python 基礎

閱讀時間約 27 分鐘

Python 基本語法

  • python 語法的後綴名是以.py 結尾

python 執行方式

  • 使用交互介面執行
  • 使用 python test.py 命令執行
  • 使用./test.py 執行

python 標示符

  • 以單下劃線開頭的屬性,表示是類的私有屬性(包括方法,變量)。如:_foo表示不能直接訪問的類屬性。
  • 以雙下劃線開頭的 __foo 代表類的私有成員;
  • 以雙下劃線開頭和結尾的 __foo__ 代表 Python 里特殊方法專用的標識,如 __init__() 代表類的構造函數。

換行縮進

  • python 不使用{}來控制 code 範圍,而使用縮進來控制。一般都使用四個空格做縮進(PEP8規定)。
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
print "hello world";
if True:
    print("Answer:");
    print("true");
else:
    print("Answer:");
    # 沒有嚴格縮進,在執行時會報錯
  print("false");

python 引號

  • Python 可以使用引號(')、雙引號(")、三引號( ''' 或 """ ) 來表示字符串。
  • 三引號(""")可以由多行組成,是編寫多行文本的快捷語法,常用於文檔字符串。
# 單引號以及雙引號
'This is a string'
"This is a string"
# 引號包含引號
"We call it 'Dog'...... " # 雙引號內可包含單引號
'We call it "Dog"...... ' # 單引號內可包含雙引號
# 三雙引號可直接換行
"""haha,
this is a dog."""
# 三單引號需要換行符
'''haha, \
this is a dog.'''

python 注釋

  • python 中單行註釋採用#開頭
  • python 中多行註釋使用三個單引號(''')或三個雙引號(""")
  • 多行註釋通常用來為 Python 文件、模塊、類或者函數等添加版權或者功能描述信息。
# 單行
# 註釋內容
# 多行
'''(""")
使用 3 個單引號分別作為註釋的開頭和結尾 可以一次性註釋多行內容 這裡面的內容全部是註釋內容
'''(""")

Python 空行

  • 函數之間或 class 的方法之間用空行分隔,表示一段新的代碼的開始。class 和函數入口之間也用一行空行分隔,以突出函數入口的開始。

多個語句組成的代碼組

  • 縮進相同的一組語句構成一個代碼塊,我們稱之代碼組。
  • 子句: 像 if、while、def 和 class 這樣的複合語句,首行以關鍵字開始,以冒號( : )結束,該行之後的一行或多行代碼構成代碼組。
if expression:
    suite
elif expression:
    suite
else:
    suite

python 變量類型

  • 變量可以指定不同的數據類型,這些變量可以存儲整數,小數或字符。

python 變量賦值

  • 變量賦值不需要聲明類型,變數的資料型別將根據分配給它的值的型別自動來定義。
  • 每個變量在使用前必須賦值,變量賦值以後該變量才會被創建
  • 不可以取保留字
  • 只能由大小寫字母、數字、 _ 、 中文組成變數名稱
  • 英文字母大小寫視為不同的變數名稱
counter = 100 # 賦值整型變量
miles = 1000.0 # 浮點型
name = "alan" # 字符串
print(count),
print(miles),
print(name);
  • 多變量賦值,變數之間用,分隔
# 2 被分配給 x,4.124 被分配給 y,字串 Python 被分配給 z。
x, y, z = 2, 4.124, "Python"
# 三個變數都是Blue
x = y = z = "Blue"
  • 刪除變數
del x

python 資料型態

數值型態:
  • int
  • float
  • bool
字串型態:
  • str
  • chr
容器型態:
  • list
  • dict
  • tuple

