CodeFree｜喝一杯咖啡，輕鬆學 Python

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又是喝咖啡學程式系列，這次是學 Python。筆記內容包括基礎與進階兩堂課。

hiskio codefree Codefree Time（圖片來源: Hiskio Codefree）

CH 1｜關於 Python 的那些大小事

1-1｜Python 之父為什麼創造 Python？

這個我知道！聽說是聖誕節的時候太無聊而設計出來的語言，超狂的有沒有！

吉多·范羅蘇姆（Guido van Rossum） 吉多·范羅蘇姆（Guido van Rossum）（圖片來源: TechOrange）

Python 之父名為吉多·范羅蘇姆（Guido van Rossum），而 Python 是他在 1989 年聖誕假期時為了打發時間的產物。是說，這位仁兄閒起來有多狂？我上一次看到他的消息就是因為他說退休太無聊了，準備去微軟打工！

Python 設計哲學是 「優雅」 、 「明確」 、 「簡單」。它將許多的細節隱藏交由直譯器處理，讓程式設計師可以專注於思考程式邏輯而不是具體的實做細節。

有句 Python 的 Slogan：「人生苦短，我用 Python （Love is short, use python）」，這句話也側面說明了 Python 語法簡單與高效。

Python 的 Slogan：人生苦短，我用Python 人生苦短，我用Python （Love is short, use python）（圖片來源: 壹讀）

另外課程中提到，Python 擁有「可擴充」使用的彈性，我想這應該是在說明它的第三方套件？

測驗與練習

  1. 請問下列何者並非為Python的設計哲學
    • 簡單
    • 明確
    • 快速
    • 優雅

1-2｜程式的開端：向世界說你好！

兩個重點：

  1. Python 的標準輸出是 print()
  2. 輸出內容以引號將其包圍，雙引號或單引號皆可，但必須成對出現。


使用 print() 螢幕輸出：

1
 
print("Hello World!")

結果：

1
 
Hello World!

是說第一個程式寫 Hello World！的傳統是從哪裡來的？

測驗與練習

  1. 完成程式缺少的元素
    請觀察以下程式，完成程式缺少的部分並執行。 
    1
    		 
     Hello~

    答：

    1
    		 
     print("Hello~")


  2. 使用 print() 新增文字
    承上題（保留上一題的程式），請新增新的 print() 在原有的程式碼下，並輸出「Today is a good day」。 
    1
    2
    		 
     Hello~
 Today is a good day

    答：

    1
    2
    		 
     print("Hello~")
 print("Today is a good day")

1-3｜多行輸出：幾個 print 就幾行輸出

Python 在識別程式指令時，是由上往下逐一識別。理論上，呼叫幾次 print 就輸出幾行。

我會說理論上是因為…如果我在輸出內容插了換行符號的話，這到底算幾行？


多行輸出指令

1
2
 
print("Hello")
print("My name is HiSKIO!")

結果：

1
2
 
Hello
My name is HiSKIO!

測驗與練習

  1. 若電腦執行以下程式，請問總共會輸出幾行結果？ 
    1
    2
    3
    		 
     print("Hi")
 print("My name is HiSKIO")
 print("Nice to meet you!")
    • 3行
    • 1行
    • 5行

1-4｜工程師的小幫手，論註解的重要性

在電腦語言中，註解（comment）是重要的一個組成部分。

在 Clean Code 一書有提到：

如果一段註解對於理解程式碼沒有幫助，則沒必要為程式碼添加註解。

註解雖可以告訴別人你程式碼的目的，也能增強程式可讀性、可維護性，但除了一些合適的註解，如法律、資訊補充、意圖解說與闡釋外，單純使用程式碼就能表達意圖是最好的。如果是因為程式的函式、命名…等原因，讓人無法輕易理解開發者意圖，需花費大把時間寫註解的，可能重寫程式碼比較快 XDDD

等等，這邊不是 clean code 的讀書心得，先回到課程上。總之註解，好的註解可以幫助理解程式，在 Python 中，用 一個井號 # 做單行註解、用 三個雙引號 " 或 三個單引號 ' 做多行註解。


註解指令

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# 這是單行註解

"""
這是多行註解
這是多行註解
這是多行註解
這是多行註解
"""

不管是哪種註解方式，註解內容不會執行，因此輸出皆為空白。

測驗與練習

  1. 使用「單行註解」符號完成註解
    有一程式需要請你幫忙註解一行程式，請註解程式 print("Hello World"!)，其餘照常輸出。

    答：

    1
    2
    3
    		 
     # print("Hello World!")
 print("Nice to meet you")
 print(1)


  2. 運用「多行註解」符號註解程式
    承上題，請利用多行註解方法，註解程式碼，註解內容為「前兩行程式碼」，其餘照常輸出。

    答：

    1
    2
    3
    4
    5
    		 
     '''
 print("Hello World!")
 print("Nice to meet you")
 '''
 print(1)

1-5｜你不知道你錯，那就電腦告訴你錯！

當撰寫的程式不符合語法時，會得到程式語法錯誤的錯誤訊息。

1
 
print("Hello"

結果：

1
 
SyntaxError: invalid syntax


另外，錯誤訊息通常會提示錯誤在第幾行附近，甚至是哪個位置，仔細觀察訊息可以快速排除錯誤。

1
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3
4
 
File "main.py", line 2
if(a=10):
    ^
SyntaxError: invalid syntax

測驗與練習

  1. SyntaxError 代表？
    • 程式未執行
    • 程式輸出資料有誤
    • 程式語法錯誤

CH 2｜創造變數

2-1｜資料取名字：變數

變數提供具名稱的記憶體儲存空間，具有唯一性。

因 Python 的語言動態型別特性，在使用該變數前毋須宣告變數，其資料型別會根據被賦值的型別來自動定義。在建立變數時，只須給出變數名稱（name），並使用賦值運算子（=）進行賦值（"HiSKIO"）。範例如下：

1
 
name="HiSKIO"


在訂定變數名稱須遵守 Python 的變數命名規則：

  1. 變數首字元須為英文字母或底線字元。
  2. 除首字元外，其他字元僅能為英文字母、底線字元或數字。
  3. 不能是保留字，類似 int 之類的。

其他的大、小蛇式命名法…之類的使用規則應該算是 Coding Style？可以看看我之前寫的 Python Coding Style。至於課程中提到的以「使用目的」去命名，這…應該不算命名規則，這是命名常識吧 XDDD

測驗與練習

  1. 良好的變數命名習慣有助於整體程式更有架構，在閱讀時也能更方便。請觀察程式，選擇變數「today」儲存資料值為何? 
    1
    2
    3
    		 
     name="HiSKIO"
 color="blue"
 today="Saturday"
    • HiSKIO
    • Saturday
    • blue

2-2｜變數的輸出

使用變數最大的好處是，當需要運用該資料時，可以直接呼叫變數名稱得到該值，毋須重複撰寫資料內容與計算。


輸出儲存於 name 這個變數的內容

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name="HiSKIO"
print(name)
print(name)
print(name)

結果：

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3
 
HiSKIO
HiSKIO
HiSKIO


若改動變數內資料，則輸出結果也會跟著變動。舉例來說將 name 值由 「HiSKIO」 改成 「Hi」，結果如下：

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name="Hi"
print(name)
print(name)
print(name)

結果：

1
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3
 
Hi
Hi
Hi


引用變數時必須完全正確。若引用錯誤會被視為使用未宣告變數，因而找不到對應資料輸出，出現 NameError 的錯誤。

1
2
 
name="HiSKIO"
print(nam)

結果：

1
 
NameError: name 'nam' is not defined


若要做資料拼接，可在輸出時使用逗號來拼接變數。

1
2
 
name="HiSKIO"
print("My name is" , name)

結果：

1
 
My name is Hiskio


若使用多個逗號，在輸出時會依照順序，由左至右疊加。

1
2
 
name="HiSKIO"
print("My name is" , name , "nice to meet you" , "!")

