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Python 用来做什么?8 个 Python 真实用例

想知道 Python 在现实世界中能做什么?来看这门强大编程语言的 8 个实用用途。
Elena Kosourova
Elena Kosourova

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Python 是全球最受欢迎的编程语言,其用户群体仍在不断扩大。那么,Python 用来做什么?许多行业和公司使用 Python 来分析数据、构建机器学习模型、创建网站以及开发软件。

在本文中,我们将探讨 Python 的主要用途、它为何如此受欢迎、您为什么应该学习它以及需要多长时间。我们还会了解哪些工作通常需要 Python 编程技能。

对Python 与 SQL感到好奇?请查看我们专门比较二者的文章。 

什么是 Python?

Python 是一种开源、面向对象、高级、通用的编程语言。这个定义看起来可能有点抽象,我们分别看看这些特性分别意味着什么:

  • 开源:免费,且可持续改进,例如添加实用功能或修复缺陷
  • 面向对象:以具备属性和方法的对象为基础,而非以函数为基础
  • 高级:更贴近人类而非机器的表达方式
  • 通用:可用于创建各种类型的程序

Python 在数据科学、数据分析、机器学习、数据工程、Web 开发、软件开发等众多领域都有广泛应用。

想进一步了解什么是 Python,可以阅读我们关于这一流行语言基础知识的博文。

为什么 Python 如此受欢迎?

下面来看看使 Python 成为强大且广泛流行的编程语言的主要优势:

  • 其语法直观,类似自然英语,因此易于学习,尤其适合刚入门编程的人。
  • 由于语法友好,易写、易读、易调试。
  • 内置丰富的标准库,并且拥有大量文档完备、功能全面的第三方库和模块。
  • 对个人和企业都免费。
  • 得益于庞大的社区支持,Python 持续发展、改进与扩展。
  • 可集成到任何项目中,用于解决复杂问题。
  • 作为通用语言,它在许多领域都有广泛的应用场景。

Python 用来做什么?8 大 Python 用途

本文多次提到 Python 的应用非常广泛。下面看看在现实世界中,Python 具体能用在哪里。

1. 用于数据分析的 Python

在现代各行业中,数据已成为极其宝贵的资产。多数公司都希望收集、处理并分析相关数据,以从中提取有价值的业务洞见。而这正是 Python 脱颖而出的领域。 

Python 的价值尤其体现在:除了功能全面的标准库外,它还提供了大量专为分析目的设计的扩展模块。 

最知名的数据分析库包括 pandas 和 NumPy。这些工具几乎能满足数据处理的所有需求,如清洗与整理、统计探索,或可视化数据中的隐藏趋势。

除这两个库外,您还可以根据不同的数据相关任务使用大量其他工具,如数据可视化、网页抓取或假设检验等。

2. 用于数据可视化的 Python

数据可视化是数据分析中的独立环节,帮助我们将信息(无论是原始数据还是清洗转换后的数据)以更具吸引力和洞察力的形式呈现。 

在这里,Python 再次大显身手,提供了广泛的数据可视化工具。其中最常用的是 matplotlib 及其之上的 seaborn。借助它们,我们几乎可以创建各种可视化图表,从简单(折线图、柱状图、直方图)到高级(动画图、流线图、聚类热力图、joy plot 等)。

如果想进一步学习这两个 Python 库的用法,您可以参加我们的课程:Introduction to Data Visualization with Matplotlib 和 Introduction to Data Visualization with Seaborn。

Python 还有大量其他绘图库:既有多用途的(如 Plotly、Bokeh 或 Altair),也有更聚焦的(如用于可视化缺失值的 missingno、用于电子出版交互式绘图的 Toyplot、用于制图的 GeoPandas 等)。

3. 用于机器学习的 Python

机器学习(ML)是多数数据科学任务的核心。它是人工智能(AI)的一个分支,关注利用算法让机器从历史数据中学习模式和趋势,从而对未知数据做出预测。 

借助 ML 技术,我们可以创建模型,精准预测公司客户流失率、评估某人患某种疾病的风险、识别出租车车辆的最佳投放位置等。

使用 Python,我们只需三行代码就能构建一个 ML 模型(参见预测银行欺诈交易的示例)。尽管这几行代码背后涉及复杂流程与计算,但 Python 的 ML 库会在底层完成大部分工作,极大简化用户任务。最常见的库包括 scikit-learn、Keras、TensorFlow 和 PyTorch。

