Day18_【RE_從零開始的異世界Python】-1

細心呵護的多媒體系統準備進入下個篇章，不過在準備文章時發現會時常需要回頭說明 Python 基本語法，故停下腳步回頭集中說明 Python 語法及即便熟手也不常運用的方便指令，以奠定後續自學及架構服務的基石，大約分兩篇介紹，本篇集中在 Python 語法的變數、運算、資料型態及儲存器類型。

Colab支援

認識 Python :

語法簡潔但不失優雅，以及 Python 龐大的生態環境可在不同領域都發揮作用所帶來的便利。
Python 是動態語言、直譯式語言:
- Python的變數使用前不必宣告其資料型態，增加程式設計便利性，這類程式執行前不必經過編譯(compile)的過程，而是使用直譯器(interpreter)直接直譯與執行，稱為動態語言(dynamic language)，或稱腳本語言(scripting language)。靜態語言如:C、C++、JAVA；動態語言如:Python、JavaScript、Ruby。

Python 的組成摘要

我們先來認識所謂「程式」的基礎，任何程式語言必備的元素有:
- 程式的組成
  - 基本資料型態。如: 整數int、浮點數float、字串str、布林bool。
  - 儲存容器-串列 list 、元組 tuple 、集合 Set。
  - 格式化的輸出與輸入。如: print()、input()，可以用參數自定輸入、輸出格式。
  - 運算能力，包含運算子、運算式。如: 加減乘除、大小等於。
  - 流程控制(選擇性敘述)。如: if-else 、 if elif else。
  - 迴圈。如: for, while。
- 進階程式的組成
  - 函數fucntion。如: def my_function():。
  - 類別class。如 class MyClass():。

Python 變數與基本運算

大賢者: Colab 支援。

變數命名原則

變數
- 如同可以儲存資料內容的箱子，命名不能與關鍵字重複，自訂義的命名也不要跟引入的模組重複。
變數命名原則
- 開頭必須為英文字母、_(底線)或中文字，不能是數字起始。
- 變數名稱只能由英文、數字、_(底線)或中文組成，除了關鍵字之外， Python 可用任何 Unicode 編碼的字元當作識別字。英文大小寫是敏感的。
  - 關鍵字: and 、 as 、 assert 、 break 、 class 、 continue、 def、del 、elif 、 else 、 except 、 False 、 finally 、 for 、 from 、 global 、 if 、 import 、 in 、 is 、 lambda 、 none 、 nonlocal 、 not 、 or 、 pass 、 raise 、 return 、 True 、 try 、 while 、 with 、 yield。
- 如果變數需要超過兩個英文單字表達，可用底線符號 (_) ，或是駝峰型如: MyName 或 myName。
進階慣例(牽涉到設計 class 及 module )
- 命名 class 時，通常以大寫駝峰型命名，如MyClass。
- 命名函式或方法時，通常用小寫及底線 (如：my_module)。
- 要保護 module 變數或函式不被from foo import * 時，可在變數名稱前加上單一底線，除非用 from foo import _var 才能使用 _var 變數。
- 若要在 class 內宣告 private 變數或方法，則在變數名或方法名之前加上兩個底線 (__)，如MyClass.__my_private_module，但其實本質上使用者若執意要呼叫private變數還是能夠達成。
Python內建函數內建函數名稱建議不當作變數名稱，如使用到程式不會錯誤，但功能會被覆蓋。

運算

運算子
- 算術運算子: 加 + 、減 - 、乘 * 、除 / 、取餘數 %、 a的b次方 a**b 、a取b整除 a//b。
- 關係運算子: 兩者間的關係判斷，判斷成立回傳 True，不成立回傳 False。如: 等於 == 、不等於 != 、 > 、 < 、 >= 、 <= 。
- 賦值（指派）運算子: 賦值(指派) a = b ， a += b 即 a = a + b ，以此類推。

