Python

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Python
Python logo and wordmark.svg
编程范型 多泛型面向对象指令式编程函数式编程程序编程面向切面编程
发行时间 1991年(23年前) (1991)
設計者 吉多·范罗苏姆
實作者 Python软件基金会英语Python Software Foundation
最新发行时间 3.4.2 /
2014年10月6日(49天前) (2014-10-06)[1]
2.7.8 /
2014年7月1日(4個月前) (2014-07-01)[2]
最新测试版发行日期 3.4.2 rc1 /
2014年9月22日(2個月前) (2014-09-22)[3]
型態系統 "duck"动态类型强类型
主要實作產品 CPythonPyPyIronPythonJython
衍生副語言 CythonRPythonStackless Python
啟發語言 ABCALGOL 68CC++DylanHaskellIconJavaLispModula-3Perl
影響語言 BooCobraDF#FalconGoGroovyJavaScriptRuby
作業系統 跨平台
許可證 Python软件基金会许可证英语Python Software Foundation License
常用文件扩展名 .py、.pyw、.pyc、.pyo、.pyd
網站 官方网站

Python英國發音:/ˈpaɪθən/ 美國發音:/ˈpaɪθɑːn/),是一种面向对象直譯式電腦程式語言,具有近二十年的發展歷史。它包含了一組功能完备的標準庫,能夠輕鬆完成很多常見的任務。它的語法简单,與其它大多數程式設計語言使用大括号不一樣,它使用縮进來定義语句块。

SchemeRubyPerlTcl等動態語言一樣,Python具備垃圾回收功能,能夠自動管理内存使用。它經常被當作腳本語言用於處理系统管理任務和網路程式編寫,然而它也非常適合完成各種高階任務。Python虛擬機本身幾乎可以在所有的作業系统中運行。使用一些諸如py2exePyPyPyInstaller之類的工具可以將Python原始碼轉換成可以脫離Python解釋器執行的程式。

Python的官方解释器是CPython,该解释器用C语言编写,是一個由社群驅動的自由軟體,目前由Python软件基金会英语Python Software Foundation管理。

Python支援命令式程式設計面向对象程序设计函數式編程面向侧面的程序设计泛型編程多種編程范式。

歷史[编辑]

Python的創始人為吉多·范羅蘇姆(Guido van Rossum)。1989年的聖誕節期間,吉多·范羅蘇姆為了在阿姆斯特丹打發时间,決心開發一個新的腳本解釋程式,作為ABC語言的一種繼承。之所以選中Python作為程式的名字,是因為他是BBC電視劇——蒙提·派森的飛行馬戲團(Monty Python's Flying Circus)的愛好者。ABC是由吉多参加設计的一種教學語言。就吉多本人看来,ABC這種語言非常優美和强大,是專門為非專業程式設計師設計的。但是ABC語言并没有成功,究其原因,吉多認為是非開放造成的。吉多決心在Python中避免這一錯誤,并取得了非常好的效果,完美结合了C和其他一些語言。[4]

就這樣,Python在吉多手中誕生了。實際上,第一個實現是在Mac机上。可以说,Python是從ABC發展起来,主要受到了Modula-3(另一種相當優美且强大的語言,為小型團體所设计的)的影響。并且結合了Unix shell和C的習慣。

目前吉多仍然是Python的主要開發者,決定整個Python語言的發展方向。Python社群經常稱呼他是仁慈的獨裁者

Python 2.0於2000年10月16日發布,增加了實現完整的垃圾回收,并且支持Unicode。同时,整個開發過程更加透明,社群對開發進度的影響逐渐擴大。Python 3.0於2008年12月3日發布,此版不完全兼容之前的Python原始碼。不過,很多新特性後來也被移植到舊的Python 2.6/2.7版本。

Python是完全物件導向的語言。函數、模組、數字、字串都是物件。並且完全支持繼承、重載、派生、多重繼承,有益於增强原始碼的複用性。Python支持重載運算符,因此Python也支持泛型設計。相對於Lisp這種傳統的函數式程式語言,Python對函數式設計只提供了有限的支持。有兩個標準庫(functools, itertools)提供了与HaskellStandard ML中类似的函數式程式設計工具。

雖然Python可能被粗略地分類為「腳本語言」(script language),但實際上一些大規模軟體開發計畫例如Zope、Mnet及BitTorrentGoogle也广泛地使用它。Python的支持者較喜歡稱它為一種高階動態程式語言,原因是「腳本語言」泛指僅作簡單程式設計任務的語言,如shell script、VBScript等只能處理簡單任務的程式語言,並不能與Python相提並論。

