强大的Python完全用Python工作.docx
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强大的Python完全用Python工作
完全用Python工作---HarnessthepowerofPython作者：
石雨浓
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第一天,太初有道,神谕,importlight,于是便有光.
（Quickfact:
在python解释器里输入importantigravity有彩蛋）
作为一个业余物理工作者以及入门计算机使用者,选择一门称手的编程语言是非常重要的事.从计算能带,处理数据,编写脚本到画图,写个http服务器分享文件（看上去很专业，实际在Python里只有一行）,做个网页,几乎全部需要计算机完成.但是为了这其中每个不同的目的单独去学一门语言成本简直过于高,于是需要一个一般用途（general-purpose）的语言,处理所有的事是非常自然的事情.
编程语言的两极是Assembly和Haskell,一个接近硬件的本质,一个接近计算的本质.一个是地狱,处理着最繁琐最耗神的事情：
内存分配,系统调度,硬件架构,各种寄存器A1,B2...一个是天堂,优美的写着递归,高阶函数,lambda表达式,优美的并行计算（完全不用考虑racecondition）.然而我们生活在人间,所以大规模应用的语言不可能如此纯粹.两端中间游离着很多general-purpose的语言,C,C++,Java,Ruby,几乎都能达到我们所有日常的要求.只不过，这些语言能做的Python都能做，而且Python做得更好。
接下来我说明为什么。
但是要说明本文的读者不包括写嵌入式，写javascript以及写大型项目对性能要求极高的人（即使是大型项目也可以80%用python，20%用C），当然还有就是java和C++的重度患者。
（完全使用XX工作意思不是"所有人都完全使用XX工作”！
显然只是部分人。
更多的是，非专业编程但是想提高效率的人。
比如之前有篇<完全使用*nix工作>，C#，ios开发的人显然就一下也不能用。
对于我，linux再好我也只能装在老电脑上交交CS225的作业。
当我把mint,opensuse,archlinux装遍了，下一步就是gentoo了的时候，否决它只有一条理由，我笔记本电池不经用，而桌面linux的电源管理......感谢我的cpu风扇~!
）
首先，我想说的是，为什么不用下面这些大部分人很熟悉的语言：
1.C:
你难道指针扎得不疼么?
每天收垃圾很舒服?
键盘上P右边两个键是不是已经按坏了?
2.C++:
学C++三年以内请不要说你会C++;学了三年以上的人,恭喜你们,你过去几年浪费的时间我可以拿着香飘飘环绕地球一圈了.
3.Java:
不好意思,Java的面向对象对我来说是原子弹打原子。
而且Java7才引进Lambda表达式实在是太晚了,即使java以后会跟python越来越像,至于支持真正的函数式编程?
我希望下个末日之前可以实现.而且有时候我确实需要单行执行的解释器而Java并没有。
4.Ruby:
Ruby很好，但是你为什么不直接说你只是为了用RoR?
5.Lisp:
如果你用lisp,你平时肯定会用python或者perl写脚本。
而且你会Lisp不去拯救世界还来看这篇文章干什么?
!
抽象语法树什么的最讨厌了....
6.Perl:
我第一次看Perl的代码就感觉像用脚写的."为什么满屏的正则表达式？
"!
7.C#,php,javascript：
呵呵。
8.Shell:
这算语言么？
9.Matlab:
第一，我穷酸学生没钱每年买你的正版,看到激活码就想吐。
第二，我不想心血来潮画两个心形函数的时候用1mb的窄带花两天下个5.03Gb的文件在我128Gb的固态硬盘里装，然后用完两个小时就删，如此循环。
第三，我会python了不想再花时间学你的sb语法，熟悉你的.m文件。
第四，所有对windows的垄断的血泪控诉都直接对mathwork转过来吧～什么对开源，对自由，对的打击信仰～绝对适用～第五，python大部分时候如果不比你好用至少跟你一样好用，而这只是它不到10%的功能，几个程序员业余时间写出来的库。
真心请matlab你这个没事发邮件“培训一个星期2000刀打折700刀”的大公司滚粗。
10.Haskell:
每次想静下心来学haskell都会情不自禁从范畴论看起....
