雖然已出現(xiàn)幾百種高級(jí)編程語(yǔ)言，但目前流行的僅有20余種，其中Python語(yǔ)言、C語(yǔ)言、C++語(yǔ)言和Java語(yǔ)言是當(dāng)下Z為流行的4種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。
Python是一種跨平臺(tái)、面向?qū)ο蟮膭?dòng)態(tài)型高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，Z初設(shè)計(jì)用于編寫自動(dòng)化腳本（shell），之后由于版本的不斷更新和新功能的添加，Python更多地用于獨(dú)立大型項(xiàng)目的開發(fā)。
由于Python語(yǔ)言具有簡(jiǎn)潔性、易讀性以及可擴(kuò)展性，其用于科學(xué)計(jì)算日益增多，許多大學(xué)已經(jīng)開設(shè)Python程序設(shè)計(jì)課程。眾多開源的科學(xué)計(jì)算軟件包都提供了Python的調(diào)用接口，例如著名的計(jì)算機(jī)視覺庫(kù)OpenCV、三維可視化庫(kù)VTK、醫(yī)學(xué)圖像處理庫(kù)ITK等。而Python專用的科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展庫(kù)就更多，例如十分經(jīng)典的科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展庫(kù)NumPy、SciPy、matplotlib和pandas，它們分別為Python提供了快速數(shù)組處理、數(shù)值運(yùn)算、繪圖以及數(shù)據(jù)處理功能。
Python在設(shè)計(jì)理念上堅(jiān)持了清晰劃一的風(fēng)格，這使得Python成為一門易使用、易理解、易維護(hù)，并且被大量用戶所歡迎的、用途廣泛的語(yǔ)言。Python的作者有意地設(shè)計(jì)限制性很強(qiáng)的語(yǔ)法，使得不好的編程習(xí)慣都不能通過編譯。其中很重要的一項(xiàng)就是Python的縮進(jìn)規(guī)則，這使得程序更加清晰和美觀。
Python擁有一個(gè)強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。Python語(yǔ)言的核心包含數(shù)字、字符串、列表、字典、文件等常見類型和函數(shù)，而由Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)通信、文本處理、數(shù)據(jù)庫(kù)接口、圖形系統(tǒng)、XML處理等額外的功能。Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)命名接口清晰、文檔良好，很容易學(xué)習(xí)和使用。
Python社區(qū)提供了大量的第三方模塊，使用方式與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)類似。它們的功能無(wú)所不包，覆蓋科學(xué)計(jì)算、Web開發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)接口、圖形系統(tǒng)多個(gè)領(lǐng)域，并且大多成熟而穩(wěn)定。第三方模塊可以使用Python或者C語(yǔ)言編寫。SWIG、SIP常用于將C語(yǔ)言編寫的程序庫(kù)轉(zhuǎn)換為Python模塊。Boost C++ Libraries包含了一組庫(kù)Boost.Python，使得以Python 或 C++ 編寫的程序能互相調(diào)用。Python已成為一種強(qiáng)大的應(yīng)用于其他語(yǔ)言與工具之間的膠水語(yǔ)言。
Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的主要功能有以下幾點(diǎn)：
文本處理：包含文本格式化、正則表達(dá)式匹配、文本差異計(jì)算與合并、Unicode支
持、 二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理等功能。
文件處理：包含文件操作、創(chuàng)建臨時(shí)文件、文件壓縮與歸檔、操作配置文件等功能。
操作系統(tǒng)功能：包含線程與進(jìn)程支持、IO復(fù)用、日期與時(shí)間處理、調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)、
書寫日記等功能。
網(wǎng)絡(luò)通信：包含網(wǎng)絡(luò)套接字、SSL加密通信、異步網(wǎng)絡(luò)通信等功能。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：支持HTTP、FTP、SMTP、POP、IMAP、NNTP、XMLRPC等多種網(wǎng)
絡(luò)協(xié)議，并提供了編寫網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的框架。
W3C格式支持：包含HTML、SGML、XML的處理。
其他功能：包括國(guó)際化支持、數(shù)學(xué)運(yùn)算、HASH、Tkinter等。
自從20世紀(jì)90年代初Python語(yǔ)言誕生至今，經(jīng)歷了近30年的時(shí)間，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，主要應(yīng)用領(lǐng)域有Web 和 Internet開發(fā)、科學(xué)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)、人工智能、數(shù)據(jù)處理、桌面界面開發(fā)、軟件開發(fā)、后端開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)爬蟲等。
本書以教材的形式介紹和展現(xiàn)了Python語(yǔ)言的主要內(nèi)容，重點(diǎn)介紹Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的方法，并結(jié)合科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、信息安全和可視化等信息領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例構(gòu)造了全書的架構(gòu)。由于時(shí)間和水平有限，書中不足之處在所難免，懇請(qǐng)批評(píng)指正。
編 者
2020年8月