【人工智能入门必看的最全Python编程实战（1）】

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1.AIGC未来发展前景

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重要的事情说三遍

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一. Python介绍

【人工智能入门必看的最全Python编程实战（1）】
Python（英国发音：/ˈpaɪθən/；美国发音：/ˈpaɪθɑːn/），是一种广泛使用的解释型、高级和通用的编程语言。Python支持多种编程范型，包括结构化、过程式、反射式、面向对象和函数式编程。它拥有动态类型系统和垃圾回收功能，能够自动管理内存使用，并且其本身拥有一个巨大而广泛的标准库。它的语言结构以及面向对象的方法，旨在帮助程序员为小型的和大型的项目编写逻辑清晰的代码。

吉多·范罗苏姆于1980年代后期开始研发Python，作为ABC语言的后继者，它也可以被视为采用了叫做M-表达式的中缀表示法的一种LISP方言。吉多·范罗苏姆于1991年首次发布 Python 0.9.0。Python 2.0于2000 年发布并引入了新功能。Python 3.0于2008年发布，它是该语言的主要修订版，并非完全向后兼容。Python 2于2020年随2.7.18版停止支持。

Python的设计哲学，强调代码的可读性和简洁的语法，尤其是使用空格缩进来划分代码块。相比于C语言或Java，Python让开发者能够用更少的代码表达想法。

Python解释器本身几乎可以在所有的操作系统中运行，它的官方解释器CPython是用C语言编写的。Python是一个由社群驱动的自由软件，目前由Python软件基金会管理。Python是最受欢迎的编程语言之一。

二. Python发展历史

Python的创始人吉多·范罗苏姆，在1982年至1995年间，参与了荷兰数学和计算机科学研究学会多个项目的工作。1989年的圣诞节期间，他决心开发一个新的脚本解释编程，作为ABC语言的继承者，并且用它替代Unix shell和C语言来进行系统管理，担负与Amoeba操作系统之间的交互操作并进行例外处理。他是BBC电视剧《Monty Python的飞行马戏团》的爱好者，所以选取了Python作为这个编程语言的名字。范罗苏姆作为Python的主要开发者，独自担负这个项目的发展决策者职责，直到2018年7月12日，他宣布从终身仁慈独裁者（BDFL）的职位上“永久休假”。他在2019年1月至11月参与了第一届五人掌控委员会继续领导项目发展。

Python创始人
【人工智能入门必看的最全Python编程实战（1）】

在1991年2月，范罗苏姆在alt.sources上发布了最初代码（标记为版本0.9.0），这时就已经存在了带继承的类、例外处理、函数和核心类型list、dict、str等。在这个最初发行中就有了从Modula-3引进的模块系统，和例外处理机制。在1994年1月，Python达到了版本1.0，其主要新特征是由Amrit Prem提供的函数式编程工具lambda、map、filter和reduce。受Modula-3启发，Python 1.1介入了缺省参数值，Python 1.3介入了关键字参数。Python 1.4介入了对复数的内置支持，还包含了采取名字修饰的一种基本形式的数据隐藏。

在2000年10月，Python 2.0发布，它介入了列表推导式，这是从函数式编程语言Haskell中引进的；它支持了Unicode，还向垃圾回收系统增加了环检测算法。Python 2.1支持了静态嵌套作用域。Python 2.2进行了重大革新，将Python中用C语言写成的类型，和用Python语言写成的类，统一成在同一个层级中，使得Python的对象模型成为纯粹而一致的对象模型；还介入了迭代器，受CLU和Icon启发的生成器，和描述器协议。Python 2.3介入了从Dylan引进的方法解析次序。Python 2.4介入了集合类型，和函数修饰器。Python 2.5介入了with语句，并在官方实现中介入了抽象语法树。

在2008年12月，Python 3.0发布，它对语言做了较大修订而不能完全后向兼容。Python 3发行包括了2to3实用工具，它（至少部分的）自动将Python 2代码转换成Python 3代码。Python 3.4介入了异步I/O模块。Python 3.5介入了类型提示，和采用async/await语法的协程。Python 3.8介入了赋值表达式。Python 3.9介入了内置的针对容器类的泛化别名（types.GenericAlias）类型，并在官方实现中介入了新的语法解析器。Python 3.10介入了结构式模式匹配，和内置的联合类型（types.UnionType）。Python 3.11对官方实现进行了优化提速，并介入了except*子句。Python 3.12介入了类型参数语法和type语句。

Python 2.7的产品寿命结束日期最初设定为2015年，由于大量现存代码不能移植到Python 3，而延期支持至2020年。当前只有Python 3的稳定版本3.11和3.12与预览版本3.13正在被完全支持，但仍提供对3.8、3.9和3.10版本的安全性修正。

