初识Python

Python简介

Python是由荷兰人吉多·范罗苏姆（Guido von Rossum）发明的一种编程语言，是目前世界上最受欢迎和拥有最多用户群体的编程语言。

Python的历史

1、1989年圣诞节：Guido开始写Python语言的编译器。

2、1991年2月：第一个Python解释器诞生，它是用C语言实现的，可以调用C语言的库函数。

3、1994年1月：Python 1.0正式发布。

4、2000年10月：Python 2.0发布，Python的整个开发过程更加透明，生态圈开始慢慢形成。

5、2008年12月：Python 3.0发布，引入了诸多现代编程语言的新特性，但并不完全兼容之前的Python代码。

6、2020年1月：在Python 2和Python 3共存了11年之后，官方停止了对Python 2的更新和维护，希望用户尽快过渡到Python 3。

说明：大多数软件的版本号一般分为三段，形如A.B.C，其中A表示大版本号，当软件整体重写升级或出现不向后兼容的改变时，才会增加A；B表示功能更新，出现新功能时增加B；C表示小的改动（例如：修复了某个Bug），只要有修改就增加C。

Python的优缺点

Python的优点很多，简单为大家列出几点。

1、简单明确，跟其他很多语言相比，Python更容易上手。 2、能用更少的代码做更多的事情，提升开发效率。 3、开放源代码，拥有强大的社区和生态圈。 4、能够做的事情非常多，有极强的适应性。 5、能够在Windows、macOS、Linux等各种系统上运行。

Python最主要的缺点是执行效率低，但是当我们更看重产品的开发效率而不是执行效率的时候，Python就是很好的选择。

Python应用领域和职业发展分析

简单的说，Python是一个“优雅”、“明确”、“简单”的编程语言。

• 学习曲线低，非专业人士也能上手
• 开源系统，拥有强大的生态圈
• 解释型语言，完美的平台可移植性
• 动态类型语言，支持面向对象和函数式编程
• 代码规范程度高，可读性强

Python在以下领域都有用武之地。

• 后端开发 - Python / Java / Go / PHP
• DevOps - Python / Shell / Ruby
• 数据采集 - Python / C++ / Java
• 量化交易 - Python / C++ / R
• 数据科学 - Python / R / Julia / Matlab
• 机器学习 - Python / R / C++ / Julia
• 自动化测试 - Python / Shell

作为一名Python开发者，根据个人的喜好和职业规划，可以选择的就业领域也非常多。

• Python后端开发工程师（服务器、云平台、数据接口）
• Python运维工程师（自动化运维、SRE、DevOps）
• Python数据分析师（数据分析、商业智能、数字化运营）
• Python数据挖掘工程师（机器学习、深度学习、算法专家）
• Python爬虫工程师
• Python测试工程师（自动化测试、测试开发）

说明：目前，数据分析是一个非常热门的方向，因为不管是互联网行业还是传统行业都已经积累了大量的数据，现在需要的就是从这些数据中提取有价值的信息，以便打造更好的产品或者为将来的决策提供支持。

给初学者的几个建议

• Make English as your working language. （让英语成为你的工作语言）
• Practice makes perfect. （熟能生巧）
• All experience comes from mistakes. （所有的经验都源于你犯过的错误）
• Don’t be one of the leeches. （不要当伸手党）
• Either outstanding or out. （要么出众，要么出局）

第一个Python程序

我们打开Windows的“命令提示符”工具，输入命令python然后回车就可以进入到Python的交互式环境中。所谓交互式环境，就是我们输入一行代码回车，代码马上会被执行，如果代码有产出结果，那么结果会被显示在窗口中。例如：

C:\Users\Administrator>python
Python 3.9.7 (tags/v3.9.7:1016ef3, Aug 30 2021, 20:19:38) [MSC v.1929 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> 2 * 3
6
>>> 2 + 3
5
>>>

如果希望退出交互式环境，可以在交互式环境中输入quit()，如下所示。

>>> quit()

