1.1 為什麼學習Python？
現在信息更新的非常快速，又迎來了大數據的時代， 各行各業如果不與時俱進，都將面臨優勝劣汰，知識是不斷的更新的，只有一技之長，才能立於不敗之地。
那麼為什麼我們要學習Python呢？而不選擇Java？PHP？Nodejs？
1.1.1 Python語言的流行程度
現在全世界大約有幾百萬以上的Python語言的用戶，大家可以看一下以下圖片：
圖1-1 IEEE發佈2016 年度編程語言排行榜
圖1-1為2016 年 Spectrum評選出的排名前十的編程語言，Spectrum 的“交互式編程語言排行”讓用戶可以根據自己的喜好調整不同評價指標所佔的權重，從而得到所需的排名。從該圖可以看出Python在IEEE的會員用戶語言使用中排名第三。
TIOBE 2016年1月編程語言排行榜
圖1-2 TIOBE的數據就更能說明Python語言的地位，TIOBE 編程語言社區排行榜是編程語言流行趨勢的一個指標，每月更新，這份排行榜排名基於互聯網上有經驗的程序員、 課程和第三方廠商的數量。排名使用著名的搜索引擎（諸如 Google、MSN、Yahoo!、Wikipedia、YouTube 以及 Baidu 等）進行計算。而Python語言排名第五。並趨於日益增長趨勢。
1.1.2Python是什麼
1、Python, 是一種面向對象的解釋型計算機程序設計語言，由荷蘭人Guido van Rossum於1989年發明，第一個公開發行版發行於1991年。
2、Python語法簡潔清晰，特色之一是強制用空白符(white space)作為語句縮進。
3、Python具有豐富和強大的庫。它常被暱稱為膠水語言，能夠把用其他語言製作的各種模塊（尤其是C/C++）很輕鬆地聯結在一起。
1.1.3Python發展歷程
自從20世紀90年代初Python語言誕生至今，它已被逐漸廣泛應用於系統管理任務的處理和Web編程。
Python的創始人為Guido van Rossum。1989年聖誕節期間，在阿姆斯特丹，Guido為了打發聖誕節的無趣，決心開發一個新的腳本解釋程序，做為ABC 語言的一種繼承。之所以選中Python（大蟒蛇的意思）作為該編程語言的名字，是因為他是一個叫Monty Python的喜劇團體的愛好者。
ABC是由Guido參加設計的一種教學語言。就Guido本人看來，ABC 這種語言非常優美和強大，是專門為非專業程序員設計的。但是ABC語言並沒有成功，究其原因，Guido 認為是其非開放造成的。Guido 決心在Python 中避免這一錯誤。同時，他還想實現在ABC 中閃現過但未曾實現的東西。
就這樣，Python在Guido手中誕生了。可以說，Python是從ABC發展起來，主要受到了Modula-3（另一種相當優美且強大的語言，為小型團體所設計的）的影響。並且結合了Unix shell和C的習慣。
Python已經成為最受歡迎的程序設計語言之一。2011年1月，它被TIOBE編程語言排行榜評為2010年度語言。自從2004年以後，python的使用率呈線性增長[5] 。
由於Python語言的簡潔性、易讀性以及可擴展性，在國外用Python做科學計算的研究機構日益增多，一些知名大學已經採用Python來教授程序設計課程。例如卡耐基梅隆大學的編程基礎、麻省理工學院的計算機科學及編程導論就使用Python語言講授。眾多開源的科學計算軟件包都提供了Python的調用接口，例如著名的計算機視覺庫OpenCV、三維可視化庫VTK、醫學圖像處理庫ITK。而Python專用的科學計算擴展庫就更多了，例如如下3個十分經典的科學計算擴展庫：NumPy、SciPy和matplotlib，它們分別為Python提供了快速數組處理、數值運算以及繪圖功能。因此Python語言及其眾多的擴展庫所構成的開發環境十分適合工程技術、科研人員處理實驗數據、製作圖表，甚至開發科學計算應用程序。
說起科學計算，首先會被提到的可能是MATLAB。然而除了MATLAB的一些專業性很強的工具箱還無法替代之外，MATLAB的大部分常用功能都可以在Python世界中找到相應的擴展庫。和MATLAB相比，用Python做科學計算有如下優點：
● 首先，MATLAB是一款商用軟件，並且價格不菲。而Python完全免費，眾多開源的科學計算庫都提供了Python的調用接口。用戶可以在任何計算機上免費安裝Python及其絕大多數擴展庫。
● 其次，與MATLAB相比，Python是一門更易學、更嚴謹的程序設計語言。它能讓用戶編寫出更易讀、易維護的代碼。