4. Python 在 AI 与深度学习中的应用

Python 在 AI 和深度学习中处于核心地位,推动了自然语言处理(NLP)和计算机视觉等技术的发展。这些领域正迅速增长,而 Python 的库与框架生态使其成为开发 AI 解决方案的首选语言。

spaCy、NLTK 和 Hugging Face Transformers 等库支持情感分析、机器翻译、文本摘要和聊天机器人开发等任务。Python 的灵活性让研究人员和开发者能够实现最前沿的模型,并针对自定义应用对预训练模型进行微调。

在计算机视觉创新方面,Python 也处于前沿,常用库包括 OpenCV、PyTorch 和 TensorFlow。这些工具可用于开发人脸识别、目标检测、图像分类和视频分析等应用。Python 的易用性以及预训练模型的可用性,使其既适合初学者,也适合专业人士。

5. 用于软件开发的 Python

除了在数据科学领域的多样化应用,Python 还可用于软件开发的各个阶段,包括构建管理、自动化持续编译、原型设计、缺陷跟踪、测试与维护等。 

这种语言的灵活与强大,使得它既能构建相对简单的程序,也能开发高度复杂的多协议应用,或涉及复杂数值计算的系统。 

借助 Python,我们可以构建基于 AI 或 ML 技术的音视频程序、API(应用程序编程接口)、GUI(图形用户界面)以及其他各类软件。

6. 用于 Web 开发的 Python

在构建网站前端(用户可见的部分)时,我们主要使用 HTML、CSS 和 JavaScript;而在后端(用户不可见的部分),我们常常会选择 Python。 

为此,Python 常与一些常用框架(如 Django 或 Flask)配合使用,这些框架内置专用模块,可实现与服务器的数据交换、信息处理、访问数据库、URL 路由、内容管理以及网站安全维护。近年来,由于性能和易用性,用于开发 API 的 FastAPI 也日益流行。

使用 Python 构建的大型网站与应用包括 Google、Facebook、Instagram、YouTube、Dropbox 和 Reddit 等。

7. 用于任务自动化与脚本编写的 Python

Python 非常适合编写自动化重复任务的程序,这一过程也称为脚本编写。尤其是在文件与文件夹处理方面,您可以批量创建、重命名、转换、拆分、合并或删除文件,检查错误、重复项或特定文本模式,或更新文件内容。 

您还可以使用 Python 自动化从互联网上搜索并下载信息、填写并提交在线表单、发送定期通知或电子邮件。 

手动完成上述操作不仅枯燥,还耗时且容易出错。使用 Python 脚本在几分钟内执行这些任务,将显著提升效率,把宝贵的时间与精力留给更具创造性的工作。

Python 还在 DevOps 和基础设施即代码(IaC)中发挥重要作用,可配合 Ansible 与 Terraform 等库使用。

8. 其他 Python 用途

除以上应用之外,Python 还能做什么?以下是一些新点子:

  • 监控股票市场
  • 网页抓取
  • 维护更新待办清单
  • 创建机器人
  • 生成随机姓名、颜色、电话号码、货币等列表

最后,您也可以纯粹为了好玩来使用 Python:

为什么要学习 Python? 

了解并使用 Python 的好处足以说明它是学习编程的上佳之选,尤其适合作为第一门语言。不过,为什么您个人应该学它?以下几点或许更能打动您:

  • 它能为您在多个领域开启大量职业机会,稍后我们将具体说明。
  • 它可以成为当前工作的有力辅助工具。例如,您可以用 Python 自动化许多枯燥任务,如批量重命名文件、转换文件格式,或创建与更新工作报告。
  • 即便申请的岗位不直接要求 Python,掌握它也能让您更具竞争力(例如,您可以查看一份业务分析师岗位描述模板)。
  • 与 Python 相关的职业目前薪资优渥、需求旺盛,且这一趋势在未来还会继续增长。
  • 最后,使用 Python,您可以为自己做很多有用的事,比如抓取网站或创建机器人。 

学习 Python 需要多长时间?

学习 Python 需要多长时间?这取决于您过往的编程经验、目标、动力以及愿意投入的学习时间。 

好消息是,即便您完全没有基础,为任何目的学习 Python 基础也只需约 30 小时。下面这张表格根据具体目标给出预估时间:

学习 Python 的目的预计学习时间说明
基础语法与编程概念15-30 小时适合初学者理解 Python 的基本语法与编程逻辑。
数据分析50-75 小时学习如 pandas 和 NumPy 等库,用于数据处理与基础分析。
Web 开发75-100 小时学习 Django 或 Flask 等框架,以及前端技术基础。
机器学习100-150 小时理解算法、机器学习概念,以及如 scikit-learn 等库。
自动化与脚本40-60 小时专注于学习脚本编写,以自动化日常任务与编写简单脚本。
高级数据科学150-200 小时涵盖深度学习、TensorFlow 与 PyTorch,适合希望专攻 AI/ML 岗位的人士。
全栈开发200-250 小时系统学习后端与前端开发的综合内容。

哪些工作需要 Python?