結果：

1
 
My name is HiSKIO nice to meet you !


說到做字串拼接，如果複雜點的字串我應該會用字串格式化或是字串插值的方法，這兩個寫起來可讀性比較好，就是得注意一下 Pytnon 版號。

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host="HiSKIO"
visitor="Cynthia" 

## 字串格式化
print("Hello {visitor}. My name is {host}, nice to meet you !".format(visitor=visitor, host=host))

## 字串插值
print(f"Hello, {visitor}. My name is {host}, nice to meet you !")

結果：

1
2
 
Hello Cynthia. My name is HiSKIO, nice to meet you !
Hello Cynthia. My name is HiSKIO, nice to meet you !

測驗與練習

  1. 請觀察程式，請問輸出為何者? 
    1
    2
    		 
     name="HiSKIO"
 print("Hello",name,"!")
    • Hello HiSKIO !
    • Hello name !

CH 3｜資料型態

3-1｜Python 世界中的資料型態與種類

Python 資料型別有以下幾種：

  1. 數值型態（Numeric）：int, float, bool, complex
  2. 字串型態（String）：str, char
  3. 容器型態（Container）：list, set, dict, tuple


其中比較常用的資料型態，如下：

中文 英文 說明 舉例
文字 string 用引號包圍的資料內容 "Hello~Hiskio!" 'Hi~'
整數 int 常見的阿拉伯數字 5
浮點數 float 含小數的阿拉伯數字 0.23
布林值 boolean True or False，首字母大寫 True
串列 list 具備順序性的集合 ["apple","orange","pineapple","grape"]
字典 dictionary 由鍵（key）和值（value）構成 {"name":"王小明","id":249,"age":22}

測驗與練習

  1. 請觀察程式，並選擇變數 number 儲存的資料型態為何? 
    1
    		 
     number="5"
    • 文字
    • 數字
    • 布林值

3-2｜資料型態：文字

在賦值文字變數時，可使用引號來表字串的資料型態，雙引號 "" 或單引號'' 都行，Python 沒有用這個來區分字串或字元。

像我自己習慣最外層是雙引號，我同事的話則是保留 C 習慣，字元用單引號、字串用雙引號，反正整個專案記得統一就好，不統一也不會怎樣，就是逼死處女座而已。

若引號內沒有任何資料，則稱為空字串。

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id="" #變數id的資料值等於空，因為雙引號內無任何資料
print(id) #輸出無任何資料


字串可透過加號由左至右拼接。

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2
 
name="HiSKIO"+"!" 
print(name)

結果：

1
 
HiSKIO!


教材中說到，對於數學四則運算符號（+ - * /），文字只支援「加號」符號。我想它這句話的意思，是說只有加號能支援被加數跟加數都是文字，其他的運算符號無法，會直接迸出 TypeError。

但若是被乘數是文字、乘數是數字，這情況是成立的：

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say1 = "重要的事要說三次！"
say3 = say1 * 3
print(say3)

結果：

1
 
重要的事要說三次！重要的事要說三次！重要的事要說三次！

測驗與練習

  1. 以變數設立字串
    請用變數 color 設立一個字串，儲存「blue」並輸出變數 color。

    答：

    1
    2
    		 
     color="blue"
 print(color)


  2. 使用加號完成文字相加
    請設計一道程式，觀察以下執行後的結果格式，將文字相加，變數 color 與 data 分別儲存「blue」與「book」。

    答：

    1
    2
    3
    		 
     color="blue"
 data="book"
 print(color+data)

3-3｜資料型態：數字

Python 常見的數字型態有整數 int 和浮點數 float 兩種。跟其他語言不同，Python 浮點數並沒有單雙精度，也就是 float 與 double，的區別。不過 Python 中的 float 與其他程式語言中的 double 具有相同的精度。

兩兩數字資料型態可以任意使用四則運算符號進行運算，不過當整數和浮點數互相運算時得出結果會是浮點數。

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a=8
b=5.5
print(type(a+b))

結果：

1
 
<class 'float'>


對了課程中沒提及，這些運算符號稱為 運算子（operator），而用來算術計算的被特稱為 算術運算子（arithmetic operator） ，而常見的算術運算子除四則運算符號外，還包括取商數、取餘數跟次方三種。

運算子 功能 範例
+ 加 a + b #8+5=13
- 減 a - b #8-5=3
* 乘 a * b #8*5=40
/ 除 a / b #8/5=1.6
// 取商數 a // b #8//5=1
% 取餘數 a % b #8%5 取餘數 3
** 指數 a ** b #8的5次方=32768

上述這種運算式（expression）是由兩個運算元（operand）與一個運算子所構成。最後的計算結果可依需求直接輸出、賦值到新的變數或寫回原變數。

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a=8
#直接輸出
print(a+3) #11

#賦值到新的變數
c=a+3 #c=11

#寫回原變數
a=a+3 #a=11

如果是寫回原變數，可省略被運算元，將運算子後面加上 =：

1
 
a+=3 #a=11


進行除法運算時，得注意除數不得為 0。在數學上除以 0 沒有意義，但在電腦中除以 0 它會直接掛給你看：

1
 
print(10/0)

結果：

1
 
ZeroDivisionError: division by zero

恩…好像也不一定直接掛，看語言跟資料型別吧。像是 Java 除以 0 也是得 error、除以 0.0 會得 infinity、0 除以 0 則會得到 NaN。Javascript 好像也是，不過 Python 必掛掉就是了。

測驗與練習

  1. 有兩個變數 a 與 b，分別儲存 7 和 9，請觀察輸出結果，找出使用的四則運算符號 
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     a=7
 b=9

    輸出結果

    1
    		 
     -2 40353607
    • a-b , a*b
    • a+b , a%b
    • a+b , a//b
    • a-b , a**b

CH 4｜流程控制

4-1｜識別程式碼的好夥伴 — 縮排

Python 是個採用越位規則 :soccer: 的程式語言。該種語言是透過縮排來表示區塊，而非大括號或關鍵詞來確定結構；也就是說，在 Python 中 同樣的縮排代表其程式是同一個區塊。因此當你縮排錯誤，Python 會毫不留情地給你報錯：

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print("Hello~")
    print(1)

結果：

1
 
IndentationError: unexpected indent


在課程中它是 Tab 來縮排，不過要注意的是 Tab 在不同的環境、不同的編輯器開啟，所呈現的效果會不同，可能會被展開成空格，有的不會，即便展開成空格也有 4 個或 8 個的長度區別。記得有一次進 code 就是因為這樣產生了 conflict。


所以你說我是空白派的嗎？其實不算，因為我習慣按 Tab 縮排；但你說我是 Tab 派的嗎？也不算，因為我會習慣調整 IDE 讓它在按下 Tab 時插入 4 個空格。不管哪一派，反正你統一一種用就是了。

