第1章 初识Python
Python是一种跨平台的、开源的、免费的、解释型的高级编程语言。
Python的应用领域非常广泛，如Web编程、图形处理、黑客编程、大数据处理、网络爬虫和科学计算等，Python都可以实现。
1.1 Python简介
1.1.1 什么是Python
Python是1989年由荷兰人Guido van Rossum发明的一种面向对象的解释型高级编程语言。
Python有着简单、开发速度快、节省时间和精力等特点。
Python本身并非所有的特性和功能都集成到语言核心，而是被设计为可扩充的。它具有丰富和强大的库，能够把用其他语言（尤其是C/C++）制作的各种模块很轻松地联结在一起。为此，Python常被称为“胶水”语言。
1.1.2 Python的版本
Python自发布以来，主要经历了3个版本的变化。分别是1994年发布的Python 1.0版本（已过时），2000年发布的Python 2.0版本（已过时）和2008年发布的3.0版本。
1.1.3 Python都能做什么
Python作为一种功能强大，并且简单易学的编程语言而广受好评，那么Python都能做什么呢？概括起来有以下几个方面。
1．Web开发
使用Python的一个基本应用就是进行Web开发。在国内，大一些的使用Python做基础设施的公司有豆瓣、知乎、美团、饿了么，以及搜狐等。在国外，Google在其网络搜索系统中广泛应用了Python，并且聘用了Python之父。另外，YouTube视频分享服务大部分也是用Python编写的，如图1.4所示。
2．大数据处理
随着近几年大数据的兴起，Python也得到了前所未有的爆发。Python借助第三方的大数据处理框架可以很容易地开发出大数据处理平台。到目前为止，Python是金融分析、量化交易领域里使用最多的语言。例如，美国银行就利用Python语言开发出了新产品和基础设施接口，用于处理金融数据。
3．人工智能
人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。Python之所以这么火，主要是借助人工智能的发展。Python是一门脚本语言，它更适合去做人工智能这个领域，在人工智能上使用Python比其他编程语言有更大的优势。主要的优势在于它简单、快速、可扩展（主要体现在可以应用多个优秀的人工智能框架）等。另外，Python中的机器学习可以实现人工智能领域中的大多数需求。
4．自动化运维开发
掌握一门开发语言已经成为高级运维工程师的必备技能。Python是一个简单、易学的脚本语言，能满足绝大部分自动化运维的需求。而对于运维工程师，通常不会开发，所以想学门开发语言，Python是首选。
5．云计算
Python可以广泛地在科学计算领域发挥独特的作用。通过强大的支持模块可以在计算大型数据、矢量分析、神经网络等方面高效率地完成工作，尤其是在教育科研方面，可以发挥出独特的优势。从1997年开始，NASA就在大量使用Python进行各种复杂的科学运算。现在终于发明了一套云计算软件，取名为OpenStack（开放协议栈），并且对外公开发布。
6．爬虫
网络爬虫（也称为spider）始于也发展于百度、谷歌。但随着近几年大数据的兴起，爬虫应用被提升到前所未有的高度。多数分析挖掘公司都以网络爬虫的方式得到不同来源的数据集合，最后为其所用，构建属于自己的大数据综合平台。在爬虫领域，Python几乎是霸主地位，通过它提供的标准支持库基本上可以做到随意获取想要的数据。
7．游戏开发
通过Python完全可以编写出非常棒的游戏程序。例如，知名的游戏Sid Meier’s Civilization（文明）就是用Python编写的。另外，在网络游戏开发中Python也有很多应用。它作为游戏脚本内嵌在游戏中，这样做的好处是既可以利用游戏引擎的高性能，又可以受益于脚本化开发等优点。
说明
Python的应用领域远比上面提到的多得多。例如，使用Python对图形／图像进行处理、编程控制机器人、数据库编程、编写可移植的维护操作系统的工具，以及进行自然语言分析等。
1.2 搭建Python开发环境
1.2.1 开发环境概述
