Python語(yǔ)言及其應(yīng)用領(lǐng)域研究

張楠

摘 ? 要：Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝驼Z(yǔ)言，本文對(duì)Python語(yǔ)言的特點(diǎn)及其主要應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行介紹，闡述了其語(yǔ)法之簡(jiǎn)短、應(yīng)用之廣泛，預(yù)示著Python語(yǔ)言未來(lái)更廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：Python ?語(yǔ)言特點(diǎn) ?應(yīng)用領(lǐng)域

中圖分類號(hào)：TP39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（b）-0122-02

1 ?Python簡(jiǎn)介

Python是一門(mén)腳本編程語(yǔ)言，它是開(kāi)源的且代碼清晰、易學(xué)易用，不僅適用于各種簡(jiǎn)單的腳本任務(wù)，甚至適用于面向?qū)ο蟮拇笮偷莫?dú)立應(yīng)用。與眾多其他語(yǔ)言相比，使用Python編寫(xiě)的代碼閱讀、調(diào)試和擴(kuò)展更加容易。應(yīng)用Python編程，面對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的很多任務(wù)我們都可以解決。

2 ?Python語(yǔ)言的特點(diǎn)

Python擁有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)[1]，它不僅像簡(jiǎn)單解釋型語(yǔ)言一樣簡(jiǎn)單易用，同時(shí)還像傳統(tǒng)編譯型語(yǔ)言一樣通用、強(qiáng)大。

（1）簡(jiǎn)單易學(xué)。

Python不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、語(yǔ)法清晰，且關(guān)鍵字少，這樣就使得閱讀一個(gè)良好的Python程序像閱讀英語(yǔ)一樣輕松，使得你可以專注在如何解決問(wèn)題而不是去弄明白語(yǔ)言本身。同時(shí)Python的說(shuō)明文檔非常簡(jiǎn)單，有助于學(xué)習(xí)和使用Python語(yǔ)言。

（2）面向?qū)ο蟆?/p>

面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)是Python與生俱來(lái)的。然而，Python不單純是一門(mén)面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它的編程方式既可以是面向?qū)ο蟮囊部梢允敲嫦蜻^(guò)程的。其中，采用“面向過(guò)程”的編程方式，程序是由可重用代碼的函數(shù)或過(guò)程組合而成。采用“面向?qū)ο蟆钡木幊谭绞剑绦蚴怯蓪?duì)象構(gòu)建起來(lái)的，而對(duì)象又是由數(shù)據(jù)和功能組合而成。Python還融合了像Lisp和Haskell的一些函數(shù)語(yǔ)言的特點(diǎn)。

（3）可擴(kuò)展性。

Python具有可擴(kuò)展性，可以用C語(yǔ)言或者C++來(lái)編寫(xiě)部分程序從而使得某些關(guān)鍵代碼運(yùn)行速度更快或者使得某些重要算法不被公開(kāi)，再把這部分程序放在Python中使用。Python語(yǔ)言的類庫(kù)不僅強(qiáng)大而且十分豐富，可以輕松地聯(lián)結(jié)使用其他語(yǔ)言（尤其是C語(yǔ)言或C++語(yǔ)言）制作的各類模塊，Python的功能得以擴(kuò)展。

（4）豐富的庫(kù)。

Python擁有龐大的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，它可以用來(lái)處理正則表達(dá)式、線程、文檔生成、單元測(cè)試、網(wǎng)頁(yè)瀏覽器、FTP、數(shù)據(jù)庫(kù)、WAV 文件、XML、HTML、GUI、電子郵件和其他與系統(tǒng)相關(guān)的操作。除了標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)外，還有如Python圖像庫(kù)、wxPython和Twisted等許多高質(zhì)量的庫(kù)。

（5）其他特點(diǎn)。

除以上4個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)之外，Python語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)還包括：免費(fèi)開(kāi)源、代碼規(guī)范和可移植性強(qiáng)等。由于Python是解釋型語(yǔ)言，相比而言它的運(yùn)行速度顯得較慢，但隨著硬件性能的不斷提升，這個(gè)問(wèn)題將不再是問(wèn)題，這也是Python語(yǔ)言的缺點(diǎn)所在。

3 ?Python的主要應(yīng)用領(lǐng)域

Python雖然算作一門(mén)新興的語(yǔ)言，但是它的應(yīng)用前景廣泛不容小覷。Python應(yīng)用于諸多領(lǐng)域：解決商業(yè)問(wèn)題、編寫(xiě)游戲、創(chuàng)建Web應(yīng)用程序以及供各類公司開(kāi)發(fā)內(nèi)部工具等。

（1）Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

Python語(yǔ)言跨平臺(tái)和開(kāi)源的特性，使得其在Web應(yīng)用程序[2]開(kāi)發(fā)中有很大優(yōu)勢(shì)。基于Python語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的Web框架非常多，其中以Flask和Django最為典型。Flask是一個(gè)使用Python編寫(xiě)的輕量級(jí) Web 應(yīng)用框架，用戶可以主動(dòng)選擇實(shí)現(xiàn)方式以實(shí)現(xiàn)更多靈活、簡(jiǎn)單且細(xì)致的定制;Django[3]是一個(gè)使用Python編寫(xiě)的基于MVC構(gòu)造的開(kāi)放源代碼的Web應(yīng)用框架，它注重代碼的復(fù)用，能夠既簡(jiǎn)便又快速的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)站，Django的第三方插件不僅多而且功能強(qiáng)大，我們還可以開(kāi)發(fā)自己的工具包也是非常的方便。

