Python學習 —— 初步認知

孤持的莊稼人發表於2023-10-08

寫在前面

Python是一種流行的高階程式語言，具有簡單易學、程式碼可讀性高、應用廣泛等優勢。它是一種解釋型語言，可以直接在終端或整合開發環境（IDE）中執行，而無需事先編譯。

Python的安裝

Python的安裝過程非常簡單。首先，你可以從Python的官方網站（https://www.python.org）下載安裝包。根據作業系統的不同，你需要選擇相應的安裝包。一般來說，64位的系統選擇“Windows installer”下載，32位的系統選擇“Windows x86 installer”下載。

下載完成後，雙擊安裝包開始安裝。你可以選擇自定義安裝，將Python新增到系統環境變數中。記得在“Add Python to PATH”選項中打勾，以便在命令列中直接執行Python。

Python開發環境

搭建Python開發環境，你需要一款合適的程式碼編輯器和一個Python直譯器。VS Code是一款輕量級但功能強大的程式碼編輯器，它支援多種程式語言，包括Python。

VS Code編輯器

首先，你需要從VS Code官網（https://code.visualstudio.com）下載並安裝VS Code編輯器。安裝完成後，開啟VS Code，在右下角可以找到“Python”外掛，點選“Install”進行安裝。

Python外掛管理器

VS Code中的Python外掛管理器可以方便地管理你的Python外掛。開啟VS Code，在左側工具欄找到“Extensions”（擴充套件）圖示，點選後在搜尋框中輸入“Python”，選擇“Python”外掛進行安裝。

Python直譯器

在安裝Python外掛後，VS Code會自動為你配置Python直譯器。你可以在VS Code的左下角檢視當前使用的Python直譯器版本。如果你的VS Code中沒有顯示Python直譯器，可以依次點選“File” -> “Preferences” -> “Settings”，在搜尋框中輸入“python”，然後在“Python”設定項中檢查“Python:Default Interpreter”選項是否已經配置了Python直譯器。

輸入輸出

首先，我們需要明確一下輸入的方式。根據輸入裝置的不同，輸入可以分為兩類：

物理裝置：鍵盤、滑鼠、感測器、雷達和攝像頭等。這些裝置可以透過相應的介面與計算機連線，從而將使用者的行為轉化為電訊號輸入到計算機中。
邏輯概念：終端、檔案、程式和視覺化視窗等。這些概念性的事物透過程式程式碼來實現輸入操作。

如何輸入

接下來，我們介紹如何使用 Python 輸入程式碼。有兩種方式可以實現 Python 程式碼的輸入：

互動式模式輸入：在終端或命令列介面中輸入程式碼並執行。這種方式可以實現邊輸入邊執行的效果，適合於對程式碼進行除錯和測試。
非互動式模式輸入：將程式碼寫在一個檔案中，透過 Python 直譯器執行該檔案。這種方式適合於批次執行程式碼或者在自動化指令碼中執行程式碼。
例如，我們可以將以下程式碼儲存在一個名為“input.py”的檔案中：
```
  var1 = "Hello"  
  var2 = "World"  
  print(var1)  
  print(var2)
```
然後在終端中執行該指令碼，即可看到輸出結果

如何輸出

Input()、print()是python中的內建函式

變數

在Python中，我們可以使用賦值運算子（=）來為變數賦值。比如，我們可以使用input()函式獲取使用者輸入的文字，並將其賦值給一個名為text的變數：

text = input()

在這個例子中，我們使用input()函式來獲取使用者輸入的內容，並將其賦值給名為text的變數。這樣，我們就可以在程式中使用這個變數來表示使用者輸入的文字了。

除了使用input()函式輸入外，我們也可以直接為變數賦值。比如，我們可以將一個整數賦值給一個名為x的變數，將一個字串賦值給一個名為y的變數：

x = 1  
y = 'abc'