所谓“工欲善其事，必先利其器”。在正式学习Python开发前，需要先搭建Python开发环境。由于Python是跨平台的，所以可以在多个操作系统上进行编程，并且编写好的程序可以在不同系统上运行。
常用的操作系统有Windows，Mac OS，Linux。
1.2.2 安装Python
要进行Python开发，需要先安装Python解释器。因为Python是解释型编程语言，所以需要一个解释器，这样才能运行我们写的代码。这里说的安装Python实际上就是安装Python解释器。
可以通过conda等安装
1.2.3 第一个Python程序
1．在命令行窗口中启动的Python解释器中实现
print("Hello World")
注意
在上面的代码中，一对小括号()和双引号""都需要在英文半角状态下输入，并且print全部为小写字母。因为Python的语法是区分字母大小写的。
2．在Python自带的IDLE中实现
在安装Python时，会自动安装一个开发工具IDLE，通过它编写Python代码时，会用不同的颜色显示代码。这样代码将更容易阅读。这里不再演示。
1.2.4 运行已经编写好的.py文件
python的文件拓展名为.py。
要运行一个已经编写好的.py文件，可以单击“开始”菜单图标 ，在“搜索程序和文件”文本框中输入cmd命令，并按Enter键，启动命令行窗口，然后输入以下格式的代码：
python 完整的文件名（包括路径）
例如，要运行D:\demo.py文件，可以使用下面的代码：
python D:\demo.py
说明
在运行.py文件时，如果文件名或者路径比较长，可先在命令行窗口中输入python加一个空格，然后直接把文件拖曳到空格的位置，这时文件的完整路径将显示在空格的右侧，再按Enter键运行即可。
1.3 Python开发工具
1.3.1 使用自带的IDLE
在安装Python后，会自动安装一个IDLE。它是一个Python Shell
1.3.2 常用的第三方开发工具
除了Python自带的IDLE以外，还有很多能够进行Python编程的开发工具。下面将对几个常用的第三方开发工具进行简要介绍。
1．PyCharm
PyCharm是由JetBrains公司开发的一款Python开发工具。在Windows、Mac OS和Linux操作系统下都可以使用。它具有语法高亮显示、Project（项目）管理代码跳转、智能提示、自动完成、调试、单元测试和版本控制等一般开发工具都具有的功能。另外，它还支持Django（Python的Web开发框架）框架下进行Web开发。
说明
PyCharm的官方网站为http://www.jetbrains.com/pycharm/，在该网站中提供了两个版本的PyCharm，一个是社区版（免费并且提供源程序），另一个是专业版（免费试用）。
2．Microsoft Visual Studio
Microsoft Visual Studio是Microsoft（微软）公司开发的用于进行C#和ASP.NET等应用的开发工具。其实，Visual Studio也可以作为Python的开发工具，只需要在安装时选择安装PTVS插件即可。安装PTVS插件后的Visual Studio即可创建Python项目，从而进行Python应用开发。
说明
PTVS插件是一个自由/开源插件，它支持编辑、浏览、智能感知、混合Python/C++调试、性能分析、HPC集群、Django（Python的Web开发框架），以及适用于Windows、Linux和Mac OS的客户端的云计算。
3．Microsoft Visual Studio code
Microsoft Visual Studio code 是微软开发的一款轻量级IDE，支持多种编程语言。
4．Eclipse+PyDev
Eclipse是一个开源的、基于Java的可扩展开发平台。最初主要用于Java语言的开发，不过通过安装不同的插件，可以进行不同语言的开发。其中，安装PyDev插件后，Eclipse就可以进行Python应用开发。
说明
PyDev是一款功能强大的Eclipse插件。它提供了语法高亮、语法分析、语法错误提示、大纲视图显示导入的类、库和函数、源代码内部的超链接、运行和调试等。安装PyDev插件后，用户完全可以利用Eclipse进行Python应用开发。