PythonBasic_2

Python 基礎語法

前言 - 程式的組成

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
    - 變數
    - 基本資料型態
      - 如: 整數、浮點數、字串、布林
      - 如: 串列、元組、字典、集合等
    - 格式化的輸出與輸入
      - 如: print(), input()
    - 運算子、運算式與敘述
      - 如: 加減乘除
      - 如: 大小等於
    - 選擇性敘述
      - 如: if-else
    - 迴圈
      - 如: for, while
- 進階程式的組成
    - 函數fucntion
      - 如: def my_function():
    - 類別
      - 如: class MyClass():

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(dynamic language)
- 變數使用前不必宣告其資料型態，增加程式設計便利性，缺點是需要在底層判斷變數型別，較耗時。
Python 是直譯語言
- 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，或稱腳本語言(scripting language)。
- 靜態語言如:C、C++、JAVA；動態語言如:Python、JavaScript、Ruby。
Why Python?
- 活躍的社群
- 開放原始碼
- 眾多第三方資源
- 可快速打造產品原型的工具
- 工程師的第二個程式語言

Python 的魅力:

- 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 變數與基本運算

變數

Python變數正確來說是資料內容的「標籤」，變數不是盒子。
物件先存在，所以說是「變數x被指派給(assigned to) something」比較精確。
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

開頭可以是: 英文字母、_底線)或中文字，支援UTF-8編碼，大小寫敏感。
開頭不能是：數字。

要避開Python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

建議避開Python 函數名稱，會覆蓋功能。
如果變數需要超過兩個英文單字表達，可用_底線連結，或是駝峰型如: MyName 或 myName。
```
my_name = 9527
MyName = 9527
myName = 9527
```
類別的命名依 PEP8，建議為"大寫駝峰"命名，如MyClass。
```
class MyClass():
    pass
```
命名函式依 PEP8，以小寫及底線連結 (如：my_function)。
```
def my_function():
    return result
```

模組命名與保護，通常引入模組可以用的方式

import foo
from foo import *
import foo as fo
from foo import qoo as qo

要保護 module 變數或函式不被from foo import *
- 在名稱前底線_，例如除非用 from foo import _var 呼叫，才能使用 _var 模組。
要保護類別的 private 變數或方法，名稱前加上兩個底線__，如MyClass.__my_private_module，才能呼叫該私有變數或方法，但不夠嚴謹。

便利貼 = "水壺"

#錯誤示範-數字不能當命名開頭

9527_is_good = '多拉a夢'

基本資料型態

整數 int

Python的int依記憶體可放無限制整數，不易溢位(overflow)。
C語言int佔4個位元組，取值範圍-2147483648～+2147483647，超過範圍會溢位。

浮點數 float

有小數點的數字，Python運算會簡易判斷自動轉換。
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，依IEEE 754實作。
- 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
int(True)回傳1；int(False)回傳0。

type(True)

type(int(True))

int(False)

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

print("Hello World")
print('Hello World')

print('I love "eat" !')
print("I love 'eat' !")

"""ghghghjhjhjlhjk
jkjkjkjkj"""

  #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\
  '''

逸出字元(Escape Character)

逸出字元	意義
`\'`	顯示出單引號
`\"`	顯示出雙引號
`\\`	顯示出反斜線
`\n`	換行
`\t`	tab

檢查資料型態

type()

轉換資料型態

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。

# your code here:

str(87)

儲存容器

-串列 list 、元組 tuple 、集合 Set

串列 list `[]`

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
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

L = [9, 5, 2, 7]

L

len(L)

L[0]

L[:] # [魚頭 : 尾前]

L[0:2]

k=['庭','院','深','深','深','幾','許']

#深深深

k[2:5]

!pip install twstock

import twstock

stock = twstock.Stock("2330")

stock.price

stock.price[-1]

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 ， t 為迭代器
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 ， t 為迭代器
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