Python 基本的純量類型

  • 整數(int)
  • 浮點數(float)
  • 文字(str)
  • 布林(bool)
  • None(NoneType)
整數和浮點數
  • 整數與浮點數使用數學運算符號進行運算
  • 會搭配運算符號進行運算
+ 、 - 、 * 、 / :加減乘除
** :次方
% :回傳餘數
// :回傳商數
字串
  • 我們使用成雙的單引號 ’’ 或成對的雙引號 "" 來建立文字類型
  • 如果建立的字串有包含不成對的引號,則需要使用跳脫字元\來完成宣告
python 格式化字串
%-formatting
print("I am %s.%s"%("Alan","wang"))
# output
I am Alan.wang
str.format()(Python 2.6+)
# 基本使用
s = 'I am {first_name} {middle_name}. {last_name}'
print(s.format(first_name='Monkey', middle_name='D', last_name='Luffy'))
# output
I am Monkey D. Luffy
# 調整輸出樣式:^(居中)、<(向左對齊)、>(向右對齊)
print('{:^10s}'.format('a')) # ^:居中對齊,10:寬度為10,s:以string輸出
# output
    a
# 以 {:,} 的方式以逗號分隔數字
print('{:,}'.format(100000000))
# output
100,000,000
f-string(Python 3.6+)
# variables
first_name = "Monkey"
middle_name = "D"
last_name = "Luffy"
# f-string
f"I am {first_name} {middle_name}. {last_name}"
# Output: "I am Monkey D. Luffy"
布林
  • 進行判斷條件或者資料篩選的時候會需要仰賴布林(bool),布林只有 True 與 False 這兩個值。
print(type(True))
print(type(False))
Python(或者絕大多數的程式語言)對於英文的大小寫是敏感的(case-sensitive),像是 True 會被識別為布林,但是 TRUE 或者 true 則會被視作物件名稱。
# recognized as bool
print(type(True))
print(type(False))
# recognized as object names
print(type(true))
print(type(TRUE))
print(type(false))
print(type(FALSE))
  • True 跟數值 1 相等; False 跟數值 0 相等。如果在數值運算中納入了布林不會產生任何問題。
print(True == 1) # output:True
print(False == 0) # output:True
print(1 + True) # output:2
print(1 + False) # output:1

判斷條件簡介

  • == 、 !=:等於以及不等於
  • > 、 >= 、 < 、 <=:大於、大於等於、小於以及小於等於
  • is 、 is not:是否為相同的值與類型
  • and 、 or:交集與聯集
  • not:非
  • in :是否存在於

None

  • None 是所謂的無值,或者可以用 NA 值(Not Available)或 NaN 值(Not a Number)去體會它
  • None 是無回傳值函數中的預設輸出值、也是搜索特徵函數找不到情況下的預設輸出值
# 宣告了一個只有 pass 保留字內容的 hello_world() 函數,這就是一個所謂的無回傳值函數
def hello_world():
  pass
print(hello_world()) # output:None
print(type(hello_world())) # output:<class 'NoneType'>

判斷純量類型的函數

使用 isinstance(x, classinfo) 函數判斷純量類型,其中 x 輸入物件名稱、 classinfo 輸入類型名稱。
# 判斷是否為整數
print(isinstance(87, int)) # output:True
print(isinstance("87", int)) # output:False
# 判斷是否為浮點數
print(isinstance(87.0, float)) # output:True
print(isinstance(87, float)) # output:False
# 判斷是否為文字
print(isinstance("True", str)) # output:True
print(isinstance(True, str)) # output:False
# 判斷是否為布林
print(isinstance(False, bool)) # output:True
print(isinstance("False", bool)) # output:False
# 判斷是否為 None
print(isinstance(None, type(None))) # output:True
print(isinstance("None", type(None))) # output:False

使用 type()函數回傳純量類型

my_int = 87
my_float = 8.7
my_str = "Hello Python"
bool_true = True
bool_false = False
none_type = None
print(type(my_int))
print(type(my_float))
print(type(my_str))
print(type(bool_true))
print(type(bool_false))
print(type(none_type))
# output
## <class 'int'>
## <class 'float'>
## <class 'str'>
## <class 'bool'>
## <class 'bool'>
## <class 'NoneType'>

python 類型轉換

純量轉換
使用與目標轉換類型同名的函數轉換純量類型。
  • int():轉換純量為整數類型
  • float():轉換純量為浮點數類型
  • bool():轉換純量為布林類型,除了 0 以外的數字都是True
  • str():轉換純量為文字類型
# 轉換成整數
print(int(8.7))
print(int(True))
print(int(False))
print(int("87"))
# output
8
1
0
87
# 轉換成浮點數
print(float(87))
print(float(True))
print(float(False))
print(float("87"))
# output
87.0
1.0
0.0
87.0
# 轉換成布林
print(bool(0))
print(bool(0.0))
print(bool(1))
print(bool(1.0))
print(bool(8.7))
print(bool(-8.7))
# output
False
False
True
True
True
True
# 轉換成字串
print(str(87))
print(str(87.0))
print(str(True))
print(str(False))
# output
87
87.0
True
False

python 運算符

算數運算符

x=5, y=2
運算符   名稱	範例
+	加法	x + y = 7
-	減法	x - y = 3
*       乘法	x y = 10
/	除法	x / y = 2.5
%	取餘數	x % y = 1
**	指數	x ** y = 25
//	取整除	x // y = 2
+ 與 * 也可用於字串 (string) , + 用於字串相接, * 用於複製字串
a = "a"
b = a + "b" # 字串連接, b 會等於 "ab"
c = a * 3   # 字串重複三倍, c 會等於 "aaa"