在2023年12月，活跃的Python核心开发者，选举Pablo Galindo Salgado、Gregory P. Smith、Barry Warsaw、Emily Morehouse和Thomas Wouters，为2024年度“掌控委员会”的五位成员来领导这个项目。

三. Python特点

Python是多范型编程语言。它完全支持结构化编程和面向对象编程，还有很多特征支持函数式编程和元编程比如元对象协议（元类和魔术方法）。通过扩展还可以支持很多范型，包括面向方面编程、契约式设计和逻辑编程。

Python使用动态类型，在内存管理上采用引用计数和环检测相结合的垃圾回收器。它的特征还有动态名字解析（后期绑定），即在程序执行期间绑定方法和变量的名字。

Python对遵循LISP传统的函数式编程提供了有限的支持，它提供了 map、filter和reduce函数；列表推导式、字典、集合和生成器表达式。标准库中的模块functools和itertools，实现了从Haskell和Standard ML借鉴来的函数式工具。

Python的设计理念是**“优雅”、“明确”、“简单”**，它的一些重要准则被合称为“Python之禅”。在Python解释器内运行import this可以获得完整的列表，下面举出其中首要：

优美优于丑陋。明了优于隐晦。简单优于复杂。复杂优于凌乱。扁平优于嵌套。稀疏优于稠密。可读性很重要。

Python开发者的方法论是“用一种方法，最好是只有一种方法来做一件事”，显著不同于以Perl语言为代表的“不止一种方法去做一件事”风格。Python开发者在设计语言时，如果面临多种选择，一般会选择明确没有或者很少有歧义的语法。

范罗苏姆认为ABC语言非常优美和强大，它没有获取成功的原因是不开放造成的，故而将Python本身设计为可扩展的。Python并不把所有的特性和功能都集成到语言核心，而是提供了丰富的API和工具，以便程序员能够轻松地使用Python、C语言、Cython来编写扩展模块。Python还可以通过外界函数接口如标准库中的ctypes等，来提供C语言兼容数据类型，并访问动态链接库或共享库中的函数，从而对用其他语言编写的编程进行集成和封装。

在Python的官方实现CPython中，一般避开不成熟的或者对非重要部位的加快运行速度的优化。在某些对运行速度要求很高的情况，可以使用具备JIT技术的Python实现或安装JIT扩展模块。

四.Pyhton语法

Python为了让代码具备高度的可阅读性，在设计时尽量使用了其它语言常用的符号和英文单字。Python支持使用反斜杠作为行接续符，将多个物理行合成为一个逻辑行。在圆括号、方括号或花括号之中的表达式，可以分裂跨越多于一个物理行而不使用反斜杠，这被称为“隐式行接续”。注释开始于并非字符串文字一部分的一个井号#，并结束于物理行结尾；注释标示逻辑行的结束，除非已受制于隐式行接续规则；注释在语法上被忽略。简单语句包含在一个单一的逻辑行之内，Python支持使用分号作为分隔符，将多个简单语句合并入语法意义上的一行之中。

Python语法中的复合语句，包含（成组的）其他语句；它们以某种方式影响或控制这些其他语句的执行。Python的复合语句包含一个或多个子句（clause），子句构成自一个头部（header）和一个包（suite）。特定复合语句的子句头部都在同样的缩排层级上，每个子句头部开始于一个唯一标识关键字，并结束于一个冒号。包是这个子句所控制的一组语句，包有两种形式，可以是与头部在同一行上的一个或多个由分号分隔的简单语句，它们跟随在这个头部的冒号之后；或者是在后续诸行上的一个或多个缩排的语句，只有这种包形式可以包含嵌套的复合语句。

4.1 缩进

Python语言遵循越位规则，利用缩进来形成语句包，即语法意义上的块。连续诸行的缩排层级，被用来生成语法解析器才能见到的INDENT和DEDENT记号，二者的作用相当于C语言家族的花括号，或Pascal语言家族的关键字begin和end。增加缩进就生成INDENT记号，减少缩进就生成DEDENT记号。根据PEP 8的规定，使用4个空格来表示每级缩进。

tab字符（从左至右）被替代为1至8个空格，使得直到tab之前的诸字符加上这些替代空格的字符总数，是8的倍数（这意图同于Unix所用规则）。前导于第一个非空白字符的空格的总数，确定了这一行的缩排层级。缩排所用诸字符，不能使用反斜杠来拆分成多个物理行；直到第一个反斜杠之前的空白确定缩排层级。如果源代码文件混合了tab和空格，并且在这种方式下缩排的意义依赖于一个tab相当于多少个空格，则这种缩排因不一致性而被报错并拒绝。

