從你開始學習編程的那一刻起，就注定了以后所要走的路—從編程學習者開始，依次經歷實習生、程序員、軟件工程師、架構師、CTO等職位的磨礪；當你站在職位頂峰的位置驀然回首時，會發現自己的成功并不是偶然，在程序員的成長之路上會有不斷修改代碼、尋找并解決Bug、不停測試程序和修改項目的經歷。

不可否認的是，只要你在自己的開發生涯中穩扎穩打，并且善于總結和學習，最終將會得到可喜的收獲。

進入2018年后，身邊越來越多的人說Python語言如日中天了，也有人說Python的發展速度像坐了火箭一般。究竟Python語言有什么神奇之處，讓廣大程序員們對它如癡如醉？

本文將詳細介紹Python語言的發展歷程和特點，和讀者一起找到上述問題的答案。

Python語言基礎

曾經風靡一時的熱播劇《瑯琊榜》有云：遙映人間冰雪樣，暗香幽浮曲臨江，遍識天下英雄路，俯首江左有梅郎……瑯琊榜就和武俠小說中的高手排行榜差不多。

其實在編程語言中也有自己的“瑯琊榜”，這就是TIOBE編程語言社區排行榜，榜單會每月更新一次，榜單的排名客觀公正地展示了各門編程語言的地位。

1.1.1編程世界的“瑯琊榜”

TIOBE編程語言社區排名使用著名的搜索引擎（諸如Google、MSN、Yahoo!、Wikipedia、YouTube以及Baidu等）進行計算，在2017年上半年，Java語言和C語言依然是最大的贏家。其實在最近幾年的榜單中，程序員們早已習慣了C語言和Java的“二人轉”局面。表1-1是2017年12月榜單中的前幾名排名信息。

表1-12017年12月編程語言使用率統計表

1.1.2Python為什么這么火

相信TIOBE編程語言社區排行榜中的排名會出乎很多讀者的意料，Python語言竟然排在PHP、JavaScript等眾多常用開發語言的前面。這似乎不合乎常理，因為在印象中很少有人提及Python，反而經常聽大家談起C、C++、Java、C#和PHP，Python語言為什么這么火呢？筆者認為Python語言之所以如此受大家歡迎，主要有如下兩個原因。

（1）簡單

無論是對于廣大學習者還是程序員，簡單就擁有了最大的吸引力。既然都能實現同樣的功能，人們有什么理由不去選擇更加簡單的開發語言呢？例如，在運行Python程序時，只需要簡單地輸入Python代碼后即可運行，而不需要像其他語言（例如C或C++）那樣需要經過編譯和鏈接等中間步驟。

Python可以立即執行程序，這樣便形成了一種交互式編程體驗和不同情況下快速調整的能力，往往在修改代碼后能立即看到程序改變后的效果。

（2）功能強大

Python語言可以用來作為批處理語言，寫一些簡單工具，處理一些數據，作為其他軟件的接口調試等。

Python語言可以用來作為函數語言，進行人工智能程序的開發，具有Lisp語言的大部分功能。

Python語言可以用來作為過程語言，進行常見的應用程序開發，可以和VB等語言一樣應用。

Python語言可以用來作為面向對象語言，具有大部分面向對象語言的特性，經常作為大型應用軟件的原型開發語言，然后再用C++語言改寫，而有些應用軟件則直接使用Python來開發。

1.1.3Python語言的特點

除了上一小節介紹的簡單和功能強大外，Python語言還有如下特點。

（1）面向對象

Python是一門面向對象編程（面向對象編程縮寫為“OOP”）的語言，它的類模塊支持多態、操作符重載和多重繼承等高級概念，并且以Python特有的簡潔的語法和類型，面向對象十分易于使用。

除了作為一種強大的代碼構建和重用手段以外，Python的面向對象特性使它成為面向對象語言（如C++和Java）的理想腳本工具。例如，通過適當地粘貼代碼，Python程序可以對C++、Java和C#的類進行子類的定制。

（2）免費

Python的使用和分發是完全免費的，就像其他的開源軟件一樣，如Perl、Linux和Apache。開發者可以從Internet上免費獲得Python的源代碼。復制Python，將其嵌入你的系統或者隨產品一起發布都沒有任何限制。

（3）可移植

Python語言的標準實現是由可移植的ANSI C編寫的，可以在目前所有的主流平臺上編譯和運行。現在從PDA到超級計算機，到處都可以見到Python程序的運行。Python語言可以在下列平臺上運行（注意，這并不是全部，而僅僅是筆者所知道的一部分）。