賦值運算符

x = 5 = 0101 , 3 = 0011
運算符	名稱	範例	                解答
=	賦值	x = 5	                x = 5
+=	加法賦值	x += 3 —> x = x + 3	x = 8
-=	減法賦值	x -= 3 —> x = x - 3	x = 2
*=	乘法賦值	x * = 3 —> x = x * 3	x = 15
/=	除法賦值	 x /= 3 —> x = x / 3	x = 1.666…
%=	取餘賦值	 x %= 3 —> x = x % 3	x = 2
//=	取整除賦值 x //= 3 —> x = x // 3	x = 1
**=	指數賦值	x **= 3 —> x = x ** 3	x = 125
&=	AND 賦值	x &= 3 —> x = x & 3	x = 1 = 0001
|=	OR 賦值	x |= 3 —> x = x | 3	x = 7 = 0111
^=	XOR 賦值	x ^= 3 —> x = x ^ 3	x = 6 = 0110
»=	右移賦值	x »= 3 —> x = x » 3	x = 0 = 0000 = 5 * 1/2**3 = 5/8
«=	左移賦值	x «= 3 —> x = x « 3	x = 40 = 0010 1000 = 5 * 2**3 = 5 * 8

比較運算符

運算符	名稱	範例
==	相等	x == y
!=	不相等	x != y
>	大於	x > y
<	小於	x < y
>=	大於等於	x >= y
<=	小於等於	x <= y

邏輯(布林)運算符

x = 4
運算符	名稱	範例
and	與運算 - 兩者為 True,返回 True	x < 5 and x < 10 —> True
or	或運算 - 其中一者為 True,返回 True	x < 5 or x < 4 —> True
not	非運算 - 兩者為 Faluse,返回 True	not(x < 5 and x < 10) —> False

身分運算符

運算符	描述	                                                範例
is	如果兩個變量是同一個對象(具有相同的記憶體位置),則返回 True	x is y
is not	如果兩個變量不是同一個對象(不是指向相同的記憶體位置),則返回 True	x is not y

成員運算符

運算符	描述	                                        範例
in	當 in 前面的變數在後面的序列中時,結果為 True	        x in y
not in	當 in 前面的變數不在後面的序列中時,結果為 True	x not in y

位元運算符

a = 5
運算符	名稱	                                                                     範例
&	AND(位與操作符) - 當兩側數字在該位上都是 1 的時候,結果該位也為 1,否則為 0	     a & 2 = 0 = 0000
|	OR(位或操作符) - 當兩側數字在該位上只要有一個是 1 的時候,結果該位為 1,否則為 0	     a | 2 = 7 = 0111
^	XOR(位異或操作符) - 當兩側數字對應位二進位制相異時(其中一位為 1,另一位為 0),結果為 1   a ^ 2 = 7 =
~	NOT(位取反操作符) - 對運算元進行按位取反操作,1 變成 0,0 變成 1	             ~a = -6 = -(0101 + 1) = -(0110)
«	左移操作符 - 將 « 左側的數字左移若干位,右側補 0,左側高位數捨棄	                     a « 2 = 20 = 0001 0100
»	右移操作符 - 將 » 左側的數字右移若干位,左側補齊 0	                             a » 2 = 1 = 0001

python 條件語句與迴圈控制

  • 條件語句:當程式流程在進行的過程,需要根據某個條件來決定是否執行接下來的動作時使用。
  • 迴圈控制:處理資料時,若是想要重複執行某些相同的步驟時,就會使用到迴圈。

條件語句

if

若判斷條件成立,則執行底下縮排的敘述內容;反之,則不動作。
if condition:
    statement

if-else

若condition 為真 (True),則執行 statement1;反之,則執行statement2。
if condition:
    statement1 for True condition
else:
    statement2 for False condition

if-elif-else

elif 的個數是沒有限制的,可以依照自己的需求而定。
if condition1:
    statement1 for True Condition1
elif condition2 :
    statement2 for True Condition2
elif condition3 :
    statement3 for True Condition3
else:
    statements for Each Condition False

