1.1 为什么要学习Python

Python语言正以出乎意料的速度进入人们的工作和生活。国内诸多省市（如浙江省）已将Python作为中学信息技术课程的唯一修读语言，美国很多大学向新生推荐的第一门计算机语言就是Python。

无论对于理科生、工科生还是文科生，无论是成年人还是青少年，Python都是值得学习的一门语言。它具有上手快、入门容易等特点，被广泛应用于各个领域。

1.1.1 Python的广泛性

Python的应用十分广泛，涵盖数据挖掘、全栈Web开发、桌面游戏、人工智能、自动化运维等众多领域。它不仅对工科生、理科生十分有用，对文科生同样十分有用。正因如此，与Python相关的岗位需求十分旺盛，而且在不断地高涨。

在PC时代，大多数嵌入式系统监控程序、PC底层代码和桌面应用均是基于C或C++语言实现的。因为C或C++语言最接近底层，而且代码执行速度快。

未来10年将是大数据、人工智能爆发的时代。大数据、人工智能需要处理的数据将是海量的，而Python最大的优势在于强大的数据处理能力。可以说，Python顺应了技术发展的大势，它的流行是一种必然。

1．上升势头猛

从年份来看，Python并不年轻，但是它越来越流行。TIOBE编程语言指数排行榜（2016）显示，Python的排名从2015年的第六名上升至第四名，位列Java、C、C++之后。神奇的是，IEEE Spectrum发布的研究报告（2017）显示，在2016年排名仅为第三的Python，在2017年已成为世界排名第一、最受欢迎的语言，而C和Java分别居于第二位和第三位。

2．是主流语言

Google、Facebook、Yahoo! 、YouTube、Dropbox、NASA、Rackspace等世界性知名大公司、机构均采用Python开发产品和项目。Instagram、Pintrest、Mozilla、Quora、知乎、豆瓣等为大家所熟知的应用均是采用Python开发的。

3．应用领域广

Python的触角遍及几乎所有领域，如网络编程、数据库应用、多媒体编程、科学计算、企业与政务应用、Windows桌面应用，也包括目前很热门的云计算领域，尤其是近年来发展势头迅猛的人工智能、机器学习、数据挖掘与可视化等，更是Python擅长的应用领域。

图1-1归纳了Python的主要应用领域。

1.1.2 Python的新颖性

Python是一种新颖的语言。虽说它诞生于1991年，算不上是很新的语言，但是，Python有许多其他语言所没有的特点和特性。

1．简单易学

对于任何初学者而言，编程都不是一件容易的事情。但是，Python的出现的确是编程者的福音。Python是一种解释型语言，它具有“所见即所得”的特性。学习者可从直观的运行结果中得到即时反馈，从而增强进一步学习的信心。从入门的角度来看，由于它与自然语言很接近，没有过于烦琐的语法要求，所以，无论学习者是否具有计算机语言基础，均可轻松地进入Python的大门。

“人生苦短，我用Python”，这句话形象地概括了Python语言的“王者风范”和简单易学的特点。

2．简洁高效

Python的语法非常接近英语，它抛弃了C++、Java等语言使用大括号的传统做法，而采用强制缩进的形式。因此，Python代码不仅风格统一，而且形式优美。更令人欣喜的是，Python内置了诸多高效的标准库，它们极大地方便了程序的开发。有人做过研究，要完成同一项工作，采用C语言开发的程序可能需要1000行代码，采用Java语言开发的程序可能需要100行代码，而采用Python语言开发的程序可能只需要10行代码。

3．可跨平台

与诸如Java、C++和C等流行编程语言相似，Python具有出色的跨平台特性。由于Python是完全开源的，所以具有更好的可移植性。优越的跨平台特性是Python日益被追捧的主要原因。由于可跨平台，所以在Windows系统上开发的Python代码，可直接在Linux和Mac系统上运行；当桌面应用被迁移至移动端时，同样非常方便。

4．优化思维

图灵奖得主Allan Perlis说过：“如果一门语言没有改变你的编程思维，那么它不值得你去学习。”而Python正是一门可改变学习者编程思维的语言。有人说，Java初学者与Java大师设计的代码往往相差不多，但是Python初学者与Python高手设计的代码一定有天壤之别。因为Python将不断改变学习者的思维！

