[Python教學] 前言:什麼是Python、為什麼要學習Python

[Python教學] 前言:什麼是Python、為什麼要學習Python

更新於 發佈於 閱讀時間約 1 分鐘

Python 是目前最受歡迎的程式語言之一,它被廣泛應用於多個領域,如資料分析、網頁開發、機器學習和自動化。這篇文章將詳細介紹 Python 的基礎語法,並探討 Python 的優缺點、與其他程式語言的比較,最終解答為什麼你應該學習 Python。

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1. Python 詳細介紹

Python 是由 Guido van Rossum 在 1991 年創立的一種高階、解釋型、動態型別的程式語言。它以簡潔、易讀的語法設計著稱,使其成為初學者和經驗豐富的開發者都喜愛的語言。Python 支援多種程式設計法,包括物件導向程式設計(Object-oriented programming)、程序式程式設計(Procedural programming)和函數式程式設計(Functional programming)。

Python 的主要目標是提升開發效率和程式碼的可讀性,這使得它在快速開發、原型設計以及維護代碼時表現突出。其龐大的標準庫和豐富的第三方庫也讓 Python 更具吸引力。


2. Python 的優點

Python 之所以流行,主要源於以下幾個優點:

2.1 易學易用

Python 的語法設計簡單明瞭,代碼結構清晰,極大降低了學習曲線。與其他語言相比,Python 的程式碼更加接近自然語言,使新手更容易上手。

print("Hello, World!")

2.2 巨大的生態系統與庫

Python 擁有龐大的標準庫和第三方庫,涵蓋了從資料分析、網頁開發到機器學習等多個領域。這使得 Python 成為一種功能豐富、擴展性強的語言。

2.3 可讀性高

Python 強調程式碼的可讀性,使用強制縮排來組織程式碼結構,這不僅有助於提高開發效率,還使團隊協作變得更加順暢。

def greet(name):
if name:
print(f"Hello, {name}!")
else:
print("Hello, World!")

2.4 跨平台支援

Python 可以在多個作業系統上運行(如 Windows、Linux、macOS),且只需少量或無需修改程式碼。

2.5 社群與文件支持

Python 擁有一個活躍且強大的開發者社群,無論是初學者遇到的問題,還是進階開發者的技術挑戰,都可以在網上找到豐富的資源與解答。


3. Python 的缺點

儘管 Python 擁有眾多優勢,但它並非完美無缺,也存在一些局限性。

3.1 運行速度較慢

由於 Python 是解釋型語言,程式在執行時會逐行解釋程式碼,這使得它的運行速度相較於編譯型語言(如 C++、Java)來說較慢。因此,Python 不適合需要高性能的應用程序。

3.2 記憶體消耗較大

Python 的動態型別特性使其在處理大量資料時,記憶體消耗較大,這對於嵌入式系統或記憶體受限的環境來說並不理想。

3.3 不適合行動應用開發

雖然 Python 在後端、資料科學等領域非常強大,但它在行動應用開發方面的支援較弱。因此,開發 iOS 或 Android 應用的開發者通常不會選擇 Python。


4. 為什麼要學習 Python?

學習 Python 的原因有很多,無論你是初學者還是經驗豐富的開發者,都能從中受益:

4.1 初學者的理想選擇

Python 的語法簡單,且接近自然語言,這使得它成為程式設計初學者的理想選擇。你可以在短時間內掌握 Python 的基礎,並開始撰寫功能性程式。

4.2 廣泛應用

Python 是一種通用程式語言,它被應用於許多熱門領域,如資料科學、機器學習、網頁開發、自動化測試等。如果你想進入這些領域,學習 Python 是一個非常好的起點。

4.3 活躍的社群和豐富的資源

Python 擁有一個龐大且活躍的社群,這使得學習與解決問題變得更為容易。網路上有大量的教學資源、書籍和論壇,你可以輕鬆找到學習材料。

4.4 快速原型設計

由於 Python 的簡潔性與龐大的標準庫,它特別適合快速構建原型和實驗性項目。這使得開發者能夠更快地測試想法並進行迭代。


5. Python程式語言教學系列文章規劃

在這個部落格內預計推出一系列的Python程式語言教學文章,按難度從初級到進階分成以下幾個主題,讓你逐步掌握各個關鍵概念與技能:

5.1 入門主題

  1. 編譯環境介紹
  2. 開發環境安裝與設定教學

5.2 初級主題

  1. Python基礎語法
    • 變數、資料型別、運算符、條件判斷、迴圈、函式。
  2. 資料結構與集合型別
    • 字串、清單、元組、集合、字典的使用。
  3. 控制流程與函數
    • if-else、for、while、break、continue、函數定義、參數傳遞。
  4. 檔案操作
    • 檔案讀取與寫入、檔案模式、上下文管理(with語法)。