Python本身被設計為可擴充的。並非所有的特性和功能都集成到語言核心。Python提供了豐富的API和工具,以便程式設計師能够輕鬆地使用CC++Cython來編寫擴充模組。Python編譯器本身也可以被集成到其它需要腳本語言的程式内。因此,有很多人把Python作为一種「膠水語言」(glue language)使用。使用Python將其他語言編寫的程式進行集成和封裝。在Google内部的很多项目,例如Google App Engine使用C++編寫性能要求極高的部分,然后用Python或Java/Go調用相應的模組。[5]《Python技术手册》的作者马特利(Alex Martelli)說:“這很難講,不過,2004年,Python已在Google內部使用,Google召募許多Python高手,但在這之前就已決定使用Python。他們的目的是尽量使用Python,在不得已时改用C++;在操控硬體的場合使用C++,在快速開發時候使用Python。”[6]

設計哲學與定位[编辑]

Python的設計哲學是“優雅”、“明確”、“簡單”。Python開發者的哲學是“用一種方法,最好是只有一種方法來做一件事”。在設計Python語言時,如果面臨多種選擇,Python開發者一般會拒绝花俏的語法,而選擇明確没有或者很少有歧義的語法。這些準則被稱為「Python格言」。在Python解釋器内運行import this可以獲得完整的列表。

>>> import this

The Zen of Python

by Tim Peters

Beautiful is better than ugly.
Explicit is better than implicit.
Simple is better than complex.
Complex is better than complicated.
Flat is better than nested.
Sparse is better than dense.
Readability counts.
Special cases aren't special enough to break the rules.
Although practicality beats purity.
Errors should never pass silently.
Unless explicitly silenced.
In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess.
There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch.
Now is better than never.
Although never is often better than *right* now.
If the implementation is hard to explain, it's a bad idea.
If the implementation is easy to explain, it may be a good idea.
Namespaces are one honking great idea -- let's do more of those!

--From: Python.org

Python開發人員盡量避開不成熟或者不重要的優化。一些針對非重要部位的加快運行速度的補丁通常不會被合併到Python内。再加上因为Python属于动态类型语言,动态类型语言是在运行期间检查数据的类型,不得不保持描述变量值的实际类型标记,程序在每次操作变量时,需要执行数据依赖分支,而静态类型语言相对于动态类型语言,在声明变量时已经指定了数据类型和表示方法,根据这一原理导致Python相对于C、Visual Basic等静态类型语言来说运行速度较慢。不過,根據二八定律,大多數程式對速度要求不高。在某些對運行速度要求很高的情況,Python設計師傾向於使用JIT技术,或者用使用C/C++語言改寫這部分程式。[來源請求]目前可用的JIT技術是PyPy

應用范围[编辑]

Web程式[编辑]

Python經常被用於Web開發。比如,通過mod_wsgi模組,Apache可以運行用Python編寫的Web程式。使用Python语言编写的Gunicorn作为Web服务器,也能够运行Python语言编写的Web程序。Python定義了WSGI標準應用接口来協調Http伺服器與基於Python的Web程式之間的溝通。一些Web框架,如DjangoPyramidTurboGearsweb2pyZopeFlask等,可以讓程式設計師輕鬆地開發和管理複雜的Web程式。

Python對於各种網路協定的支援很完善,因此經常被用於編寫伺服器軟體、網路蠕蟲。第三方函式庫Twisted支援非同步線上編寫程式和多數標準的網路協定(包含客户端和伺服器),並且提供了多種工具,被廣泛用於編寫高性能的伺服器軟體。另有gevent这个流行的第三方库,同样能够支持高性能高并发的网络开发。

GUI开发[编辑]

Python本身包含的Tkinter库能够支持简单的GUI开发。但是越来越多的Python程序员选择wxPython或者PyQt等GUI套件来开发跨平台的桌面软件。使用它们开发的桌面软件运行速度快,与用户的桌面环境相契合。通过PyInstaller还能将程序发布为独立的安装程序包。

操作系统[编辑]

