Python编程基础与科学计算
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1.1 Python编程环境

1.1.1 Python语言简介

Python是一种跨平台高级语言,可以用于Windows、Linux和Mac平台上。Python语言非常简洁明了,即便是非软件专业的初学者也很容易上手,和其他编程语言相比,实现同一个功能,Python语言的实现代码往往是最短的。Python相对于其他编程语言来说,有以下几个优点。

(1) Python是开源的,也是免费的。开源,也即开放源代码,意思是所有用户都可以看到源代码。Python的开源体现在程序员使用Python编写的代码是开源的,Python解释器和模块是开源的。开源并不等于免费,开源软件和免费软件是两个概念,只不过大多数的开源软件也是免费软件;Python就是这样一种语言,它既开源又免费。用户使用Python进行开发或者发布自己的程序,不需要支付任何费用,也不用担心版权问题,即使作为商业用途,Python也是免费的。

(2)语法简单。和传统的C/C++、Java、C#等语言相比,Python对代码格式的要求没有那么严格,这种宽松使得用户在编写代码时比较轻松,不用在细枝末节上花费太多精力。

(3)Python是高级语言。这里所说的高级,是指Python封装较深,屏蔽了很多底层细节,比如Python会自动管理内存(需要时自动分配,不需要时自动释放)。

(4) Python是解释型语言,能跨平台。解释型语言一般都是跨平台的(可移植性好),Python也不例外。

(5)Python是面向对象的编程语言。面向对象是现代编程语言一般都具备的特性,否则在开发中大型程序时会捉襟见肘。Python支持面向对象,但它不强制使用面向对象。

(6)模块众多。Python的模块众多,基本实现了所有的常见的功能,从简单的字符串处理,到复杂的3D图形绘制,借助Python模块都可以轻松完成。Python社区发展良好,除了Python官方提供的核心模块外,很多第三方机构也会参与进来开发模块,其中就有Google、Facebook、Microsoft等软件巨头。即使是一些小众的功能,Python往往也有对应的开源模块,甚至有可能不止一个模块。

(7)可扩展性强。Python的可扩展性体现在它的模块上,Python具有脚本语言中最丰富和强大的类库,这些类库覆盖了文件I/O(输入/输出)、数值计算、GUI、网络编程、数据库访问、文本操作等绝大部分应用场景。这些类库的底层代码不一定都是用Python编写的,还有很多C/C++语言的身影。当需要一段关键代码运行速度更快时,就可以使用C/C++语言实现,然后在Python中调用它们。Python依靠其良好的扩展性,在一定程度上弥补了运行速度慢的缺点。