1. Python 基礎(chǔ)知識




1.1 Python 歷史


1.1.1 Python 起源


Python 的作者，Guido von Rossum，荷蘭人。1982 年，Guido 從阿姆斯特丹大學(xué)
獲得了數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位。然而，盡管他算得上是一位數(shù)學(xué)家，但他更加享受計(jì)算機(jī)帶
來的樂趣。用他的話說，盡管擁有數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)雙料資質(zhì)，他總趨向于做計(jì)算機(jī)相關(guān)的工作，
并熱衷于做任何和編程相關(guān)的活兒。


在那個(gè)時(shí)候，Guido 接觸并使用過諸如 Pascal、C、Fortran 等語言。這些語言的基本
設(shè)計(jì)原則是讓機(jī)器能更快運(yùn)行。在 80 年代，雖然 IBM 和蘋果已經(jīng)掀起了個(gè)人電腦浪潮，
但這些個(gè)人電腦的配置很低。比如早期的 Macintosh，只有 8MHz 的 CPU 主頻和 128KB
的 RAM，一個(gè)大的數(shù)組就能占滿內(nèi)存。所有的編譯器的核心是做優(yōu)化，以便讓程序能夠運(yùn)
行。為了增進(jìn)效率，語言也迫使程序員像計(jì)算機(jī)一樣思考，以便能寫出更符合機(jī)器口味的程
序。在那個(gè)時(shí)代，程序員恨不得用手榨取計(jì)算機(jī)每一寸的能力。有人甚至認(rèn)為 C 語言的指
針是在浪費(fèi)內(nèi)存。至于動態(tài)類型，內(nèi)存自動管理，面向?qū)ο蟆?別想了，那會讓你的電腦
陷入癱瘓。


這種編程方式讓 Guido 感到苦惱。Guido 知道如何用 C 語言寫出一個(gè)功能，但整個(gè)編
寫過程需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，即使他已經(jīng)準(zhǔn)確的知道了如何實(shí)現(xiàn)。他的另一個(gè)選擇是 shell。
Bourne Shell 作為 UNIX 系統(tǒng)的解釋器已經(jīng)長期存在。UNIX 的管理員們常常用 shell 去寫
一些簡單的腳本，以進(jìn)行一些系統(tǒng)維護(hù)的工作，比如定期備份、文件系統(tǒng)管理等等。shell
可以像膠水一樣，將 UNIX 下的許多功能連接在一起。許多 C 語言下上百行的程序，在 shell
下只用幾行就可以完成。然而，shell 的本質(zhì)是調(diào)用命令。它并不是一個(gè)真正的語言。比如
說，shell 沒有數(shù)值型的數(shù)據(jù)類型，加法運(yùn)算都很復(fù)雜。總之，shell 不能全面的調(diào)動計(jì)算機(jī)
的功能。


Guido 希望有一種語言，這種語言能夠像 C 語言那樣，能夠全面調(diào)用計(jì)算機(jī)的功能接
口，又可以像 shell 那樣，可以輕松的編程。ABC 語言讓 Guido 看到希望。ABC 是由荷蘭
的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)研究所開發(fā)的。Guido 在該研究所工作，并參與到 ABC 語言的開發(fā)。ABC
語言以教學(xué)為目的。與當(dāng)時(shí)的大部分語言不同，ABC 語言的目標(biāo)是“讓用戶感覺更好”。ABC
語言希望讓語言變得容易閱讀，容易使用，容易記憶，容易學(xué)習(xí)，并以此來激發(fā)人們學(xué)習(xí)編
程的興趣。比如下面是一段來自 Wikipedia 的 ABC 程序，這個(gè)程序用于統(tǒng)計(jì)文本中出現(xiàn)的
詞的總數(shù)：
HOW TO RETURN words document:
PUT {} IN collection
FOR line IN document:
FOR word IN split line:
IF word not.in collection:
INSERT word IN collection
RETURN collection HOW TO 用于定義一個(gè)函數(shù)。


