为了编程的方便 以及解决更加复杂的问题 程序员开始改进机器语言 使用英文缩写的助记符 单词 来表示基本的计算机操作。这些助记符构成了汇编语言的基础 如 LOAD、MOVE 之类 这样人更容易记忆和使用。识别成百上千个单词 总比成百上千个数字 感觉会好很多。汇编语言相当于人类的手工业社会 需要技术极其娴熟的工匠 但是开发效率也非常低。汇编语言虽然能编写高效率的程序 但是学习和使用都不是易事 并且很难调试。另一个复杂的问题 汇编语言以及早期的计算机语言 Basic、Fortran等 没有考虑结构化设计原则 而是使用goto语句来作为程序流程控制的主要方法。这样做的后果是 一大堆混乱的调转语句使得程序几乎不可能被读懂。对于那个时代的程序员 能读懂上个月自己写的代码都成为一种挑战。即使这样 汇编语言仍然应用于工业电子编程领域、软件的加密解密、计算机病毒分析等。
高级编程语言: 相当于人类工业阶段; 对于简单的任务 汇编语言可以胜任。但是 随着计算机的发展以及其渐渐渗透到了工作生活的方方面面 一些复杂的任务出现了 汇编语言就显得力不从心 应该说是程序员使用汇编语言解决复杂问题出现了瓶颈 。于是 出现了高级语言 如C 、Java等。语言越高级 越接近人的思维 使用起来就越方便。高级语言 尤其是面向对象的语言 如Java、Python等 使得编程的难度和门槛越来越低。目前以及可预见的未来 计算机语言仍然处于“第三代高级语言”阶段 高级语言允许程序员使用接近日常英语的指令来编写程序。例如 实现一个简单的任务 A B C , 使用机器语言、汇编语言和高级语言的的实现如下所示
Python是一门动态数据类型、面向对象的解释型语言 主要用于人工智能的各个领域 如机器学习、爬虫与数据分析、深度学习、计算机视觉等。
TIOBE编程语言排行榜:
3.1 诞生与发展 时代背景: 硬件限制;Python的作者 Guido von Rossum 吉多·范·罗苏姆) 荷兰人。1982年 吉多从阿姆斯特丹大学获得了数学和计算机硕士学位。然而 尽管他算得上是一位数学家 但他更加享受计算机带来的乐趣。用他的话说 虽然拥有数学和计算机双料资质 他总趋向于做计算机相关的工作 并热衷于做任何和编程相关的事情。在那个时候 吉多接触并使用过诸如Pascal、C、Fortran等语言。这些语言的基本设计原则是让机器能更快运行。在80年代 虽然IBM和苹果已经掀起了个人电脑(personal computer)浪潮 但这些个人电脑的配置很低。比如早期的Macintosh 只有8MHz的CPU主频和128KB的RAM 一个大的数组就能占满内存。所有的编译器的核心是做优化 以便让程序能够运行。为了增进效率 语言也迫使程序员像计算机一样思考 以便能写出更符合机器口味的程序。在那个时代 程序员恨不得用手榨取计算机每一寸的能力。有人甚至认为C语言的指针是在浪费内存。至于动态类型 内存自动管理 面向对象…… 别想了 那会让你的电脑陷入瘫痪。
Shell: 本质是调用命令 它不是一个真正的语言;这种编程方式让吉多感到苦恼。吉多知道如何用C语言写出一个功能 但整个编写过程需要耗费大量的时间 即使他已经准确的知道了如何实现。他的另一个选择是shell。Bourne Shell作为UNIX系统的解释器已经长期存在。UNIX的管理员们常常用shell去写一些简单的脚本 以进行一些系统维护的工作 比如定期备份、文件系统管理等等。shell可以像胶水一样 将UNIX系统下的许多功能连接在一起。许多C语言上百行的程序 在shell下只用几行就可以完成。然而 shell的本质是调用命令 它并不是一个真正的语言。例如 shell没有数值型的数据类型 加法运算都很复杂。总之 shell不能全面调动计算机的功能。
ABC语言: 可读易用 弊端明显; 吉多希望有一种语言 这种语言能够像C语言那样 能够全面调用计算机的功能接口 又可以像shell那样 可以轻松的编程。ABC语言让吉多看到希望。ABC是由荷兰的数学和计算机研究所开发的。吉多在该研究所工作 并参与到ABC语言的开发。ABC语言以教学为目的。与当时的大部分语言不同 ABC语言的目标是“让用户感觉更好”。ABC语言希望让语言变得容易阅读、使用、记忆和学习 并以此来激发人们学习编程的兴趣。
然而 ABC语言编译器需要很高的电脑配置才能运行 而这些电脑的使用者通常都精通电脑 所以他们更多的是关注程序的效率 而非它的学习难度。另一方面 如下致命的设计问题是它没有流行起来的原因:
