Python与MicroPython编程语言的对比

现今Python作为最受欢迎的编程语言，多次蝉联语言热度排行榜的第一，因为其简单易用，功能强大，面向对象的特点吸引了不计其数的开发者。
而在微控制器的开发中，我们有时候会在网上看到MicroPython编程语言。MicroPython可以理解为专门在微控制器（Arduino/ESP32等）上运行的Python，作为伴随开源硬件而发展起来的语言，其主要目的是为了让Python开发人员能够快速的完成硬件项目的开发，而不必关心更底层的语言或者硬件架构。
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下文将主要阐述两种语言的区别，优势以及使用场景。
Python与MicroPython的区别主要表现在以下几个方面：

	Python	MicroPython
运行平台	Windows/Linux/macOS等标准操作系统	ESP32,Arduino,STM32等微控制器
库支持	丰富的标准与第三方库支持	MicroPython团队负责移植了大部分标准库
优势	语法简单，易于学习，具有面向对象的特性	相比于C/C++，更容易让单片机开发者上手学习
应用场景	适用于各种应用场景，包括人工智能、大数据分析、图像处理等领域	适用于嵌入式系统，如ESP32等物联网开发板

1. 语言简介

Python

Python是一种高级编程语言。不同于C/C++等底层编程语言繁多的特性以及较低的可阅读性，90年代初诞生的Python语言简单易读，同时具有强大的功能。和大多数现代编程语言一样，具有面向对象的特性。
Python更大的一个特性是具有强大的跨平台支持，允许开发者进行一次开发，从而在多个不同的操作系统上运行。如果您有过C++跨平台开发的经验，就不得不在每个平台上都写一份Makefile或者使用Cmake之类的编译管理文件对C++进行跨平台编译的处理。

MicroPython

MicroPython是Python 3编程语言的精简和高效实现，专为嵌入式系统设计。Python语言尽管可以跨平台运行，但是到了嵌入式领域，面对种类繁多的微控制器，Python却无法直接在上面运行。
在2013年一次成功的Kickstarter众筹活动之后，MicroPython语言被建立。MicroPython经过优化，可以在微控制器和受限环境中运行，如ESP32、Arduino和STM32等。它提供了一个轻量级的运行环境，包括解释器和标准库，使得用户可以使用Python语言来编写嵌入式应用程序。


2.编码区别

Python:
Python的语法简洁明了，采用缩进来表示代码块，减少了括号和分号的使用，使代码更加易读。Python支持面向对象编程范式，具有类、继承、多态等特性。同时，Python也支持函数式编程特性，如lambda函数、高阶函数、闭包等。Python拥有丰富的标准库和第三方库，涵盖了文件处理、网络编程、数据库访问等各个方面。


MicroPython:
MicroPython的语法与Python 3基本一致，但受限于其运行环境，它无法访问Python可用的标准库。这意味着完成特定的编程任务可能更具挑战性。
不过作为一个成熟的开源项目，已经有大量的Python库被移植到MicroPython环境中，对于标准库以及常见的第三方库，都可以在MicroPython的lib仓库中找到：
https://github.com/micropython/micropython-lib

此外，MicroPython要求在文字数字和关键字之间有空格，而Python则相对宽松。在内存管理方面，Python利用垃圾管理来释放未自动使用的内存，而MicroPython为了在微控制器平台更高的效率，需要手动管理内存。




3.优劣势对比，应用场景选择

MicroPython

优势：
- 简洁而高效，适用于资源受限的嵌入式系统
- 易于学习，对于熟悉Python的开发者来说，可以更加快速得在微控制器上开发项目，不必深入学习各个微控制器底层。
- 有大量标准和第三方库兼容，涵盖了各种常见的嵌入式场景。


劣势：
- 不支持某些特定的Python库，完成特定任务可能更具挑战性
- 需要手动管理内存。


应用场景：
- MicroPython适用于嵌入式系统和微控制器，如IoT设备、传感器等。它提供了一个轻量级的运行时环境，使得用户可以使用Python语言来编写嵌入式应用程序。由于MicroPython的代码执行效率高且易于学习，它成为许多初学者和嵌入式系统开发者的首选。


Python:

优势：
- 语法简洁明了，易于阅读和维护
- 大量的标准和第三方库，支持各种开发需求
- 易于学习和上手，对新手和非专业程序员来说非常友好
- 跨平台支持，一次编码即可在Windows, Liunx, macOS等操作系统上运行

劣势：
- 无法支持微控制器，意味着不能在嵌入式场景使用
- 执行速度较慢，相比一些底层语言会消耗更多的资源，也就意味着并不适合资源有限的嵌入式系统


应用场景：
Python则广泛应用标准操作系统的应用，包括Web开发、科学计算、数据分析、人工智能等。它拥有海量的第三方库和框架，可以满足各种应用场景的需求。Python的简洁语法和强大功能使其成为各个领域开发者的首选工具。无论是科研人员、数据分析师还是Web开发者，都可以利用Python来高效地完成任务。


4. 总结
MicroPython和Python各有其独特的优势和适用场景。MicroPython适用于资源受限的嵌入式系统和IoT设备，提供了简洁易用的编程接口和丰富的标准库。它允许开发者使用Python语言快速构建和测试嵌入式系统的原型，并简化了调试过程，作为广泛的嵌入式应用语言而被使用。

Python则广泛应用于各个领域，包括Web开发、科学计算、数据分析、人工智能等。它拥有庞大的生态系统和强大的文档支持，为开发者提供了极大的便利。尽管Python的执行速度相对较慢且资源消耗较高，但在大多数情况下，这些性能差异是可以接受的。随着技术的不断发展，Python的性能和资源消耗问题也将得到进一步改善。

未来，随着物联网和嵌入式系统的普及，MicroPython有望得到更广泛的应用和发展。同时，Python也将继续在各个领域发挥其独特的优势，为开发者提供更加高效和便捷的编程体验。无论是初学者还是专业开发者，都可以根据自己的需求和兴趣选择合适的编程语言来构建自己的应用程序。