在這個例子中，我們將整數1和字串'abc'分別賦值給了變數x和y。這樣，我們就可以在程式中使用這些變數來表示這些值了。

有時候，我們還可以使用多個賦值語句一次性為多個變數賦值。比如，我們可以使用以下程式碼同時為三個變數a、b、c賦值：

a, b, c = 1, 2, 3

在這個例子中，我們將整數1、2、3分別賦值給了變數a、b、c。這樣，我們就可以在程式中使用這些變數來表示這些值了。

另外，我們還可以將多個變數賦值給同一個值。比如，我們可以使用以下程式碼將變數x、y、z同時賦值為整數3：

x = y = z = 3

在這個例子中，我們將整數3分別賦值給了變數x、y、z。這樣，我們就可以在程式中使用這些變數來表示這個值了。

變數的命名規範

合法的變數命名規則：

變數命名要遵循以下規則：

變數名只能由字母、數字和下劃線組成，且必須以字母或下劃線開頭；
變數名不能包含空格，可以用“_”來連線多個單詞，使其更易讀；
變數名不應與Python的內建關鍵字衝突，如False，None，True，and，break，class，continue等。
學習變數命名規範的重要性：

當程式碼行數增多時，有意義的變數名可以幫助你和其他人更快地理解程式碼邏輯；
透過規範化的變數名來區分不同的變數和其代表的實體，如函式、類等；
正確的變數命名可以降低程式出錯的機率。
好的命名習慣：

變數名應簡短明瞭；
變數名應具有描述性，能夠清晰表達變數的含義；
大小寫敏感，多個單詞用下劃線“_”連線；
應儘量避免使用不常用的字元或中文。

Python中的關鍵字：
await、else、import、pass、break、except、in、raise、class、finally、is、return、and、continue、for、lambda、try、del、global、not、with、elif、if、or、yield。

字串

字串是如何定義的

在Python中，字串可以透過以下方式定義：

使用單引號：只需在字元之間新增單引號即可定義一個字串。
使用雙引號：您也可以使用雙引號來定義字串。
使用三重引號：還可以透過在字串前後新增三個單引號或三個雙引號來定義多行字串。

    # 單引號定義字串  
    s1 = 'hello'  
      
    # 雙引號定義字串  
    s2 = "world"  
      
    # 三重引號定義多行字串  
    s3 = '''This is a  
    multi-line  
    string.'''

如何對字串進行操作

成員運算

使用 in 和 not in 來檢查一個值是否存在於字串中。

    s = 'hello'  
    print('e' in s)  # 輸出: True  
    print('x' not in s)  # 輸出: True

連線運算

使用 + 運算子連線兩個字串，也可以使用乘法運算子 * 來重複字串。

    s1 = 'hello'  
    s2 = 'world'  
    print(s1 + ' ' + s2)  # 輸出: hello world  
    print(s1 * 3)  # 輸出: hello hello hello

切片運算

使用切片可以獲取字串的某一部分或以某種步長進行擷取。

    s = 'hello world'  
    print(s[0])  # 輸出: h  
    print(s[1:5])  # 輸出: ello  
    print(s[3:9:2])  # 輸出: llo

在字串中使用變數

在字串中插入變數的值，可以使用 f-strings，需要Python 3.6及以上的版本。

    name = 'Alice'  
    print(f"Hello, {name}")  # 輸出: Hello, Alice

字串的常用方法

str.count(sub[, start[, end]])

返回子字串 sub 在 [start, end] 範圍內非重疊出現的次數。

    s = 'hello world'  
    print(s.count('l'))  # 輸出: 3

str.isalnum()

如果字串中的所有字元都是字母或數字，且至少有一個字元，那麼返回 True，否則返回 False。

    s = 'hello123'  
    print(s.isalnum())  # 輸出: True

str.isalpha()

如果字串中的所有字元都是字母，且至少有一個字元，那麼返回 True，否則返回 False。

    s = 'hello'  
    print(s.isalpha())  # 輸出: True

str.join(iterable)

返回一個由 iterable 中的字串拼接而成的字串。

    s = ['hello', 'world']  
    print(' '.join(s))  # 輸出: hello world

str.split(sep=None, maxsplit=-1)