1989年 为了打发圣诞节假期 吉多开始写Python语言的编译器。Python这个名字 来自吉多所挚爱的电视剧Monty Python’s Flying Circus。他希望这个新的叫做Python的语言 能符合他的理想 介于C和shell之间 功能全面 易学易用 可拓展的语言。吉多作为一个语言设计爱好者 已经有过设计语言的尝试。这一次 也不过是一次纯粹的hacking行为。
1991年 第一个Python编译器诞生。它是用C语言实现的 并能够调用C语言的库文件。从一出生 Python已经具有了 类 函数 异常处理 包含表和词典在内的核心数据类型 以及模块为基础的拓展系统。Python语法很多来自C 但又受到ABC语言的强烈影响。来自ABC语言的一些规定直到今天还富有争议 比如强制缩进 但这些语法规定让Python容易读。另一方面 Python聪明的选择服从一些惯例 特别是C语言的惯例 比如恢复等号赋值。吉多认为 如果“常识”上确立的东西 没有必要过度纠结。Python从一开始就特别在意可拓展性。Python可以在多个层次上拓展。从高层上 你可以直接引入.py文件。在底层 你可以引用C语言的库。Python程序员可以快速的使用Python写.py文件作为拓展模块。但当性能是考虑的重要因素时 Python程序员可以深入底层 写C程序 编译为.so文件引入到Python中使用。Python就好像是使用钢构建房一样 先规定好大的框架 而程序员可以在此框架下相当自由的拓展或更改。
最初的Python完全由吉多本人开发。Python得到吉多同事的欢迎。他们迅速的反馈使用意见 并参与到Python的改进。吉多和一些同事构成Python的核心团队。他们将自己大部分的业余时间用于hack Python。随后 Python拓展到研究所之外。Python将许多技术层面上的细节隐藏 交给编译器处理 并凸显出逻辑层面的编程思考。因此 Python程序员可以花更多的时间用于思考程序的逻辑 而不是具体的实现细节。这一特征吸引了广大的程序员 Python开始流行。计算机硬件越来越强大 Python又容易使用 所以许多人开始转向Python。吉多维护了一个mail list Python用户就通过邮件进行交流。Python用户来自许多领域 有不同的背景 对Python也有不同的需求。Python相当的开放 又容易拓展 所以当用户不满足于现有功能 很容易对Python进行拓展或改造。随后 这些用户将改动发给吉多 并由吉多决定是否将新的特征加入到Python或者标准库中。如果代码能被纳入Python自身或者标准库 这将是极大的荣誉。由于吉多至高无上的决定权 他因此被称为“终身的仁慈独裁者”。2018年7月12日 在完成PEP(Python Enhancement Proposals)572后 吉多决定退出Python核心决策层。
Python以及其标准库的功能强大 这些是整个社区的贡献。Python的开发者来自不同领域 他们将不同领域的优点带给Python。例如 Python标准库中的正则表达式(Regular expression)是参考Perl 而lambda, map, filter, reduce等函数参考了Lisp。Python本身的一些功能以及大部分的标准库来自于社区。Python的社区不断扩大 进而拥有了自己的newsgroup 网站 以及基金。从Python 2.0开始 Python也从mail list的开发方式 转为完全开源的开发方式。社区气氛已经形成 工作被整个社区分担 Python也获得了更加高速的发展。到今天 Python的框架已经确立。Python语言以对象为核心组织代码 支持多种编程范式 采用动态类型 自动进行内存回收。Python支持解释运行 并能调用C库进行拓展。Python有强大的标准库。由于标准库的体系已经稳定 所以Python的生态系统开始拓展到第三方包。这些包 如Django、web.py、wxpython、numpy、matplotlib、PIL 将Python升级成了物种丰富的热带雨林。
Python崇尚优美、清晰、简单 是一个优秀并广泛使用的语言。Python在TIOBE排行榜中排行第八 它是Google的第三大开发语言 Dropbox的基础语言 豆瓣的服务器语言。Python的发展史可以作为一个代表 带给我们许多启示。在Python的开发过程中 社区起到了重要的作用。吉多自认为自己不是全能型的程序员 所以他只负责制订框架。如果问题太复杂 他会选择绕过去 也就是cut the corner。这些问题最终由社区中的其他人解决。社区中的人才是异常丰富的 就连创建网站 筹集基金这样与开发稍远的事情 也有人乐意于处理。如今的项目开发越来越复杂 越来越庞大 合作以及开放的心态将成为项目最终成功的关键。