对于单纯程序语言的使用者来说，用途（内在逻辑）大于一切不必要的语言细节。
比如我就想建个数组放东西，为什么我要懂内存回收？
！
所以在易用性方面，Python相对于他们作了很大改进的部分。
好吧，你会说Python没有缺点么。
确实有，而且很严重，那就是运行慢。
而且是慢出风格，慢出自信。
（Python3比Python2慢15%以上，这是一种什么风格！
）相同的程序Python比C慢几百倍很正常。
这让Python的发展受到很多限制。
但是对于个人使用来说这个缺点完全不属于缺点。
第一，这个年代谁没有奔腾酷睿2什么的。
你手机的运行能力都可以几毫秒内把你在厕所拍的几千张自拍液化，磨皮，磨骨好几遍了。
而且你觉得0.01秒和0.5秒的区别真的那么大么？
12秒也不是很久啊。
第二，很大程度上程序的慢更关乎于算法，比起O（n）和O（n^2）的区别，语言间的差异就显得很小了，第三，请注意，如果你使用过Python而且真实的觉得Python慢，那么情看下这个列表：
1.Google创立前的第一个网络爬虫。
2.Quora，美国最大在线知识问答平台，开复哥总是在上面拽文的。
3.Dropbox。
4.Youtube
5.BT。
6.知乎，中国的Quora。
7.豆瓣，开创社交工具绿色系代表yp的先河。
你知道我要说什么了。
.....恩～他们有一个共同点~------------都是Python写的！
如果tmd的Dropbox没有觉得Python慢，请你也有足够的信心不要觉得Python慢。
另外八卦一下，现在Python之父前两天从google去Dropbox了，这是很值得自豪的事，值得Dropbox为之自豪。
Python是荷兰人vanRossum1991年开发完成的脚本解释语言。
起这个脑缺的名字是因为他是一个叫做MontyPython的脑缺喜剧团体的脑残粉（BTW，MontyPython出演的巨蟒与圣杯是英国电影史上跟大话西游同样地位的喜剧，其中亚瑟王被黑成了炭，里面圆桌骑士们拿着块石头敲来敲去各处蹦达着，看影评我才知道这是表示他们在骑马%&……×（）.于是人们知道以这么脑残的名字取的语言不是像brainfuck语言一样是brainfucker，那么就会像莫里盖尔曼以乔伊斯“芬尼根的守夜人”中虚构名词来命名的夸克一样，成为一个一个不朽的新创造。
Python显然属于后者。
接下来，说正题，为什么Python如此先进（对于初学者）。
代码简洁性和可读性
写过helloworld，helloandroid，hello**的人都知道，学语言最好的途径就是写和读（即使是学书面的自然语言）。
所以代码的可读性是选择学一门语言的关键因素，因为你代以后会花很多时间读别人的代码。
可读性带来的影响是非常深远的。
有种说法,说在遥远的古代阿拉伯数字传入之前欧洲之前,其数学发展几乎为0,而造成这种缓慢的原因就是因为复杂的罗马数字的广泛使用。
这表明很多时候即使我们不愿意承认,往往是形式决定的内容.比如罗马数字没有0，自然很多数学概念就难以发展.没有流形也不可能发展广义相对论一样.所以............如果想以后从此过上幸福的生活,请不要选用perl.如果不幸选择了perl，那么就君就一入侯门深似海，从此萧郎是路人了。
当以后你两行清泪的看着自己十天前写的不过10几行的楔形文字时,你就会明白.
而Python的可读性是我见过最好的:
1.Python的代码格式使用缩进而不是括号。
首先节省了很多行数,变得而为紧凑,而美观.相传的俄罗斯人偷美国NASA的C代码那个段子满屏括号的情况是不可能出现Python版本的.第二，逻辑相当清晰.循环的结束与开始一目了然.第三,屏幕右方得到充分利用.比如使用24寸屏幕的人是不是感觉自己总是望着左边编程.....和17寸等高的屏幕区别不大,很费右边的电.