雖然我記得看過人家的實驗兩種混用是也行，就是得算好 Tab 跟空格的數量，但如果你真的這樣搞絕對會被其他開發者爆打的 XDDD

縮排，Tab 還是空格？ 縮排，Tab 還是空格？（圖片來源: Naidile (@_Naidile) / Twitter）

測驗與練習

  1. 請選出縮排的使用用意與對應的鍵盤按鍵
    • 用意：區分程式碼、對應按鍵：Backspace
    • 用意：成立流程控制、對應按鍵：Tab
    • 用意：區分程式碼、對應按鍵：Tab

4-2、if 流程控制

if 的流程控制簡單來說就是如果符合什麼條件就去做什麼動作。而在程式語言書寫方面，會有條件式、冒號與縮排等元素，一旦括號內條件成立時，則執行縮排內的程式。

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2
 
if(設立條件):
   #達成條件下的狀況

以一個生活化的例子來說：「如果期中考數學考了100分，媽媽就會獎勵我一塊雞排」，將它撰寫成虛擬碼則會變成：

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2
 
if(期中考數學考100分):
   print("獎勵雞排")


在進行條件判斷時會用到 關係運算子（Relational operator） 或稱 比較運算子（Comparison operator） 來比較兩數間的關係。

關係運算子 意義 使用範例 範例運算結果
== 等於 1+1 == 2 True, 1
!= 不等於 3 != 4 True, 1
> 大於 5 > 6 False, 0
>= 大於等於 7 >= 8 False, 0
< 小於 9 < 10 True, 1
<= 小於等於 10 <= 10 True, 1

將前面的虛擬碼用關係運算子來撰寫的話會變成：

1
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3
 
score=100
if(score==100):
   print("獎勵雞排")

現在寫習慣了是還好，但剛開始學寫程式的時候常常把等於的運算子打成 =，每次都 debug 好久 XDDD


說到錯誤，這部分在撰寫時常見的錯誤不外乎是少冒號或縮排錯誤，不過這些錯誤都能從錯誤訊息得知：

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3
 
score=100
if(score==100)
   print("獎勵雞排")

結果：

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File "main.py", line 2
if(score==100)
             ^
SyntaxError: invalid syntax


或是

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score=90
if(score==100):
print("獎勵雞排")
#90分未符合，但無縮排故都會輸出

結果：

1
2
3
4
 
File "main.py", line 3
print("獎勵雞排")
^
IndentationError: expected an indented bloc

測驗與練習

  1. 使用 if 流程控制判斷餘數
    請設計一支程式，設立兩個整數變數 a 與 b ， a 與 b 分別儲存 10 與 5 判斷兩個變數相除（a/b）餘數是否為 0 ，若餘數為 0，輸出餘數為 0。

    答：

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    5
    6
    		 
     a=10
 b=5

 #a除以b的餘數等於多少為整除~，注意if架構符號
 if(a % b == 0):      
   print("餘數為0")

4-3｜else 例外處理

有 if 怎麼會沒有 else 呢 XDDD

在未達成條件時，也有觸發相對應的情況，因此可以用 else 來控制程式。

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score=100
if(score==100):
   print("獎勵雞排")
else:
   print("沒獎勵~")

結果

1
 
獎勵雞排

測驗與練習

  1. else 例外情況
    承上單元實作練習，請設計一支程式，設立兩個整數變數 a 與 b ， a 與 b 分別儲存 11 與 5，判斷兩變數餘數是否為 0，若兩整數相除後餘數為 0，輸出餘數為 0 ；若兩整數相除後餘數不為 0，請輸出餘數不為 0。

    答：

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    5
    6
    		 
     a=11
 b=5
 if(a%b==0):
     print("餘數為0")
 else:
   print("餘數不為0")

4-4｜elif 多重流程控制判斷

不過現實生活並非非黑即白，是會出現許多的可能。例如：媽媽說考 100 分，獎勵雞排；若沒有 100 分但有 90 分以上，就獎勵杯珍珠奶茶：連 90 分都沒有就只能空手而回了。

這種情境下 if...else... 可能會不好使，改使用多重判斷的 elif 會是比較好的選擇：

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score=95
if(score==100):
   print("獎勵雞排")
elif(score>=90):
   print("獎勵珍珠奶茶")
else:
   print("沒有獎勵")

電腦在進行判讀時，是由上往下執行：

  • step 1：先判斷 score 是否等於 100，達成條件就停止判斷，沒有達成條件則往下繼續執行。
  • step 2：是否大於等於 90，達成則不會繼續往下執行。
  • step 3：皆無達成上述條件，停止執行。

測驗與練習

  1. 符號多重條件判斷
    請幫忙設計一個計算機程式，判斷變數 notation 中儲存的四則運算符號，變數 notataion 儲存為「+」。

    若 notation 儲存為「+」，則輸出「符號:加」；notation儲存為「-」，則輸出「符號:減」；notation儲存為「*」，則輸出「符號:乘」；notation儲存為「/」，則輸出「符號:除」

    答：

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    8
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     notation="+"
 if(notation=="+"):
   print("符號:加")
 elif(notation=="-"):
     print("符號:減")
 elif(notation=="*"):
     print("符號:乘")
 elif(notation=="/"):
     print("符號:除")

    嘖嘖，Python 沒有 Swich-case 可以用。

4-5｜巢狀 if 流程控制

多層的條件判斷可稱為巢狀 if 流程控制，簡單來說來說，就是在條件成立後再做另一層條件判斷。在寫這種結構的時候，更需要注意同樣縮排的程式碼為同一區塊，當然冒號也別忘了：

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if(條件1):
    #達成條件1的情況
    if(條件1-1):
        #達成條件1和條件1-1的情況
    else(條件1-2):
        #達成條件1和條件1-2的情況

是說，如果你覺得巢狀多到難以閱讀，或是已經會混淆縮排的狀況，真心建議重構你的程式碼 XDDD


一樣來個傷媽媽荷包的範例：「若媽媽規定期中考數學考 100 分而且國文也考 100 分，就獎勵雞排和泡芙。」

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math_score=100
chinese_score=100
# Step1
if(math_score==100):
    # Step2
    if(chinese_score==100):
        print("獎勵雞排和泡芙")
    # Step3
    print("數學分數達成，但國文分數並未達成")

是說，它的範例程式碼有點問題。如果這樣寫最終輸出結果會是：

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2
 
獎勵雞排和泡芙
數學分數達成，但國文分數並未達成

因為它 Step3 那行輸出並沒任何條件判斷，換句話說只要達成 Step1 的條件後，Step3 就一定會輸出。如果按照題意改的話，應該要多加一個 else：

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10
 
math_score=100
chinese_score=100
# Step1
if(math_score==100):
    # Step2
    if(chinese_score==100):
        print("獎勵雞排和泡芙")
    # Step3
    else:
        print("數學分數達成，但國文分數並未達成")

測驗與練習

  1. 巢狀 if 流程控制判斷贈品
    請設計一支程式判斷，消費者是否得到贈品，變數 totalcash 與 purchase 分別儲存「1000」與「鳳梨」，規則如下:
    • 若消費者購買金額達「1000元」，而且購買物為「鳳梨」，則輸出「環保購物袋」
    • 若消費金額未達 1000 元，則直接輸出「無贈品」

    答：

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     totalcash=1000
 purchase="鳳梨"

 if(totalcash==1000 and purchase=="鳳梨"):
   print("環保購物袋")
 else:
   print("無贈品")