#for 迴圈


for i in [1,2,3,4]:
    print(i*i)

r = []

for i in range(10):
    r.append(i)

r

a=[]
for i in range(100):
  if i % 2 == 1:
    a.append(i)

a

#如以原本寫法如下

L = [9, 5, 2, 7]

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)

#列表推導式list comprehension

[x for x in L if x > 3]

a = [ i for i in range(10)]
a

b = [ i*i for i in range(10) if i % 2 == 1]
b

%%timeit
a=[ i**2
   for i in range(100)
   if i % 2 ==1]
a

%%timeit

a=[]
for i in range(100):
  if i % 2 == 1:
    a.append(i*i)

a

#sorted(iterable, *, key=None, reverse=False)

sorted_L = sorted(L , reverse=True)
sorted_L

計算	說明
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

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

t = 2, 4, 6, 8
type(t)

#更改會報錯
t[0] = 1

2 in t

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。
針對集合的in操作速度非常快，資料量大時更適合。
不常用，但用在找出不重複的資料時好用。

s1 = {9,9,5,5,2,2,7,7}
s2 = {9,5,2,7}
s1 == s2

s1

# !pip install jieba

import jieba

text = """2023 iThome 鐵人賽
iThome 鐵人賽是 IT 圈的年度盛事，是推動台灣 IT 技術向上成長的重要力量！每年逾千名 IT 行內人透過鐵人賽「連續 30 天發表技術文章不中斷」，寫出一整年的成長與學習、爆發驚人的技術能量。
鐵人們在賽事中寫下的成果，深獲業界好評與肯定。在博碩文化與 iThome 攜手合作之下，從 2018 年開始，陸續出版了多位得獎者的作品，讓得獎的鐵人們得以分享他們的榮耀與成果，幫助更多的讀者群、發揮更大的影響力，並且在寫code的人生中，為自己寫下最珍貴的那一頁。
在 iThome 鐵人賽的 30 天挑戰中，參賽者每一天都必須努力趕在午夜 12 點前、克服萬難，按下【送出】鍵，更別說賽期中還有中秋、國慶兩大殺手連假。當你已經艱辛奮鬥，攀越學業、社交、職場、家庭等一座座山峰，不管是喘氣休息、還是正駐足欣賞當前美景，是否還有勇氣與毅力，繼續登頂？許多鐵人們回想參賽以來最大的收獲，往往就是「原來我做得到」。
越來越多 IT 人透過 iThome 鐵人賽展現自我，並自豪地將賽事成果列入自己的履歷（讓徵才企業垂涎不已）。不用高估世界，也不用低估自己，今年就和眾多 IT 同儕一起喚醒心中最強大的鐵人！再一步，世界就在你的腳下。"""

wordlist = jieba.cut(text,cut_all=False)
wordlist = [ seg for seg in wordlist ]

wordlist

wordset = set(wordlist)
wordset

'鐵人' in wordlist

%%timeit
'鐵人' in wordlist

%timeit '鐵人' in wordset

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

字典Dictionary

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。

字典、串列與JSON相似，用法可以相互參照
一個公車交通資訊API MOTC Transport API V2

一個產品資訊API

```
//
//取得產品列表(Get)：/api/livejs/v1/customer/{api_path}/products
{
"status": true,
"products": [
    {
    "category": "產品分類 (String)",
    "image": "產品圖片 (String)",
    "id": "產品ID  (String)",
    "title": "產品名稱  (String)",
    "origin_price": "產品原始價錢 (Number)",
    "price": "產品銷售價錢 (Number)"
    }
]
}
```

{"數學": [100, 90, 80, 70] }

身高體重 = {"andy": [183, 70], "Alice": [163, 45]}

身高體重

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

組成dict的4種方法

dict(one="a", two="b")

dict({"one":"a", "two":"b"})

dict(zip(("one", "two"), ("a", "b")))

dict([["one", "a"], ["two", "b"]])

字典物件可進行以下的運算

計算	說明
d[key]	從 d 中取得 key 的 value
d[key] = value	指定 d 的 key 的值為 value
del d[key]	刪除 d 的 key 值
key in d	判斷 key 是否在 d 中
key not in d	判斷 key 是否不在 d 中
iter(d)	回傳由 d 的 key 建立的迭代器
len(d)	回傳 d 的配對資料個數

