Python伴你行01 | 重新认识Python

引子

之前写过一篇《IT思考03 | Python语言，未来你可能不得不学》,看过这篇文章的读者应该会意识到未来Python的普及程度。既然Python可以普及，说明学习Python真的不难。之所以很多人还没有学习使用Python，应该是还没有认识Python，或者认识的还不多、不够全面。

这篇文章将会带你 重新认识Python。

---

1、预备知识

在认识Python之前，有必要先准备一下相关的背景知识。其实在学习每个新知识之前，都应该这么做。

因为Python是用来和人工智能设备交互的一种语言和工具，所以需要了解一下生活工作中经常会接触的到智能设备都有哪些？主要的设备罗列如下图：

常见的智能设备.png

这些设备虽然大小外观、应用场景各不相同，但是它们都有几个共性，具体如下:

• CPU（central processing unit，中央处理器），类似我们大脑的负责逻辑、运算、控制机能
• 电源，相当于我们的心脏，为整个机体输送能量
• 存储设备（内存、硬盘、存储卡），这里面有缓存加速用的，也有持久化记忆用的。这部分很像我们人类的记忆功能。
• 与外界的交互系统，比如键盘、鼠标、摄像头、触摸屏、蓝牙、wifi、4g等。类似我们的眼睛、鼻子、耳朵等。
• 运行着由编成语言编写的软件程序，最核心的软件是操作系统。其实我们人类也有这种系统，只不过我们是随着成长和认知过程逐渐构建的。

关于设备的硬件部分，就不多介绍了，因为这不是这篇文章的关注范围，感兴趣的朋友，可以自行充电，如果实在需要，我们也可以另开篇章。

因为Python运行环境是和操作系统有直接的关联，所以针对操作系统，我们简单介绍一下在Python编程中会遇到的部分。首先看一下我们常见的操作系统都有哪些：

• Windows，Win7、Win10
• Linux，Centos、Ubuntu、Redhat等等
• MacOs，苹果电脑、一体机、笔记本
• Android（手机、电视、各种嵌入式设备）、IOS（AppleTV、iphone、ipod、ipad、iwatch）
• Chrome OS系统，Chromebook上面使用

然后我们再看一下这些系统共有的特性，请看下图：

多线程多任务操作系统.png

我们常见的这些操作系统，都是多用户、多任务、多线程的。还有很多我们不常见的操作系统，比如主要应用于工控设备的实时操作系统VxWorks等。感兴趣的朋友可以深入的去了解一下。

---

2、Python是什么？

应该很多人接触过或者听说过Python，因为Python近几年越来越流行了。想必都知道，Python肯定是和计算机编程有关系。

21、首先，Python是一种计算机编程语言，Python是人类用来和计算机交互和沟通的语言。

作为一种编程语言，它有如下的特点：

• 高级语言
  编程语言有0101二进制方式的机器语言，还有直接操作寄存器的汇编语言。而Python是一种高级语言，是由Python解释器程序翻译给计算机来理解的语言。

• 解释型
  不需要提前编译，在运行程序的时候有专门的解释器程序对Python代码进行翻译执行。常用的解释器程序有CPython、PyPy。

• 动态数据类型
  代码中的变量不用声明类型，具体类型在代码执行的时候根据指向的内存单元中的数据类型决定。

• 面向对象
  面向对象是一种高级的编程思维方式，用对象的概念来抽象设计软件。

• 动态语言
  在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构，比如可以动态的增加或删除函数、对象。

22、Python是操作系统的批处理脚本工具

Python一直是系统运维人员用来管理维护系统的工具，它被集成在很多linux发行版本里面。

23、Python是科研人员的好帮手

可以用来做数据分析、科学计算

24、Python是互联网软件开发人员的利器

可以用来快速的开发各行各业的应用软件，比如web服务、网络爬虫、机器学习等等。

25、Python是儿童学习编程的简单语言

近几年，编程已经逐渐进入儿童教育的课程里面。由于Python的开发运行环境简单、代码可读性强、开发库的生态好，使得Python特别适合用来教学编程，并通过编程，让学生认识到现代社会的人工智能技术。

---

3、Python的成长历程

Python自吉多·范罗苏姆在1989年设计开发以来，2014年之前，一直发展平稳，主要有两类应用场景，一是院校和教育机构，另一个是作为批处理脚本工具使用。

但是到了2014年，世界上有些国家，主要是欧美，开始把Python的学习列入到了中小学的课程里面。使得Python开始飞速的发展，在科学计算、数据分析、网络爬虫、人工智能、嵌入式开发等领域都开花结果。

2017年，我们国家也把Python加入了到了小学教学的课程里面，校外的一些创客机构也在推广Python编程。又为Python的普及与推广带来了很大的动力。

Python的成长历程

---

4、Python的具体存在方式

由于Python语言是解释型语言，Python语言写出的代码需要解释器解释执行，所以，首先需要Python解释器程序。Python解释器程序有很多，常用的如下：

• CPython，用C语言开发实现的解释器程序，这也是Python官方标配的，可以去官方网站https://www.python.org/downloads/下载，windows系统下可以直接下载安装包下载，linux系统缺省有安装的Python2.7版本的。
  安装过之后，有个Python可执行文件就会安装到操作系统里面，这个可执行文件就是Python解释器。

  下面以Windows操作系统下为例，详细介绍一下：

  首先去官网下载一个安装程序，现在最先版本为Python3.8.2。
  安装完，目录如下：
  

  Python安装目录结构

  其中python.exe就是上面说的Python解释器CPython。

• PyPy

  这是用Python语言编写的解释器，官方网站https://www.pypy.org/，windows下载地址，下载后解压到系统，目录下面有个pypy3.exe的就是解释器程序。

Python解释器有了，然后就可以写Python代码了，写的Python代码会保存为以.py为扩展名的文件。比如命名为helloworld.py

总结一下

Python的具体存在方式至少需要两种文件，一个是Python解释器可执行程序，另一种就是以.py为扩展名的文件。

---

5、Python程序代码的执行过程

结合预备知识里面有关操作系统进程和线程的知识，这里以windows下的python.exe(CPython)解释器为例，执行Python的代码helloworld.py，其过程如下：

• 执行python.exe解释器程序

python.exe helloworld.py

• 在操作系统会创建一个名字为python.exe的进程

• 此进程然后创建一个主线程

• 主线程加载helloworld.py代码

• 然后边翻译代码，边执行代码

• 执行完代码，主线程结束

• 进程结束

可以看下图，更直观一些。

Python代码执行过程

---

6、你学到了吗？

本文主要带领大家重新认识一下Python，应该可以知道：

• Python具体包括哪几部分？体现在计算机中的实体文件主要是什么？
• Python的代码是如何被执行的？具体过程是怎么样的？
• 你知道除了文章里面列出来的，Python还可以是什么呢？
• 你知道Python的解释器是什么语言开发的呢？你知道有几种语言开发的解释器吗？