    呃…寫完才發現不合題意，沒用巢狀結構。算了不理它了。

4-6｜符號 and 與 or

像剛剛那種簡單條件判斷，很少會把它拆成巢狀來寫，更多時候會用邏輯運算子（Logical operators），來釐清所有條件之間的關係。常用的邏輯運算子有and、or 和 not 三種，運算的結果不是 True 就是 False。


讓我們繼續獻祭媽媽的錢包

  • 條件皆達成： 數學考100分 而且（and） 國文考100分 → 獎勵雞排和泡芙
  • 條件其一達成： 數學考100分 或者（or） 國文考100分 → 獎勵雞排 
    1
    2
    3
    4
    		 
    if(math_score==100 and chinese_score==100):
 print("獎勵雞排和泡芙")
elif(math_score==100 or CH chinese_score==100):
 print("獎勵雞排")


題外話，如果兩邊運算元都是布林值的情況下，這時 and 跟 or 會跟位元運算子的 & 和 | 等價。不過還是別這麼做會比較好，小心把自己給搞混了。

測驗與練習

  1. 使用 and 或 or 符號完成流程控制判斷
    請設計一支程式判斷，根據下列規則，判斷消費者得到贈品的狀況，變數 totalcash 與 purchase 分別儲存「1000」與「葡萄」，並善用 and 與 or 的用法。
    • 若購買金額達「1000元」，而且購買物為「鳳梨」，兩者皆達成則輸出「環保購物袋」
    • 若購買金額達「1000元」，或者購買物為「鳳梨」，達到其中一個規則，則輸出「鳳梨軟糖一顆」
    • 若上述規則皆未達到，則輸出「無贈品」

    答：

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    		 
     totalcash=1000
 purchase="葡萄"

 if(totalcash==1000 and purchase=="鳳梨"):
     print("環保購物袋")
 elif(totalcash==1000 or purchase=="鳳梨"):
     print("鳳梨軟糖一顆")
 else:
     print("無贈品")

CH 5｜for 迴圈

5-1｜迴圈介紹

另一種常見的控制流程方法是迴圈，它在程式中只被撰寫一次，但可能會重複執行數次。在 Python 中實作迴圈的方式有 for 迴圈和 while 迴圈兩種。


不過實作迴圈前，這邊先來介紹迴圈控制的指令 break 與 continue：

  • break：打破迴圈，強制跳出整個迴圈。
  • continue：停止本次迴圈動作，但迴圈整體沒有結束，繼續進入下一輪。

另外還有一個比較少用的指令 pass，它是 do nothing 的概念。我自己都拿它搭配 TODO 的註解來使用來。

測驗與練習

  1. 下列迴圈重要指令當中，何者是在迴圈指令當中，直接打破迴圈，使程式強制跳出迴圈？
    • break
    • for loop
    • continue

5-2｜無窮迴圈

注意迴圈執行狀況，勿出現無窮迴圈的情況。

什麼是無窮迴圈？就是讓迴圈永遠執行就叫無窮迴圈。通常發生終止條件未設定好，導致迴圈不斷執行無法停止動作，最終會導致電腦記憶體不足而發生當機的情況。

所以撰寫迴圈時，請確定程式中至少有個地方是會讓迴圈終止。不過說是這麼說啦，通常寫迴圈都會有終止條件，但偏偏中間做運算的時候出了差錯，導致無窮迴圈的產生，這種情況就真的很難抓蟲呀…

測驗與練習

  1. 請選出導致電腦發生「無窮迴圈」的情況
    • 沒有設定好迴圈的條件，電腦不知道什麼時候要停止重複的動作
    • 有設定好迴圈的條件，電腦明確知道什麼時候要停止重複的動作

5-3｜for 迴圈架構：(首項、末項、差值)

在 for 迴圈的架構中會存在一個迴圈變數-初始值、條件、遞增值，使在疊代過程中能知曉執行順序。不過在課程中，初始值、條件、遞增值三個詞它使用的首項、末項、差值：

1
2
 
for i in range(首項，末項，差值):
   #要重複執行的指令


常見的次數控制型迴圈多會搭配 range 來函數使用，在函數中會定義首項、末項與差值的參數：

  • 首項
    初始值。迴圈的起始點，也就是變數 i 的起始數字，預設為 0。例如 range(0,5) 等價於 range(5)。
  • 末項
    條件。迴圈結束的條件，在差值為正時，當變數 i 大於等於該值即會終止迴圈，因此終點值是不會執行的！舉例來說，range(0,5) 是 [0, 1, 2, 3, 4] 沒有 5。
  • 差值
    遞增值。每一輪迴圈結束後，變數 i 會加上此差值，作為下一輪迴圈的變數值，預設為 1。因此， range(0,5,1) 等價於 range(0,5)。


實際執行結果如下：

1
2
 
for i in range(0,3,1):
    print(i)

人工直譯的話其過程如下：

起始值給變數 i 確認變數 i 是否小於末項 執行輸出 賦予差值給變數 i
i=0 i<3(成立則繼續) print(0) i=0+1=1
i=1 i<3(成立則繼續) print(1) i=1+1=2
i=2 i<3(成立則繼續) print(2) i=2+1=3
i=3 i<3(不成立則結束回圈) 已跳出程式 已跳出程式

因此最終輸出：

1
2
3
 
1
2
3
 
0
1
2


在課程中提到，當迴圈的首項一定要小於末項。因為當首項大於末項且差值為1時，是沒有辦法執行該迴圈的，因為首項大於末項使終止恆成立，則無法進入迴圈。

其實這句話不完全正確，當首項大於末項且差值為正數時，的確無法執行迴圈。但差值也可為負數，這樣就會是一個遞減型的計數器，只是要稍微注意一下末項的判斷條件會與正數剛好相反。舉例來說，range(0,5,1) 是當變數大於等於 5 時，即會終止迴圈；range(5,0,-1) 則是變數小於等於 0 時，終止迴圈。

測驗與練習

  1. 以「range」控制迴圈執行
    請設計一支程式，利用 for 迴圈，首項為 1、末項為 8、差值為 2，執行並輸出每一次迴圈中執行的結果。

    答：

    1
    2
    		 
     for i in range(1,8,2):
     print(i)


  2. 觀察 for 迴圈程式執行結果並完成程式改寫
    承上題，若輸出規律變為如下，請觀察以下輸出規律，並利用 for 迴圈完成程式撰寫。

    • 每一行兩數字間有一空格，使用逗點輸出變數
    • 觀察每一行兩個輸出內容之間的數學關係（加、減、乘、除、商、餘、指數） 
      1
      2
      3
      4
      		 
       1 1
 3 9
 5 25
 7 49

    答：

    1
    2
    		 
     for i in range(1,8,2):
     print(i,(i**2))

5-4｜for 迴圈裡的流程控制

迴圈可以搭配 if 條件判斷使用，在迴圈裡面設立條件以控制迴圈。

1
2
3
4
 
for i in range(0,5,1):
   if(i==2):
      break
   print(i)

結果：

1
2
 
0
1


另一個迴圈控制指令 continue 的效果如下：

1
2
3
4
 
for i in range(0,5,1):
   if(i==2):
      continue
   print(i)

