CodeFree|喝一杯咖啡,輕鬆學 Python

又是喝咖啡學程式系列,這次是學 Python。筆記內容包括基礎進階兩堂課。

hiskio codefree Codefree Time(圖片來源: Hiskio Codefree

CH 1|關於 Python 的那些大小事

CH 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?
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    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 #單行註解、用 三個雙引號 "三個單引號 '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:

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    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
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    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

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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

CH 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?
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     name="HiSKIO"
     color="blue"
     today="Saturday"
    
    • HiSKIO
    • Saturday
    • blue

CH 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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4
name="Hi"
print(name)
print(name)
print(name)

結果:

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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。

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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。

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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
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     name="HiSKIO"
     print("Hello",name,"!")
    
    • Hello HiSKIO !
    • Hello name !

CH 3|資料型態

CH 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

CH 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:

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    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:

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     color="blue"
     data="book"
     print(color+data)
    

CH 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:

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<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
+ a + b #8+5=13
- a - b #8-5=3
* a * b #8*5=40
/ 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

CH 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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2
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

CH 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:

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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:

1
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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
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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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     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")
    

CH 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

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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")
    

CH 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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     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。

CH 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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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。

CH 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andornot 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 andor 會跟位元運算子的 &| 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

CH 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 breakcontinue

  • 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

CH 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

CH 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)) 
    

CH 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)
    

CH 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

CH 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
    

CH 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 ____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。

CH 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

CH 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
    

CH 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

CH 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]) 
    

CH 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)
    

    1
       - **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。  ```bash  ['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)
    

CH 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)
    

CH 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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    6
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     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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     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:

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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

CH 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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# 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)
    

CH 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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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"])
    

CH 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)
    

CH 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

CH 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,也就是要盡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:

1
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

CH 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)
    

CH 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))
    

CH 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

CH 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)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

CH 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。
    1
    2
     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

CH 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)
    

CH 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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2
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