本章主要內容

• 用Python的理由
• Python的長處
• Python的短板
• 學Python 3的理由

如果想了解Python與其他編程語言的差異，以及它當前的地位，請閱讀本章。如果想立即開始學習Python，請略過開頭部分，直接跳到第3章。本章內容是本書不可或缺的組成部分，但對于Python編程確實不是必備知識。

1.1 用Python的理由

現在有數百種編程語言可供使用，從成熟的C和C++到Ruby、C#和Lua等新秀，再到Java這樣的企業級重器。要選擇一門編程語言來學習確實很難。雖然沒有一種語言能適合任何場景，但我覺得，對于大量的編程問題來說，Python都算得上是個好選擇。如果正在學習編程，Python也是一個不錯的選擇。目前全球有數十萬名程序員都在使用Python，并且用戶數每年都在增長。

Python能夠持續吸引新用戶，是有很多理由的。Python是一款真正的跨平臺編程語言，從Windows、Linux/UNIX到Macintosh平臺，從超級計算機到手機，它都能很好地運行。Python可以用于開發小型應用程序和快速原型系統，但也能擴展到足以開發大型程序。Python自帶了功能強大且易于使用的圖形用戶界面（GUI）工具包、Web編程庫等。而且更重要的是，Python完全免費。

1.2 Python的長處

Python是Guido van Rossum在20世紀90年代研發的一種現代編程語言（以一個著名的喜劇團體命名）。盡管Python并不能完美地適用于所有應用程序的開發，但它的優勢使其成為許多情況下的理想選擇。

1.2.1 Python易于使用

熟悉傳統語言的程序員會發現，Python很容易學習。包含了所有熟悉的結構，如循環、條件語句、數組等，但在Python中很多都更易于使用。原因有以下幾點。

• 類型與對象關聯，而不是變量。變量可以被賦予任何類型的值，列表也可以包含許多類型的對象。這也意味著通常不需要進行強制類型轉換（type casting），代碼再也不用受制于預先聲明的類型了。
• Python通常可以執行更高級別的抽象操作。有一部分原因是源于Python語言的構建方式，另一部分原因是Python的發行版附帶了內容豐富的標準代碼庫。一個下載網頁的程序用兩三行代碼就可以寫完了！
• 語法規則非常簡單。雖然成為一名專業的Python高手需要耗費很多時間和精力，但即便是初學者也能快速獲取到足夠的Python語法并編寫出實用的代碼。

Python非常適合應用程序的快速開發。用Python編寫應用程序的時間可能只有用C或Java的五分之一，并且代碼行數只有等效C程序的五分之一，這種情況并不少見。當然，這要視具體的應用場景而定。對于那種大部分是在 for 循環中執行整數運算的數值算法，Python提升的生產力會少得多。對于普通的應用來說，生產力收益可能會比較可觀。

1.2.2 Python富有表現力

Python是一種極具表現力的編程語言。這里的“表現力”是指：同樣是一行代碼，Python可以完成的操作比其他大多數語言都要多。表現力較強的語言，優勢十分明顯，需要編寫的代碼越少，項目完成的速度就越快。代碼越少，程序就越容易維護和調試。

為了體會一下Python的表現力是如何簡化代碼的，請考慮交換兩個變量 var1 和 var2 的值。在類似Java的語言中，這需要3行代碼和1個額外的變量：

            
              int temp = var1;
var1 = var2;
var2 = temp;

            
          

在將 var2 的值賦給 var1 時，需要先用變量 temp 暫存 var1 的值，然后再把該暫存值賦給 var2 。這個過程并不是很復雜，但是閱讀這3行代碼并理解這是為了完成數值交換，是要花些工夫的，即便是有經驗的程序員也一樣。

相比之下，Python允許在一行代碼中完成相同的交換操作，并且從交換方式就能明顯看出交換確實發生了：

            
              var2, var1 = var1, var2

            
          

當然這只是一個很簡單的例子，但類似的優點在Python中俯仰皆是。

1.2.3 Python可讀性好

Python的另一個優點是可讀性好。也許讀者會認為，編程語言只要能被計算機讀懂就可以了，但其實人類同樣得能讀懂。要閱讀代碼的人，可能是調試人員（很可能就是寫程序的人），可能是維護人員（仍然可能是寫程序的人），也可能是任何將來修改代碼的人。凡此種種，總之代碼越容易閱讀和理解越好。

代碼越容易理解，就越易于調試、維護和修改。Python在這方面的主要優勢就是利用縮進。與大多數語言不同，Python堅持要求代碼塊必須整體縮進。盡管這會讓有些人感到奇怪，但好處就是代碼總是能以一種非常易懂的風格進行格式化。

以下是兩小段程序，一個用Perl編寫，另一個用Python編寫。兩者的操作相同，參數都是兩個相同大小的數值列表，返回對其兩兩求和后的列表。我認為Python代碼的可讀性比Perl代碼更好，看起來更干凈，難以理解的符號更少：