许多职业在日常工作中直接需要 Python。下面总结了使用 Python 能胜任的岗位,以及所需的其他技能:

职业路径所需技能
数据科学家Python、pandas、NumPy、scikit-learn、机器学习、数据可视化
数据分析师Python、SQL、pandas、数据清洗、数据可视化
机器学习工程师Python、TensorFlow、PyTorch、深度学习、模型部署
Web 开发工程师Python、Django/Flask、HTML/CSS、JavaScript、Web 安全
软件工程师Python、软件设计原则、测试、版本控制系统
DevOps 工程师Python、云平台(AWS、GCP)、CI/CD 流水线、Docker、Kubernetes
数据工程师Python、ETL 流程、大数据工具(Hadoop、Spark)、数据仓库
数据记者Python、数据叙事、数据可视化、新闻学原理

此外,还有一些岗位可能需要 Python 技能来完成特定任务,如数据分析、自动化重复任务或监测市场行为:业务分析师、银行从业者以及各类科学家都是典型例子。 

结论

那么,Python 用来做什么?总的来说,我们讨论了 Python 在数据可视化、数据分析与机器学习等领域解决不同问题的多种实现方式。

我们还了解了什么是 Python 以及它的主要优势,也正是这些优势让它成为全球使用最广泛的编程语言。 

如果您有兴趣继续学习 Python、拓宽职业视野,不妨探索 DataCamp 以下面向初学者的技能与职业学习路径:

Python 常见问题

为什么 Python 如此受欢迎?

原因主要包括: 

  • 语法直观,易学、易写、易调试、易读
  • 对所有人免费
  • 标准库丰富,第三方模块众多
  • 持续发展、改进与扩展
  • 可用于在多个领域解决复杂问题。
Python 的主要应用有哪些?

数据科学、数据分析、数据可视化、机器学习、人工智能、数据工程、Web 开发、软件开发以及任务自动化。

2024 年学习 Python 值得吗?

当然值得!掌握 Python 能帮助您在多个领域开启一份高薪且需求旺盛的职业,也能成为您当前工作或个人任务的辅助工具。即使申请的岗位不直接要求 Python,这项技能也能让您在众多候选人中脱颖而出。

学习 Python 需要多长时间?

大约 4 到 100 小时,具体取决于您以往的编程经验(或是否没有经验)、目标、动力、愿意投入的学习时间,以及您计划用这门语言做什么。

Python 适合编程初学者学习吗?

绝对可以!Python 拥有对初学者友好的直观语法,类似自然语言,同时还提供文档完善、功能全面的库,因此非常容易学习和使用。若您是完全零基础,可以参考 这条技能路径,从 Python 基础学起。

在解决数据科学任务时,Python 是否比 R 更受欢迎?

是的,而且近年来更受青睐,因为它入门门槛低、语法简单、社区庞大,并且拥有数量众多、文档完善的通用或垂直领域数据科学库,可用于解决各类复杂任务。

哪些工作需要 Python?

数据科学家、数据分析师、数据工程师、机器学习工程师、数据记者、数据架构师、全栈 Web 开发者、后端 Web 开发者、软件工程师、DevOps 工程师、业务分析师、银行从业者,以及各领域科学家。

我如何用 Python 满足个人需求?

用于监控股市、自动生成报告、抓取网站、填写并提交在线表单、更新待办清单、创建机器人、生成某一类别的随机数据。您还可以用 Python 做一些有趣的事,比如生成 ASCII 艺术文本与图片、下国际象棋、匹配 Secret Santa 送礼人与收礼人、查看星座运势,甚至使用 Tinder。

Elena Kosourova

作者

Elena Kosourova

IBM 认证数据科学家(2020)。此前曾在全球油气田担任石油地质学家/地质建模师,拥有 12 年以上国际工作经验。精通 Python、R 和 SQL。专长领域包括:数据清洗、数据处理、数据可视化、数据分析、数据建模、统计、数据叙事、机器学习。具备丰富的数据科学社区管理经验,并长期撰写与审校数据科学及职业发展相关的文章与教程。

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