一個(gè) Python 程序員應(yīng)該很容易理解這段程序。ABC 語
言使用冒號和縮進(jìn)來表示程序塊。行 尾沒有分號。for 和 if 結(jié)構(gòu)中也沒有括號() 。賦值采
用的是 PUT，而不是更常見的等號。這些改動讓 ABC 程序讀起來像一段文字。 盡管已經(jīng)
具備了良好的可讀性和易用性，ABC 語言最終沒有流行起來。在當(dāng)時(shí)，ABC 語言編譯器需
要比較高配置的電腦才能運(yùn)行。而這些電腦的使用者通常精通計(jì)算機(jī)，他們更多考慮程序的
效率，而非它的學(xué)習(xí)難度。除了硬件上的困難外，ABC 語言的設(shè)計(jì)也存在一些致命的問題：
可拓展性差。ABC 語言不是模塊化語言。


如果想在 ABC 語言中增加功能，比如對圖形化的
支持，就必須改動很多地方。不能直接進(jìn)行 IO。ABC 語言不能直接操作文件系統(tǒng)。盡管你
可以通過諸如文本流的方式導(dǎo)入數(shù)據(jù)，但 ABC 無法直接讀寫文 件。輸入輸出的困難對于計(jì)
算機(jī)語言來說是致命的。你能想像一個(gè)打不開車門的跑車么？ 過度革新。ABC 用自然語言
的方式來表達(dá)程序的意義，比如上面程序中的 HOW TO 。然而對于程序員來說，他們更習(xí)
慣 用 function 或者 define 來定義一個(gè)函數(shù)。同樣，程序員更習(xí)慣用等號來分配變量。盡
管 ABC 語言很特別，但學(xué)習(xí)難度 也很大。 傳播困難。ABC 編譯器很大，必須被保存在磁
帶上。當(dāng)時(shí) Guido 在訪問的時(shí)候，就必須有一個(gè)大磁帶來給別人安裝 ABC 編 譯器。 這樣，
ABC 語言就很難快速傳播。?
1989 年，為了打發(fā)圣誕節(jié)假期，Guido 開始寫 Python 語言
的編譯器。Python 這個(gè)名字，來自 Guido 所摯愛的電視劇 Monty Python's Flying Circus。
他希望這個(gè)新的叫做 Python 的語言，能符合他的理想：創(chuàng)造一種 C 和 shell 之間，功能全
面，易學(xué)易用，可拓展的語言。Guido 作為一個(gè)語言設(shè)計(jì)愛好者，已經(jīng)有過設(shè)計(jì)語言的嘗
試。




1.2 Python 誕生


1991 年，第一個(gè) Python 編譯器誕生。它是用 C 語言實(shí)現(xiàn)的，并能夠調(diào)用 C 語言的庫
文件。從一出生，Python 已經(jīng)具有了 ：類，函數(shù)，異常處理，包含表和詞典在內(nèi)的核心
數(shù)據(jù)類型，以及模塊為基礎(chǔ)的拓展系統(tǒng)。 Python 語法很多來自 C，但又受到 ABC 語言的
強(qiáng)烈影響。來自 ABC 語言的一些規(guī)定直到今天還富有爭議，比如強(qiáng)制縮進(jìn)。 但這些語法規(guī)
定讓 Python 容易讀。另一方面，Python 聰明的選擇服從一些慣例，特別是 C 語言的慣例，
比如回歸等號賦值。Guido 認(rèn)為，如果“常識”上確立的東西，沒有必要過度糾結(jié)。 Python
從一開始就特別在意可拓展性。Python 可以在多個(gè)層次上拓展。從高層上，你可以直接引
入. py 文件。在底層，你可以引用 C 語言的庫。Python 程序員可以快速的使用 Python 寫. py 文件作為拓展模塊。但當(dāng)性能是考慮的重要因素時(shí)，Python 程序員可以深入底層，寫 C
程序，編譯為.so 文件引入到 Python 中使用。Python 就好像是使用鋼構(gòu)建房一樣，先規(guī)
定好大的框架。而程序員可以在此框架下相當(dāng)自由的拓展或更改。 最初的 Python 完全由
Guido 本人開發(fā)。Python 得到 Guido 同事的歡迎。他們迅速的反饋使用意見，并參與到
Python 的改進(jìn)。Guido 和一些同事構(gòu)成 Python 的核心團(tuán)隊(duì)。他們將自己大部分的業(yè)余時(shí)
間用于 hack Python。隨后，Python 拓展到研究所之外。Python 將許多機(jī)器層面上的細(xì)
節(jié)隱藏，交給編譯器處理，并凸顯出邏輯層面的編程思考。Python 程序員可以花更多的時(shí)
間用于思考程序的邏輯，而不是具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。這一特征吸引了廣大的程序員。Python
開始流行。




