 年 9 月 13 日，Python 3.5 发布。
　　2016 年 12 月 23 日，Python 3.6 发布。
　　2018 年 6 月 27 日，Python 3.7 发布。
　　2019 年 10 月 14 日，Python 3.8 发布。
　　2020 年 10 月 5 日，Python 3.9 发布。
　　仔细阅读的读者肯定会发现，为什么 2008 年就发布了 Python 3.0 版本了，而 2010 年又发布了 Python 2.7 版本？这是因为当 Python 3.0 发布时，就不再支持 Python 2.0 的版本，导致很多用户无法正常升级使用新版本，所以后来又发布了一个 Python 2.7 的过渡版本，而且承诺 Python 2.7 的官方支持会延续到 2020 年。本书基于 Python 3.7 版本进行讲解说明。
　　第1章 初见 Python
　　我们第一次见到 Python 可能会疑惑它奇特的图标。Python 在英语中是蟒蛇的意思，所以其图标由两条蟒蛇组成，且其图标是一个旋转对称的图形，乍一看会让人觉得有一种对称的美感。
　　无论你之前是从哪里了解到 Python 的，我们最终的目标就是使用 Python 来帮助我们完成想要完成的事情。接下来我们就一起开始使用 Python 这门神奇的语言吧。
　　1.1 Python 是什么
　　Python 是采用 C 语言为底层开发的一个高层次的，结合了解释性、编译性、互动性以及面向对象编程特性的脚本语言。
　　相比其他语言经常使用英文关键字和标点符号，Python 具有更加英文化的表达，使得Python 程序易读易写。
　　Python 是解释型语言：Python 的运行无须经过手动编译环节，其程序将在运行时自动编译运行，使得操作简单。类似于 PHP 和 Perl 语言。
　　Python 是交互式语言：Python 使得代码的键入与执行更加方便，执行后即可显示结果，也就是可以在 >>> 后直接输入语句，等待 Python 解释器返回结果。
　　Python 是面向对象语言: Python 支持面向对象的代码风格以及代码封装在对象的编程技术。
　　Python 是初学者的语言：Python 对初级程序员或者刚入门编程的人而言，是一门伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发并且语言简单，从简单的文字处理到 Web 浏览器再到游戏，都会见到 Python 的身影。
　　Python 是一门优秀的语言，让我们一起开始学习吧！
　　1.2 纯净的 Python
　　1.2.1 获取 Python
　　首先想到的获取 Python 的方式就是由 Python 官网à获取。进入下载界面á后直接单击下图框中所示按钮进行跳转 (由于 Python 2.7 在 2020 年停止官方支持，并且 Python 3.7 发展势头相对较好，所以本书均以 Python 3.7 为基础进行讲解)。
　　网页跳转以后将会展示如图所示的下载列表，再根据自己的操作系统选择方框之内的链接进行下载即可获取安装文件。
　　双击安装文件，打开后需要选择“Add Python 3.7 to PATH”以方便后续的操作，而后单击“Install Now”即可完成后续的 Python 安装。
　　Python 看似是安装完成了，可是我们如何确定 Python 真真正正地安装成功了呢？我们如何去执行 Python 命令呢？接下来我们先进行一个尝试，以确定 Python 真正地安装成功了。
　　在键盘上按下 Win + R 键，输入 cmd 后按下回车键，再在弹出的黑色框 (本书简称cmd 窗口) 中键入 python，如果获得的界面与以下界面相近，说明安装成功。
　　1.2.2 从 IDLE 启动 Python
　　上节说明了如何确定 Python 是否安装完成，但总不能每次都在那个乌压压的窗口中开始输入我们的代码吧？我们需要一个更好的地方来输入并且运行我们的代码，怎么办呢？那就找到刚刚安装完成的 Python 中的 IDLE 并打开，获得如下界面。这样，我们的 Python编辑界面就启动成功了。