結果：

1
2
3
4
 
0
1
3
4

不同於 break 的直接結束迴圈，continue 只是停止本次迴圈動作，繼續進入下一輪。因此會看到一個遇到 2 時，輸出就停止了；另一個則是跳過不輸出 2。

測驗與練習

  1. 以 break/continue 控制 for 迴圈
    請改寫下列程式，新增一個 if 流程控制當控制迴圈的變數 i 為 5 時，跳過當次輸出，其餘正常輸出。

    答：

    1
    2
    3
    4
    		 
     for i in range(1,10,1):
     if(i==5):
       continue
     print(i)

5-5｜巢狀 for 迴圈

跟巢狀 if 流程一樣，多層的 for 迴圈稱為for 巢狀迴圈。撰寫的時候除了一樣要注意縮排外，另外要注意的是變數的作用域，外層迴圈的變數會作用於內層迴圈之中，因此不同層的迴圈必需要用不同的變數去控制迴圈，否則兩者控制變數會被互相覆寫。

1
2
3
 
for i in range(3,5,1):
   for j in range(0,3,1):
      print(i,j)

再來當一次人工直譯器：

外層變數 i i<5? 內層變數 j j<3？
i=3 成立 j=0 成立
    j=1 成立
    j=2 成立
    j=3 不成立則跳出內層迴圈

完成內層後，回到外層重新賦值變數 i ，重新進入內層迴圈，再一次以 range(0,3,1) 執行：

外層變數 i i<5? 內層變數 j j<3？
i=4 成立 j=0 成立
    j=1 成立
    j=2 成立
    j=3 不成立則跳出內層迴圈

最終輸出結果如下：

1
2
3
4
5
6
 
3 0
3 1
3 2
4 0
4 1
4 2

測驗與練習

  1. 觀察程式執行後的結果完成缺少的巢狀 for 元素
    請觀察輸出範例，觀察輸出數字，並根據提示程式碼填寫遺漏的程式碼。 
    1
    2
    3
    		 
     for i in range(0,,1): #少了末項數字該寫什麼呢?
     for j in range(0,,1): #少了末項數字該寫什麼呢?
         print(i,j)

    輸出數字：

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    		 
     0 0
 0 1
 1 0
 1 1
 2 0
 2 1

    答：

    1
    2
    3
    		 
     for i in range(0,3,1): #少了末項數字該寫什麼呢?
     for j in range(0,2,1): #少了末項數字該寫什麼呢?
         print(i,j)

CH 6｜while 迴圈

6-1｜當 while 迴圈條件成立時

除 for 迴圈外，另一種實作迴圈的方式是 while 迴圈，兩者在架構上及用途上大相逕庭。從英文的角度來看，while 的用法可以理解成當…的時候，放到 Python 中就是當括號的條件成立的時候：

1
2
 
while(條件判斷):
   #要重複執行的指令


不同於 for 迴圈有一個很明顯的計數器的存在，在 while 迴圈中只要判斷條件成立，就會一直執行下去，並沒有執行次數的初始限制在；因此較適合用於不確定會執行幾次，但只要條件符合就一直執行的情況。所以在寫 while 迴圈要注意迴圈終止條件的檢查，不然真的很容易搞出無窮迴圈。

1
2
3
4
5
 
number=3

while(number<8): 
   print(number)
   number+=1

結果：

1
2
3
4
5
 
3
4
5
6
7

測驗與練習

  1. 以 while 迴圈完成程式
    請設計一支程式碼，觀察輸出情況並使用 while 迴圈完成程式撰寫。 
    1
    2
    3
    4
    		 
     2
 4
 6
 8

    答：

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    		 
     number=2

 #設立while迴圈
 while(number<10): 
     print(number)
     number+=2

6-2｜while 迴圈裡的流程控制

在 while 迴圈中有一種寫法是 while(True)，它會強迫條件判斷一直成立，此時必須搭配 break 來對迴圈進行控制，否則絕對是無窮迴圈 XDDD

1
2
3
4
5
6
 
number=0
while(True):
   if(number==3): 
      break 
   print(number)
   number+=1

結果：

1
2
3
 
1
2
3
 
0
1
2


沒有認真去看過 Python 的原始碼，不過就行為來說 while 後面的判斷式跟 bool() 的行為一樣，有興趣的可以去看看上次踩的坑。while 只有在下列情況回傳 False 而已，其他狀況都是回傳 True：

  1. 傳入 False 值。
  2. 傳入 None。
  3. 傳入空值，如：空陣列、空列表、空字典、空字串…等。
  4. 傳入數字 0 ，資料型態為整數或浮點數都算。
  5. 傳入物件類別具有 __bool __ 或 __len（）__，且其回傳值為 False 或 0。

所以如果傳入其他的情況，會被視為 while(True) 繼續向下執行：

1
2
3
4
5
6
 
number=0
while(1): #視為while(True)
   if(number==3): 
      break
   print(number)
   number+=1

結果：

1
2
3
4
 
0
1
2

測驗與練習

  1. 使用 if 流程控制 while 迴圈
    請完成下列程式，有一變數 a=5，使用 while(True)，在迴圈內每完成一次就讓 a+1，當 a 大於 10 時，則停止迴圈，輸出當下變數 a 的數值。 
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    		 
     5
 6
 7
 8
 9
 10
 11

    答：

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    		 
     a=5

 #設立while迴圈
 while(True):
     #判斷是否停止迴圈「continue/break」
     if a > 10:
         break
     print(a)
     a += 1
     #變動變數a控制迴圈執行狀況

    題目有點問題，在它要求的輸出結果中有 11，但按文字敘述 a 大於 10 時停止迴圈，不應該列出 11 才對，而它批改的答案中也果然沒有 11。

6-3｜while 運用

基本上，上述所提到的流程控制，都可以相互使用，只要邏輯成立，就可以使程式順利執行。

讓我們繼續殘害媽媽的錢包：

  • 如果數學考試考了 100 分，就會得到 10 張「獎勵雞排兌換卷」
  • 若數學分數介於 90~100 之間（不包含 100 分），就會得到 3 張「獎勵雞排兌換卷」
  • 若低於 90 分，則「無獎勵」 
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    		 
    math_score=90
if(math_score==100):
  number=0
  while(number<10):
      print(number+1,"獎勵雞排兌換卷")
      number+=1
elif(math_score>=90):
  number=0
  for number in range(0,3,1):
      print(number+1,"獎勵雞排兌換卷")
else:
 print("無獎勵")

測驗與練習

  1. while 迴圈應用練習
    請設計一支程式，使用 while 迴圈執行 20 以內（不含 20）的偶數相加，並以變數 sum 儲存總和，意即 1~19 的所有偶數相加（2、4、8、10、12、14、16、18）。
    • 偶數定義：可被2整除（被2除後餘數為0）
    • 和為 90

    答：

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    		 
     a=0
 sum=0

 #設立「while迴圈」
 while(a<20): 
     if(a%2==0): #若a為偶數
         #sum加總a
         sum += a

     #變數a做更動以控制while迴圈
     a += 1
 print(sum)

CH 7｜資料型態：串列

7-1｜串列的架構

串列（list）是一種容器資料型別，可以用來儲存一連串有順序性的元素。例如我們要儲存資料 「hi」、「你好」、「Bonjour」、「こんにちは」、「15」，一共五項資料，換成串列儲存就可以變為：

1
2
3
4
 
# 設定串列的方法：以中括號將儲存的資料前後包起來，並以逗點隔開。
# 變數名稱=[儲存資料內容（用逗點隔開）]
mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15]
print(mylist)

