Python-3基础教程-第1章

Python3基础教程出版社或系部名称主讲：授课教师姓名第1章Python起步Python是一种面向对象的、解释型的计算机高级程序设计语言，由GuidovanRossum于1989年开始开发，并于1991年发布第一个公开发行版。Python是纯粹的开源自由软件，其源代码和解释器均遵循GPL(GNU,GeneralPublicLicense)协议。Python具有语法简洁、易于学习、功能强大、可扩展性强、跨平台等诸多特点，使其成为最受欢迎的程序设计语言之一。本章主要内容Python开发环境及工具认识PythonPython程序的运行方式1231.1Python起步欢迎来到Python的世界。本节将从发展、应用、特点和版本等内容开始，带领读者了解和认识Python。本节主要讲述：–Python的发展–Python的应用案例–Python的应用领域–Python的特点–Python的版本–Python3.x与2.x的区别1.1Python起步1.Python的发展–1989年圣诞节，Guido在阿姆斯特丹开始准备开发一种新的程序设计语言。–作为MontyPython喜剧团体的粉丝，Guido将这门新的语言命名为Python。–Python的灵感来自ABC语言–受到了Modula-3语言的影响–结合了Unixshell和C的习惯–2011年1月，TIOBE将Python评为编程语言排行榜2010年度语言–TIOBE网站地址为：–2016年7月的TIOBE程序设计语言排行榜1.1Python起步2.Python的应用案例•世界上最大的视频分享网站YouTube的视频分享服务大部分采用Python实现。•首个P2P文件分享软件BitTorrent也是采用Python实现。•大型多人在线游戏EVEOnline广泛使用了Python。•Autodesk旗下的著名三维建模和动画软件Maya，为Python提供了API（ApplicationProgrammingInterface，应用程序编程接口）。•Intel、Cisco、HP、Seagate、Qualcomm和IBM等公司使用Python进行硬件测试。•Pixar、IndustrialLight&Magic等电影公司使用Python制作动画电影。•JPMorganChase、UBS、Getco、Citadel等公司使用Python做市场预测。•NASA、LosAlamos、Fermilab、JPL等使用Python执行科学计算。1.1Python起步2.Python的应用案例•iRobot使用Python开发了机器人真空吸尘器。•ESRI使用Python为终端用户定制GIS地图产品。•NSA应用Python实现加密和智能分析。•IronPort使用Python实现其电子邮件服务器产品。•Google、Yahoo、搜狐邮箱、知乎、果壳等也广泛使用了Python。1.1Python起步3.Python的应用领域①系统编程②GUI编程③Web应用④组件集成⑤数据库编程⑥数值计算和科学计算⑦游戏、图像、人工智能、机器人、XML等其他领域①系统编程Python可以访问操作系统API，为其编写可移植的系统维护和管理工具。Python程序可以访问系统目录和文件，可以运行其他程序，也可编程进程和线程执行并行处理等。Python标准库集成了POSIX（PortableOperatingSystemInterface，可移植操作系统接口）和其他常见操作系统工具：环境变量、文件、套接字、管道、进程、多线程、正则表达式、命令行参数、标准流接口、Shell目录启动器、文件扩展名等等。大部分系统工具继承了Python的可移植特性。②GUI编程GUI指GraphicalUserInterface（图形用户界面）。使用Python可以非常简单、快捷地实现GUI程序。Python内置了TKinter的标准面向对象接口TKGUIAPI。应用TKGUIAPI实现的PythonGUI程序，可以不做任何改变运行在Windows、XWindows（UNIX和Linux）和MacOS等多种平台上。还可以使用其他一些扩展包，如PMW、wxPythonGUI、PythonCard和Dabo等，也可在Python中常见GUI应用。③Web应用Python包含了标准Internet模块，可用于实现各种网络任务。Python脚本可以通过套接字进行网络通信；可编写服务器CGI脚本处理客户端表单信息；可通过FTP传输文件；可以生产、解析和分析XML文件；可处理Email；可通过URL获取网页；可从网页中解析HTML和XML；可通过XML-PRC、SOAP和Telnet通信。Python也可用第三方工具进行Web应用开发。例如，HTMLGen包可用于生成HTML文件，mod_python可用于生成运行于Apache服务器上的Python应用并支持PythonServerPage，Jython可以实现与Java无缝集成的Applet。大量的第三方工具，使Python可用于开发完整的、企业级的Web应用。④组件集成Python本身是用C实现的，所以可以使用C/C++进行扩展。Python也被称为“胶水”语言，即可集成各种C/C++库，也可将Python嵌入到其他语言中。例如，PythonCOM是Windows支持的COM，Jython是基于Java平台的Python系统，基于.NET平台实现的IronPython和各种CORBA工具包。利用组件包，可以编写Python脚本在Windows中处理微软的Word和Excel文件。⑤数据库编程Python提供了访问各种主流数据库的API，包括：MicrosoftSQLServer、Oracle、Sybase、DB2、MySQL、SQLite等。Python还自带一个Gadfly模块，提供了一个完整的SQL环境。