            
              # Perl版
sub pairwise_sum {
    my($arg1, $arg2) = @_;
    my @result;
    for(0..$#$arg1) {
        push(@result, $arg1->[$_] + $arg2->[$_]);
    }
    return(\@result);
}
# Python版
def pairwise_sum(list1, list2): 
    result = [] 
    for i in range(len(list1)): 
        result.append(list1[i] + list2[i])
    return result

            
          

上面兩段代碼完成的工作相同，但Python代碼勝在了可讀性上。當然，Perl還能有其他的實現方式，其中有一些確實會比以上代碼簡潔得多，但我認為也更加晦澀難懂。

1.2.4 Python功能齊備

Python的另一個優勢是“功能齊備”（batteries included）理念，因其自帶了很多函數庫。基本思路就是，安裝Python后就應該萬事俱備，不需要再安裝其他庫就能真正開始工作了。這就是為什么Python的標準庫自帶了電子郵件、網頁、數據庫、操作系統調用、GUI開發等處理模塊。

例如，只需要寫兩行代碼，就可以用Python編寫一個Web服務器，用于共享某個目錄中的文件。

            
              import http.server
http.server.test(HandlerClass=http.server.SimpleHTTPRequestHandler)

            
          

無須再安裝用于網絡連接和HTTP的庫，Python都已內置好了，開箱即用。

1.2.5 Python跨平臺

Python還是一種優秀的跨平臺語言，可以在很多平臺上運行，包括Windows、Mac、Linux、UNIX等。因為它是解釋型語言，相同代碼可以在任何裝有Python解釋器的平臺上運行，而目前幾乎所有平臺都具備了Python的解釋器。Python甚至還有在Java（Jython）和.NET（IronPython）中運行的版本，為運行Python提供了更多可能的平臺。

1.2.6 Python免費

Python還是免費的。自始至終，Python就是以開源的方式研發的，并且可以免費獲取。任一版本的Python都可自行下載和安裝，并可用于開發商業或個人應用，分文不收。

雖然世人的態度在慢慢轉變，但由于擔心缺乏技術支持，擔心缺少付費客戶的影響力，有些人仍然對免費軟件持懷疑態度。但是Python已經被許多大牌公司用于實現關鍵業務，谷歌、Rackspace、Industrial Light＆Magic和Honeywell只是其中的幾個例子。這些公司和許多其他公司都很清楚，Python是一個非常穩定、可靠且支持良好的產品，擁有一個活躍的、博識的用戶社區。即便提出高難度的Python問題，也能在Python互聯網新聞組中迅速獲得答案，速度會比大多數技術支持電話快得多，而且無須付費、保證正確。

{Python和開源軟件!}
不僅Python是免費的，它的源代碼也可以免費使用，可隨意進行修改、完善和擴展。因為源代碼是免費提供的，所以可供所有人查看并修改。其他那些帶有版權的軟件，鮮有能以合理的費用進行這種修改的。

如果是第一次接觸開源軟件，大家應該要了解，不僅可以自由使用和修改Python，還能夠（也鼓勵）為其做出貢獻并對其進行改進。根據自身的條件、興趣和技能，可以給出財務上的貢獻，例如捐贈給Python軟件基金會（Python Software Foundation，PSF）。也可以參加特殊興趣小組（Special Interest Group，SIG），對Python內核或某個輔助模塊的發行版進行測試并給出反饋。還可以向社區貢獻一些自己或公司開發的東西。當然貢獻的大小完全是自行決定的，但只要有能力就一定要考慮去做點什么。這里正在創造巨大的價值，有機會就來添磚加瓦吧。

Python滿足了很多期許，表現力強大、可讀性好、內置庫豐富、跨平臺，而且還是開源的。難道真的就完美無缺了嗎？

1.3 Python的短板

雖然Python擁有很多優點，但沒有哪種編程語言能夠勝任所有工作，因此Python并不能完美地滿足一切需求。如果要確定Python是否適用于當前場景，還需要了解Python不擅長的領域。

1.3.1 Python不是速度最快的語言

Python的執行速度可能算得上是一個缺點。Python不是一個完全編譯的語言，而是先編譯為內部字節碼形式，然后交由Python解釋器來執行。Python為某些操作給出了高效的實現，例如，用正則表達式解析字符串，可以做到與自己編寫的任何C語言代碼一樣快，甚至會更快。但在大多數情況下，采用Python會比C之類的語言實現更慢。但大家應該保持以下觀點：對絕大多數應用程序而言，現代計算機的計算能力都是過剩的。開發速度比程序運行速度更為重要，而Python程序通常編寫速度會快很多。另外，用C或C ++編寫的模塊對Python進行擴展也比較容易，程序當中的CPU密集型部分可以交由這些模塊來運行。

1.3.2 Python的庫不算最多

雖然Python自帶了一批優秀的函數庫集合，而且還有很多其他庫可用，但是Python在庫的數量上并不算領先。像C、Java和Perl之類的編程語言，可用的庫集合數量更為龐大。它們在某些領域提供的解決方案是Python所沒有的，或者Python可能只提供了其中的一種可選方案。不過這些往往是相當專業的領域，而Python是很容易擴展的，既可以用Python，也可以用C或其他語言的現有庫。對于幾乎所有的常規計算問題，Python庫的支持能力都非常出色。