在很多作業系統裡,Python是標準的系统元件。大多數Linux發行版以及NetBSD、OpenBSD和Mac OS X都集成了Python,可以在終端機下直接執行Python。有一些Linux發行版的安裝器使用Python語言編寫,比如Ubuntu的Ubiquity安裝器、Red Hat Linux和Fedora的Anaconda安裝器。Gentoo Linux使用Python來編寫它的Portage包管理系统。Python標準庫包含了多個調用作業系统功能的函式庫。通過pywin32這個第三方軟體包,Python能夠訪問Windows的COM服務及其它Windows API。使用IronPython,Python程式能夠直接調用.Net Framework。

其他[编辑]

NumPySciPyMatplotlib可以讓Python程式設計師編寫科学計算程式。有些公司会使用Scons代替make构建C++程序。

很多遊戲使用C++編寫圖形顯示等高性能模組,而使用Python或者Lua編寫遊戲的邏輯、伺服器。相較於Python,Lua的功能更簡單、體積更小;而Python則支援更多的特性和數據類型。很多遊戲,如EVE Online使用Python來處理遊戲中繁多的邏輯。

YouTube、Google、Yahoo!、NASA都在内部大量地使用Python。OLPC的作業系统Sugar項目的大多數軟體都是使用Python編寫。

Hello World[编辑]

一個在標準輸出設備上輸出Hello World的簡單程式,這種程式通常作為開始學習程式語言時的第一個程式:

  • 適用於Python 3.0以上版本以及Python 2.6、Python 2.7
print("Hello, world!")
  • 適用於Python 2.6以下版本以及Python 2.6、Python 2.7
print "Hello, world!"

將這行程式碼保存為myhello.py。然後在Linux終端機下輸入python myhello.py,或者在Windows命令編輯字元下輸入myhello.py執行。

單步執行[编辑]

Python也可以單步直譯執行。執行Python直譯器進入互動式命令列的環境,你可以在提示符號>>>旁輸入print("Hello, world!"),按Enter鍵輸出結果:

  • 適用於Python 3.0以上版本以及Python 2.6、Python 2.7
>>> print("Hello, world!")
Hello, world!
  • 適用於Python 2.6以下版本以及Python 2.6、Python 2.7
>>> print "Hello, world!"
Hello, world!

注意,低于3.0版本的Python,"Hello, world!"周圍不需要括號。Python 3.x與Python 2.x的print语法是不一樣的。

語法[编辑]

Python的設計目標之一是讓程式碼具備高度的可閱讀性。它設計時盡量使用其它語言經常使用的標點符號和英文單字,讓程式碼看起来整潔美觀。因为Python是动态语言,它不像其他的靜態語言如C、Pascal那樣需要書寫聲明語句。

縮排[编辑]

Python開發者有意讓違反了縮排規則的程序不能通過編譯,以此來強迫程序員養成良好的編程習慣。並且Python語言利用縮排表示語句塊的開始和結束(Off-side規則),而非使用花括號或者某種關鍵字。增加縮排表示語句塊的開始,而減少縮排則表示語句塊的結束。縮排成為了語法的一部分。例如if語句:

if age < 21:
    print("你不能買酒。")
    print("不過你能買口香糖。")
print("這句話處於if語句塊的外面。")
  • 注:上述例子為Python 3.0以上版本的程式碼。

根據PEP的規定,必須使用4個空格來表示每級縮排。使用Tab字符和其它數目的空格雖然都可以編譯通過,但不符合編碼規範。支持Tab字符和其它数目的空格僅僅是為兼容很舊的Python程式和某些有問題的編輯程式。

語句和控制流[编辑]

  • if語句,當條件成立時執行語句塊。經常與else, elif(相當於else if)配合使用。
  • for語句,遍列列表、字符串、字典、集合等迭代器,依次處理迭代器中的每個元素。
  • while語句,當條件為真時,循環執行語句塊。
  • try語句。與except, finally, else配合使用處理在程式執行中出现的異常情況。
  • class語句。用於定義類型。
  • def語句。用於定義函數和類型的方法。
  • pass語句。表示此行為空,不執行任何操作。
  • assert語句。用於程式調適階段時測試執行條件是否滿足。
  • with語句。Python2.6以後定義的語法,在一個場景中執行語句塊。比如,執行語句塊前加锁,然后在語句塊執行結束後释放锁。
  • yield语句。在迭代器函数内使用,用于返回一个元素。自从Python 2.5版本以后。这个语句变成一个运算符。
  • raise语句。抛出一个异常。
  • import语句。导入一个模块或包。常用写法:from module import name, import module as name, from module import name as anothername

表达式[编辑]