（2）網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)。

網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)即通過(guò)自動(dòng)化程序?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行有針對(duì)性的數(shù)據(jù)采集和處理。爬蟲(chóng)[4]主要包括通用爬蟲(chóng)和聚焦爬蟲(chóng)兩種。通用爬蟲(chóng)就是指?jìng)鹘y(tǒng)的通用搜索引擎，提供按照關(guān)鍵字進(jìn)行的搜索，無(wú)法實(shí)現(xiàn)針對(duì)具體語(yǔ)義信息提出的查詢，類似于無(wú)差別的收集并存儲(chǔ)數(shù)據(jù);聚焦爬蟲(chóng)是面向主題的爬蟲(chóng)，是對(duì)某些特定類別的數(shù)據(jù)進(jìn)行爬取，利用網(wǎng)頁(yè)分析算法篩選出與主題不相關(guān)的信息，將相關(guān)信息保留同時(shí)放入U(xiǎn)RL池等待被抓取，接下來(lái)，采取一定的搜索策略在URL池中選擇URL等待下一步的抓取，重復(fù)上述過(guò)程，直到完成需求時(shí)停止。

（3）數(shù)據(jù)分析。

隨著SciPy，NumPy，Matplotlib等程序庫(kù)的開(kāi)發(fā)和完善，Python在科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鑒于用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)的底層算法模式較為固定，因此對(duì)其進(jìn)行封裝后用Python進(jìn)行調(diào)用，既方便又靈活，可以針對(duì)數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)的需求靈活的使用。Python不僅支持各種數(shù)學(xué)運(yùn)算，還可以繪制高質(zhì)量的2D和3D圖像，與科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域最流行的軟件Matlab相比，Python處理的文件和數(shù)據(jù)類型更多，比Matlab的應(yīng)用范圍更廣泛。

（4）人工智能。

在人工智能領(lǐng)域，Python同樣占據(jù)一定的市場(chǎng)。人工智能需要的是即時(shí)性，Python的SimpleAI、pyDatalog、EasyAI和AIMA等AI庫(kù)提供了強(qiáng)大支持。Python還提供了許多機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)，其中有PyBrain、PyML、scikit-learn和MDP-Toolkit 等。Python簡(jiǎn)單易學(xué)的語(yǔ)法，優(yōu)質(zhì)的文檔，可擴(kuò)展和可移植的特性，都使得Python語(yǔ)言當(dāng)之無(wú)愧的作為人工智能的首要選擇。像Facebook的PyTorch和Google的TensorFlow等當(dāng)下最流行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架就是采用了Python語(yǔ)言。

（5）其他領(lǐng)域。

除了上面4個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域之外，Python還可以應(yīng)對(duì)眾多方向的技術(shù)編程[5]，Python中都有相應(yīng)的庫(kù)來(lái)提供支持。應(yīng)用前景也非常廣泛的領(lǐng)域包括常規(guī)軟件開(kāi)發(fā)、自動(dòng)化運(yùn)維、云計(jì)算等。其中，常規(guī)軟件開(kāi)發(fā)：由于Python支持函數(shù)式面向過(guò)程和OOP面向?qū)ο蟮木幊蹋梢猿袚?dān)眾多種類軟件的開(kāi)發(fā)工作，因此編寫(xiě)腳本、網(wǎng)絡(luò)編程和常規(guī)軟件的開(kāi)發(fā)等都屬于基本能力。自動(dòng)化運(yùn)維：在自動(dòng)化運(yùn)維方面Python已經(jīng)深入人心，成為運(yùn)維工程師首選的編程語(yǔ)言，比如Ansible和Saltstack都是十分流行的自動(dòng)化平臺(tái)。云計(jì)算：Python的強(qiáng)大之處在于其靈活性和模塊化，云計(jì)算平臺(tái)的IasS服務(wù)的OpenStack就是基于Python構(gòu)建的，而云計(jì)算的其他服務(wù)也都是基于IasS服務(wù)之上的。

4 ?結(jié)語(yǔ)

Python 語(yǔ)言基于其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用都非常廣泛，是一門(mén)當(dāng)之無(wú)愧的全棧語(yǔ)言。我們對(duì)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言首先要有一個(gè)全面、清楚的認(rèn)識(shí)，了解它的具體特征和應(yīng)用，從而才能夠更好的運(yùn)用Python語(yǔ)言。在未來(lái)發(fā)展中，Python語(yǔ)言會(huì)繼續(xù)發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，來(lái)推進(jìn)信息時(shí)代的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 康計(jì)良.Python語(yǔ)言的可視化編程環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2012.

[2] 蔡敏.Python語(yǔ)言的Web開(kāi)發(fā)應(yīng)用分析[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2019，16（4）：27-28.

[3] 王常衡，李嘉偉，羅欽，等.淺析Python語(yǔ)言及其應(yīng)用前景[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019（4）：146.

[4] 張譽(yù)曜，陳媛媛.基于Python下的爬蟲(chóng)綜述及應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2019（6）：98.

[5] 王聰穎.基于Python的自動(dòng)化測(cè)試框架的分析與設(shè)計(jì)[D].北京郵電大學(xué)，2017.