Python介绍
Python是一种跨平台的计算机程序设计语言。是一种面向对象的动态类型语言，最初被设计用于编写自动化脚本（shell），随着版本的不断更新和语言新功能的添加，越来越多被用于独立的、大型项目的开发。python的创始人为荷兰人，吉多-范罗苏姆（Guido van Rossum）。最初python被作为ABC语言的一种继承。ABC是由Guido参加设计的一种教学语言。Guido认为，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，Guido认为是其非开放造成的，于是决心在python中避免这个错误。同时，他还想实现在ABC中闪现过但未曾实现的东西。
Python在Guido手中诞生了，可以说，python是从ABC发展起来的，主要受到了Modula-3（另一种相当优美且强大的语言，为小型团体所设计的）的影响。并且结合了Unix shell和C的习惯。
由于python语言的简洁性、易读性以及可扩展性，在国外用python做科学计算的研究机构日益增多，一些知名大学已经采用Python来教授程序设计课程。比如卡耐基梅隆大学的编程基础、麻省理工学院的计算机科学及编程导论就使用python语言讲授。众多开源的科学计算软件包都提供了python的调用接口。例如著名的计算机视觉库OpenCV、三维可视化库VTK、医学图像处理库ITK。而python专用的科学计算扩展库就更多了，例如这3个经典的科学计算扩展库：NumPy、SciPy和matplotlib，它们分别为python提供了快速数组处理、数值运算以及绘图功能。因此python语言极其众多的扩展库所构成的开发环境十分适合工程技术、科研人员处理实验数据、制作图表，甚至开发科学计算应用程序。
Python特点
1.使用缩进，规范编码习惯
Python在设计上坚持了清晰划一的风格，这使得python成为一门易读、易维护，并且被大量用户所欢迎的、用途广泛的语言。python的作者有意的设计限制性很强的语言，使得不好的编程习惯都不能通过编译。其中很重要的一项就是python的缩进规则。通过强制程序员们缩进，python确实使得程序更加清晰和美观。
2. 设计哲学：优雅、明确、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”。在设计python语言时，如果面临多种选择，python开发者一般都会拒绝花哨的做法，而选择明确的没有或者很少有歧义的语法。由于这种设计观念的差异，python源代码通常被认为比Perl具备更好的可读性，并且能够支撑大规模的软件开发。这些准则被称为python格言。在python解释器内运行import this 可以获得完整的列表。
3. Python是完全面向对象的语言
函数、模块、数字、字符串都是对象。并且完全支持继承、重载、派生、多继承。有益于增强源代码的复用性。python支持重载运算符和动态类型。相对于Lisp这种传统的函数式编程语言，python对函数式设计只提供了有限的支持。有两个标准库（functools，itertools）提供了Haskell和Standard ML中久经考验的函数式程序设计工具。
4. 可扩展性
Python本身被设计为可扩充的。并非所有的特性和功能都集成到语言核心。python提供了丰富的API和工具，以便程序员能够轻松地使用C语言、C++、Cython来编写扩充模块。python编译器本身也可以被集成到其它需要脚本语言的程序内。因此，很多人还把python作为一种“胶水语言”使用。使用python将其他语言编写的程序进行集成和封装。在Google内部的很多项目，例如Google Engine使用C++编写性能要求极高的部分，然后用python或java/Go调用相应的模块。
Python用途
Python是一种解释型脚本语言，可以应用于：
Web和internet开发
科学计算和统计
人工智能
教育
桌面界面开发
软件开发
后端开发
执行