字典物件的方法 (method)

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

d1 = {'a' : 'C8763', "b" : [9, 5, 2, 7]}
d1

type(d1["b"])

d1["天線寶寶"]="你好"
d1

bike = [{"地點":"台中火車站","車位":0},{"地點":"高美濕地","車位":100}]

d1['b']

'b' in d1

del d1['b']
d1

d1.keys()

d1.values()

d1.items()

可以update方法將字典合併

d1.update({'b':9487 , 'c': 'ithome'})
d1  # 'b':[9,5,2,7]被覆寫掉了

格式化輸出

認識print()函式

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)
- *objects: 接受輸出的內容，多筆資料以逗號隔開。
- sep: 間隔，預設一個空白。
- end: 預設為\n即換行。
- file: 預設為螢幕輸出。
- flush: 預設為布清除資料緩衝區。
各參數不指定修改即為預設值。
未來各種函數詳細內容可參閱文檔，或使用help(print)、?print查詢。

?print
# help(print)

格式化 print() 輸出語法

`%`

以類似C語言的printf語法輸出

語法	說明
%s	輸出文字
%f	輸出浮點數
%d	輸出十進位整數
%e、%E	以科學記號輸出數值
%o	以八進位整數方式輸出數值
%x、%X	以十六進位整數方式輸出數值
%c	以字元方式輸出
%r	以 repr() 函數輸出文字
%%	輸出 % 百分比符號

word_1 = 'Main9'
word_2 = '48794'
word_3 = '狂'
print('%s%s%s' % (word_1, word_2, word_3))

#新八戰鬥力
fp = {"新八":362, "一般人":360}

fp["新八"]

print(
    "志村新八比一般人強%d個昆布，戰鬥力比一般人高%.2f%%個昆布" %(
        fp["新八"] - fp["一般人"],
        (fp["新八"] - fp["一般人"])/fp["一般人"] *100)
    )

fp1 = fp["新八"] - fp["一般人"]
fp2 = (fp["新八"] - fp["一般人"]) / fp["一般人"] *100

print("志村新八比一般人強%d個昆布，戰鬥力比一般人高%.2f%%個昆布" % (fp1, fp2))

`%`空間與對齊

控制輸出排版結果，以及控制小數點顯示位數
以%s的%及s中間加入格式語法表示

目的	表示
以m格輸出	`"%ms" % _`
數值空白前補0	`"%0md" % _`
以m格靠左對齊	`"%-ms" % _`
限制輸出字串長度上限	`"%.ms" % _`
浮點數設定總寬度m及小數位數n	`"%m.nf" % _`
強迫顯示正負號	`"%+d" % _`
負號顯示、正數留空	`"% d" % _`

`format`

format會自動處理各種類型的資料。
如有2個以上的格式化輸出內容

# 字串格式化
msg='{}, {}!'.format('Hello','World')
print(msg)

#照順序
print("{} , {}!".format("Hello","World"))

#自編順序
print("{1} , {0}!".format("World","Hello"))

print("志村新八比一般人強{:^+10.3f}個昆布，戰鬥力比一般人高{:.2}%個昆布".format(fp1,fp2))

`format`空間與對齊

目的	表示
以m格輸出	`"{:m}".format()`
數值空白前補0	`"{:0m}".format()`
靠右對齊	`"{:>m}".format()`
靠左對齊	`"{:<m}".format()`
置中對齊	`"{:^m}".format()`
限制輸出字串長度上限	`"{:.m}".format()`
浮點數設定總寬度m及小數位數n	`"{:m.nf}".format()`
強迫顯示正負號	`"{:+m}".format()`
負號顯示、正數留空	`"{: m}".format()`

`f-string`

Python 的格式化輸出自3.6版本起支援以 f 作為字串開頭的格式化代碼，更為簡潔易用。
排版比照format()用法。

f"{word:m.nf}"