結果：

1
 
['hi', '你好', 'Bonjour', 'こんにちは', 15]

測驗與練習

  1. 使用中括號完成串列
    請設計一支程式，新增一個串列 fruit 儲存下列水果名稱，並輸出一整個串列。 
    1
    		 
     "apple","orange","pineapple","grape"

    答：

    1
    2
    		 
     fruit=["apple","orange","pineapple","grape"]    #想想看少了什麼串列符號
 print(fruit) #輸出一整個串列

7-2｜串列的長度

串列長度有多長，取決於串列內部總共有多少筆資料。在 Python 中有提供一函數能快速回傳串列長度：

1
 
len(串列變數名稱)


還是剛剛的串列例子：

1
2
 
mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15]
print(len(mylist))

在串列中一共有 5 筆資料，因此串列長度輸出為 5：

1
 
5

測驗與練習

  1. 使用 len() 輸出串列長度
    承上單元題目，請輸出該串列 fruit 的長度，不可以用 print(4) 直接輸出。

    答：

    1
    2
    		 
     fruit=["apple","orange","pineapple","grape"]
 print(len(fruit))#輸出該串列長度

    這題目可以！直接輸出 4，害我想到翻轉二元樹的笑話 XDDD

7-3｜獲取取串列資料

因串列中儲存的資料具備順序性，因此若需要獲取串列中的資料時，可以使用索引值來提取，第一筆資料由 0 開始，以此類推，直到最後一筆。

串列中的索引值 串列中的索引值（圖片來源: Codefree - Python 進階篇）

針對最後一筆資料，除可使用 總長度-1 來表示外，也可以直接使用 -1 來讀取。


1
2
3
 
mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15]
print(mylist[4])
print(mylist[-1])

結果：

1
2
 
15
15


如果存取了超過串列長度的索引，會而引起的 IndexError：

1
2
 
mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15]
print(mylist[5])

結果：

1
 
IndexError: list index out of range

測驗與練習

  1. 透過串列索引值讀取串列資料
    承上單元題目，請輸出串列 fruit 第一個存入的資料。

    答：

    1
    2
    		 
     fruit=["apple","orange","pineapple","grape"]
 print(fruit[0])

7-4｜新增串列的資料

如要新增資料到串列中，存在 3 種方法：

  • .append(新增資料)：新增資料至串列最後一筆 
    1
    2
    3
    4
    		 
      mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15]
  mylist.append("안녕") 

  print(mylist)

    結果：

    1
    		 
      ['hi', '你好', 'Bonjour', 'こんにちは', 15, '안녕']
  • .insert(指定位置,新增資料)：新增資料至串列指定位置 
    1
    2
    3
    4
    		 
      mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15]
  mylist.insert(0,"Olá") #指定把資料放到第0個位子

  print(mylist)

    結果：

    1
    		 
      ['Olá', 'hi', '你好', 'Bonjour', 'こんにちは', 15]
  • .extend([多筆資料])：新增多筆資料至串列後方 
    1
    2
    3
    4
    		 
      mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15]
  mylist.extend(["Olá","안녕"])

  print(mylist)

    結果：

    1
    		 
      ['hi', '你好', 'Bonjour', 'こんにちは', 15, 'Olá', '안녕']

測驗與練習

  1. 新增資料值至串列最後
    請使用「新增資料值至串列最後」的方法，新增新的資料「peach」至串列 fruit 最後，並輸出一整個串列。 
    1
    		 
     ['apple', 'orange', 'pineapple', 'grape', 'peach']

    答：

    1
    2
    3
    		 
     fruit=["apple","orange","pineapple","grape"]
 fruit.append("peach")
 print(fruit)


  2. 新增資料值至串列指定位置
    承上題，請使用新增多筆資料值至串列後方的方法，新增新的資料「tomato」、「lemon」至串列 fruit 最後，並輸出一整個串列。 
    1
    		 
     ['guava', 'apple', 'orange', 'pineapple', 'grape', 'peach']

    答：

    1
    2
    3
    4
    		 
     fruit=["apple","orange","pineapple","grape"]
 fruit.append("peach")
 fruit.insert(0,"guava")
 print(fruit)


    - 挑戰3. 新增多筆資料值至串列後方
    承上題，請使用「新增多筆資料值至串列後方」的方法，新增新的資料「tomato」、「lemon」至串列fruit最後，並輸出一整個串列。

    1
    		 
     ['guava', 'apple', 'orange', 'pineapple', 'grape', 'peach', 'tomato', 'lemon']

    答：

    1
    2
    3
    4
    5
    		 
     fruit=["apple","orange","pineapple","grape"]
 fruit.append("peach")
 fruit.insert(0,"guava")
 fruit.extend(["tomato", "lemon"])
 print(fruit)

7-5｜刪除串列的資料

有新增就有刪除！不過刪除串列資料的方法則只有 2 種：

  • del 串列變數名稱[欲刪除資料的位置]：刪除串列特定索引值資料 
    1
    2
    3
    4
    		 
      mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15]
  del mylist[0]
    
  print(mylist)

    結果：

    1
    2
    		 
      ['你好', 'Bonjour', 'こんにちは', 15]
  #刪除完資料後，會自動遞補資料，因此索引值0為你好
  • .remove(資料內容)：刪除串列內指定資料
    若存在相同資料時，會砍最左邊的，也就是砍索引值小的。 
    1
    2
    3
    		 
      mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15,"こんにちは"]
  mylist.remove("こんにちは")
  print(mylist)

    結果：

    1
    		 
      ['hi', '你好', 'Bonjour', 15, 'こんにちは']


如果指定刪除的資料不在串列時，會得到 ValueError：

1
2
3
 
mylist=["hi","你好","Bonjour","こんにちは",15,"こんにちは"]
mylist.remove("안녕")
print(mylist)

結果：

1
 
ValueError: list.remove(x): x not in list

測驗與練習

  1. 指定刪除串列的資料
    請利用串列刪除方法，刪除串列 fruit 最後一個資料內容。請使用程式找出最後一個位子，勿輸出 del fruit[3] 
    1
    		 
     ['apple', 'orange', 'pineapple']

    答：

    1
    2
    3
    		 
     fruit=["apple","orange","pineapple","grape"]
 del fruit[len(fruit)-1]
 print(fruit)


  2. 刪除串列內特定資料值
    承上題，請刪除串列 fruit 中資料名稱為「pineapple」的資料。 
    1
    		 
     ['apple', 'orange']

    答：

    1
    2
    3
    4
    		 
     fruit=["apple","orange","pineapple","grape"]
 del fruit[len(fruit)-1]
 fruit.remove("pineapple")
 print(fruit)

7-6｜串列綜合運用

請設計一支程式，運用前面章節所學到的串列方法，完成下列實作練習規定：

  1. 使用新增串列資料方法新增資料
    運用新增方法新增資料至串列 country 中，資料值為：「Japan」,「India」,「Algeria」,「Brazil」，最後輸出該串列。

    答：

    1
    2
    3
    4
    		 
     country=[]
 #1
 country.extend(['Japan', 'India', 'Algeria', 'Brazil'])
 print(country)


  2. 將「該串列長度」資料放至特定位子
    計算串列 country 長度，並將結果新增至串列最一開始的位子，輸出整個串列內容。

    答：

    1
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    3
    4
    5
    6
    7
    		 
     country=[]
 #1
 country.extend(['Japan', 'India', 'Algeria', 'Brazil'])
 #2
 country.insert(0,len(country))

 print(country)