Python的表达式写法与C/C++类似。只是在某些写法有所差别。

  • 主要的算术运算符与C/C++类似。+, -, *, /, //, **, ~, %分别表示加法或者取正、减法或者取负、乘法、除法、整除、乘方、取补、取模。>>, <<表示右移和左移。&, |, ^表示二进制的AND, OR, XOR运算。>, <, ==, !=, <=, >=用于比较两个表达式的值,分别表示大于、小于、等于、不等于、小于等于、大于等于。在这些运算符里面,~, |, ^, &, <<, >>必须应用于整数。
  • Python使用and, or, not表示逻辑运算。
  • is, is not用于比较两个变量是否是同一个对象。in, not in用于判断一个对象是否属于另外一个对象。
  • Python支持字典、集合、列表的推导式(dict comprehension, set comprehension, list comprehension)。比如:
>>> [x + 3 for x in range(4)]
[3, 4, 5, 6]
>>> {x + 3 for x in range(4)}
{3, 4, 5, 6}
>>> {x: x + 3 for x in range(4)}
{0: 3, 1: 4, 2: 5, 3: 6}
  • Python支持“迭代表达式”(generator comprehension),比如计算0-9的平方和:
>>> sum(x * x for x in range(10))
285
  • Python使用lambda表示匿名函数。匿名函数体只能是表达式。比如:
>>> add = lambda x, y : x + y
>>> add(3, 2)
5
  • Python使用y if cond else x表示条件表达式。意思是当cond为真时,表达式的值为y,否则表达式的值为x。相当于C++和Java里的cond?y:x
  • Python区分列表(list)和元组(tuple)两种类型。list的写法是[1,2,3],而tuple的写法是(1,2,3)。可以改变list中的元素,而不能改变tuple。在某些情况下,tuple的括号可以省略。tuple对于赋值语句有特殊的处理。因此,可以同时赋值给多个变量,比如:
>>> x, y=1, 2 #同时给x,y赋值,最终结果:x=1, y=2

特别地,可以使用以下这种形式来交换两个变量的值:

>>> x, y = y, x #最终结果:y=1, x=2
  • Python使用'(单引号)和"(双引号)来表示字符串。与Perl、Unix Shell语言或者Ruby、Groovy等语言不一样,两种符号作用相同。一般地,如果字符串中出现了双引号,就使用单引号来表示字符串;反之则使用双引号。如果都没有出现,就依个人喜好选择。出现在字符串中的\(反斜杠)被解释为特殊字符,比如\n表示换行符。表达式前加r指示Python不解释字符串中出现的\。这种写法通常用于编写正则表达式或者Windows文件路径。
  • Python支持列表切割(list slices),可以取得完整列表的一部分。支持切割操作的类型有str, bytes, list, tuple等。它的语法是...[left:right]或者...[left:right:stride]。假定nums变量的值是[1, 3, 5, 7, 8, 13, 20],那么下面几个语句为真:
    • nums[2:5] == [5, 7, 8]从下标为2的元素切割到下标为5的元素,但不包含下标为5的元素。
    • nums[1:] == [3, 5, 7, 8, 13, 20]切割到最后一个元素。
    • nums[:-3] == [1, 3, 5, 7]从最开始的元素一直切割到倒数第3个元素。
    • nums[:] == [1, 3, 5, 7, 8, 13, 20]返回所有元素。改变新的列表不会影响到nums。
    • nums[1:5:2] == [3, 7]从下标为1的元素切割到下标为5的元素但不包含下标为5的元素,且步长为2

函数[编辑]

Python的函数支持递归、默认参数值、可变参数、闭包,但不支持函数重载。为了增强代码的可读性,可以在函数后书写“文档字符串”(Documentation Strings,或者简称docstrings),用于解释函数的作用、参数的类型与意义、返回值类型与取值范围等。可以使用内置函数help()打印出函数的使用帮助。比如:

>>> def randint(a, b):
...     "Return random integer in range [a, b], including both end points."
...
>>> help(randint)
Help on function randint in module __main__:
 
randint(a, b)
    Return random integer in range [a, b], including both end points.