Linux和UNIX系統。

微軟Windows。

Mac OS（包括OS X和Classic）。

BeOS、OS/2、VMS和QNX。

實時操作系統，例如VxWorks。

Cray超級計算機和IBM大型機。

運行Palm OS、PocketPC和Linux的PDA。

游戲終端。

（4）混合開發

Python程序可以以多種方式輕易地與其他語言編寫的組件融合在一起。例如，通過使用Python的C語言API可以幫助Python程序靈活地調用C程序。這意味著可以根據需要給Python 程序添加功能，或者在其他環境系統中使用Python。

例如，將Python與C或者C++寫成的庫文件混合起來，使Python成為一個前端語言和定制工具，這使Python成為一個很好的快速原型工具。出于開發速度的考慮，系統可以先使用Python實現，之后轉移至C，這樣可以根據不同時期性能的需要逐步實現系統。

安裝Python

古人云：工欲善其事，必先利其器。在使用Python語言進行項目開發時，需要先搭建其開發環境。本節將首先詳細講解安裝Python的知識，為讀者步入本書后面知識的學習打下基礎。

1.2.1選擇版本

因為Python語言是跨平臺的，可以運行在Windows、Mac OS、Linux、UNIX和各種其他系統上，所以說Python可以安裝在這些系統中。并且在Windows上寫的Python程序，可以放到Linux系統上運行。

到目前為止，Python最為常用的版本有兩個：一個是2.x版，一個是3.x版。

這兩個版本是不兼容的，因為目前Python正在朝著3.x版本進化，在進化過程中，大量針對2.x版本的代碼要修改后才能運行，所以，目前有許多第三方庫還暫時無法在3.x版本上使用。

讀者可以根據自己的需要選擇進行下載和安裝，以下主要針對Python 3.x版本語法和標準庫進行講解。

1.2.2在Windows系統中下載并安裝Python

因為Python可以在Windows、Linux和Mac這當今三大主流的計算機系統中運行，所以接下來將詳細講解在這3種操作系統中安裝Python的方法。接下來，將首先講解在Windows系統中下載并安裝Python的過程。

（1）登錄Python官方網站，單擊頂部導航中的Downloads鏈接，出現如圖1-1所示的下載頁面。

圖1-1Python下載頁面

（2）因為當前計算機的系統是Windows系統，所以單擊“Looking for Python with a different OS? Python for”后面的Windows鏈接，出現如圖1-2所示的Windows版下載界面。

圖1-2Windows版下載界面

圖1-2所示的都是Windows系統平臺的安裝包，其中x86適合32位操作系統，x86-64適合64位操作系統。并且可以通過如下3種途徑獲取Python。

web-based installer：需要通過聯網完成安裝。

executable installer：通過可執行文件(*.exe)方式安裝。

embeddable zip file：這是嵌入式版本，可以集成到其他應用程序中。

（3）因為筆者的計算機是64位操作系統，所以需要選擇一個64位的安裝包，當前（筆者寫稿時）最新版本“Windows x86-64 executable installer”。

在如圖1-3所示的下載對話框中，單擊“下載”按鈕后開始下載。

圖1-3下載對話框界面

（4）下載成功后得到一個“.exe”格式的可執行文件，雙擊此文件開始安裝。在第一個安裝界面中勾選下面兩個復選框，然后單擊Install Now按鈕，如圖1-4所示。

圖1-4第一個安裝界面

（5）彈出如圖1-5所示的安裝進度對話框進行安裝。

圖1-5安裝進度對話框

（6）安裝完成后的界面如圖1-6所示，單擊“Close”按鈕完成安裝。

圖1-6安裝完成界面

（7）依次單擊“開始”“運行”，輸入cmd后打開DOS命令界面，然后輸入“python”驗證是否安裝成功。彈出如圖1-7所示的界面表示安裝成功。

圖1-7表示安裝成功

1.2.3在Mac系統中下載并安裝Python

在Mac OS X中都已經默認安裝了Python，開發者只需要安裝一個文本編輯器來編寫Python程序即可，并且需要確保其配置信息正確無誤。要想檢查當前使用的蘋果系統是否安裝了Python，需要完成如下工作。

（1）打開終端窗口（和Windows系統中的cmd控制臺類似）

打開“Applications/Utilities”文件夾，選擇打開里面的Terminal，這樣可以打開一個終端窗口。另外，也可以按下鍵盤中的“Command + 空格”組合鍵，再輸入terminal并按回車鍵打開終端窗口。

（2）輸入“python”命令

為了確定是否安裝了Python，接下來，需要執行命令“python”（注意，其中的p是小寫的）。如果輸出了類似于下面的內容，指出了安裝的Python版本，這表示Python已經安裝成功。最后的“>>>”是一個提示符，讓我們能夠進一步輸入Python命令。

$ python

Python 3.6.1 (default, Mar 9 2016, 22:15:05)

[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 5.0 (clang-500.0.68)] on darwin

Type "help", "copyright", "credits", or "license" for more information.