比如,这是某个C用来图像采样的算法的代码:
好吧,很带萌感,画风也很不错.
但是Python也不是写不出混乱的代码,或者说只要有一定自由性的语言就可以写出。
比如没事写个（PseudoCode）:
booleanAlwaysTrue=False;或者intMagicNumber=42;什么的。
这个是Python版,完全不符合Python哲学。
Python的思想
上面一点是语言形式的,C也可以改成缩进，所以此项不是核心优势.而使用一门语言是使用它的思想.于是要谈到Python的哲学,TheZenofPython.在python命令行里输入importthis可以看到,：
Beautifulisbetterthanugly.美优于丑
Explicitisbetterthanimplicit.晰胜于浑
Simpleisbetterthancomplex.简胜于繁
Complexisbetterthancomplicated.繁胜于杂
Flatisbetterthannested.平胜于嵌
Sparseisbetterthandense.稀胜于稠
Readabilitycounts.可读至上
Specialcasesaren'tspecialenoughtobreaktherules.殊例不足违训
Althoughpracticalitybeatspurity.虽实用大于纯粹
Errorsshouldneverpasssilently.谬不可疏
Unlessexplicitlysilenced.除明示
Inthefaceofambiguity,refusethetemptationtoguess.晦不存疑
Thereshouldbeone--andpreferablyonlyone--obviouswaytodoit.一法万用
Althoughthatwaymaynotbeobviousatfirstunlessyou'reDutch.若非尼德兰红毛，法难定（......科学没有国籍）
Nowisbetterthannever.今胜于无
Althoughneverisoftenbetterthan*right*now.无胜于促
Iftheimplementationishardtoexplain,it'sabadidea.难述其施，谬法也
Iftheimplementationiseasytoexplain,itmaybeagoodidea.其施可述，或可行
Namespacesareonehonkinggreatidea--let'sdomoreofthose!
命名空间，多多益善
如果觉得俺翻译得太烂可以看英文.但是你看到一个物品/工具/器件/用品的设计理念是如上时,除开认为设计者装逼之外,必定会觉得这个工具是十分可靠,清爽的.首先看到这个蹩脚的诗我就想到的是Unix伟大的亲嘴原则（KeepItSimpleandStupid）,而Python的确如此。
（部分）解读如下：
美优于丑。
我只想举一个例子，你们感受一下（哈哈哈哈）。
学C语言写辗转相除的novice们先include你的stdio去吧:
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defgcd（x,y）:
whiley:
x,y=y,x%y
returnx
----
明晰胜于浑晦:
Python逻辑与或用and和or而不是&&和||
简胜于繁，繁胜于杂，平胜于嵌，稀胜于稠可读至上:
分别用C和Python写个helloworld就能明白。
特例不足违反规则:
这句话最好的例子是Python没有char类型。
因为大伙儿认为char只是一位的字符串。
实用大于纯粹:
于是Python里有chr（）.
谬不可疏除明示:
有时候exception还是重要的
晦不存疑，一法万用:
1.与其用iterator,for循环,指针移动，数组下标移动，不如一个for...in...直接解决问题。
2.list，dict和tuple的数据结构也是希望能适用于绝大部分场合。
这三位可以在必要的时候变成：
列表，栈，队列，哈希表，七七八八各种东西....
3.函数的参数也勉强可以算进来。
利用*和**,python的函数参数灵活性无以复加。
若非尼德兰红毛，法难定:
第一次看到荷兰人写的xx=ifyy>0then0else1是不是想哭...
中间几句太哲学了.....:
略过....
命名空间，多多益善：
面向对象...