4.2 关键字

Python有如下35个关键字；它们不能用作标识符
【人工智能入门必看的最全Python编程实战（1）】
内置常量True、False和None于Python版本3.0中成为关键字，关键字nonlocal介入于版本3.0，关键字async和await介入于版本3.5，并在版本3.7中成为正式关键字。

在Python中，将只在特定上下文中保留的标识符，称为“软关键字”：

match、case和通配符**_**，介入于版本3.10，它们在与模式匹配语句有关的上下文中，可以在语法上充当关键字；但是这种区分只在语法解析器层次进行，并非在词法分析记号化层次。
type，介入于版本3.12，它用在type语句之中。

4.3标识符

标识符就是名字，在ASCII范围内（U+0001…U+007F），可用于标识符的字符为：大写字母A至Z和小写字母a至z，下划线_以及数字0至9，但首字不可以用数字。如下命名约定，是为“保留标识符类”：

__spam（双下划线开头）：在命名一个类特性的时候，采用名字修饰，比如在类SpamEggs内，__spam将变成_SpamEggs__spam。_spam（单下划线开头）：弱“内部使用”标识。对于from M import *，将不导入所有以下划线开头的对象。spam_（单下划线结尾）：为了避免与python关键字的命名冲突。spam（双下划线开头双下划线结尾）：指那些包含在用户控制的命名空间中的“魔术”方法或特性，比如__delattr__、dir、doc、getattribute、init、new、repr、setattr、__sizeof__等。建议永远不要将这样的命名方式应用于自己的变量或函数。在Python文献中经常使用的元语法变量是spam和eggs而非传统的foo和bar。

4.4 语句

4.4.1简单语句：

赋值语句，记号为等号=。赋值语句被用来将名字绑定（含重新绑定）到值，以及用来修改可变对象的特性或项目。Python还支持增广赋值语句，将一个二元运算和一个赋值语句合并成一个单一语句，例如x += 1。Python支持“序列解包”（sequence unpacking）：在等号左侧可以是一个表达式列表，其中每个表示式都可求值成能被赋值的东西（变量、可写特性等）；在等号右侧相应的是一个“可迭代”对象，它在被迭代时产生的值的数量，同于左手侧可写表达式的数量；赋值语句对这个对象进行迭代，将产生的每个值分别赋值给左侧对应的可赋值者。在等号右侧直接包装出序列解包所要求的元组，就形成了并行赋值，可以同时给多个变量赋值，还可以交换两个变量的值。表达式语句，用来交互式的计算并写出一个值，或者用来调用一个过程（即返回无含义结果的函数），在Python中过程返回值None。global语句，是在整个当前代码块中成立的声明，它意味着随后列出的标识符被解释为全局变量。nonlocal语句，导致随后列出的标识符，提及在除了全局作用域之外的最近包围作用域中的先前绑定变量。type语句，介入于版本3.12，声明作为类型别名类型（typing.TypeAliasType）的实例的一个类型别名。pass语句，充当NOP，表示此行为空，不执行任何操作。assert语句，用于编程调适阶段时测试执行条件是否满足。continue语句，越过这次迭代并继续进行下个项目。break语句，从循环中跳出。return语句，用来从函数返回值。当函数执行到return语句时，它会停止执行并将指定的值返回给调用者。raise语句，抛出一个例外。yield语句，使用它从一个生成器中返回一个值。在版本2.5之前，信息只能单向的从生成器传递出来。自此版本2.5，重定义yield为表达式，通过它的返回值将信息传递进入生成器函数中，从而能够支持协程功能。自从版本3.3，提供了yield from语句，含有这个语句的“委托生成器”将其部分运算委托给另一个“子生成器”，将传入信息递送给它并直接回传它产生的值。yield语句在语义上等价于加圆括号的yield表达式。版本3.4在异步I/O框架中扩展了基于生成器的协程，这个扩展自从Python 3.8已经被弃用。版本3.6介入了异步生成器。import语句，导入一个模块或包，它组合了两种操作，查找指名的模块，接着将找到的结果绑定到在局部作用域中的名字。导入语句有三种形式：import 模块名字 [as 别名]，找到一个模块，装载它，如果有需要的话初始化它；在这个导入语句出现的作用域的局部命名空间中，定义一个名字或一些名字。from 模块名字 import 定义1 [as 别名1], 定义2 [as 别名2], …，找到、装载、必需时初始化一个模块；接着在局部命名空间中，增加到找到指名特性的引用。（这二个语句示例中的方括号表示其中内容为可选的。）from 模块名字 import *，在导入语句出现的作用域的局部命名空间中，绑定模块中定义的所有公开的名字。del语句，递归的进行删除。