1.1.3 時(shí)勢造英雄


我們不得不暫停我們的 Python 時(shí)間，轉(zhuǎn)而看一看瞬息萬變的計(jì)算機(jī)行業(yè)。1990 年代
初，個(gè)人計(jì)算機(jī)開始進(jìn)入普通家庭。Intel 發(fā)布了 486 處理器，windows 發(fā)布 window 3.0
開始的一系列視窗系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的性能大大提高。程序員開始關(guān)注計(jì)算機(jī)的易用性，比如圖
形化界面。
(Windows 3.0)


由于計(jì)算機(jī)性能的提高，軟件的世界也開始隨之改變。硬件足以滿足許多個(gè)人電腦的需
要。硬件廠商甚至渴望高需求軟件的出現(xiàn)，以帶動硬件的更新?lián)Q代。C++和 Java 相繼流行。
C++和 Java 提供了面向?qū)ο蟮木幊谭妒?#xff0c;以及豐富的對象庫。在犧牲了一定的性能的代價(jià)
下，C++和 Java 大大提高了程序的產(chǎn)量。語言的易用性被提到一個(gè)新的高度。我們還記得 ，
ABC 失敗的一個(gè)重要原因是硬件的性能限制。從這方面說，Python 要比 ABC 幸運(yùn)許多。
硬件性能不是瓶頸，Python 又容易使用，所以許多人開始轉(zhuǎn)向 Python。Guido 維護(hù)了一
個(gè) maillist，Python 用戶就通過郵件進(jìn)行交流。Python 用戶來自許多領(lǐng)域，有不同的背景，
對 Python 也有不同的需求。


Python 相當(dāng)?shù)拈_放，又容 易拓展，所以當(dāng)用戶不滿足于現(xiàn)有
功能，很容易對 Python 進(jìn)行拓展或改造。隨后，這些用戶將改動發(fā)給 Guido，并由 Gu ido
決定是否將新的特征加入到 Python 或者標(biāo)準(zhǔn)庫中。如果代碼能被納入 Python 自身或者標(biāo)
準(zhǔn)庫，這將極大的榮譽(yù)。


由于 Guido 至高無上的決定權(quán)，他因此被稱為“終身的仁慈獨(dú)裁
者”。 Python 被稱為“Battery Included”，是說它以及其標(biāo)準(zhǔn)庫的功能強(qiáng)大。這些是整個(gè)
社區(qū)的貢獻(xiàn)。Python 的開發(fā)者來自不同領(lǐng)域，他們將不同領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)帶給 Python。比如
Python 標(biāo)準(zhǔn)庫中的正則表達(dá)是參考 Perl，而 lambda, map, filter, reduce 等函數(shù)參考了
Lisp。Python 本身的一些功能以及大部分的標(biāo)準(zhǔn)庫來自于社區(qū)。Python 的社 區(qū)不斷擴(kuò)大，
進(jìn)而擁有了自己的 newsgroup，網(wǎng)站，以及基金。從 Python 2.0 開始，Python 也從 maillist
的開發(fā)方式，轉(zhuǎn)為完全開源的開發(fā)方式。社區(qū)氣氛已經(jīng)形成，工作被整個(gè)社區(qū)分擔(dān)，Python
也獲得了更加高速的發(fā)展。 到今天，Python 的框架已經(jīng)確立。Python 語言以對象為核心
組織代碼，支持多種編程范式，采用動態(tài)類型，自動進(jìn)行內(nèi)存回收。Python 支持解釋運(yùn)行，
并能調(diào)用 C庫進(jìn)行拓展。Python有強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)庫。由于標(biāo)準(zhǔn)庫的體系已經(jīng)穩(wěn)定，所以Python
的生態(tài)系統(tǒng)開始拓展到第三方包。這些包，如 Django、web.py、wxpython、numpy、
matplotlib、PIL，將 Python 升級成了物種豐富的熱帶雨林。