>>>

上述輸出表明，當前計算機默認使用的Python版本為Python 3.6.1。看到上述輸出后，如果要退出Python并返回終端窗口，可按Control + D組合鍵或執行命令exit()。

1.2.4在Linux系統中下載并安裝Python

在眾多開發者的眼中，Linux系統是專門為開發者所設計的。在大多數的Linux計算機中，都已經默認安裝了Python。要在Linux系統中編寫Python程序，開發者幾乎不用安裝什么軟件，也幾乎不用修改設置。要想檢查當前使用的Linux系統是否安裝了Python，需要完成如下工作。

（1）在系統中運行應用程序Terminal（如果使用的是Ubuntu，可以按下Ctrl + Alt + T組合鍵），打開一個終端窗口。

（2）為了確定是否安裝了Python，需要執行“python”命令（請注意，其中的p是小寫的）。

如果輸出類似下面這樣輸出安裝版本的結果，則表示已經安裝了Python；最后的“>>>”是一個提示符，讓我們能夠繼續輸入Python命令。

$ python

Python 2.7.6 (default, Mar 22 2014, 22:59:38)

[GCC 4.8.2] on linux2

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>>

上述輸出表明，當前計算機默認使用的Python版本為Python 2.7.6。看到上述輸出后，如果要退出Python并返回終端窗口，可按Ctrl + D組合鍵或執行命令exit()。

要想檢查系統是否安裝了Python 3，可能需要指定相應的版本，例如嘗試執行命令python3。

$ python3

Python 3.6.0 (default, Sep 17 2016, 13:05:18)

[GCC 4.8.4] on linux

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>>

上述輸出表明，在當前Linux系統中也安裝了Python 3，所以開發者可以使用這兩個版本中的任何一個。在這種情況下，需要將本書中的命令python都替換為python3。在大多數情況下，在Linux系統上都默認安裝了Python。

Python開發工具介紹

在安裝Python后，接下來需要選擇一款開發工具來編寫Python程序。市面中有很多種支持Python的開發工具，下面將簡要介紹幾種主流的開發工具。

1.3.1使用IDLE

IDLE是Python自帶的開發工具，它是應用Python第三方庫的圖形接口庫Tkinter開發的一個圖形界面的開發工具，其主要特點如下所示。

跨平臺，包括Windows、Linux、UNIX和Mac OS X。

智能縮進。

代碼著色。

自動提示。

可以實現斷點設置、單步執行等調試功能。

具有智能化菜單。

當在Windows系統下安裝Python時，會自動安裝IDLE，在“開始”菜單的Python 3.x子菜單中就可以找到它，如圖1-8所示。

圖1-8 “開始”菜單中的IDLE

在Linux系統下需要使用yum或apt-get命令進行單獨安裝。在Windows系統下，IDLE的界面如圖1-9所示，標題欄與普通的Windows應用程序相同，而其中所寫的代碼是自動著色的。

圖1-9IDLE的界面

IDLE常用的快捷鍵如表1-2所示。

1.3.2使用Emacs

Emacs堪稱“無所不能”的開發工具，很多人稱之為最強大的文本編輯器。與Vim不同，Emacs沒有模式編輯器，使用Emacs就像使用Windows的記事本一樣，但Emacs比Windows的記事本的功能要強大得多。下載并安裝Emacs工具的具體流程如下所示。

（1）登錄gnu官方網站，在Windows欄目下單擊main GNU FTP server鏈接，如圖1-10所示。

圖1-10單擊main GNU FTP server鏈接

（2）在彈出的新頁面中選擇一個版本進行下載，如圖1-11所示。

圖1-11選擇一個版本

（3）下載完成后將得到一個ZIP格式的壓縮包，解壓完成后，運行Emacs所在目錄下bin目錄中的runemacs.exe文件，即可啟動Emacs工具，其界面如圖1-12所示。

圖1-12運行Emacs后的界面

認識第一段Python程序

經過本文前面內容的學習，已經了解了安裝并搭建Python開發環境的知識。

1.4.1編碼并運行

（1）打開IDLE，依次單擊File→New File，在彈出的新建文件中輸入如下所示的代碼。

print('同學們好,我的名字是——Python!')

print('這就是我的代碼，簡單嗎？')

在Python語言中，“print”是一個輸出函數，功能是，在命令行界面輸出指定的內容，和C語言中的“printf”函數、Java語言中的“println”函數類似。本實例在IDLE編輯器中的效果如圖1-13所示。

圖1-13輸入代碼

（2）依次單擊File→Save命令，將其另存為文件“first.py”，如圖1-14所示。

圖1-14另存為文件“first.py”