基本資料型態

以type()檢查資料型態。
整數int
- Python解除了儲存空間大小的限制，記憶體夠大就可以放無限制整數，不會造成溢位(overflow)。
浮點數float
- 有小數點的數字，Python運算時具有簡易自動轉換能力。
- 由於電腦是以二進位的數值組合，轉換為十進位的浮點數會有誤差。
  - 轉換二進位用bin()，在Python中為0b開頭的數字，如0b1101。
  - 轉換八進位用oct()，在Python中為0o開頭的數字，如0o61。
  - 轉換十六進位用hex()，在Python中為0x開頭的數字，如0x5D。
布林Boolean
- 經條件判斷後，回傳結果為True或False
- type(True)回傳1；type(False)回傳0。

字串String

以單引號(')或雙引號(")前後括起來的任意輸入文字。
如果文句中有單/雙引號，則應以雙/單引號避免錯誤。
超過一行的字串以3個單引號或3個雙引號包夾

不想換行的分段輸入，在程式行末增加\符號

  #會因程式換行以致輸出結果換行
  """
  我是胖虎，我是孩子王
  我是胖虎，我是孩子王
  """

  ##輸出結果不會換行的方式，行末增加"\"
  '''
  我是胖虎，我是孩子王\
  我是胖虎，我是孩子王
  '''

轉型
- 轉為文字str()，如str(87)，結果原來會判別為數字的87變成文字的'87'。
- 轉為整數int()。
- 轉為浮點數float()。
- 轉為布林bool()，非0即為真。

儲存容器-串列 list 、元組 tuple 、集合 Set

串列list

串列list是Python大量使用的工作型態

計算	說明
x in L	判斷 x 是否在 L 中
x not in L	判斷 x 是否不在 L 中
L + t	連接 L 及 t 接再一起
L * n, n * L	將 L 重複 n 次連接 L 本身
L[i]	取得索引值 i 的元素
L[i:j]	取得索引值 i 到 j 的子序列
L[i:j:k]	取得索引值 i 到 j ，間隔 k 的子序列
len(L)	回傳 L 的元素個數
min(L)	回傳 L 中的最小值
max(L)	回傳 L 中的最大值
L.index(i)	取得 L 中第一次出現 i 的索引值
L.count(i)	累計 L 中 i 出現的個數

計算	說明
L[i] = x	將索引值 i 的元素指派為 x
L[i:j] = t	將索引值 i 到 j 的元素指派為 t
del L[i:j]	刪除索引值 i 到 j 的元素
L[i:j:k] = t	將索引值 i 到 j ，間隔 k 的元素指派為 t
del L[i:j:k]	刪除索引值 i 到 j ，間隔 k 的元素
list comprehension	列表推導式：運用運算式生成新的串列
list.append(x)	將 x 附加到 list 的最後
list.extend(x)	將 x 中的元素附加到 list 的最後
list.count(x)	計算 list 中 x 出現的次數
list.index(x[, i[, j]])	回傳 x 在 list 最小的索引值
list.insert(i, x)	將 x 插入 list 索引值 i 的地方
list.pop([i])	取出 list 中索引值為 i 的元素，預設是最後一個
list.remove(x)	移除 list 中第一個 x 元素
list.reverse()	倒轉 list 中元素的順序
list.sort([key[, reverse]])	排序 list 中的元素

列表推導式 list comprehension

L = [9,5,2,7]
[x for x in L if x > 3]
#輸出:[9,5,2]

如以原本寫法如下:

result = [] #先創空list
for x in L: #for迴圈逐一判斷
    if x >3: #判斷條件
        result.append(x) #符合的結果附加到result串列裡

print(result)

元組 tuple

元組 tuple 屬於不可變 (mutable) 的序列 (sequence) 型別，是不可更改的，可進行以下序列通用的計算。

計算	說明
x in s	判斷 x 是否在 s 中
x not in s	判斷 x 是否不在 s 中
s + t	連接 s 及 t
s * n, n * s	將 s 重複 n 次連接 s 本身
s[i]	取得索引值 i 的元素
s[i:j]	取得索引值 i 到 j 的子序列
s[i:j:k]	取得索引值 i 到 j ，間隔 k 的子序列
len(s)	回傳 s 的元素個數
min(s)	回傳 s 中的最小值
max(s)	回傳 s 中的最大值
s.index(i)	取得 s 中第一次出現 i 的索引值
s.count(i)	累計 s 中 i 出現的個數

