python01-基础概念与环境搭建

学习目标

1. 了解硬件 & 操作系统 & 软件（应用系统）之间的关系。
2. 了解常见的操作系统都有哪些。
3. 了解编译器和解释器的区别和作用。
4. 了解编程语言进行分类
5. 了解Python解释器的种类
6. 了解CPython解释器的版本

01. 计算机基础

1.1 基础概念

• 计算机的组成

计算机是由多个硬件组合而成。

常见的硬件有CPU、硬盘、内存、网卡、显示器、机箱、电源、键盘鼠标、音响...

机械地将硬件组合在一起，它们之间是没法进行协作、工作的。

与硬件打交道的语言是0和1的二进制语言。

• 操作系统

用于协调计算机的各个硬件，让硬件之间进行协作工作，以完成某个目标。

本质上是对一些系统调用进行封装。

常见的操作系统分类：

• windows 优点：生态完善，相关的软件多；缺点是运行较慢
  • xp
  • win7
  • win10
  • ...
• Linux 优点：由于开源免费，大多用于作服务器系统，资源占用少，运行最快；但无生态。
  • centos
  • ubuntu
  • Redhat
  • ...
• Mac 由苹果公司开发，既有生态，运行也较快

• 软件（应用程序）

软件的本质是使用编程语言开发出来的一大堆代码的集合，依赖于操作系统。

1.2 编程语言

全球的编程语言2500+种，常见的由C+\C++\java\python...

学习编程语言，本质上是学其语法。

不同的编程语言语法不同，但编程思路大致相通。

• python中的输出语法

print("hello, world")

• Golang中的输出语法

fmt.println("hello, world")

1.3 编译器和解释器

编译器/解释器，就是一个翻译官，将程序员所写的代码翻译成计算机能识别的命令。

（计算机只能识别二进制语言）

翻译的方式有两种：一个是编译，另外一个是解释。

两种方式之间的区别在于翻译时间点的不同。

当编译器以解释方式运行的时候，也称之为解释器。

• 编译器：全文翻译，运行时先将全部代码编译成一个临时文件，再将文件交由操作系统读取。运行速度快，但跨平台性低。

• 解释器：逐行解释（读取一行，就翻译一行，继而执行一行）运行速度慢，但跨平台性高。

1.4 编程语言的分类

• 翻译的维度

　- 解释型语言：python、PHP、JavaScript、ruby...

　- 编译型语言：C、C++、Go、Java...

• 高低的维度

• 低级语言：写出来的代码能直接被计算机识别

  • 机器语言：101 011 00001 00010 00001100001，也称为机器码，直接交给计算机运行
  • 汇编语言：MOV DNC ... 对应机器语言制作的指令，也可以直接交给计算机运行

• 高级语言：写出来的代码无法直接被计算机识别，但可以通过某种方式将其转换成计算机可以识别的语言

  • C、C++、Java、python、Ruby...这类编程语言在编写的时候，几乎是人类可以读懂的
  • 代码完成后交由对应的编译器或解释器翻译成机器码，然后再交给计算机去执行

注意：现在基本上都使用高级编程语言。高级语言的出现降低了编程的门槛。由这发展的过程可以预见，未来编程语言必将越来越高级，越来越简单易学，以致全民编程...

02. Python 简介

2.1 Python的由来

人生苦短，我用python——Life is short, you need python.

1. 1989年的圣诞节期间，吉多•范罗苏姆（Guido van Rossum）为了在阿姆斯特丹打发时间，决心开发一个新的解释程序，作为 ABC语言的一种继承（感觉下什么叫牛人）
2. ABC是由吉多参加设计的一种教学语言，就吉多本人看来，ABC这种语言非常优美和强大，是专门为非专业程序员设计的。但是ABC语言并没有成功，究其原因，吉多认为是非开放造成的。吉多决心在 Python中避免这一错误，并获取了非常好的效果
3. 之所以选中Python （蟒蛇）作为程序的名字，是因为他是BBC电视剧--蒙提•派森的飞行马戏团（Monty Python's Flying Circus）的爱好者
4. 1991年，第一个Python解释器诞生，它是用C语言实现的，并能够调用C语言的库文件