函数调用时,实参可以如同C语言那样按照位置与形参匹配;也可以按照keyword argument形式调用,即param_name=value形式的实参。在一个函数调用的实参表中,keyword argument必须出现在位置参数之后。

可变参数用*args或**dictargs表示,即在形式参数名字前加一个*号,表示这是由多个实参组成的可变参数,该形参视作tuple数据类型;在形式参数名字前加**号,表示这是由多个实参组成的可变参数,该形参视作dict数据类型。实际上,在一个collection类型(包括set、list、tuple甚至bytes、str等)的变量前加一个*号,获得了其中所有元素作为多个对象。

Python的函数作为first-class citizen,具有和普通变量平等的地位。函数一旦定义,即可视作为普通对象,其形参会保留上次调用时的值,但在函数新的一次调用时会被实参值覆盖。因此函数的缺省参数值在连续多次调用该函数时,如果不被实参值覆盖,就会一直保留。例如:

def f(a, L=[]):
    L.append(a)
    return L
 
print(f(1))
print(f(2))
print(f(3))

结果为:

[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]

函数的缺省参数值在函数被定义时被一次性计算其初值。

Python的函数实参与形参之间的结合是传递对象的引用[7]。这是因为Python的赋值操作是把(变量)名字绑定到对象上。形实结合也是这种方式。如果形参绑定到一个可变的对象,则通过形参对此对象内容的修改,在函数外也是可见的。如果形参绑定到一个不可变的对象,则通过形参是不能修改此对象内容,但可以把形参重新绑定到其它对象上,这并不影响函数外的对象的值。例如:

def foo(a):
    a.append('haha')
 
def bar(b):
    b=101 #实际上是重新绑定了另一个整型对象101
 
a=[]
b=100
foo(a)
bar(b)
print(a) #结果为['haha']
print(b) #结果为100

面向对象开发方法[编辑]

面向对象开发方法是指绑定到对象的函数。调用对象方法的语法是instance.method(arguments)。它等价于调用Class.method(instance, arguments)。当定义对象方法时,必须显式地定义第一个参数,一般该参数名都使用self,用于访问对象的内部数据。这里的self相当于C++, Java里面的this变量,但是我们还可以使用任何其它合法的参数名,比如thismine等,self与C++,Java里面的this不完全一样,它可以被看作是一个习惯性的用法,我们传入任何其它的合法名称都行,比如:

class Fish:
    def eat(self, food):
        if food is not None:
            self.hungry=False
class User:
    def __init__(myself, name):
        myself.name = name
 
#构造Fish的实例:
f=Fish()
#以下两种调用形式是等价的:
Fish.eat(f, "earthworm")
f.eat("earthworm")
 
u = User('username')
 
u.name

Python认识一些以“__”开始并以“__”结束的特殊方法名,它们用于实现运算符重载和实现多种特殊功能。

数据类型&动态类型[编辑]

Python采用动态类型系统。在编译的时候,Python不会检查对象是否拥有被调用的方法或者属性,而是直至运行时,才做出检查。所以操作对象时可能会抛出异常。不过,虽然Python采用动态类型系统,它同时也是强类型的。Python禁止没有明确定义的操作,比如数字加字符串。

与其它面向对象语言一样,Python允许程序员定义类型。构造一个对象只需要像函数一样调用类型即可,比如,对于前面定义的Fish类型,使用Fish()。类型本身也是特殊类型type的对象(type类型本身也是type对象),这种特殊的设计允许对类型进行反射编程。

Python内置多种数据类型。下面这个列表简要地描述了Python内置数据类型(适用于Python 3.x):

类型 描述 例子
str 一个由字符组成的不可更改的有序列。在Python 3.x里,字符串由Unicode字符组成。 'Wikipedia'
"Wikipedia"
"""Spanning
multiple
lines"""
bytes 一个由字节组成的不可更改的有序列。 b'Some ASCII'
b"Some ASCII"
list 可以包含多种类型的可改变的有序列 [4.0, 'string', True]
tuple 可以包含多种类型的不可改变的有序列 (4.0, 'string', True)
set, frozenset 与数学中集合的概念类似。无序的、每个元素唯一。 {4.0, 'string', True}
frozenset([4.0, 'string', True])
dict或map 一个可改变的由键值对组成的无序列。 {'key1': 1.0, 3: False}
int 精度不限的整数 42
float 浮点数。精度与系统相关。 3.1415927
complex 复数 3+2.7j
bool 逻辑值。只有两个值:真、假 True
False

除了各种数据类型,Python语言还用类型来表示函数、模块、类型本身、对象的方法、编译后的Python代码、运行时信息等等。因此,Python具备很强的动态性。

数学运算[编辑]

Python使用与C、Java类似的运算符,支持整数与浮点数的数学运算。同时还支持复数运算与无穷位数(实际受限于计算机的能力)的整数运算。除了求绝对值函数abs()外,大多数数学函数处于mathcmath模块内。前者用于实数运算,而后者用于复数运算。使用时需要先导入它们,比如:

>>> import math
>>> print(math.sin(math.pi/2))
1.0

fractions模块用于支持分数运算;decimal模块用于支持高精度的浮点数运算。

Python定义求余运行a % b的值处于开区间[0, b)内,如果b是负数,开区间变为(b, 0]。这是一个很常见的定义方式。不过其实它依赖于整除的定义。为了让方程式:b * (a // b) + a % b = a恒真,整除运行需要向负无穷小方向取值。比如7 // 3的结果是2,而(-7) // 3的结果却是-3。这个算法与其它很多编程语言不一样,需要注意,它们的整除运算会向0的方向取值。

Python允许像数学的常用写法那样连着写两个比较运行符。比如a < b < ca < b and b < c等价。C++的结果与Python不一样,首先它会先计算a < b,根据两者的大小获得0或者1两个值之一,然后再与c进行比较。

标准库[编辑]

Python拥有一个强大的标准库[8]。Python语言的核心只包含数字、字符串、列表、字典、文件等常见类型和函数,而由Python标准库提供了系统管理、网络通信、文本处理、数据库接口、图形系统、XML处理等额外的功能。

Python标准库的主要功能有:

  • 文本处理,包含文本格式化、正则表达式匹配、文本差异计算与合并、Unicode支持,二进制数据处理等功能
  • 文件处理,包含文件操作、创建临时文件、文件压缩与归档、操作配置文件等功能
  • 操作系统功能,包含线程与进程支持、IO复用、日期与时间处理、调用系统函数、日志(logging)等功能
  • 网络通信,包含网络套接字,SSL加密通信、异步网络通信等功能
  • 网络协议,支持HTTP,FTP,SMTP,POP,IMAP,NNTP,XMLRPC等多种网络协议,并提供了编写网络服务器的框架
  • W3C格式支持,包含HTML,SGML,XML的处理。
  • 其它功能,包括国际化支持、数学运算、HASH、Tkinter等

Python社区提供了大量的第三方模块,使用方式与标准库类似。它们的功能覆盖科学计算、Web开发、数据库接口、图形系统多个领域。第三方模块可以使用Python或者C语言编写。SWIG,SIP常用于将C语言编写的程序库转化为Python模块。Boost C++ Libraries包含了一組函式庫,Boost.Python,使得以Python或C++編寫的程式能互相调用。Python常被用做其他语言与工具之间的“胶水”语言。

著名第三方库[编辑]

Web框架[编辑]

Django
开源Web开发框架,它鼓励快速开发,并遵循MVC设计,开发周期短。
ActiveGrid
企业级的Web2.0解决方案。
Karrigell
简单的Web框架,自身包含了Web服务,py脚本引擎和纯python的数据库PyDBLite。
webpy
一个小巧灵活的Web框架,虽然简单但是功能强大。
CherryPy
基于Python的Web应用程序开发框架。
Pylons
基于Python的一个极其高效和可靠的Web开发框架。
Zope
开源的Web应用服务器。
TurboGears
基于Python的MVC风格的Web应用程序框架。
Twisted
流行的网络编程库,大型Web框架。
Quixote
Web开发框架。

科学计算[编辑]

Matplotlib
用Python实现的类matlab的第三方库,用以绘制一些高质量的数学二维图形。
SciPy
基于Python的matlab实现,旨在实现matlab的所有功能。
NumPy
基于Python的科学计算第三方库,提供了矩阵,线性代数,傅立叶变换等等的解决方案。

GUI[编辑]

PyGtk
基于Python的GUI程序开发GTK+库。
PyQt
用于Python的QT开发库。

WxPython

Python下的GUI编程框架,与MFC的架构相似。

其它[编辑]

BeautifulSoup
基于Python的HTML/XML解析器,简单易用。
PIL
基于Python的图像处理库,功能强大,对图形文件的格式支持广泛。
PyGame
基于Python的多媒体开发和游戏软件开发模块。
Py2exe
将python脚本转换为windows上可以独立运行的可执行程序。

Python 3.0[编辑]