  3. 刪除串列規定資料值
    刪除串列最後一個資料值，並輸出該串列。 答： 
    1
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    7
    8
    9
    		 
     country=[]
 #1
 country.extend(['Japan', 'India', 'Algeria', 'Brazil'])
 #2
 country.insert(0,len(country))
 #3
 del country[len(country)-1]

 print(country)


  4. 修改串列資料值
    修改串列索引值第 0 位的資料內容，讀取第 0 位資料值後減 1，並輸出該串列。

    答：

    1
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    4
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    11
    		 
     country=[]
 #1
 country.extend(['Japan', 'India', 'Algeria', 'Brazil'])
 #2
 country.insert(0,len(country))
 #3
 del country[len(country)-1]
 #4
 country[0] -= 1

 print(country)

CH 8｜資料型態：字典

8-1｜字典架構

字典是 Python 所提供的另一種容器資料型別，在儲存資料時會以鍵（key）和值（value）組合。其中 key 值具備唯一性，如果存在相同 key 值，後面會蓋掉前面宣告；但反之 value 值並不具備該特性。因此有可能會出現一個 key 值對應一個 value 值，但 value 值卻有可能對應多個 key 值。

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8
 
# 儲存資料時會以 key 和 value 組合，以逗點隔開資料，並且使用「大括號」包圍資料。
apple={
    "name":"蘋果",
    "color":"red",
    "number":12,
    "variety":["青森蘋果","五爪蘋果","智利蘋果"]
}
print(apple)

結果：

1
 
{'name': '蘋果', 'number': 12, 'color': 'red', 'variety': ['青森蘋果', '五爪蘋果', '智利蘋果']}

與串列不同的是，字典並沒有固定排序，因此每次執行輸出時的資料順序各不相同；因此，字典通常會用在不在意排順序的資料上。

格式上類似 JSON ，兩者都是種結構化資料，皆是利用 key 作為分類關鍵字，將儲存內資料依照各定方式進行分類，這些資料可以是字串、數字、布林、容器資料型別…等資料格式。

容器資料型別
  • List（串列）：一個值可變、可重複、存放有順序性的資料結構。
  • Tuple（元組）：一個值不可變、可重複、存放有順序性的資料結構。
  • Set（集合）：一個值可變、不可重複、存放沒有順序性的資料結構。
  • Dictionary（字典）：一個值可變、可重複、存放沒有順序性且使用唯一 Key的資料結構。

測驗與練習

  1. 以字典方式儲存資料
    請設計一支程式儲存關於「人類」的資料值，字典名稱為「people」分類與資料為下，請輸出整個字典內容。

    資料內容：

    • name :人類
    • variety :white,black,yellow
    • gender :male,female
    • age :0,12,18,45,60

    答：

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     people={
         "name":"人類",
         "variety":["white","black","yellow"],
         "gender":["male","female"],
         "age":[0,12,18,45,60]
         }
 print(people)

8-2｜字典取資料值

因為字典不具備順序性，因此不存在索引值。若要提取字典中的資料，則需透過直接指定 key 的方式，來讀取相對應的 value。

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7
 
apple={
    "name":"蘋果",
    "color":"red",
    "number":12,
    "variety":["青森蘋果","五爪蘋果","智利蘋果"]
}
print(apple["number"])

結果：

1
 
12

測驗與練習

  1. 讀取字典資料值
    承上單元題目，請輸出鍵（key）為「gender」的資料值。

    答：

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     people={
     "name":"人類",
     "variety":["white","black","yellow"],
     "gender":["male","female"],
     "age":[0,12,18,45,60]
 }

 print(people["gender"])

8-3｜字典新增資料值

也因為它不具備順序性，因此在新增的時候只需要透過新增 key 並賦其 value 值的方式即可。

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apple={
    "name":"蘋果",
    "color":"red",
    "number":12,
    "variety":["青森蘋果","五爪蘋果","智利蘋果"]
}
apple["cook"]="apple pie"
print(apple)

結果：

1
 
{'color': 'red', 'number': 12, 'name': '蘋果', 'variety': ['青森蘋果', '五爪蘋果', '智利蘋果'], 'cook': 'apple pie'}

測驗與練習

  1. 新增資料值至字典中儲存
    承上單元題目，請運用字典新增方式新增下列 key 與 value，並輸出一整個字典內容。 
    1
    		 
     single:["yes","no"]

    答：

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     people={
     "name":"人類",
     "variety":["white","black","yellow"],
     "gender":["male","female"],
     "age":[0,12,18,45,60]
 }

 people["single"]=["yes","no"]
 print(people)

8-4｜字典刪除資料值

刪除字典內的資料有 2 種方法，一種是直接呼叫 del，將它從字典中刪除：

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apple={"name":"蘋果",
"color":"red",
"number":12,
"variety":["青森蘋果","五爪蘋果","智利蘋果"]
}
del apple["name"]
print(apple)

結果：

1
 
{'color': 'red', 'variety': ['青森蘋果', '五爪蘋果', '智利蘋果'], 'number': 12}

另一種則是使用 pop，將該值從字典中彈出。既然是彈出，就會有回傳值：

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apple={"name":"蘋果",
"color":"red",
"number":12,
"variety":["青森蘋果","五爪蘋果","智利蘋果"]
}
rname=apple.pop("name") #回傳值儲存在變數rname
print(apple)
print(rname)

結果：

1
2
 
{'color': 'red', 'variety': ['青森蘋果', '五爪蘋果', '智利蘋果'], 'number': 12}
蘋果

測驗與練習

  1. 刪除字典資料值
    請刪除鍵 key 為「age」的值，並輸出一整個字典與「age」返回之值。

    答：

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     people={
     "name":"人類",
     "variety":["white","black","yellow"],
     "gender":["male","female"],
     "age":[0,12,18,45,60]
 }
 age=people.pop("age")

 print(people)
 print(age)

CH 9｜函數 function

9-1｜function 設定格式架構

在寫程式碼的一個重要的觀念是 Don’t Repeat Yourself，也就是要儘量避免相同的程式碼重複出現，這會降低可讀性很低外，並讓你維護的直升地獄難度。所以此時會進行封裝，達到程式碼的重用。

在 Python 中，若我們要封裝一段程式邏輯便於其後的使用時，我們會 function 函式來進行。而函式又分成內建函式與自定義函式 2 種。

例如說上一章節所使用 len()、計算總和 sum()、排序 sorted() 、取最大值的 max()…等，這些都是 Python 中常用的內建函式，可以直接拿來使用：

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2
 
score=[88,90,76]
print(sum(score))

結果：

1
 
254


另一種則是我們定義的函式，這可以實做我們想要的邏輯。這邊有個重要的關鍵字 def，用來定義即將實做的函式：

定義即將實做的函式 定義即將實做的函式（圖片來源: Wen Chang｜Medium）

測驗與練習

  1. Python 擁有眾多函式提供給開發者使用，但若沒有自己想要的函式，可以根據自己要求客製化函式使用，稱作「自定義函式」，而自定義函式有一個很重要的關鍵字，請問為何？
    • sorted
    • sum()
    • def

9-2｜在 function 內直接輸出

課程這邊依照是否有回傳值分開講解，這一個章節會先教在函式內直接輸出的方法：

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def checknumpr(x):
  if(x%2==0):
    print("是偶數")
  else:
    print("不是偶數")

checknumpr(5)