1.4 啟示錄


Python 崇尚優(yōu)美、清晰、簡單，是一個(gè)優(yōu)秀并廣泛使用的語言。Python 在 TIOBE 排
行榜中排行第八，它是 Google 的第三大開發(fā)語言，Dropbox 的基礎(chǔ)語言，豆瓣的服務(wù)器
語言。Python 的發(fā)展史可以作為一個(gè)代表，帶給我許多啟示。 在 Python 的開發(fā)過程中，
社區(qū)起到了重要的作用。Guido 自認(rèn)為自己不是全能型的程序員，所以他只負(fù)責(zé)制訂框架。
如果問題太復(fù)雜，他會選擇繞過去，也就是 cut the corner。這些問題最終由社區(qū)中的其他
人解決。社區(qū)中的人才是異常豐富的，就連創(chuàng)建網(wǎng)站，籌集基金這樣與開發(fā)稍遠(yuǎn)的事情，也
有人樂意于處理。如今的項(xiàng)目開發(fā)越來越復(fù)雜，越來越龐大，合作以及開放的心態(tài)成為項(xiàng)目
最終成功的關(guān)鍵。 Python 從其他語言中學(xué)到了很多，無論是已經(jīng)進(jìn)入歷史的 ABC，還是
依然在使用的 C 和 Perl，以及許多沒有列出的其他 語言。可以說，Python 的成功代表了
它所有借鑒的語言的成功。同樣，Ruby 借鑒了 Python，它的成功也代表了 Python 某些
方面的成功。每個(gè)語言都是混合體，都有它優(yōu)秀的地方，但也有各種各樣的缺陷。同時(shí)，一
個(gè)語言“好與不好”的評 判，往往受制于平臺、硬件、時(shí)代等等外部原因。程序員經(jīng)歷過
許多語言之爭。其實(shí)，以開放的心態(tài)來接受各個(gè)語言，說不定哪一天，程序員也可以如 Guido
那樣，混合出自己的語言。




1.5 Python 優(yōu)缺點(diǎn)




優(yōu)點(diǎn)：
??
簡單————Python 是一種代表簡單主義思想的語言。閱讀一個(gè)良好的 Python 程序
就感覺像是在讀英語一樣，盡管這個(gè)英語的要求非常嚴(yán)格！Python 的這種偽代碼本質(zhì)
是它最大的優(yōu)點(diǎn)之一。它使你能夠?qū)Ｗ⒂诮鉀Q問題而不是去搞明白語言本身。
??
易學(xué)————就如同你即將看到的一樣，Python 極其容易上手。前面已經(jīng)提到了，
Python 有極其簡單的語法。
??
免費(fèi)、開源————Python 是 FLOSS（自由/開放源碼軟件）之一。簡單地說，你可
以自由地發(fā)布這個(gè)軟件的拷貝、閱讀它的源代碼、對它做改動、把它的一部分用于新的
自由軟件中。FLOSS 是基于一個(gè)團(tuán)體分享知識的概念。這是為什么 Python 如此優(yōu)秀
的原因之一——它是由一群希望看到一個(gè)更加優(yōu)秀的 Python 的人創(chuàng)造并經(jīng)常改進(jìn)著
的。
??
高層語言————當(dāng)你用 Python 語言編寫程序的時(shí)候，你無需考慮諸如如何管理你
的程序使用的內(nèi)存一類的底層細(xì)節(jié)。
??
可移植性————由于它的開源本質(zhì)，Python 已經(jīng)被移植在許多平臺上（經(jīng)過改動使
它能夠工作在不同平臺上）。如果你小心地避免使用依賴于系統(tǒng)的特性，那么你的所有
Python 程序無需修改就可以在下述任何平臺上面運(yùn)行。這些平臺包括 Linux、 Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、
OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、
PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE甚至還有PocketPC、Symbian以及Google
基于 linux 開發(fā)的 Android 平臺！


