1、Python编程入门:从硬件基础到解释器类型

Python是一种免费、开源、跨平台、动态、面向对象的编程语言。它以其简洁易读的语法和强大的功能而闻名,广泛应用于各种领域,如Web开发、数据分析、人工智能等。本文将介绍Python的基本概念、执行方式以及常用的Linux命令,帮助初学者快速入门。

1. 计算机基础结构

在深入了解Python之前,我们首先需要了解计算机的基本结构。

1.1 硬件

1944年,美籍匈牙利数学家冯·诺依曼提出计算机基本结构和工作方式的设想,为计算机的诞生和发展提供了理论基础。尽管计算机软硬件技术飞速发展,但计算机本身的体系结构并没有明显的突破,当今的计算机仍属于冯·诺依曼架构。
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计算机五大组成部分:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
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  1. 运算器:按照程序中的指令,对数据进行加工处理。
  2. 控制器:根据程序需求,指挥计算机的各个部件协调工作。
    注:运算器、控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元。CPU是硬件系统的核心,用于数据的加工处理,能完成各种算术逻辑运算及控制功能。
  3. 存储器:存储器是计算机系统中的记忆设备,分为内部存储器和外部存储器。前者速度高、容量小,一般用于临时存放程序、数据及中间结果。而后者容量大、速度慢,可以长期保存程序和数据。按照与处理器的物理距离可分为4个层次:片上缓存、片外缓存、主存(内存)、外存。其访问速度依次降低,而容量依次提高。
  4. 输入设备和输出设备合称为外部设备(简称外设),输入设备用于输入原始数据及各种命令,而输出设备则用于输出计算机运行的结果。

1.2 软件

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操作系统:
5. 管理和控制计算机软件与硬件资源的程序。
6. 隔离不同硬件的差异,使软件开发简单化
7. windows、Linux、Unix、MacOs
应用程序(应用软件):为了某种特定的用户而被开发的软件。
软件:程序+文档
8. 程序是一组计算机能识别和执行的指令集合。
9. 文档是为了便于了解程序所需的说明性资料。

2. 基础知识

2.1 python定义

Python是一个免费、开源、跨平台、动态、面向对象的编程语言。它具有简洁易读的语法,使得程序员能够更专注于解决问题而不是编写代码。同时,Python还拥有丰富的库和工具,可以方便地实现各种功能。

2.2 python程序的执行方式

2.2.1 交互式

在命令行输入指令,回车即可得到结果。

(1)打开终端在这里插入图片描述

(2)进入交互式:python
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(3)编写代码:print(“hello,world”)
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(4)离开交互式:exit()
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2.2.2 文件式

将指令编写到.py文件,可以重复运行程序。
(1)编写文件
(2)打开终端
(3)进入程序所在目录:cd目录
(4)执行程序:python 文件名

2.3 Linux常用命令

pwd:查看当前工作目录的路径
cd:改变工作目录(进入到某个目录)
touch:创建一个空文件
mkdir:创建一个新目录
rm:删除文件或目录
cp:复制文件或目录
mv:移动或重命名文件或目录
cat:显示文件内容
nano:编辑文件
chmod:修改文件权限
find:查找文件或目录
grep:在文件中搜索文本
sort:对文本进行排序
uniq:去除重复行
wc:统计文本行数、字数和字符数
head:显示文件的前几行
tail:显示文件的后几行
cut:截取文本列
paste:合并文本列
tr:转换文本字符
sed:流编辑器
awk:文本处理工具

2.4 执行过程

计算机智能识别机器码(1010),不能识别源文件(pyrhon)。
(1)由源文件转变为机器码的过程分为两类:编译和解释。
(2)编译:在程序运行之前,通过编译器将源代码变为机器码。例如:C语言

优点缺点
运行速度快开发效率低,不能跨平台

(3)解释:在程序运行之时,通过解释器对程序逐行翻译,然后执行,例如JS。

优点缺点
开发效率高,可以跨平台运行速度慢

(4)python是解释型语言,但为了提高运行速度,使用了一种编译的方法。编译之后得到pyc文件,存储了字节码(特定于Python的表现形式,不是机器码。即:源代码 – 编译 --> 字节码 – 解释 --> 机器码

2.5 解释器类型

在Python编程环境中,解释器是不可或缺的一部分。解释器负责将我们编写的Python代码转换为计算机能够执行的机器码。根据不同的编程语言和技术平台,Python有多个解释器版本,以下是其中几种常见的类型:

  1. CPython

    • 开发语言:CPython 是用C语言开发的,也是Python的最主要和最流行的实现。
    • 特点:由于C语言的性能特点,CPython 提供了良好的性能表现。大多数Python标准库和第三方库都是在CPython环境下进行测试和维护的。
    • 应用:CPython 是Python社区使用最广泛的解释器,如果你没有特殊需求,通常推荐使用CPython。
  2. Jython

    • 开发语言:Jython 是用Java语言实现的Python解释器。
    • 特点:Jython 允许Python代码无缝地集成到Java应用程序中,可以使用Java类库,并且在Java平台上运行。这对于希望在Java环境中利用Python的简洁性和功能强大的开发者来说非常有用。
    • 应用:Jython 特别适合需要在Java环境中混合使用Python和Java技术的场景。
  3. IronPython

    • 开发语言:IronPython 是用.NET语言实现的Python解释器。
    • 特点:IronPython 允许Python代码与.NET框架紧密集成,使得Python可以在Windows平台上利用.NET框架的强大功能。
    • 应用:IronPython 适合在.NET环境中,尤其是Windows平台下,希望建立Python与.NET应用之间桥梁的开发者使用。

通过这篇文章,初学者应该能够对Python编程有一个基本的了解,并可以根据个人需求选择和使用合适的解释器。随着编程技能的增长,了解这些基础将有助于更深入地掌握Python,并在未来的项目中灵活运用。

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