集合Set

集合set使用大括弧圍起來，但沒有重複的元素，且無序的存放元素。

可將集合視為無鍵的字典物件。

計算	說明
x in s	判斷 x 是否在 s 中
x not in s	判斷 x 是否不在 s 中
s1 & s2	且運算，取得 s1 與 s2 的交集，等於 s1.intersection(s2)
s2	s2
s1 ^ s2	對稱差運算，取得 s1 與 s2 的對稱差集，等於 s1.symmetric_difference(s2)
s1 - s2	差運算，取得 s1 與 s2 的差集，等於 s1.difference(s2)
s1 < s2	判斷 s1 是否為 s2 的真子集
s1 <= s2	判斷 s1 是否為 s2 的子集，等於 s1.issubset(s2)
s1 > s2	判斷 s2 是否為 s1 的真子集
s1 >= s2	判斷 s2 是否為 s1 的子集，等於 s1.issuperset(s2)
len(s)	回傳 s 的元素個數
min(s)	回傳 s 中的最小值， s 中的元素必須是相同型態
max(s)	回傳 s 中的最大值， s 中的元素必須是相同型態

由於 set 型態是可變的，因此有額外兩個新增與刪除元素的方法：

方法說明
s.add(e) 增加 e 為 s 的元素
s.remove(e) 從 s 中刪除元素 e

方法	說明
s.add(e)	增加 e 為 s 的元素
s.remove(e)	從 s 中刪除元素 e

字典Dict

以{}以及冒號:來分隔鍵與值，以創建字典物件。
建立字典變數可利用大括弧，裡頭以 key:value 為配對的資料項目，每一筆資料再以逗號區隔開，例如 d1 = {one:"a", two:"b"}
使用字典須注意， key 必須是不可變的資料型態，且不可重複，如數字、字串 (string) 等； value 沒有限制，因此有需要的話，使用串列 (list) 或字典皆可。

也可以利用字典型態的建構子 (constructor) 建立物件。

d1 = {one:"a", two:"b"}

#以下方法與d1同
d2 = dict(one="a", two="b")
d3 = dict({"one":"a", "two":"b"})
d4 = dict(zip(("one", "two"), ("a", "b")))
d5 = dict([["one", "b"], ["two", "a"]])

字典物件的方法

方法	描述
dict.clear()	清空 dict 的所有配對資料
dict.copy()	回傳 dict 的拷貝
classmethod dict.fromkeys(seq[, value])	由 seq 中的元素構成 key ，每個 key 都給相同的 value 值
dict.get(key[, default])	從 dict 中取得 key 的 value ，若無此 key 則回傳 default ， default 預設為 None
dict.items()	回傳 dict_items 物件，使 key:value 儲存為序對，然後依序儲存在 dict_items 物件中
dict.keys()	回傳 dict_items 物件，使 key 依序儲存在 dict_items 物件中
dict.pop(key[, default])	將 key 的 value 從 dict 移除，若無此 kay ，回傳 default
dict.popitem()	從 dict 移除任意一組 key:value
dict.setdefault(key[, default])	如果 key 在 dict 中，回傳 value 值，反之，將 key:default 加入 dict 之中
dict.update([other])	將 dict 以 other 更新
dict.values()	回傳 dict_items 物件，使 value 依序儲存在 dict_items 物件中

小結

本篇說明 Python 語法的變數、運算、資料型態及儲存器類型，其中常用的 list 操作，像是列表推導式 list comprehension 相當實用有趣，Python 的字典 dict 與 JSON 相似，在資料傳遞時經常使用，有興趣可自行延伸，我們下篇見。

認識 Python :​

Python 的組成摘要​

Python 變數與基本運算​

變數命名原則​

運算​

基本資料型態​

儲存容器-串列 list 、元組 tuple 、集合 Set​

元組 tuple​

集合Set​

字典Dict​

小結​