Python基礎(chǔ)教程

本章將介紹Python的最基本語法，以及一些和深度學(xué)習(xí)還有計(jì)算機(jī)視覺最相關(guān)的基本使用。

Python簡(jiǎn)介

Python是一門解釋型的高級(jí)編程語言，特點(diǎn)是簡(jiǎn)單明確。Python作者是荷蘭人Guido van Rossum，1982年他獲得數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位后，在荷蘭數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)研究所（Centrum Wiskunde & Informatica, CWI）謀了份差事。在CWI期間，Guido參與到了一門叫做ABC的語言開發(fā)工作中。ABC是一門教學(xué)語言，所以擁有簡(jiǎn)單，可讀性好，語法更接近自然語言等特點(diǎn)。在那個(gè)C語言一統(tǒng)天下的年代，ABC就是一股簡(jiǎn)單的清流，畢竟是門教學(xué)語言，最后沒有流行起來，不過這段經(jīng)歷影響了Guido。1989年的圣誕假期，閑得蛋疼的Guido決定設(shè)計(jì)一門簡(jiǎn)單易用的新語言，要介于C和Shell之間，同時(shí)吸取ABC語法中的優(yōu)點(diǎn)。Guido用自己喜歡的一部喜劇電視劇來命名這門語言：《Monty Python‘s Flying Circus》。

1991年，第一版基于C實(shí)現(xiàn)的Python編譯器誕生，因?yàn)楹?jiǎn)單，拓展性好，Python很快就在Guido的同事中大受歡迎，不久Python的核心開發(fā)人員就從Guido一人變成了一個(gè)小團(tuán)隊(duì)。后來隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，開源及社區(qū)合作的方式蓬勃發(fā)展，Python也借此上了發(fā)展的快車道。因?yàn)镻ython非常容易拓展，在不同領(lǐng)域的開發(fā)者貢獻(xiàn)下，許多受歡迎的功能和特征被開發(fā)出來，漸漸形成了各種各樣的庫(kù)，其中一部分被加入到Python的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中，這讓本來就不需要過多思考底層細(xì)節(jié)的Python變得更加強(qiáng)大好用。在不過多考慮執(zhí)行效率的前提下，使用Python進(jìn)行開發(fā)的周期相比傳統(tǒng)的C/C++甚至Java等語言都大大縮短，代碼量也大幅降低，所以出bug的可能性也小了很多。因此有了語言專家Bruce Eckel的那句名言：Life is short, you need Python. 后來這句話的中文版“人生苦短，我用Python”被Guido印在了T恤上。發(fā)展至今，Python漸漸成了最流行的語言之一，在編程語言排行榜TOBIE中常年占據(jù)前5的位置。另外隨著Python的用戶群越來越壯大，慢慢在本身特點(diǎn)上發(fā)展出了自己的哲學(xué)，叫做Python的禪（The Zen of Python）。遵循Python哲學(xué)的做法叫做很Python（Pythonic），具體參見：

PEP 20 — The Zen of Python

>> import this

Python擁有很好的擴(kuò)充性，可以非常輕松地用其他語言編寫模塊供調(diào)用，用Python編寫的模塊也可以通過各種方式輕松被其他語言調(diào)用。所以一種常見的Python使用方式是，底層復(fù)雜且對(duì)效率要求高的模塊用C/C++等語言實(shí)現(xiàn)，頂層調(diào)用的API用Python封裝，這樣可以通過簡(jiǎn)單的語法實(shí)現(xiàn)頂層邏輯，故而Python又被稱為“膠水語言”。這種特性的好處是，無需花費(fèi)很多時(shí)間在編程實(shí)現(xiàn)上，更多的時(shí)間可以專注于思考問題的邏輯。尤其是對(duì)做算法和深度學(xué)習(xí)的從業(yè)人員，這種方式是非常理想的，所以如今的深度學(xué)習(xí)框架中，除了MATLAB，或是Deeplearning4j這種擺明了給Java用的，其他框架基本上要么官方接口就是Python，要么支持Python接口。

安裝和使用Python

Python有兩個(gè)大版本，考慮到用戶群數(shù)量和庫(kù)的各種框架的兼容性，本文以Python2（2.7）為準(zhǔn)，語法盡量考慮和Python3的兼容。

Unix/Linux下的Python基本都是系統(tǒng)自帶的，一般默認(rèn)為Python2，使用時(shí)在終端直接鍵入python就能進(jìn)入Python解釋器界面：

在解釋器下就已經(jīng)可以進(jìn)行最基本的編程了，比如：

?

寫程序的話還是需要保存成文件再執(zhí)行，比如我們寫下面語句，并且保存為helloworld.py：

print(“Hello world!”)

然后在終端里執(zhí)行：

安裝更多的python庫(kù)一般有兩種方法，第一是用系統(tǒng)的軟件包管理，以Ubuntu 16.04 LTS為例，比如想要安裝numpy庫(kù)（后面會(huì)介紹這個(gè)庫(kù)），軟件包的名字就是python-numpy，所以在終端中輸入：

>> sudo apt install python-numpy

Python自己也帶了包管理器，叫做pip，使用如下：

>> pip install numpy

安裝和深度學(xué)習(xí)相關(guān)的框架時(shí)，一般來說推薦使用系統(tǒng)自帶的包管理，出現(xiàn)版本錯(cuò)誤的可能性低一些。另外也可以使用一些提前配置好很多第三方庫(kù)的Python包，這些包通常已經(jīng)包含了深度學(xué)習(xí)框架中絕大多數(shù)的依賴庫(kù)，比如最常用的是Anaconda：

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