（3）按下鍵盤中的F5鍵，或依次單擊Run→Run Module命令運行當前代碼，如圖 1-15所示。

圖1-15運行當前代碼

（4）本實例執行后會使用函數print()輸出兩行文本，執行后的效果如圖1-16所示。

圖1-16執行效果

1.4.2其他運行方式

1．命令行運行方式

在Windows系統下還可以直接使用鼠標雙擊的方式來運行Python程序。如果通過雙擊運行上面編寫的程序文件“first.py”，可以看到一個命令行窗口首先出現，然后又關閉，由于很快，因此看不到輸出內容，這是因為程序運行結束后立即退出了。為了能看到程序的輸出內容，可以按以下步驟進行操作。

（1）單擊“開始”菜單，在“搜索程序和文件”文本框中輸入“cmd”，并按Enter鍵，打開Windows的命令行窗口。

（2）輸入文件first.py的絕對路徑及文件名，再按Enter鍵運行程序。也可以使用cd命令，進入文件“first.py”所在的目錄，如“D:lx”，然后在命令行提示符下輸入“first.py”或者“python first.py”，按Enter鍵即可運行。

2．交互式運行方式

Python程序的交互式運行方式是指一邊輸入程序，一邊運行程序。具體操作步驟如下所示。

（1）打開IDLE，在命令行中輸入如下所示的代碼。

print('同學們好,我的名字是——Python!')

按Enter鍵后即可立即運行上述代碼，執行效果如圖1-17所示。

圖1-17執行效果

（2）繼續輸入如下所示的代碼。

print('這就是我的代碼，簡單嗎？')

按Enter鍵后即可立即運行上述代碼，執行效果如圖1-18所示。

圖1-18執行效果

技術解惑

1.5.1提高開發效率——安裝文本編輯器

Geany是一款簡單的文本編輯器：它易于安裝；讓你能夠直接運行幾乎所有的程序（而無需通過終端來運行）；使用不同的顏色來顯示代碼，以突出代碼語法；在終端窗口中運行代碼，讓你能夠習慣使用終端。建議使用Geany，除非你有充分的理由不這樣做。

在大多數Linux系統中，都只須執行一條命令就可以安裝Geany。

$ sudo apt-get install geany

1.5.2快速運行Hello World程序

為了編寫第一個Python程序，需要啟動Geany。為此，可以按超級（Super）鍵（俗稱Windows鍵），并在系統中搜索Geany。找到Geany后，雙擊就可以啟動它。再將其拖曳到任務欄或桌面上，以創建一個快捷方式。

接下來，創建一個用于存儲項目的文件夾，并將其命名為python_work（在文件名和文件夾名中，最好使用小寫字母，并使用下劃線來表示空格，因為這是Python采用的命名約定）。

返回Geany，依次選擇菜單“File”和“Save As”，將當前的空Python文件保存到文件夾“python_work”中，并將其命名為“hello_world.py”。擴展名“.py”告訴Geany文件包含的是Python程序。它還讓Geany知道如何運行該程序，并以有益的方式突出其中的代碼。

保存文件后，在其中輸入如下所示的一行代碼。

print("Hello Python world!")

如果在系統中安裝了多個Python版本，就必須對Geany進行配置，使其使用正確的版本。

為此，可以依次選擇菜單Build（生成）和 Set Build Commands（設置生成命令），此時將看到文字Compile（編譯）和Execute（執行），它們旁邊都有一個命令。在默認情況下，這兩條命令都是python，要讓Geany使用命令python3，必須做相應的修改。

如果在終端會話中能夠執行命令python3，請修改編譯命令和執行命令，讓Geany使用Python 3解釋器。為此，將編譯命令修改成下面這樣。

python3 -m py_compile "%f"

必須完全按上面的代碼顯示的那樣輸入這條命令，確保空格和大小寫都完全相同。

將執行命令修改成下面這樣。

python3 "%f"

同樣，務必確保空格和大小寫都完全與顯示的相同。圖1-19顯示了該如何在Geany中配置這些命令。

現在開始運行程序hello_world.py，依次選擇菜單Build和Execute，并單擊Execute圖標（兩個齒輪）或按F5鍵后將彈出一個終端窗口，其中包含如下所示的輸出。

Hello Python world!

------------------

(program exited with code: 0)

Press return to continue

如果沒有看到這樣的輸出，請檢查你輸入的每個字符。你是不是將print的首字母大寫了？是不是遺漏了引號或括號？編程語言對語法的要求非常嚴格，只要你沒有嚴格遵守語法，就會出錯。

圖1-19在Linux中配置Geany，使其使用Python 3

1.5.3在終端會話中運行Python代碼

開發者可以打開一個終端窗口并執行命令python或python3，再嘗試運行Python代碼段。在檢查Python版本時，你就這樣做過。下面再次這樣做，但是會在終端會話中輸入如下代碼行：

>>> print("Hello Python interpreter!")

Hello Python interpreter!

>>>

消息將直接轉出到當前終端窗口中。請不要忘記，要關閉Python解釋器，需要按Ctrl + D組合鍵或執行命令exit()。