Python在执行时，首先会将.py文件中的源代码编译成Python的byte code（字节码），然后再由Python Virtual Machine（Python虚拟机）来执行这些编译好的byte code。这种机制的基本思想跟Java，.NET是一致的。然而，Python Virtual Machine与Java或.NET的Virtual Machine不同的是，Python的Virtual Machine是一种更高级的Virtual Machine。这里的高级并不是通常意义上的高级，不是说Python的Virtual Machine比Java或.NET的功能更强大，而是说和Java 或.NET相比，Python的Virtual Machine距离真实机器的距离更远。或者可以这么说，Python的Virtual Machine是一种抽象层次更高的Virtual Machine。基于C的Python编译出的字节码文件，通常是.pyc格式。除此之外，Python还可以以交互模式运行，比如主流操作系统Unix/Linux、Mac、Windows都可以直接在命令模式下直接运行Python交互环境。直接下达操作指令即可实现交互操作。
python编译器与解释器
一、数据的表示方式
数字的表示方式有很多种，常见的有二进制、八进制、十进制和十六进制。十进制我们都很熟悉。因为我们人有10个手指头，我们对十进制有着天然的友好度。
对于计算机，则是使用二进制。因为计算机最小的计算单元是根据开关状态高低电平来确定的，它只有开和关，高和低的概念，换成数学就是0和1的两种。同样的，在物理存储方面，硬盘的磁道只能区分打孔和未打孔的状态，也就是0和1两种。同事二进制便于进行加减运算和计数编码。二进制与十进制数易于互相转换。二进制便于逻辑判断（是或非），逻辑判断通常也是两种状态，这和二进制很搭配。二进制表示数据还具有抗干扰能力强，可靠性高的特点，因为当受到一定程度的电磁干扰时，只要可以分辨出它是高电平还是低电平，至于高多少或低多少并不重要，就能区分0和1，这在网络信号汇总，就是天生自带抗干扰能力。
但是在人际交流上，二进制有致命的弱点，数字的书写特别冗长，并且没有人类可读性！至于英语、函数对计算机而言更是天书。那么我们是怎么和计算机交流的呢？怎么将我们的英语或者汉语编码成计算机能够识别的二进制呢？
二、编程语言发展历程
1. 打孔纸条
我们已经知道了计算机只读懂机器语言，也就是二进制的数据表示方式，任何对它的操作和编码，最终都要统一到这上面来，然后这是一个悲伤的故事。
起初，为了让计算机按我们的想法工作，程序员不得不编写计算机可以读懂看明白执行的机器码，也就是01010101的样子，打孔字条就是这么干的。用打没打孔来代表0和1。这样虽然计算机可以无障碍阅读，但是程序员就难受了，容易出错、效率低、编写困难、维护困难，可能就是个简单的打印“hello world”就需要好几米长的字条。这是根本无法进行下去的。
2. 汇编语言
汇编语言时一种可编辑器件的低级语言，亦称为符号语言。在汇编语言中，用助记符代替机器指令的操作码，用地址符号或标号代替指令或操作数的地址。在不同的设备中，汇编语言对应着不同的机器语言指令集，通过汇编过程转换成机器指令。也就是数据说不同平台之间不可直接移植，它是平台相关的，在这个硬件平台写的汇编程序，到另一套硬件上去是运行不了的。因为汇编语言通常被应用在底层，硬件操作和高要求的程序优化的场合。驱动程序、嵌入式操作系统和实时运行程序较多使用汇编语言。相比于机器码，它更偏向人类的语言习惯，更易于编写和阅读，也就是有一点抽象符号概念化了，这大大提高了编程效率。但是，这依然是一种低级语言，还有改善和提高的空间。
3. C语言
在C语言之前其实还有很多低级语言，我们不关心它们。为了让编程更简单，更搞笑，聪明的计算机程序员，一步步发明了FORTRAN、BASIC、B等许多语言，然后在1972年诞生了无人不知，应用最广，影响最深，至今仍然地位不可动摇的C语言。
C语言为什么这么厉害？归根结底是一句话：直接操作硬件！同样的算法，用C语言，其执行效率超过JAVA等语言很多。那可能有人会问，C和汇编和机器码比呢？肯定是C慢，但是写个汇编程序和写个C程序的效率差别那就更大了。C语言在人类友好性和底层相关性上达到了一个高度的平衡。这两者是互相矛盾的，不可同时兼得的。