巢狀if

ID = input()
year = int(ID[1:3])
if year < 4:
    print("Graduated")
elif year <= 7 and year >= 4:
    if year == 7:
        print("Freshman")
    elif year == 6:
        print("Sophomore")
    elif year == 5:
        print("Junior")
    elif year == 4:
        print("Senior")
else:
    print("Not Registered Yet")

迴圈控制

單層 for-loop

  • 適用在「已知迴圈數」的問題
  • for和in中間放自訂變數,in後面可接一個序列(ex. list)
  • 迴圈會依序從序列裡取得元素,將元素指派給前面的自訂變數,並執行迴圈裡的內容
  • 通常會跟range()做一個搭配使用
range(起始值,終止值,遞增(減)值)
for x in sequence:
    # 放要執行的東西
# 迴圈搭配list依序印出內容
sequences = [0, 1,'jason',2.5]
for i in sequences:
    print(i)
# output
0
1
jason
2.5
# 迴圈搭配range()使用
for i in range(3):
    print(i, end=" ")
print() # 換行
for i in range(10,2,-2):
    print(i, end=" ")
# output
0 1 2    
10 8 6 4

巢狀 for-loop

  • 迴圈裡面又包覆著其他的迴圈。
  • 處理的問題具有重複執行某段敘述的特性,而且這些敘述受到兩個 (或兩個以上) 的變數來分別控制其變化
# 九九乘法表
for i in range(1, 10):
    for j in range(1, 10):
        if j == 9:
            print("\t", i*j) # j == 9時,換行
        else:
            print("\t", i*j, end = '') # j < 9時,不換行

while loops

適用在「無法預知迴圈數」的問題
while test_expression:
    Body of while
# 產生1到10的序列
i = 1
while i <= 10:
    print(i, end=" ")
    i = i + 1

break 和 continue(迴圈不規則結束)

  • break:中斷迴圈的執行並跳脫迴圈結構,繼續執行迴圈外的敘述。
  • continue:不中斷迴圈;只跳過迴圈內 continue 後面的剩餘敘述,接著繼續執行下一次的迴圈運作。
  • 規則的結束方式是當迴圈的判斷條件不再符合時,迴圈自然結束;而不規則的迴圈結束則是在迴圈自然結束前,我們已經得到想要的運算結果,利用強制中斷的方式來結束迴圈。
for i in "Hey Alan":
    if i == "l":
        break
    print(i, end=" ")
print()
for i in "Hey Alan":
    if i == "l":
        continue
    print(i, end=" ")
# output 
H e y   A 
H e y   A a n 

python保留字

定義:語言本身的編譯器中已經定義過的單詞,具有特定含義和用途,使用者不能再將這些單詞作為變數名或函數名、類名使用。
保留字	    說明
and	    邏輯與操作,用於表示式運算
as	    用於轉換資料型別
assert	    用於判斷變數或條件表示式的結果
async	    用於啟用非同步操作
await	    用於非同步操作中等待協程返回
break	    中斷迴圈語句的執行
class	    定義類
continue    繼續執行下一次迴圈
def	    定義函數或方法
del	    刪除變數或序列的值
elif	    條件語句,與 if、else 結合使用
else	    條件語句,與 if、else 結合使用;也可用於異常或迴圈語句
except	    包含捕獲異常後的處理程式碼塊,與 try、finally 結合使用
False	    含義為假的邏輯值
finally	    包含捕獲異常後的始終要呼叫的程式碼塊,與 try、except 結合使用
for	    迴圈語句
from	    用於匯入模組,與 import 結合使用
global	    用於在函數或其他區域性作用域中使用全域性變數
if	    條件語句,與 elif、else 結合使用
import	    匯入模組,與 from 結合使用
in	    判斷變數是否在序列中
is	    判斷變數是否為某個類的範例
lambda	    定義匿名函數
None	    表示一個空物件或是一個特殊的空值
nonlocal    用於在函數或其他作用域中使用外層(非全域性)變數
not	    邏輯非操作,用於表示式運算
or	    邏輯或操作,用於表示式運算
pass	    空的類、方法或函數的預留位置
raise	    用於丟擲異常
return	    從函數返回計算結果
True	    含義為真的邏輯值
try	    測試執行可能出現異常的程式碼,與 except, finally 結合使用
while	    迴圈語句
with	    簡化 Python 的語句
yield	    從函數依次返回值
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