Python的3.0版本,常被称为Python 3000,或简称Py3k[9]。相对于Python的早期版本,这是一个较大的升级。为了不带入过多的累赘,Python 3.0在设计的时候没有考虑向下兼容。许多针对早期Python版本设计的程序都无法在Python 3.0上正常运行。为了照顾现有程序,Python 2.6作为一个过渡版本,基本使用了Python 2.x的语法和,同时考虑了向Python 3.0的迁移,允许使用部分Python 3.0的语法与函数。基于早期Python版本而能正常运行于Python 2.6并无警告的程序可以通过一个2 to 3的转换工具无缝迁移到Python 3.0[10]

新的Python程序建议使用Python 3.0版本的语法[11]。除非运行环境无法安装Python 3.0或者程序本身使用了不支持Python 3.0的第三方库。目前不支持Python 3.0的第三方库有Twisted, py2exe, PIL等。大多数第三方库都正在努力地兼容Python 3.0版本。即使无法立即使用Python 3.0,也建议编写兼容Python 3.0版本的程序,然后使用Python 2.6, Python 2.7来运行。

Python 2.7被确定为最后一个Python 2.x版本,它除了支持Python 2.x语法外,还支持部分Python 3.1语法。

主要变化[编辑]

Python 3.0的变化主要在以下几个方面[12]

  • print语句没有了,取而代之的是print()函数。可以使用2to3工具来自动转换。Python 2.6与Python 2.7部分地支持这种形式的print语法。在Python 2.6与Python 2.7里面,以下三种形式是等价的:
print "fish"
print ("fish") #注意print后面有个空格
print("fish") #print()不能带有任何其它参数

然而,Python 2.6实际已经支持新的print()语法:

from __future__ import print_function
print("fish", "panda", sep=', ')
  • 新的str类型表示一个Unicode字符串,相当于Python 2.x版本的unicode类型。而字节序列则用类似b"abc"的语法表示,用bytes类表示,相当于Python 2.x的str类型。现在两种类型不能再隐式地自动转换,因此在Python 3.x里面"fish"+b"panda"是错误。正确的写法是"fish"+b"panda".decode("utf-8")。Python 2.6可以自动地将字节序列识别为Unicode字符串,方法是:
from __future__ import unicode_literals
print(repr("fish"))
  • 除法运算符/在Python 3.x内总是返回浮点数。而在Python 2.6内会判断被除数与除数是否是整数。如果是整数会返回整数值,相当于整除;浮点数则返回浮点数值。为了让Python 2.6统一返回浮点数值,可以:
from __future__ import division
print(3/2)
  • 捕获异常的语法由except exc, var改为except exc as var。使用语法except (exc1, exc2) as var可以同时捕获多种类型的异常。Python 2.6已经支持这两种语法。
  • 集合(set)的新写法:{1,2,3,4}。注意{}仍然表示空的字典(dict)。
  • 字典推导式(Dictionary comprehensions){expr1: expr2 for k, v in d},这个语法等价于:
result={}
for k, v in d.items():
    result[expr1]=expr2
return result
  • 集合推导式(Set Comprehensions){expr1 for x in stuff}。这个语法等价于:
result = set()
for x in stuff:
    result.add(expr1)
return result
  • 八进制数必须写成0o777,原来的形式0777不能用了;二进制必须写成0b111。新增了一个bin()函数用于将一个整数转换成二进制字符串。Python 2.6已经支持这两种语法。
  • dict.keys(), dict.values(), dict.items(), map(), filter(), range(), zip()不再返回列表,而是迭代器。
  • 如果两个对象之间没有定义明确的有意义的顺序。使用<, >, <=, >=比较它们会抛出异常。比如1 < ""在Python 2.6里面会返回True,而在Python 3.0里面会抛出异常。现在cmp(), instance.__cmp__()函数已经被删除。
  • 可以注释函数的参数与返回值。此特性可方便IDE对源代码进行更深入的分析。例如给参数增加类型信息:
def sendMail(from_: str, to: str, title: str, body: str) -> bool:
    pass
  • 合并intlong类型。
  • 多个模块被改名(根据PEP8):
旧的名字 新的名字
_winreg winreg
ConfigParser configparser
copy_reg copyreg
Queue queue
SocketServer socketserver
repr reprlib
  1. StringIO模块现在被合并到新的io模块内。new, md5, gopherlib等模块被删除。Python 2.6已经支持新的io模块。
  2. httplib, BaseHTTPServer, CGIHTTPServer, SimpleHTTPServer, Cookie, cookielib被合并到http包内。
  3. 取消了exec语句,只剩下exec()函数。Python 2.6已经支持exec()函数。
  • 其他变化详见參考文獻[12]。基本上,可以编写出使用Python 3.0语法并运行于Python 2.6, Python 2.7的程序。