更好的交互式环境 - IPython

Python默认的交互式环境用户体验并不怎么好，我们可以用IPython来替换掉它，因为IPython提供了更为强大的编辑和交互功能。我们可以使用Python的包管理工具pip来安装IPython，如下所示。

pip install ipython

温馨提示：在使用上面的命令安装IPython之前，可以先通过pip config set global.index-url https://pypi.doubanio.com/simple命令将pip的下载源修改为国内的豆瓣网，否则下载安装的过程可能会非常的缓慢。

可以使用下面的命令启动IPython，进入交互式环境。

ipython

集成开发环境 - PyCharm

如果用Python开发商业项目，我们推荐大家使用更为专业的工具PyCharm。

PyCharm是由捷克一家名为JetBrains的公司开发的用于Python项目开发的集成开发环境（IDE)。

所谓集成开发环境，通常是指工具中提供了编写代码、运行代码、调试代码、分析代码、版本控制等一系列功能，因此特别适合商业项目的开发。

在JetBrains的官方网站上提供了PyCharm的下载链接，其中社区版（Community）是免费的但功能相对弱小（其实已经足够强大了），专业版（Professional）功能非常强大，但需要按年或月付费使用，新用户可以试用30天时间。

Python中有两种形式的注释：

1 单行注释：以#和空格开头，可以注释掉从#开始后面一整行的内容。 2 多行注释：三个引号开头，三个引号结尾，通常用于添加多行说明性内容。

"""
第一个Python程序 - hello, world

Version: 0.1
Author: Willem
"""
# print('hello, world')
print("你好，世界！")

变量和类型

要想在计算机内存中保存数据，首先就得说一说变量这个概念。

在编程语言中，变量是数据的载体，简单的说就是一块用来保存数据的内存空间，变量的值可以被读取和修改，这是所有计算和控制的基础。

计算机能处理的数据有很多种类型，最常见的就是数值，除了数值之外还有文本、图形、音频、视频等各种各样的数据。

虽然数据在计算机中都是以二进制形态存在的，但是我们可以用不同类型的变量来表示数据类型的差异。

Python中的数据类型很多，而且也允许我们自定义新的数据类型（这一点在后面会讲到），这里我们需要先了解几种常用的数据类型。

类型 整型（int）：

Python中可以处理任意大小的整数，而且支持二进制（如0b100，换算成十进制是4）、八进制（如0o100，换算成十进制是64）、十进制（100）和十六进制（0x100，换算成十进制是256）的表示法。

浮点型（float）：

浮点数也就是小数，之所以称为浮点数，是因为按照科学记数法表示时，一个浮点数的小数点位置是可变的，浮点数除了数学写法（如123.456）之外还支持科学计数法（如1.23456e2）。

字符串型（str）：

字符串是以单引号或双引号括起来的任意文本，比如'hello'和"hello"。

变量命名规则

对于每个变量我们需要给它取一个名字，就如同我们每个人都有自己的名字一样。在Python中，变量命名需要遵循以下这些规则，这些规则又分为必须遵守的硬性规则和建议遵守的非硬性规则。

硬性规则：

规则1：

变量名由字母、数字和下划线构成，数字不能开头。 需要说明的是，这里说的字母指的是Unicode字符，Unicode称为万国码，囊括了世界上大部分的文字系统，这也就意味着中文、日文、希腊字母等都可以作为变量名中的字符，但是像!、@、#这些特殊字符是不能出现在变量名中的，而且我们强烈建议大家尽可能使用英文字母。