全球众多编程语言，为何Python可以脱颖而出成为业界炙手可热的编程语言？目前位居TIOBE排行榜第三名并且一直呈上升趋势。

Python如此火爆的原因如下：

• 语法简洁 & 适合小白学习，相比较于其他编程语言Python的学习成本非常低，甚至可以让其他行业的人快速掌握编程技能，通过编程提供工作效率，例如：Excel自动化办公、文件和文件夹的处理等。
• 类库强大，Python自诞生之初就任其自然生长，经过多年的发展，造就其在很多领域都是积累了很多方便的类库，自然也成为了运维自动化、数据分析、机器学习首选编程语言。
• 开发效率极高，结合Python语法精炼和类库齐全的特点，所以在使用Python进行开发时可以用更少的代码完成更多的功能，大大提升开发效率。例如：Python10行代码实现的功能，用其他语言可能需要100+行才能完成。

2.2 Python的设计目标

1999年，吉多•范罗苏姆向DARPA提交了一条名为"Computer Programming for Everybody"的资金申请，并在后来说明了他对Python的目标：

• 一门简单直观的语言并与主要竞争者一样强大
• 开源，以便任何人都可以为它做贡献
• 代码像纯英语那样容易理解
• 适用于短期开发的日常任务

这些想法中的基本都已经成为现实，Python已经成为一门流行的编程语言

2.3 Python的设计哲学

1. 优雅
2. 明确
3. 简单

• Python开发者的哲学是：用一种方法，最好是只有一种方法来做一件事
• 如果面临多种选择，Python开发者一般会拒绝花俏的语法，而选择明确没有或者很少有歧义的语法

在Python社区，吉多被称为"仁慈的独裁者"

2.4 Python解释器种类

Python在全球都非常受欢迎，出于提高效率的考虑，很多大公司就都开发了Python解释器

• CPython 【主流】底层是由C语言开发出来的Python解释器；
• Jython，是由Java语言开发出来的Python解释器，方便让python和Java的代码做集成；
• IronPython，是基于C+语言开发出来的Python解释器，方便让python和C+的代码做集成；
• RubyPython，...
• PyPy，是对CPython的优化，它的执行效率提高了，引入了编译器的功能，本质上将Python代码进行编译，再去执行编译后的代码

2.5 Python解释器的版本

CPython的解释器主要由两大版本：

• 2.x，目前最新的版本是python2.7.18.（2020后不再维护）

Being the last of the 2.x series, 2.7 received bugfix support until 2020. Support officially stopped January 1 2020, and 2.7.18 code freeze occurred on January 1 2020, but the final release occurred after that date.

• 3.x，官方主推的版本

03. 安装python环境

3.1 下载安装包

python官网：https://www.python.org/

并不一定要选择最新版本。最新版本有可能不太稳定、存在bug。

对于初学者来说，各个版本都差不多。

3.2 Mac系统

Mac系统默认Python解释器安装目录：

/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9

bin目录下有一个 python3.9 文件，它就是Python解释器的启动文件。

解释器路径：

/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.9/bin/python3.9

3.3 Window系统

总结

1. 简述硬件 & 操作系统 & 软件（应用系统）之间的关系。

硬件是计算机的物理组成，但仅是硬件组合在一起是无法工作的；

操作系统是用来整合、协调各个硬件的，从而使硬件之间能协作，以完成用户的指令。

操作系统本质上封存了很多系统调用。

软件是由编程语言编写的一堆代码，依赖于操作系统，以实现对计算机的调动。

1. 列举常见的操作系统都有哪些。

1.由微软开发的windows：生态完善，但占用资源多，运行速度较慢；

2.免费开源的Linux：生态性差，但占用资源少，运行速度最快，多用于作服务器系统；

3.由苹果公司开发的Mac：生态较完善，运行速度佳。

1. 简述编译器和解释器的区别和作用。

在于对代码的执行方式不同，

编译器是将代码一次性全部读取，翻译成一个临时文件，再执行这个临时文件；

而解释器是逐行翻译，翻译一句即执行一句。

编译器的执行效率比较高，但是跨平台性较差，而解释器刚好相反，执行效率不高，但跨平台性好。

1. 编程语言进行分类

依编译和解释的不同可分为编译型语言与解释型语言；

依与计算机底层的距离可分为高级语言与低级语言。

1. Python解释器的种类有哪些？

以C语言开发的Cpython；

以Java开发的Jpython；

甚至有以python本身语言开发的pypy。

1. CPython解释器的版本有哪些？你现在用的是哪个版本？

PCython主要有两个版本：2.x与3.x。主流为3.x。

1. 系统环境变量的作用是什么？

设置了环境变量，就可以再终端运行python

1. Python和Pycharm的区别是什么？

python是一门面向对象的解释型编程语言；pycharm是一个IDE，python的集成性开发环境