Python从其他语言中学到了很多 无论是已经进入历史的ABC 还是依然在使用的C和Perl 以及许多没有列出的其他语言。可以说 Python的成功代表了它所有借鉴的语言的成功。同样 Ruby借鉴了Python 它的成功也代表了Python某些方面的成功。每个语言都是混合体 都有它优秀的地方 但同时也有各种各样的缺陷。同时 一个语言“好与不好”的评判 往往受制于平台、硬件、时代等等外部原因 程序员经历过许多语言之争。
3.2 设计哲学 获取Python设计哲学: 成功安装Python软件后(下一个专题) 打开任意一个编辑环境键入import this运行即可; 总结: 简单优雅可扩展 实用扁平是关键 最佳方案only one 3.3 优势与不足 优势: 简单易学可扩展: 阅读一个良好的Python程序就像欣赏一篇优美的文章一样 尽管它的要求非常严格 如强制缩进可提高代码的可读性。Python的这种伪代码本质使得我们可以更多地关注于解决问题的逻辑而非搞明白语言本身 如我们无需过多关注诸如内存管理这样的底层细节。如果我们希望一段关键代码运行的更快 C要比Python快50倍以上 或希望某些算法不公开 可以把部分程序用C或C 语言编写 然后在Python程序中进行调用。免费开源可移植: Python是FLOSS 自由/开放源码软件 之一 也就是说我们可以自由地发布这个软件的拷贝、阅读它的源代码 、对它做改动、把它的一部分用于新的自由软件中。由于其开源本质 Python可移植在许多计算机平台上 如Windows、Linux等。面向对象: Python既支持面向过程的编程也支持面向对象的编程。在“面向过程”的语言中 程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在“面向对象”的语言中 程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。与其它的编程语言如C 和Java相比 Python以一种非常强大又简单的方式实现面向对象编程 而封装、继承和多态三大特性则是它成 神 的关键。动态语言: 动态语言 又称为弱类型语言 是指变量在创建时不需声明类型 具体类型根据指向的内存单元中的数据类型决定 即指向什么类型就是什么类型。相反 静态语言(强类型语言 定义变量时需要声明类型 变量指向的内存单元可存放的数据类型固定。例如 Python中定义一个整数变量为num 10 而在Java中则为int num 10;。总结 动态类型 指向可变 内存单元中的内容不可变 静态类型 指向不可变 内容可变。解释型语言: 编译型语言 如C 写的程序可以从源文件 C 语言 转换到一个你的计算机使用的语言 即二进制代码 0和1 。这个过程通过编译器和不同的标记以及选项完成。当我们运行程序的时候 连接转载器软件把我们的程序从硬盘复制到内存中并且运行。而Python语言写的程序不需要编译成二进制代码。我们可以直接从源代码运行程序。在计算机内部 Python解释器把源代码转换成称为字节码的中间形式 然后再把它翻译成计算机使用的机器码并运行。由于只需要把我们的Python程序拷贝到另外一台计算机上 它就可以工作了 这也使得Python程序更加容易移植。丰富的库: 包括Python自带的标准库和第三方库。其中Python的标准库可以帮助我们处理各种工作 包括正则表达式、文档生成、线程、数据库、HTML、GUI等。这被称作Python的“功能齐全”理念。除了标准库以外 Python也支持安装第三方库 如wxPython、Twisted和Python图像库等。 缺点: Python语言非常完美 没有明显的短板和缺点。唯一的不足就是执行效率慢 而这个是解释型语言所通有的 不过这一缺陷会随着计算机硬件性能的不断提升而弱化。 3.4 应用场景 四、结语由于水平有限 能力一般 不想因为自己不成熟的理论或方法对他人造成误导 几番思想斗争后 最终决定在CSDN上开始分享一些平时的所见所想。此外 写文的初心一方面是为了锻炼自己的写作能力和对知识的理解掌握能力 另一方面就是希望以自己的绵薄之力帮助更多想要学习Python的人 所以若有内容相似或雷同请留言告知。为了更好地对知识进行管理 日后本人并不会对同一内容或相似度过大的内容发表新的文章 暂定在原内容上进行扩充和修改。写作不易 各位看官的鼓励和支持是本人坚持下去的动力。
