1.1 认识Python

当读到这本书时，想必你已经对编程有所了解，同时已经选择了Python作为你此时的学习语言。在本节，我们将重新认识编程，了解Python语言的产生，还将探讨Python有什么特点、我们为什么选择学习Python，以及如何学好Python。了解这些内容对你以后的学习是至关重要的。

1.1.1 什么是编程

计算机是20世纪最伟大的发明之一，它对人类的生产和生活产生了极其重大的影响。计算机程序通过调度复杂的指令，来完成人们预期要执行的工作内容。计算机并不“聪明”，但它“勤奋”，它可以不间断地重复执行我们想要的操作。

计算机集成了一系列指令，能够让人们通过发出指令来完成相应的操作，这些指令就是所谓的机器语言。为了使程序员更加简单、准确地发出指令，人们开发了一系列从不同层面对计算机进行操作的编程语言。这些语言会让代码更加符合人类的表达习惯，能够清晰地表达功能意图、操作逻辑和控制流程，这样程序员就不用在理解和修改代码上花费大量的时间，编程的门槛大大降低了。

基于以上目标，编程语言朝着更加符合自然语言、代码更加短小、逻辑封装更好、命名规范更有约束力等方向发展。同时，倾向于用一种语言解决更多的问题，而不是只解决特定的问题，这也是C、Java、Python、JavaScript等语言在近些年大行其道的原因。

更严格地讲编程应该称为程序设计，它是人类进行的创造活动，人们设计出精妙的逻辑来解决现实中复杂的问题。我们再来讨论一下程序到底做了什么。

程序会根据我们编写的源代码顺序执行，在执行过程中会自己产生或者从外部读取数据，这些数据遵循程序语言规定的数据结构要求，在你设计的需要判断的地方做出条件判断，通过判断跳转到指定的地方继续执行，如此反复循环运行。一个程序在相同的环境下，能够以相同的方法执行，得到相同的结果，从而达到稳定输出的目的。

程序解决的是现实生活中的问题，它对现实中的问题进行抽象，建立一个解决问题的模型。不同的语言在抽象问题、解决问题时的思路是不一样的。有的语言把解决问题的方法抽象为一个工具，你只要给这个工具输入相应的数据和命令就能得到解决后的结果；有的语言把问题抽象为一个对象或者物体，为它赋予生命，使它有相关的属性和功能，解决问题时执行这个对象相应的功能即可。

1.1.2 Python的诞生

1989年的圣诞节期间，在荷兰数学和计算机科学研究学会工作的吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）为了打发百无聊赖的时光，寻找一个“课余”的编程项目。

吉多1956年生于荷兰，他热爱数学与编程。1974年，他在国际数学奥林匹克竞赛中获得铜牌。他于1982年从阿姆斯特丹大学获得数学和计算机科学硕士学位后，一直在研究机构工作。

在那个年代，IBM和苹果推出了个人计算机，掀起了个人计算机的浪潮。但当时的计算机配置非常低，为了让程序正确、流畅地运行，程序员需要像计算机一样思考，尽可能让代码与硬件底层交流，使计算机少花时间和资源理解代码。虽然许多研究机构开发出了众多性能非常出色的编程语言，但其学习和理解难度让个人计算机用户望而却步。

吉多也为上述问题苦恼，于是在ABC语言的启发下，他打算开发一门新的编程语言。ABC语言是当时吉多供职的机构研发的，他也曾参与开发。ABC语言的设计目标是教学和创建程序原型，它有良好的可读性。当然，ABC语言存在着扩展性差、功能残缺、设计激进、安装困难等问题。

随着技术的不断迭代，更好的中央处理器、更加直观的视窗操作系统得到普及，程序员们开始关注编程语言的易用性。

在吉多的设想中，新的语言应该像C语言一样功能全面，同时像ABC等指令式语言一样易读易写，从而能够激发人们学习编程的兴趣。

他将这门新语言命名为Python，这个名字取自他喜欢的《蒙提·派森的飞行马戏团》（Monty Python’s Flying Circus），这是英国BBC播出的电视系列喜剧。虽然后来Python的官方标识采用的元素是单词python的原意“蟒蛇”，但它不是Python名称的起源。