??
解釋性————這一點(diǎn)需要一些解釋。一個(gè)用編譯性語言比如 C 或 C++寫的程序可以
從源文件（即 C 或 C++語言）轉(zhuǎn)換到一個(gè)你的計(jì)算機(jī)使用的語言（二進(jìn)制代碼，即 0
和 1）。這個(gè)過程通過編譯器和不同的標(biāo)記、選項(xiàng)完成。當(dāng)你運(yùn)行你的程序的時(shí)候，連
接/轉(zhuǎn)載器軟件把你的程序從硬盤復(fù)制到內(nèi)存中并且運(yùn)行。而 Python 語言寫的程序不
需要編譯成二進(jìn)制代碼。你可以直接從源代碼運(yùn)行程序。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，Python 解釋
器把源代碼轉(zhuǎn)換成稱為字節(jié)碼的中間形式，然后再把它翻譯成計(jì)算機(jī)使用的機(jī)器語言并
運(yùn)行。事實(shí)上，由于你不再需要擔(dān)心如何編譯程序，如何確保連接轉(zhuǎn)載正確的庫等等，
所有這一切使得使用 Python 更加簡單。由于你只需要把你的 Python 程序拷貝到另外
一臺計(jì)算機(jī)上，它就可以工作了，這也使得你的 Python 程序更加易于移植。
??


面向?qū)ο蟆狿ython 既支持面向過程的編程也支持面向?qū)ο蟮木幊獭Ｔ凇懊嫦蜻^
程”的語言中，程序是由過程或僅僅是可重用代碼的函數(shù)構(gòu)建起來的。在“面向?qū)ο蟆?
的語言中，程序是由數(shù)據(jù)和功能組合而成的對象構(gòu)建起來的。與其他主要的語言如 C++
和 Java 相比，Python 以一種非常強(qiáng)大又簡單的方式實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊獭?
??


可擴(kuò)展性————如果你需要你的一段關(guān)鍵代碼運(yùn)行得更快或者希望某些算法不公
開，你可以把你的部分程序用 C 或 C++編寫，然后在你的 Python 程序中使用它們。
??


豐富的庫————Python 標(biāo)準(zhǔn)庫確實(shí)很龐大。它可以幫助你處理各種工作，包括正則
表達(dá)式、文檔生成、單元測試、線程、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)頁瀏覽器、CGI、FTP、電子郵件、
XML、XML-RPC、HTML、WAV 文件、密碼系統(tǒng)、GUI（圖形用戶界面）和其他與系
統(tǒng)有關(guān)的操作。記住，只要安裝了 Python，所有這些功能都是可用的。這被稱作 Python
的“功能齊全”理念。除了標(biāo)準(zhǔn)庫以外，還有許多其他高質(zhì)量的庫，如 wxPython、Twisted
和 Python 圖像庫等等。
??