实现[编辑]

Python是一门跨平台的脚本语言,Python规定了一个Python语法规则,根据该规则可编写Python解释器

  • CPython[13],官方的解释器。需要区别于其他解释器的时候才以CPython称呼。这是最常用的Python版本。
  • Jython(原名JPythonJava语言实现的Python,现已正式发布)。Jython可以直接调用Java的各种函数库。
  • PyPy(使用Python语言寫的Python)
  • IronPython(面向.NETECMA CLI的Python实现)。IronPython能够直接调用.net平台的各种函数库。可以将Python程序编译成.net程序。
  • ZhPy(周蟒,支持使用繁/簡中文语句编写程序的Python语言)

开发环境[编辑]

通用IDE / 文本编辑器[编辑]

很多并非集成开发环境软件的文本编辑器,也对Python有不同程度的支持,并且加上专门为Python设计的编辑器插件也会有很高的可用性。

专门为Python设计的IDE软件[编辑]

适用于Python的集成开发环境(IDE)软件,除了标准二进制发布包所附的IDLE之外,还有许多其他选择。其中有些软件设计有语法着色、语法检查、运行调试、自动补全、智能感知等便利功能。由于Python的跨平台出身,这些软件往往也具备各种操作系统的版本或一定的移植性。

  • Eric:基于PyQt的自由软件。支持自动补全、智能感知、自动语法检查、工程管理、svn/cvs集成、自动单元测试等功能。调试功能与Visual Studio和Eclipse类似。目前同时有两个版本。Eric4支持Python2.x,Eric5支持Python3.x。使用前需要先安装相应的PyQt版本。
  • IDLE:Python“标准”IDE。一般随Python而安装,支持较少的编辑功能。调试功能也比较弱。
  • KomodoKomodo Edit:后者是前者的免费精简版。也可以用于PHP,Ruby,Javascript,Perl,Web和云开发。
  • PyCharm:由JetBrains打造,该公司的Java IDE软件IntelliJ拥有海量的使用者;PyCharm具备一般IDE的功能,比如,调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等等,同时另外,PyCharm还提供了一些很好的功能用于Django开发,同时支持Google App Engine,更酷的是,PyCharm支持IronPython。PyCharm是商业软件,目前已经到3.1版本。
  • PythonWin:包含在pywin32内的编辑器,仅适用于Windows。
  • SPE(Stani's Python Editor):功能较多的免费软件,依赖wxPython
  • Ulipad:功能较全的免费软件,依赖wxPython
  • WingIDE:可能是功能最全的IDE,但不是免费软件。
  • PyScripter:功能较全的开源IDE,使用Delphi开发。

使用Python编写的著名应用[编辑]

影響[编辑]

  • ECMAScript從Python參考了iterators,generators,以及list comprehensions。
  • OCaml有個optional syntax,稱為twt(The Whitespace Thing),取材自Python與Haskell

参考文献[编辑]

  1. ^ Python 3.4.2. Python Software Foundation. [6 October 2014]. 
  2. ^ Python 2.7.8 Release. Python Software Foundation. [1 July 2014]. 
  3. ^ Python 3.4.2rc1. Python Software Foundation. [22 September 2014]. 
  4. ^ Guido van Rossum. Foreword for "Programming Python" (1st ed.). 1996-05-01 (英文). 
  5. ^ Python Language Guide (v1.0). Google Documents List Data API v1.0. Google. (原始内容存档于10 August 2010). 
  6. ^ Heavy usage of Python at Google
  7. ^ call by value (where the value is always an object reference, not the value of the object)或者称作call by object reference
  8. ^ Przemyslaw Piotrowski, Build a Rapid Web Development Environment for Python Server Pages and Oracle, Oracle Technology Network, July 2006. Accessed October 21, 2008.
  9. ^ Python Software Foundation. Python 3.0b3 Release. 2008-08-20 [2008-08-30] (英文). 
  10. ^ Python Software Foundation. Conversion tool for Python 2.x code: 2to3. [2008-08-30] (英文). 
  11. ^ Python Software Foundation. Should I use Python 2 or Python 3 for my development activity?. 2010-09-14 (英文). 
  12. ^ 12.0 12.1 Guido van Rossum. What’s New in Python 3.0. Python Software Foundation. 2009-02-14 [2011-02-22] (英文). 
  13. ^ http://www.Python.org CPython
  14. ^ http://editra.org

外部链接[编辑]

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