● 最後，MATLAB主要專注於工程和科學計算。然而即使在計算領域，也經常會遇到文件管理、界面設計、網絡通信等各種需求。而Python有著豐富的擴展庫，可以輕易完成各種高級任務，開發者可以用Python實現完整應用程序所需的各種功能。
1.1.4Python風格
Python在設計上堅持了清晰劃一的風格，這使得Python成為一門易讀、易維護，並且被大量用戶所歡迎的、用途廣泛的語言。
設計者開發時總的指導思想是，對於一個特定的問題，只要有一種最好的方法來解決就好了。這在由Tim Peters寫的Python格言（稱為The Zen of Python）裡面表述為：There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it. 這正好和Perl語言（另一種功能類似的高級動態語言）的中心思想TMTOWTDI（There's More Than One Way To Do It）完全相反。
Python的作者有意的設計限制性很強的語法，使得不好的編程習慣（例如if語句的下一行不向右縮進）都不能通過編譯。其中很重要的一項就是Python的縮進規則。
一個和其他大多數語言（如C）的區別就是，一個模塊的界限，完全是由每行的首字符在這一行的位置來決定的（而C語言是用一對花括號{}來明確的定出模塊的邊界的，與字符的位置毫無關係）。這一點曾經引起過爭議。因為自從C這類的語言誕生後，語言的語法含義與字符的排列方式分離開來，曾經被認為是一種程序語言的進步。不過不可否認的是，通過強制程序員們縮進（包括if，for和函數定義等所有需要使用模塊的地方），Python確實使得程序更加清晰和美觀。
1.1.5設計定位
Python的設計哲學是“優雅”、“明確”、“簡單”。因此，Perl語言中“總是有多種方法來做同一件事”的理念在Python開發者中通常是難以忍受的。Python開發者的哲學是“用一種方法，最好是隻有一種方法來做一件事”。在設計Python語言時，如果面臨多種選擇，Python開發者一般會拒絕花俏的語法，而選擇明確的沒有或者很少有歧義的語法。由於這種設計觀念的差異，Python源代碼通常被認為比Perl具備更好的可讀性，並且能夠支撐大規模的軟件開發。這些準則被稱為Python格言。在Python解釋器內運行import this可以獲得完整的列表。
Python開發人員儘量避開不成熟或者不重要的優化。一些針對非重要部位的加快運行速度的補丁通常不會被合併到Python內。所以很多人認為Python很慢。不過，根據二八定律，大多數程序對速度要求不高。在某些對運行速度要求很高的情況，Python設計師傾向於使用JIT技術，或者用使用C/C++語言改寫這部分程序。可用的JIT技術是PyPy。
Python是完全面向對象的語言。函數、模塊、數字、字符串都是對象。並且完全支持繼承、重載、派生、多繼承，有益於增強源代碼的複用性。Python支持重載運算符和動態類型。相對於Lisp這種傳統的函數式編程語言，Python對函數式設計只提供了有限的支持。有兩個標準庫(functools, itertools)提供了Haskell和Standard ML中久經考驗的函數式程序設計工具。
雖然Python可能被粗略地分類為“腳本語言”（script language），但實際上一些大規模軟件開發計劃例如Zope、Mnet及BitTorrent，Google也廣泛地使用它。Python的支持者較喜歡稱它為一種高級動態編程語言，原因是“腳本語言”泛指僅作簡單程序設計任務的語言，如shellscript、VBScript等只能處理簡單任務的編程語言，並不能與Python相提並論。
Python本身被設計為可擴充的。並非所有的特性和功能都集成到語言核心。Python提供了豐富的API和工具，以便程序員能夠輕鬆地使用C語言、C++、Cython來編寫擴充模塊。Python編譯器本身也可以被集成到其它需要腳本語言的程序內。因此，很多人還把Python作為一種“膠水語言”（glue language）使用。使用Python將其他語言編寫的程序進行集成和封裝。在Google內部的很多項目，例如Google Engine使用C++編寫性能要求極高的部分，然後用Python或Java/Go調用相應的模塊。《Python技術手冊》的作者馬特利（Alex Martelli）說：“這很難講，不過，2004 年，Python 已在Google 內部使用，Google 召募許多 Python 高手，但在這之前就已決定使用Python，他們的目的是 Python where we can, C++ where we must，在操控硬件的場合使用 C++，在快速開發時候使用 Python。”