結果：

1
 
1
 
不是偶數

呼叫自定義函式 呼叫自定義函式（圖片來源: Codefree - Python 進階篇）

測驗與練習

  1. 自定義函式-判斷閏年
    請完成閏年判斷的自定義函式，根據閏年條件將程式完成，於函式內直接輸出是否為函式的結果。
    • 條件1：能被 100 整除且能被 400 整除
    • 條件2：不能被 100 整除且能被 4 整除

    答：

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     def checkyear(year):
     if((year%100==0 and year%400==0) or (year%100!=0 and year%4==0)): 
         print(year,"是閏年")
     else:
         print(year,"不是閏年")

 #完成呼叫自定義函式，帶入參數2021
 checkyear(2021)

9-3｜function 結束後回傳資料值

承上單元題目，一樣是判斷是否為偶數的程式，若使用函式的回傳值功能，程式將改寫為以下：

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def checknum(x):
   if(x%2==0):
      return "是偶數"
   else:
      return "不是偶數"

answer=checknum(5)
print(answer)

結果：

1
 
1
 
不是偶數

呼叫自定義函式-回傳值 呼叫自定義函式-回傳值（圖片來源: Codefree - Python 進階篇）

測驗與練習

  1. 自定義函式-透過「回傳值」方法判斷閏年
    承上單元題目，請將閏年自定義函式改為回傳值（return）方式。

    答：

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     def rCheckyear(year):
     if((year%100==0 and year%400==0) or (year%100!=0 and year%4==0)):
         return("是閏年")
     else:
         return("不是閏年")
 year=2021
 print(year,rCheckyear(year))

9-4｜全域變數與區域變數

呼叫自定義函式時，需要注意變數的擺放位置，擺放位置會影響變數的作用域。若變數擺於函式的外面，則代表為全域變數；反之，則代表為區域變數。

全域變數運用的範圍需特別注意，它在函式內可被讀取，但若需要做其他的運算，則需將其在函式中命定 global；若沒有命定，則程式無法進行運算並且會拋出錯誤：

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a=5
def countsum(x):
    global a #將a定為全域變數
    a+=x
    return a

print("呼叫 countsum 函式之前的 a：",a)
print("呼叫 countsum 函式之後的 a：",countsum(3))

結果：

1
2
 
呼叫 countsum 函式之前的 a： 5
呼叫 countsum 函式之後的 a： 8

測驗與練習

  1. 在程式當中的設定在自定義函式以外就稱作全域變數，若需要在自定義函式內使用全域變數做運算，則需要多執行什麼動作？
    • 將變數放在函數外
    • 在自定義函式中宣告「global」
    • 電腦自己會知道哪些是全域變數

CH 10｜物件導向程式概念

10-1｜什麼是物件？

物件導向程式設計（Object-oriented programming，OOP）有三大特色：封裝（IEncapsulation）、繼承（Inheritance）、多型（Polymorphism）。其優點在於程式比較有架構且可重複使用。

舉例來說，現實生活當中的人、貓、狗、椅子、桌子…等都可以稱作物件。而將這些資料抽象化則成類別，這些類別是由屬性（attributes） 和 方法（method） 所構成組成，若當我們將類別實例化時，就成了物件。

類別就如同物件的設計藍圖，物件則依照設計藍圖設計出來的實體。

我們以貓為例子，在類別中我們會定義它的資料：

  • 屬性（attributes）：貓毛的顏色、尾巴的長短…等等
  • 方法（method）：會吃、會叫

測驗與練習

  1. 類別（Class）中又包含哪些組成？
    • 類別（class）和方法（method）
    • 屬性（attribute）和方法（method）
    • 類別（class）和物件（object）
  2. 關於物件導向程式設計特色，以下何者並非為特色？
    • 繼承
    • 屬性
    • 封裝
    • 多型

10-2｜物件（Object）與類別（Class）之間關係與使用

在創立類別時，需在程式當中寫關鍵字 class 後，並在其後接上類別名稱。習慣上，類別的命名會採用大駝峰式命名法：

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class Cat: #類別名字第一個字母為大寫
   print("這是一隻貓") #直接輸出

blackcat = Cat()

結果：

1
 
這是一隻貓

在將類別實例化時，會直接呼叫類別名稱，並其賦值給指定變數，這就成了一個物件。

測驗與練習

  1. 使用類別（Class）
    有一支程式已有類別 Dog ，請試著使用該類別。 有一支程式已有類別 Dog ，請試著使用該類別。 
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     class Dog:
     print("這是狗")

    答：

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     class Dog:
   print("這是狗")

 #呼叫類別
 dog = Dog()


  2. 在創造類別（Class）時需注意名字的第一個字要特別做什麼動作？
    • 第一個字母需大寫
    • 最後一個字母需小寫
    • 第一個字母需小寫

    雖然這是公認的命名規則，但實際上它只是屬於命名潛規則，即便用小寫也不會跳 error。問我怎麼知道？我剛剛去嘗試過了！

    類別命名字首不為大寫 類別命名字首不為大寫

10-3｜class 與 method 的關係

在前面章節中有講解到，類別當中有包含屬性和方法，而 Python 中會使用 __init__() 來設定初始屬性資料。

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class People:
    #self是必須的參數、其他參數例如voice是自己設定的參數    
    def __init__(self, voice):  
        self.peoplevoice = voice

chinese=People("你好~")
print(chinese.peoplevoice) #讀取該實例的 peoplevoice 資料

結果：

1
 
你好~


而方法的定義，則與前一節的 function 定義一樣：

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class People:
    def __init__(self, voice):
        self.peoplevoice = voice

    def nationality(self,local):
        self.local=local
        print(self.local)

chinese=People("你好!") #設定實例
print(chinese.peoplevoice)
chinese.nationality("Taiwan") #使用color方法

結果：

1
2
 
你好！
Taiwan

測驗與練習

  1. 改寫範例程式以創造新的實例
    請根據提供的範例程式，創造新的實例變數 english，並說「Hello~」。

    答：

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     class People:
     def __init__(self, voice):
         self.voice = voice
     def speak(self):
         return "Hello~"

 english = People("你好!").speak()
 print(english)

10-4｜繼承

物件導向程式觀念之中，最常運用到的就是繼承關係。在繼承關係中，會出現父類別與子類別兩個角色，子類別會承自父類別的程式架構，子類別再根據自身需求與特性進行修改。

以下圖形來觀察繼承觀念：

類別命名字首不為大寫 串列中的索引值（圖片來源: Codefree - Python 進階篇）

結果：

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3
 
001
艾咪
女性

測驗與練習

  1. 物件繼承
    請設計一支程式，設立一個子類別（Class）為 Cat 去繼承父類別 Animal 的內容，並在子類別中設立一個方法「tail」輸出「有尾巴」。

    答：

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     class Animal():
     def __init__(self,voice):
         self.voice=voice
         print(self.voice)


 class Cat(Animal):
     def tail(self):
         print("有尾巴")

 tomcat=Cat("喵~")
 tomcat.tail()

課程內容

  1. Codefree - Python 基礎篇
  2. Codefree - Python 進階篇

更新紀錄

最後更新日期：2022-07-05
  • 2022-07-05 發布
  • 2022-07-05 完稿
  • 2022-06-29 起稿