1.3.3 Python在編譯時不檢查變量類型

與某些其他編程語言不同，Python變量不像容器那樣工作，而更像是引用整數、字符串、類實例等各類對象的標簽。這表示這些對象本身雖然是有類型的，但引用它們的變量并沒有與類型進行綁定。變量 x 可能在某一行代碼中引用一個字符串，而在另一行代碼中引用一個整數：

Python將類型與對象關聯，而不是與變量關聯，這就意味著Python解釋器無法識別出變量類型不符的錯誤。假設變量 count 本來是用來保存整數的，但如果將字符串 "two" 賦給它，在Python里也完全沒問題。傳統的程序員將這種處理方式算作一個缺點，因為對代碼失去了額外的免費檢查。但是這種錯誤通常不難發現和修復，Python的代碼檢測功能可以避免類型錯誤的發生。大多數Python程序員都認為，動態類型的靈活性是劃得來的。

1.3.4 Python對移動應用的支持不足

在過去的10年中，移動設備的數量和種類都出現了爆炸式的增長，到處都是智能手機、平板電腦、平板手機、Chromebook，運行的操作系統也是五花八門。Python在移動計算領域并不算強大。雖然有解決方案可選，但在移動設備上運行Python并不總是能一帆風順，用Python編寫和發布商業應用還存在問題。

1.3.5 Python對多處理器的利用不充分

現在多核處理器已經普及，在很多情況下也都會帶來性能的明顯提升。但是，由于具有名為全局解釋器鎖（global interpreter lock，GIL）的特性，Python的標準版本并沒有按照多內核來進行設計。詳情請查看David Beazley、Larry Hastings等人關于GIL的討論視頻，或者訪問Python wiki里的GIL頁面。盡管用Python可以運行并發進程，但如果需要“開箱即用”的并發能力，Python可能并不合適。

1.4 學Python 3的理由

Python很多年前就已經出現了，并且還在不斷發展。本書第1版基于Python 1.5.2，Python 2.x作為主流版本已經持續了很多年。本書是基于Python 3.6的，并在Python 3.7的Alpha版中通過了測試。

Python 3最初被異想天開地命名為Python 3000，因為它是Python歷史上第一個打破向下兼容的版本。這就意味著，如果不做任何修改，在低版本Python中編寫的代碼可能無法在Python 3下運行。例如，在低版本的Python中， print 語句不需要在參數外面加上括號：

            
              print "hello"

            
          

在Python 3中， print 成了一個函數，需要加上括號：

            
              print("hello")

            
          

也許有人會想：既然會破壞以前的代碼，為什么還要修改這種細節呢？正因為對任何語言而言這種改動都是件大事，所以Python的核心開發人員仔細考慮過這個問題。盡管Python 3中的變化會破壞與舊代碼的兼容性，但這些變化很小，好處卻很多。新版本Python的一致性更好，更具可讀性，歧義也更少了。Python 3并不是翻天巨變，而是深思熟慮之后的演進。核心開發人員也貼心地提供了代碼遷移方案和工具，可以安全高效地將以前的舊代碼遷移到Python 3中，后續章節中將會介紹。此外還可以利用Six和Future庫來簡化代碼轉換操作。

為什么要學Python 3呢？因為它是迄今為止最好的Python版本。隨著很多項目開始充分利用Python 3的改進之處，它將成為未來幾年的主流Python版本。自從Python 3推出之后，庫的移植工作一直在穩步進行。到目前為止，很多受歡迎的庫都已支持Python 3了。事實上，根據Python就緒頁面所示（http://py3readiness.org），360個最流行的庫中已有359個被移植到Python 3中了。如果確實需要使用未被轉換過的庫，或者要使用基于Python 2建立的代碼，那就繼續使用Python 2.x吧。但如果是剛開始學習Python或新建項目，就使用Python 3吧。Python 3不僅更好用，而且是大勢所趨。

1.5 小結

• Python是一種現代的高級語言，支持動態類型，帶有簡潔一致的語法和語義。
• Python跨平臺且高度模塊化，即適用于快速開發，也適用于大規模編程。
• Python運行速度合理，還可以通過輕松擴展C或C++模塊進一步提升速度。
• Python內置了很多高級特性，如對象持久化存儲、高級散列表、可擴展類的語法和通用比較函數。
• Python的庫包羅萬象，如數值計算、圖像處理、用戶界面和Web腳本處理。
• 有異常活躍的Python社區提供有力的支持。

本文摘自剛剛上架的《Python 快速入門 第3版》

• Python軟件基金會主席作品！
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  本書是Python專業人士Naomi Ceder編寫的Python語言的綜合指南。她是一位經驗豐富的教學者，她既能讓讀者關注語言的細節，又能使其具備解決實際問題的能力。本書中配有大量貼切的示例和邊做邊學的習題，有助于讀者掌握每一個重要概念。無論讀者是要抓取網站內容還是想玩轉嵌套元組，都會贊嘆本書的清晰、專注和對細節的重視。

本書主要內容

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● 配備精深的習題。

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