#3種寫法一次比較
name = "巧虎"
age = 3

print("大家好我是%s，我今年%s歲!"% (name, age))
print("大家好我是{}，我今年{}歲!".format(name, age))

print(f"大家好我是{name}，我今年{age}歲!")
print(f"{name}好乖，叔叔帶你喝養樂多!")

print(f"大家好我是{name:^10}，我今年{age:^10.1f}歲!")

import requests

say = "大家好我是啾啾協"
url = f"https://howger.orange.tw/?mode=convert&translate=1&keys={say}&s=1.5"

r = requests.get(url)
mov = r.text.split("id=")[1][:13]
mp4 = f"https://howger.orange.tw/data/{mov}.mp4?"
print(mp4)

from IPython.display import HTML
from base64 import b64encode


HTML(f"""
    <video width=800 controls>
        <source src={mp4} type="video/mp4">
    </video>"""
    )

第二個動手做 - 用`f-string`製作Google Map 有效的超連結

網址挖洞練習:

透過以下程式碼，搜尋地名、經緯度。
用地名、經緯度等方法建立有效的 Google Map 連結
完成要求:
1. 用 f-string
2. 輸出連結可連到正確位址
3. 換地點

有效連結範例，請好好觀察網址

經緯度定位
- https://www.google.com/maps/search/?api=1&map_action=map&zoom=16&query=24.149660,120.684166
以地標搜尋
- https://www.google.com/maps/search/?api=1&query=台中科大
導航
- https://www.google.com/maps/dir/?api=1&origin=台中火車站&destination=台中高鐵&travelmode=transit (travelmode = [driving, walking, bicycling, transit)

可查閱的資料

!pip install geocoder

# 查經緯度座標，注意Google MAP經緯度少一位數
import geocoder

location_name = "國立台中科技大學" #@param {type:"string"}
location_gps = geocoder.osm(location_name).latlng

print(location_gps)

# 作業- 建立使用 f-string 建立有效的 Google Map 連結
# 完成要求: 1.用 f-string 2.輸出連結可連到正確位址

locate= "???"

url = f'...{locate}.'

print(url)

延伸學習(後續會教)

import requests

# https://www.google.com/maps/search/?api=1&map_action=map&zoom=16&query=24.149660,120.684166
payload  = {"api":"1", "map_action":"map", "zoom":"16", "query":"24.149660,120.684166"}
r = requests.get(
    'https://www.google.com/maps/search/',
    params=payload
    )

print(r.url)

params = {'key1': 'value1', 'key2': 'value2'}
r = requests.get('http://httpbin.org/get', params=params)
print(r.url)

前言 - 程式的組成​

認識 Python​

Python 變數與基本運算​

變數​

變數命名原則​

基本資料型態​

整數 int​

浮點數 float​

布林 Boolean​

字串 String​

逸出字元(Escape Character)​

檢查資料型態​

轉換資料型態​

儲存容器​

串列 list []​

元組 tuple ()​

集合Set {}​

字典Dictionary​

格式化輸出​

認識print()函式​

格式化 print() 輸出語法​

%

%空間與對齊​

format​

format空間與對齊​

f-string​

第二個動手做 - 用f-string製作Google Map 有效的超連結​

網址挖洞練習:​

有效連結範例，請好好觀察網址​

可查閱的資料​

延伸學習(後續會教)​

前言 - 程式的組成

認識 Python

Python 變數與基本運算

變數

變數命名原則

基本資料型態

整數 int

浮點數 float

布林 Boolean

字串 String

逸出字元(Escape Character)

檢查資料型態

轉換資料型態

儲存容器

串列 list `[]`

元組 tuple ()

集合Set {}

字典Dictionary

格式化輸出

認識print()函式

格式化 print() 輸出語法

`%`

`%`空間與對齊

`format`

`format`空間與對齊

`f-string`

第二個動手做 - 用`f-string`製作Google Map 有效的超連結

網址挖洞練習:

有效連結範例，請好好觀察網址

可查閱的資料

延伸學習(後續會教)