5.3 中級主題

  1. 物件導向程式設計 (OOP)
    • 類別與物件、繼承、多型、封裝、方法與屬性。
  2. 異常處理與錯誤處理
    • try-except、raise、自訂例外。
  3. 模組與套件
    • 模組的匯入與使用、內建模組、安裝第三方套件(pip)。
  4. 檢測與除錯
    • 使用print進行簡單除錯,進階則學習logging模組及unittest、pytest等單元測試工具。

5.4 進階主題

  1. 函數式程式設計
    • 高階函數、匿名函數(lambda)、map、filter、reduce。
  2. 生成器與裝飾器
    • 使用yield定義生成器,裝飾器的概念與應用。
  3. 平行程式設計
    • 使用threading、multiprocessing模組進行平行程式設計。
  4. 非同步程式設計
    • 使用asyncio進行非同步程式設計,事件循環、協程。
  5. 序列化與反序列化
    • 使用 pickle、json、yaml 等模組,儲存和載入數據結構。
  6. 性能優化與效能分析
    • 使用 timeit 測量程式效率。
    • 使用 cProfile 進行性能分析。

5.5 套件主題

  1. Pandas:資料處理的利器
  2. Matplotlib:資料視覺化的基石
  3. Pandas & Matplotlib:讓數據變美麗的必備絕招
  4. Seaborn:高階資料視覺化工具
  5. Numpy​:數據處理與科學計算專家
  6. Tkinter:
    基礎入門-初識 GUI 程式設計
    常見元件-建構溝通界面
    佈局管理 - 打造整齊的界面
    事件與數據處理 - 讓界面動起來
    進階元件與功能 - 豐富應用體驗
    專案實戰與程式最佳化 - 從學習到應用
    擴展與打包 - 走向專業
  7. Scikit-learn
    簡介與安裝:機器學習的強大工具
    資料預處理與特徵工程
    監督式學習(分類與回歸)
    非監督式學習(聚類與降維)
    超參數調整與模型選擇
    機器學習專案實戰
  8. Tensorflow與Keras
    簡介與安裝:深度學習的強大工具
    基本結構與模型搭建
    基本概念與數據流圖
    模型訓練與優化
    深入理解各類層與模型結構
    進階功能與自定義模型
    正則化與過擬合防止技術
    實戰應用:使用 Keras 和 TensorFlow 解決實際問題

5.6 機器學習主題

  1. 決策樹(Decision Tree)
  2. k-近鄰演算法(KNN)
  3. 隨機森林(Random Forest)
  4. 支持向量機(SVM)
  5. 邏輯回歸(Logistic Regression)

5.7 深度學習主題

  1. 多層感知器(MLP)
  2. 卷積神經網路(CNN)
  3. 循環神經網絡(RNN)
  4. 長短期記憶(LSTM)
  5. 生成對抗網絡(GAN)


這些主題可以根據學習進度與需求進行深入研究,從初學的語法開始,到後期的進階應用,逐漸提升你的Python能力。


6. 小結

Python 是一種功能強大且簡單易學的程式語言,無論你是初學者還是經驗豐富的開發者,都能從中獲益。它的語法簡單、擁有豐富的生態系統,且在多個領域應用廣泛。雖然 Python 在性能上可能不如 C++ 或 Java,但它在開發效率、可讀性和社群支援上具有明顯優勢。如果你想進入資料科學、機器學習或網頁開發等領域,Python 是你必學的語言。

希望這篇文章能幫助你更了解 Python,並激發你學習這門語言的興趣!



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追極光的北極熊|軟體工程師的小天地
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當我們開發程式時,功能能正常運作固然重要,但在資料量變大或執行時間變長時,效能就成為不可忽視的一環。尤其在 Web 應用、資料分析或科學運算中,程式跑得快與否,直接影響使用者體驗與系統成本。
嘿,大家好!上篇教學文章我們做出了一個待辦事項清單,已經有點小工具的感覺了吧?今天我們要再升級,來做個「簡單記事本」。這個專案不只可以寫東西,還能存檔、讀檔,甚至換字體大小,感覺就像自己寫了個迷你軟體!
嘿,大家好!走到這一步,我們已經玩過 Tkinter 的基本招式、佈局、事件處理,還搞了些進階元件,應該有點信心了吧?今天我們要把這些功夫練成一套連招,來做個實用的「待辦事項清單」(To-Do List),順便聊聊怎麼把程式寫得更漂亮、更好用。準備好了嗎?這就上場啦!
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