规则2：大小写敏感，简单的说就是大写的A和小写的a是两个不同的变量。

规则3：

变量名不要跟Python语言的关键字（有特殊含义的单词，后面会讲到）和保留字（如已有的函数、模块等的名字）发生重名的冲突。

非硬性规则：

规则1：变量名通常使用小写英文字母，多个单词用下划线进行连接。 规则2：受保护的变量用单个下划线开头。 规则3：私有的变量用两个下划线开头。

规则2和规则3大家暂时不用理解，后面自然会明白的。当然，作为一个专业的程序员，给变量（事实上应该是所有的标识符）命名时做到见名知意也非常重要。

变量的使用

下面通过例子来说明变量的类型和变量的使用。

"""
使用变量保存数据并进行加减乘除运算

Version: 0.1
Author: willem
"""
a = 45          # 变量 a 保存了 45
b = 12          # 变量 b 保存了 12
print(a + b)    # 57
print(a - b)    # 33
print(a * b)    # 540
print(a / b)    # 3.75

在Python中可以使用 type 函数对变量的类型进行检查。

程序设计中函数的概念跟数学上函数的概念基本一致，数学上的函数相信大家并不陌生，它包括了函数名、自变量和因变量。

如果暂时不理解函数这个概念也不要紧，我们会在后续的内容中专门讲解函数的定义和使用。

"""
使用type()检查变量的类型

Version: 0.1
Author: willem
"""
a = 100
b = 12.345
c = 'hello, world'
d = True
print(type(a))    # 
print(type(b))    # 
print(type(c))    # 
print(type(d))    # 

不同类型的变量可以相互转换，这一点可以通过Python的内置函数来实现。

• int()：将一个数值或字符串转换成整数，可以指定进制。
• float()：将一个字符串转换成浮点数。
• str()：将指定的对象转换成字符串形式，可以指定编码。
• chr()：将整数转换成该编码对应的字符串（一个字符）。
• ord()：将字符串（一个字符）转换成对应的编码（整数）。

下面的例子为大家演示了Python中类型转换的操作。

"""
Python中的类型转换操作

Version: 0.1
Author: willem
"""

a = 100
b = 12.345
c = 'hello, world'
d = True

# 整数转成浮点数
print(float(a))    # 100.0

# 浮点型转成字符串 (输出字符串时不会看到引号哟)
print(str(b))      # 12.345

# 字符串转成布尔型 (有内容的字符串都会变成True)
print(bool(c))     # True

# 布尔型转成整数 (True会转成1，False会转成0)
print(int(d))      # 1

# 将整数变成对应的字符 (97刚好对应字符表中的字母a)
print(chr(97))     # a

# 将字符转成整数 (Python中字符和字符串表示法相同)
print(ord('a'))    # 97

下面的代码通过键盘输入两个整数来实现对两个整数的算术运算。

"""
使用input()函数获取键盘输入(字符串)
使用int()函数将输入的字符串转换成整数
使用print()函数输出带占位符的字符串

Version: 0.1
Author: willem
"""
a = int(input('a = '))
b = int(input('b = '))

print('%d + %d = %d' % (a, b, a + b))
print('%d - %d = %d' % (a, b, a - b))
print('%d * %d = %d' % (a, b, a * b))
print('%d / %d = %f' % (a, b, a / b))
print('%d // %d = %d' % (a, b, a // b))
print('%d %% %d = %d' % (a, b, a % b))
print('%d ** %d = %d' % (a, b, a ** b))

说明：上面的 print 函数中输出的字符串使用了占位符语法，其中 %d 是整数的占位符，%f是小数的占位符，%%表示百分号（因为百分号代表了占位符，所以带占位符的字符串中要表示百分号必须写成%%），字符串之后的%后面跟的变量值会替换掉占位符然后输出到终端中，运行上面的程序，看看程序执行结果就明白啦。

运算符

Python支持多种运算符，下表大致按照优先级从高到低的顺序列出了所有的运算符，运算符的优先级指的是多个运算符同时出现时，先做什么运算然后再做什么运算。

除了我们之前已经用过的赋值运算符和算术运算符，我们稍后会陆续讲到其他运算符的使用。

运算符描述[] [:]下标，切片**指数~ + -按位取反, 正负号* / % //乘，除，模，整除+ -加，减>> =