从Python2.5起，SQLite成为了Python内置标准库的一部分。⑥数值计算和科学计算Python的NumPy扩展提供了大量的标准数学库的接口，例如矩阵对象、标准数学库等。SciPy和matplotlib扩展也为Python提供了快速数组处理、数值运算以及绘图功能。众多的扩展库使Python十分适合工程技术、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。相比于著名的科学计算商业软件MATLAB，Python是完全免费，而且是一门更易学、更严谨的程序设计语言。MATLAB主要专注于工程和科学计算，而Python通过各种扩展库，可以在满足计算的同时，实现文件管理、界面设计、网络通信等各种高级任务。⑦其他应用Python的应用领域非常多，不能一一在书中列举。其他一下应用领域如下：–使用pyagame扩展包进行图形和游戏应用开发。–使用PySerial扩展包在Windows、Linux或其他系统上开发串口通信应用。–使用PIL、PyOpenGL、Blender、Maya和其他扩展包开发图形或3D应用。–使用PyRo扩展包开发机器人控制程序。–使用XML库、xmlrpclib模块或第三方扩展包解析XML。–使用pybrain扩展包开发人工智能应用。–使用NLTK扩展包开发自然语言分析应用。1.1Python起步4.Python的特点①免费、开源、自由②面向对象③跨平台④功能强大⑤简单易学①Python是免费的开源自由软件Python遵循GPL协议，也是免费的，不管是用于个人还是商业用途，开发人员都无需支付任何费用，也不用担心版权问题。作为开源软件，程序员可以获得Python源代码，以研究其内部细节，并可加以修改使其针对目标更加适用。也可以将Python嵌入系统或随产品一起发布，甚至于销售Python的源代码，都没有任何限制。②Python是面向对象的面向对象（ObjectOriented，简称OO）是现代高级程序设计语言的一个重要特征。多态、运算符重载、继承和多重继承等面向对象编程（ObjectOrientedProgramming，简称OOP）的主要特征也在Python的类模块中得到很好的支持。得益于Python简洁的语法和数据类型系统，Python中的OOP也变得极为简单，比其他语言容易。OOP是Python的一个重要特征，初学者也不必为此感到担心。Python同样支持传统的面向过程的编程模式，完全可以在具有一定基础之后再深入Python的OOP。③Python具有良好的跨平台特性Python是用ANSIC实现。C语言因为跨平台和良好的可移植性成为了经典的程序设计语言。这意味着Python也具有良好的跨平台特性，可在目前所有的主流平台上编译和运行。所以，在Windows下编程的Python程序，可以轻松地在Linux等其他系统中运行。因为Python是开源的，可以轻松将其移植到各种不同平台，包括：Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、PalmOS、QNX、VMS、Psion、AcomRISCOS、VxWorks、PlayStation、SharpZaurus、WindowsCE、PocketPC、Symbian、Android和iOS等平台。④Python功能强大Python具有的一些强大功能如下。–动态数据类型：Python在代码运行过程中跟踪变量的数据类型，不需要在代码中声明变量的类型，也不要求在使用之前对变量进行类型声明。–自动内存管理：良好的内存管理机制意味着程序运行具有更高的性能。Python程序员无需关心内存的使用和管理，Python自动分配和回收内存。–大型程序支持：通过子模块、类和异常等工具，允许Python应用于大型程序开发。–内置数据结构：Python提供了常用数据结构支持。例如，列表、字段、字符串等都属于Python内置对象。同时，Python也实现了各种数据结构的标准操作，如合并、分片、排序和映射等。–内置库：Python提供丰富的标准库，从正则表达式匹配到网络等，使Python可以现实多种应用。–第三方工具集成：Python很容易集成第三方工具，通过各种扩展包将其应用到各种不同领域。⑤Python简单易学Python的设计理念是“优雅”“明确”“简单”，提倡“用一种方法，最好是只有一种方法来做一件事”。所以，Python语言语法简洁、代码易读。在国外一些知名大学开始采用Python作为程序设计课程的编程语言。例如，卡耐基梅隆大学的编程基础、麻省理工学院的计算机科学及编程导论均使用Python语言讲授。Python不强调数据类型，变量在使用之前无需定义其数据类型，同一个变量可存储不同类型的数据。1.1Python起步5.Python的版本1.1Python起步6.Python3.x与2.x的区别①Python3.x默认使用UTF-8编码②print()函数代替了print语句③完全的面向对象④用视图和迭代器代替了列表⑤比较运算中的改变⑥整数类型的改变⑦字符串的改变⑧取消了file数据类型⑨异常处理的改变⑩其他主要的语法改变①Python3.x默认使用UTF-8编码②print()函数代替了print语句③完全的面向对象④用视图和迭代器代替了列表下面的常用方法或函数在Python2.x中返回列表，在3.x中有多改变。–字典的keys()、items()和values()方法用返回视图代替了列表，2.x中的iterkeys()、iteritems()和itervalues()不再支持。–map()、filter()和zip()函数用返回迭代器代替了列表。⑤比较运算中的改变比较运算的主要改变如下。–用!=代替了。–比较运算、=、=和在无法比较两个数据大小顺序时，会产生TypeError异常。–在Python2.x中，1''、0None、len=len等运算