Python是面向对象的语言，它面向对象的思想类似于JavaScript、C++和C#等语言，但是比它们更易于理解和实践。从Python中学到的许多编程思想（例如类的继承、多态等）均可很好地被迁移至其他语言中。

1.1.3 Python的生态性

1.Python是完全开源的

Python是一种完全开源的语言。正因为它的开源性和公益性，免费的资源和资料才源源不断地得以出现。对于项目开发者而言，这些都是非常可贵的，因为它们可以让开发者少走很多弯路。Python拥有数量惊人的标准库和第三方库，例如，在涉及数据计算时，可使用NumPy库或SciPy库；在Web开发中，可使用Django库。难能可贵的是，大多数第三方库表现出极高的专业度，例如，被机器学习者所熟知的Scikit-learn，它适用于机器学习，而NLTK（Natural Language Tool Kit）则适用于自然语言处理。

2.Python是胶水语言

所谓“胶水语言”，是指该语言与其他语言具有良好的黏结性。胶水语言可调用其他语言开发的功能模块，并将它们有机地融合。Python就是这样一种语言。例如，Python可调用C++或Java开发的功能模块，以此来实现将C++适合开发底层代码的优势、Java面向对象的优势融合于项目中。正是由于Python的“胶水特性”，使得Python几乎无所不能。

3.Python具有很强的拓展性

Python具有很强的拓展性，这不仅体现在它具有很强的适应不同操作系统的能力、可跨平台特性、广泛的软件应用领域，也体现在它可应用于与硬件相关的自动化测量与控制领域，更体现在它能运行于包括单片机在内的不同的CPU上。

例如，近年来，树莓派在世界范围内十分流行。树莓派的功能十分强大，利用树莓派可以开发机器人、遥控车、收音机、数码相机等许多具有创意的应用。而树莓派的主要开发语言正是Python，这从一个侧面体现了Python强大的拓展性。

1.1.4 Python的应用领域举例

从云端、客户端到物联网终端，Python的应用无处不在。Python被公认为人工智能首选的编程语言。

1.Web应用开发

大家经常使用的豆瓣、知乎等Web应用均采用Python语言开发。之所以选择Python开发Web应用，主要是因为它有大量的第三方库可供开发者使用，借助第三方库，可大大降低开发Web应用的难度。当然，目前开发Web应用的主流语言还是Java和PHP。

2．网络爬虫

网络爬虫是Python语言从小众语言走向大众语言的一根导火索，因为采用Python语言开发网络爬虫十分简便，而且爬虫运行的效率也非常高。正因如此，Python语言被尊称为“第一爬虫语言”。

3．人工智能

相当一部分学习者之所以选择Python作为入门级的计算机语言，主要是因为看重人工智能（AI）的前景。目前多数主流的人工智能开源框架均是基于Python开发的。除此之外，另一个根本原因是Python语言的“胶水特性”，因为真正涉及效率和速度的部分可通过调用底层的C或C++模块加以实现，在非常强调效率的人工智能开发领域，这一点无可比拟。

4．数据处理

当今是数据的时代，无论从事何种专业，均将涉及数据的获取与分析。例如，文科专业的师生在进行文献处理的过程中，往往涉及分词与词频统计的问题；而理工科专业的师生在进行数据分析与处理的过程中，往往希望以报表、数据地图等形式对数据进行可视化呈现。对于上述应用，Python均是最佳选择。也正因如此，很多基于Python的开源大数据分析框架应运而生。

5．服务器运维工作

所有手机用户均有类似的经历：前一天浏览了一则新闻，那么，以后此类新闻将被不断地推送。其实，这里面不仅涉及人工智能，也涉及自动化运维和自动化工具。通过这些技术可实现计算机自动地与用户交互，例如，发送预警短信等。类似功能可极大地提高服务器的运行效率，减轻运维人员的工作压力。

1.1.5 Python的局限性

任何一门语言都有缺点和局限，Python也不例外。

1．运行速度较慢

这是Python的第一个缺点。与采用C语言等编译型语言开发的程序相比，Python程序的运行速度确实要慢很多。因为Python是解释型语言，代码在被执行时必须由解释器逐行解释并执行，从而导致运行速度降低。

2．代码无法被加密

这是Python的第二个缺点。因为代码无法被加密，所以很难有效地保护开发者的知识产权。幸运的是，大部分基于Python开发的应用程序均被用于为用户提供服务，用户很少关心源码。所以，代码能不能被加密就不再是一个令人头痛的大问题。