经过一年多的开发，1991年2月吉多发布了版本号为0.9.0的初版代码，直到1994年1月他才发布1.0版本。2.0版本于2000年10月16日发布，之后Python由个人开发转向社区开发，依靠社区力量发展壮大。

Python 3.0于2008年12月3日发布，这个版本进行了大刀阔斧的改进，不再兼容2.0版本的代码，同时提供了一系列代码转换兼容方案。对Python 2.7的支持于2020年1月1日结束，2.7开发分支的代码也随之冻结。2.0的最后版本2.7.18于2020年4月20日发布，包括对关键Bug和阻塞问题的修复，这标志着Python 2的生命终结。2022年3月14日发布的相关版本中已彻底移除Python 2。

2021年10月4日Python 3.10版本发布，2022年10月Python 3.11版本发布。未来，Python将每年发布一个包含新特性的版本，Python依然在发展进化。

1.1.3 Python的特点

Python在创立之初，就确定了“优雅、明确、简单”的设计哲学。Python的语法简洁，代码像纯英文一样让人容易理解，代码逻辑层次没有采用传统的括号组织，而是选用了缩进，显著提高了代码的可读性。它学习借鉴了众多优秀的语言，对于一些新的编程思想和理念、新的特性则与时俱进地接受和采纳，同时给出自己更优的解决方案。Python甚至把这些哲学写到了代码里，让无论是语言的开发者还是使用者都能遵守这些规范，这就是Python社区大名鼎鼎的“Python之禅”，在Python解释器中运行import this便可以看到。在“Python之禅”中我们可以看到这样的表述：

优美优于丑陋，明了优于隐晦。

简单优于复杂，复杂优于凌乱。

扁平优于嵌套，稀疏优于稠密。

可读性很重要。

Python倡导做一件事只有一种最合适的方法，这显然与其他语言不同。如果你在编写代码时有很多方法，那么你应该选择明确而没有歧义的方法。每件事Python都给出了最佳的实现方案。即使Python自身没有给出，人们可以对它进行扩展，以第三方库的形式为Python增加能力，所以我们看到，各个领域均有Python第三方库成为解决某类问题的事实标准。

Python是开放的，作为一个开源项目，Python语言本身由社区共同开发，它网罗了异常优秀的人才，他们在各自领域都是佼佼者，同时也是一线的Python使用者。Python有成百上千个内置的类和函数，这足以满足我们大部分的日常需求。

在不同的应用领域，比如网站开发、数据分析、人工智能、语音识别、游戏开发等领域，均有人在Python的基础上开发第三方代码库，Python的第三方代码库网站https://pypi.org上的项目已经有38万之多，每天仍然有大量新的解决方案产生。Python使用者能轻松地安装这些第三方代码库来解决自己同样类型的问题，而不用自己重复写代码，甚至你可以根据需要修改这些代码。而这些，连同Python本身都是免费的。

Python是跨平台的，它几乎可以在任何操作系统上运行，比如流行的Windows、macOS和Linux/UNIX，因此我们编写代码时不用把很多的精力放在不同平台的兼容支持上。

其他Python的特点，我们将在学习中慢慢体会。

1.1.4 为什么选择Python

TIOBE是一家专门评估和跟踪软件质量的公司，它每月会更新所有编程语言的排名，以展示不同编程语言的受欢迎程度。这份榜单非常有影响力，堪称编程语言界的“奥斯卡”。2022年5月开始Python取代擂主C语言成为排名第一的编程语言。在TIOBE每年公布的年度语言中，Python更是分别在2007、2010、2018、2020、2021等多个年份摘得此殊荣。

Python已经成为许多领域事实上的标准编程语言，在Web开发、大数据、数据分析、人工智能、运维、软件测试、爬虫、量化交易、嵌入式、办公自动化、少儿编程、桌面GUI、游戏开发等各个领域都可以看到Python的身影，近些年Python更是在数据科学、Web开发、自动化测试、办公自动化等领域独占鳌头。

当然，当前Python也有一些短板，主要在需要高性能的场景和前端领域。高性能瓶颈正在由多个项目进行攻关，比如由微软赞助的Faster-Cpython项目的首要任务是提升语言的执行效率，这个项目将分阶段地把Python的性能提升5倍。在前端方面，现在PyScript项目正在让Python代码可以在HTML中执行，将Python的程序运行在浏览器中。未来，Python将是前后端大一统语言的最有力竞争者。