規(guī)范的代碼————Python 采用強(qiáng)制縮進(jìn)的方式使得代碼具有極佳的可讀性。




缺點(diǎn)：
? 運(yùn)行速度，有速度要求的話，用 C++改寫關(guān)鍵部分吧。
? 國內(nèi)市場較小。
? 中文資料匱乏。






1.6 Python 應(yīng)用場景


? Web 應(yīng)用開發(fā)。Python 經(jīng)常被用于 Web 開發(fā)。比如，通過 mod_wsgi 模塊，Apache
可以運(yùn)行用 Python編寫的 Web程序。Python 定義了 WSGI標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用接口來協(xié)調(diào)Http
服 務(wù) 器 與 基 于 Python 的 Web 程 序 之 間 的 通 信 。 一 些 Web 框 架 ， 如
Django,TurboGears,web2py,Zope 等，可以讓程序員輕松地開發(fā)和管理復(fù)雜的 Web
程序。
?
?操作系統(tǒng)管理、服務(wù)器運(yùn)維的自動化腳本。在很多操作系統(tǒng)里，Python 是標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)
組件。大多數(shù) Linux 發(fā)行版以及 NetBSD、OpenBSD 和 Mac OS X 都集成了 Python，
可以在終端下直接運(yùn)行 Python。Python 標(biāo)準(zhǔn)庫包含了多個(gè)調(diào)用操作系統(tǒng)功能的庫。
通過 pywin32 這個(gè)第三方軟件包，Python 能夠訪問 Windows 的 COM 服務(wù)及其它
Windows API。使用 IronPython，Python 程序能夠直接調(diào)用.Net Framework。一
般說來，Python 編寫的系統(tǒng)管理腳本在可讀性、性能、代碼重用度、擴(kuò)展性幾方面都
優(yōu)于普通的 shell 腳本。
??
科學(xué)計(jì)算。NumPy,SciPy,Matplotlib 可以讓 Python 程序員編寫科學(xué)計(jì)算程序。
??
桌面軟件。PyQt、PySide、wxPython、PyGTK 是 Python 快速開發(fā)桌面應(yīng)用程序的
利器。
?
?服務(wù)器軟件（網(wǎng)絡(luò)軟件）.Python 對于各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持很完善，因此經(jīng)常被用于編
寫服務(wù)器軟件、網(wǎng)絡(luò)爬蟲。
??
游戲。很多游戲使用 C++編寫圖形顯示等高性能模塊，而使用 Python 或者 Lua 編寫
游戲的邏輯、服務(wù)器。相較于 Python，Lua 的功能更簡單、體積更小；而 Python 則
支持更多的特性和數(shù)據(jù)類型。
? 構(gòu)思實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品早期原型和迭代。YouTube、Google、Yahoo!、NASA 都在內(nèi)部大量
地使用 Python。




1.7 Py2.x 與 3.x 版本簡介


目前市場上有兩個(gè) Python 的版本并存著，分別是 Python 2.x 和 Python 3.x:
# 使用 python 2.x 解釋器
$ python xxx.py
# 使用 python 3.x 解釋器
$ python3 xxx.py




新的 Python 程序建議使用 Python 3.0 版本的語法
Python 2.x 是 過去的版本,解釋器名稱是 python. Python 3.x 是 現(xiàn)在和未來 主流的版本,解釋器名稱是 python3. 相對于 Python 的早期版本，這是一個(gè) 較大的升級.為了不帶入過多的累贅，Python
3.0 在設(shè)計(jì)的時(shí)候 沒有考慮向下兼容.許多早期 Python 版本設(shè)計(jì)的程序都無法在
Python 3.0 上正常執(zhí)行. Python 3.0 發(fā)布于 2008 年,到目前為止，Python 3.0 的穩(wěn)定版本已經(jīng)有很多年了:
Python 3.3 發(fā)布于 2012
Python 3.4 發(fā)布于 2014
Python 3.5 發(fā)布于 2015
Python 3.6 發(fā)布于 2016
為了照顧現(xiàn)有的程序，官方提供了一個(gè)過渡版本 —— Python 2.6,基本使用了
Python 2.x 的語法和庫,同時(shí)考慮了向 Python 3.0 的遷移，允許使用部分 Python 3.0 的
語法與函數(shù).
2010 年中推出的 Python 2.7 被確定為 最后一個(gè) Python 2.x 版本. 提示：如果開發(fā)時(shí)，無法立即使用 Python 3.0（還有極少的第三方庫不支持 3.0 的語法），




建議:
先使用 Python 3.0 版本進(jìn)行開發(fā). 然后使用 Python 2.6、Python 2.7 來執(zhí)行，并且做一些兼容性的處理.?




1.8 Python 的解釋器


Python 的解釋器 如今有多個(gè)語言的實(shí)現(xiàn)，包括：
CPython —— 官方版本的 C 語言實(shí)現(xiàn)
Jython —— 可以運(yùn)行在 Java 平臺
IronPython —— 可以運(yùn)行在 .NET 和 Mono 平臺
PyPy —— Python 實(shí)現(xiàn)的，支持 JIT 即時(shí)編譯

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python历史以及基础知识的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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