要不是科比最近战绩太差...这些特性简直可以形容为黑曼巴...灵活，准确，快速，强力。
Python语法的优美之处数不胜数，难以名状，深入人心，犬牙交错，人神共愤，不随意肌。
语法是思想的延伸，有人说你学一门新语言而不学习新的思想则。
还是新评装旧酒。
由于我不是写tutorial，就不一一讲述所有的细节了。
只列举下最好和简单的特性,而像decorator（面向切面），generator，多线程，itertools，一次肯定也讲不完。
1.Python中的整数相当于C中的长整型（long）,32位的机器上整型取值范围为-2147483648至2147483647,64位机器上为-9223372036854775808到9223372036854775807。
Python的长整型是无限制的，只要内存允许。
很相似的是Python里的无限list。
一个很著名的例子是使用生成器（generator），就可以生成一个无限长的Fibonacci数列;
------
deffib（）:
a=b=1
whileTrue:
yieldaa,b=b,a+b
这个数列号称无限长，其实是需要运算哪一位时才计算。
这就是著名的惰性求值。
Python中的长整型和无限list的概念均来自于Haskell。
对于C和C++要处理大数据要使用高精度算法,用一个struct表示一个大数,使用一个array储存它,然后自定义运算函数（加减乘除）。
2.Listcomprehension，切片等操作
使用listcomprehension可以杜绝掉50%以上的for循环，后者的效率极其低下（可以看看C源码的实现），而且不够紧凑。
我之前上面举的第一个粒子就是listcomprehension的很好的运用。
随便举个python官方文档的粒子：
>>>[（x,y）forxin[1,2,3]foryin[3,1,4]ifx!
=y]
运行结果得到，
[（1,3）,（1,4）,（2,3）,（2,1）,（2,4）,（3,1）,（3,4）]
反转一个数列的例子，是个one-liner：
lis[:
:
-1]
3.正则表达式
Python正则表达是内置的。
一个粒子是我在实验室测试JosephsonJunctions时碰到的情况，简化的说就是：
我有几百个文件夹，每个文件夹有几百个文件，每个文件有几万条数据，每几个数据我要处理完然后存在另外一个文件夹的另外一个文件里。
我要做的工作有：
-用正则表达式找到我要的文件夹和文件，剔除不需要的。
-逐行读出txt文件里面的数据
-每几个数据设个参数平均，最小二乘处理，剔除几个极端情况，画出图
-保存这里Python就起到了一个脚本语言应尽的责任了。
整个从打开文件到保存不超过150行，还加上我罗哩叭嗦的注释。
如果用C写...呵呵呵呵呵呵。
当然这个用Shell也不会太差，不过实验室用的是windows，用windows脚本我还不如去死。
自从我写完这个脚本后，从此我们实验室的testing就过上了幸福的生活。
（可能么？
）
4.reduce,lambda,filter和map
这些全来自于函数式编程。
比如找到prime之内的质数：
filter（lambdaprime:
all（prime%numfornuminrange（2,prime））,range（2,prime））
如果作为中文读出来则是（prime是之前给定的一个数）：
在2到prime之间，过滤出那些所有不被2到自己整除的数。
难道还能更简单么！
如果用的C，呵呵。
这里出现了ZenofPython没有提到但是是Python里非常重要的一点，对“数”的操纵。
毕达哥拉斯信奉一切皆数，程序语言更应算更是如此，只有对“数”和“类型”的完全掌控，才能如鱼得水。
5.语言的动态性Python是动态语言，这是非常重要的一点，一直忘了说。
这一点可以直接完爆C++自己一向自豪的泛型编程，模板编程。
且看一个strangeness为0的粒子：
defbuild（type,value）:
returntype（value）
build（int,0）
所以稀饭们请看过来，你们家C可以三行写出这种东西么没完，接着：
defimpose（func,value）:
returnfunc（value）
defanyfunc（value）:
returnvalue*value
printimpose（anyfunc,value）#此处是python2.7的语法
一看就知道是函数式编程。
请问C可以么？
！
当然还有之前说的函数参数的灵活性：
如果定义一个函数
defprint_whatevercrapsthefuckinguserinputs（**params）:
printparams
你就可以想输入多少参数就输入多少了，比如print_whatevercrapsthefuckinguserinputs（“I",”dont","give","a","fuck“）,
只要有print函数的接口（这又涉及了鸭子类型和类似haskell的typeclass的性质，呱....）。
其实际作用是比如你想在数据库里输入大批量用户信息，miamigo，对于这样一个蛋疼的函数名字，调用一次就够了。
在Python里类型，函数，全部都是可操作的对象。
这可以改变一切。
第一个例子显示了对数据类型的操作，第二个是对函数的操作,第三个是对参数的控制。
我不想想象用C写这个例子了，因为C根本写不出来。
以上所有这些Python的特性，你可能说我用C实现一个一样的就好了。
诚然，你可以在C里一个个写出来自己喜欢的特性，但是你写到后面你会发现你只是再次发明了Python，然后拿C重新写了一个解释器，而且实现得更烂而已。
Please!