2017年，山东省在小学信息技术教材中加入了Python编程的内容，将Python纳入信息技术教育体系。同年，浙江省新高中信息技术教材改革时，将编程语言换为Python。随后多个省份印发通知，建议在中小学开设相关课程，培养编程思维。2018年3月起，Python被列入了全国计算机二级等级考试。

“人生苦短，快用Python”是在程序员中流传甚广的一句话，它也说明了Python的地位。Python的高效优雅得到了商业公司的追捧，YouTube、Google、Facebook、NASA在大量地使用Python构建应用程序。国内的知乎、豆瓣、腾讯、百度、新浪等公司均用Python开发相关服务，几乎所有的互联网头部公司都在用Python实现算法模型，使业务得到长足发展。在财务、金融、办公等领域，用Python做业务分析、量化交易、自动化办公已经成为常态。

越来越多的人都在学习Python这门语言，除了带来实用的价值外，在学习过程中建立的编程思维更像一个火种，给了人们无形的思考力量。学习编程会让你的思维方式产生微妙的变化，激发无限的想象力，这种想象力和那种天马行空的想象不同，它建立在严密的逻辑推理之下，如稍加积极地行动，更容易成为现实。

1.1.5 如何学习Python

在思考如何学习Python之前，我们先要克服心理障碍。编程是对现有问题的抽象，和我们的生活息息相关，并不是什么不可触及的事物。在Python的产生过程中我们可以看到，无数社区开发者在努力让编程这件事变得更加简单，Python的目标用户就是像你我这样千千万万没有任何编程基础的人。那么，如何学习Python呢？

第一，学习Python，不应该从“基础”开始。这里说的基础是计算机原理、编程语言设计、程序设计思想等内容，这些内容对于非专业的人群来说过于艰深晦涩。计算机经过漫长的发展，从硬件、软件到理论体系，其复杂性远超人们的想象，除非从事相关研究，或者编程水平达到一定层次，大多数人甚至专业的程序员可能永远不会接触到这些内容，更何况不懂这些内容并不会影响你写出好的代码。

第二，学习编程一开始就要动手写。编程是一个技能，判断你会不会编程的唯一标准是你能不能写出代码来，如果一直在不停地看书、刷视频教程，而从不上手编写，那都是徒劳的。刚开始时，可以照着学习材料的代码抄写，试着执行得到同样的结果，然后对他人的代码稍加改动，执行得到不同的结果，并思考这是为什么。遇到不理解的地方再去看书，看视频，请教别人。随着学习的深入你可以试着用Python解决你自己的问题了，接着你可以帮助解决别人的问题，也可以尝试教身边的人学习Python，这样逐渐积累的成就感，便会推动着你进步。

第三，要确立学习目标，将学习聚焦到自己要解决的问题上来。比如你要用Python做一个网站，那么就要规划好学习路线，比如要学习哪些前置知识、哪些第三方库等，将这些内容一一攻克。这里初学者常犯的一个错误是花费大量的时间学习Python基础内容、高级内容，而没有快速切换到特定的领域。对于自己当前用不着的内容，可以先搁置，等到有需要的时候再系统学习。

第四，注重培养自己解决问题的能力。如同从母体出生成为婴儿一样，我们总要独立前行，人生遇到的问题千千万万，无法枚举，但其中解决问题的能力我们是可以建立的。Python代码执行错误会有报错，在搜索引擎中查询报错信息会得到很多答案，找到能够解决自己问题的答案，慢慢地就会对此非常敏感。还可以建立自己的代码库，以便在解决相同的问题时复用之前的代码逻辑。

第五，如果有条件，可以找一个身边的老师。他可以随时解答你的疑问，帮你排查问题，用生活化的语言为你讲解原理，这是学习Python最为高效的办法。

1.1.6 小结

目前，我们还没有开始编程。本节的内容试图告诉你编程的意义，如何看待编程这件事，选择Python是选择了什么，我们该如何学习Python。“凡事预则立，不预则废。”我们要做好心理建设，打有准备的仗。试想，拥有编程技能，是不是一件很酷的事呢？

那么，我们马上开始！