C干了些什么？其实它就是在人类友好性方面相比以前跨出了更大一步。人类是方便了，可机器就迷糊了！你给我这么多字符都是啥意思？机器它只懂二级制啊！难么C的代码是如何被执行的呢？这就得请出编译器了！
编译器将编程语言写的代码翻译成机器能够执行或者说“看懂”的二级制机器码。
其实我们安装JAVA也好，C也好，Python也罢，主要就是安装这个编程语言的“编译器”。
4. Python语言
在几十年前，C语言时当之无愧的高级语言带边，现在也依然是语言排行榜第二的霸主。然后，在很多领域，它已经不太实用了，现今更主流的语言是那些上手快、简单易懂，说白了就是门槛低的语言，让更多的人能进入程序员行业，让编程能更容易、更快是未来的发展趋势。也就是说，需要进一步让编程语言更贴近人类语言，更远离机器语言。
三、编译器与解释器
编译器/解释器：高级语言与机器之间的翻译官
都是将代码翻译成机器可以执行的二进制机器码，只不过在运行原理和翻译过程有不同而已。用一个通俗的例子进行比喻：我们去饭馆吃饭，点了八菜一汤。编译器的方式就是厨师把所有的菜给你全做好了，一起给你端上来，至于你在哪吃，怎么吃，随便。解释器的方式就是厨师做好一个菜给你上一个菜，你就吃这个菜，而且必须在饭店里吃。
1. 编译器：先整体编译在执行
编译方式：运行速度快，但任何一个小改动都需要整体重新编译。可脱离编译环境运行。代表语言是C语言。
2. 解释器：边解释边执行
解释方式：运行速度慢，但部分改动不需要整体重新编译，不可脱离解释器环境运行。代表语言是Python语言。
四、Python解释器种类
Python有好几种版本的解释器：
CPython
官方版本的解释器。这个解释器是用C语言开发的，所以叫CPython。CPython是使用最广的Python解释器。我们通常说的、下载的、讨论的、使用的都是这个解释器。
IPython
基于CPython之上的一个交互式解释器，在交互方式上有所增强，执行Python代码的功能和CPython是完全一样的。CPython用>>>作为提示符，而IPython用In[序号]:作为提示符。
PyPy
一个追求执行速度的Python解释器。采用JIT技术，对Python代码进行动态编译（注意：不是解释），可以显著提高python代码的执行速度。绝大部分的CPython代码都可以在PyPy下运行，但还是有一些不同，这就导致相同的python代码在两种解释器下执行可能会有不同的结果。
Jython
运行在java平台上的Python解释器，可以直接把python代码编程Java字节码执行。
IronPython
和Jython类似，只不过IronPython是运行在微软.Net平台上的Python解释器，可以直接把Python代码编译成.Net的字节码。
五、Python的运行机制
Python作为动态解释性语言，其运行机制可参考下图（图片来自网络，其中的“编译器”是对解释器的广义称呼）：
都说解释器慢，python也有想办法提高一下运行速度，那就是使用pyc文件。这点参考了JAVA的字节码做法，但并不完全雷同。
我们编写的代码一般都会保存在以.py为后缀的文件中。在执行程序时，解释器逐行读取源代码并逐行解释运行。每执行一次，就重复一次这个过程，这其中耗费了大量的重复性的解释工作。为了减少这一重复性的解释工作，python引入了pyc文件，pyc文件是将py文件的解释结果保存下来的文件，这样，下次再运行的时候就不用解释了，直接使用pyc文件就可以了，这大大提高了程序运行速度。
对于pyc文件，必须知道一下几点：
对于当前调用的主程序不会生成pyc文件；
以import xxx 或 from xxx import xxx等方式导入主程序的模块才会生成pyc文件；
每次使用pyc文件时，都会根据pyc文件的创建时间和源模块进行对比，如果源模块有修改，则重新创建pyc文件，并覆盖先前的pyc文件，如果没有修改，直接使用pyc文件代替模块；
Pyc文件统一保存在模块所在目录的pycache文件夹内。
如下图所示，module_a被module_main导入后会生成对应的pyc文件，但是modul_main不会生成pyc文件！