Don'tre-inventthewheel.
Python的类库齐全
对于我们普通人来说一个语言最重要的还是库函数的齐全程度，Java在此方面已经登峰造极了。
而现在的Python不输于他。
一个语言的火热程度可以从类库看出，下面是github上语言的排名：
由于Javscript的特殊性和Ruby的RoR我们就不去管它了，Python占8%,C占6%.貌似差得不远,恩.但是如果你仔细看C的project，随便翻十页可能发现会有三页的项目其实是在写python的类库.真是母亲为孩子显出一切.
另外一个说明Python类库齐全的例子是我这个学期被某教授压着要算一个固体模型的Berry'sPhase.正值final之前,如何有心思写这厮.一筹莫展之际竟然发现python有个固体算能带和巴里态的库！
！
nm这也能有!
?
仔细观摩了下源代码,1000来行,干净整洁,速度用之，皆大欢喜.这种小众库都有我已经不能想象你有什么变态要求Python不能满足了.以下是一些常用的类库.
1.如果你想写网络应用，轻量级：
web.py（web.py的作者最近自杀去世，RIP）中量级：
Django,Pylon重量级：
twist。
其实很多人诟病Python的网络框架过于多，不能集中起来，我倒觉得无所谓。
我用过Django，写个小小的博客程序，1000多行，这是用java不可想象的。
Youtube上有个半个小时的用Django写博客的演示：
。
半个小时！
！
一边写一边讲！
一个博客程序！
！
还带后台功能！
WhattheF*!
是编程么！
？
我脱稿写个平衡树都不只半个小时啊！
2.如果你想做科学计算，NumPy&SciPy可以取代90%matlab的常用功能，然后让我想一想，他们好像只有几十mb！
！
加上Pythonxy也才700mb多！
但是你没有更多的新学语法的成本，也不用付给mathwork血汗钱。
3.网络爬虫。
Python的超强项，beautifulsoup的网页解析，scrapy等等，不一而足。
Twitter，微博等好像也有python的API。
4.MachineLearning，数据分析和NaturalLanguageProcessing。
请去Kaggle上看看多少参赛者是用的Python。
著名的库有Pandas。
5.写游戏。
Pygame。
试过几个别人写出来的游戏，非常顺畅。
6.桌面应用。
pyqt。
Dropbox貌似就是使用的pyqt写的。
最后我想讲下PythonChallenge。
Python作为一个强劲的编程语言有着极为活跃的社区，文档丰富，教程齐全。
当然就有很好的网上解谜过关类的教程。
PythonChallenge是在各个类型的解谜过关性的我看到过的最好的一个。
难度适中，而且可以从中学到很多。
解法不局限于python，可以用perl，shell，C甚至Erlang！
官方解答往往有10多种解法，精妙至极。
但是你会一步步从中发现Python的优势。
一共33关，在充满乐趣的智力挑战和极大的满足感后，你可以学到PIL库的使用，pickle的使用，正则表达式，完成后你会发现思维方式的改变。
什么？
不知道网址在哪里？
Letmegooglethatforyou。
我做了半年多已经完成得还行了，我会把答案和分析帖在这里。
Lastwords
神爱众人，于是带来Python。
---------------PIRATICUS13:
7
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来源：
石雨浓
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