返回一個由字串以指定的 sep 開始，到 maxsplit 個分隔符或到末尾為止分割成的列表。預設分隔符是任何空白字元。當 sep 為 None 時，使用空格進行分割。 maxsplit 為一個非負整數，表示最大的分割次數。如果 maxsplit 大於0，它將在最少的 maxsplit 次數的分隔符處進行分割。如果 maxsplit 為 -1 或省略，表示分割所有可能的子串。結果是一個列表，包含按指定分隔符分割的子串。如果沒有找到分隔符或 maxsplit 為0，則返回一個包含單個元素的列表，其中包含原始字串。當 sep 為 None 時，空字串（不包含任何分隔符）被視為分隔符。如果 sep 為 None 且 maxsplit 為 -1，則除了保留最後的分隔符之外，還將保留所有分隔符。如果 sep 為 None 且 maxsplit 大於0，則除了保留最後的分隔符之外，還將保留所有分隔與 maxsplit 次數的分隔符。如果 sep 為 None 且 maxsplit 為0或省略，則不會保留最後的分隔符。如果 sep 為 None 且 maxsplit 為1或省略且沒有分隔符，則返回原始字串。如果 sep 為 None 且 max

數字

在Python中，數字型別經常被用於數學計算和資料處理。Python的數字型別包括整數、浮點數和複數。這些數字型別可以由字面量或內建函式與運算子的結果建立。

強制型別轉換

Python是一種強型別語言，意味著一旦一個變數被賦予某種型別，就不能再自動轉換為其他型別。如果你需要將一個數字從一種型別轉換為另一種型別，可以使用內建的int()、float()函式進行轉換。

轉換函式可以用於將數字從一種型別轉換為另一種型別，例如：

makefile
x = 10     # 整數  
y = 3.14   # 浮點數  
  
z1 = int(y)   # 將浮點數轉為整數  
z2 = float(x) # 將整數轉為浮點數

字串與數字的互相轉換

Python提供了內建函式 str() 和 int() 以及 float()，可以將數字轉換為字串或者將字串轉換為數字。

例如：

x = 10    # 整數  
y = str(x)   # 將整數轉為字串  
print(y)    # 輸出："10"  
  
z = int('10')   # 將含有整數的字串轉為整數  
print(z)        # 輸出：10

如果字串不能被解析為整數，int()函式會報錯。

數字型別的常見運算

Python中的數字型別支援多種運算，包括加法、減法、乘法、除法等。以下是一些常見的表示式：

x = 10    # 整數  
y = 3.14  # 浮點數  
  
# 加法  
print(x + y)  # 輸出：13.14  
  
# 減法  
print(x - y)  # 輸出：6.86  
  
# 乘法  
print(x * y)  # 輸出：31.4  
  
# 除法  
print(x / y)  # 輸出：3.13999999999999995

此外，還有整除（//）、取模（%）等運算：

# 整除（//）  
print(x // y)  # 輸出：3.0000000000000004  
  
# 取模（%）  
print(x % y)  # 輸出：2.1400000000000001

此外，Python還支援一元負號、正號運算子以及abs()、int()、float()、complex()等內建函式，這些函式可以讓你對數字進行更為複雜的運算。

例如，abs(x)函式返回x的絕對值，而int(x)和float(x)函式可以將x轉換為整數或浮點數。如果你需要建立一個複數，可以使用complex(re, im)函式，其中re和im分別代表實部和虛部。

此外，divmod()函式返回一個元組，其中包含x除以y的商和餘數。pow(x, y)和x ** y函式可以用來計算x的y次冪。如果你需要求一個複數的共軛，可以使用c.conjugate()函式。

字串與數字的使用

資料型別在程式設計中十分重要，不同的資料型別有著不同的屬性和用法。

Python是強型別語言，這些語言要求程式設計師在定義變數時必須指定資料型別。比如：

a = 10  # 整數型別  
b = "hello"  # 字串型別

一旦確定了資料型別，就不能夠隨意更改。比如：

a = 10  # 整數型別  
b = "hello"  # 字串型別  
c = a + b  # 這行程式碼會報錯，因為無法將字串和整數相加

在強型別語言中，如果想要將不同型別的資料進行操作，就需要進行顯式的資料型別轉換。比如：

a = 10  # 整數型別  
b = "10"  # 字串型別  
c = int(b)  # 將字串轉換為整數  
d = a + c  # 相加

資料型別能夠讓程式設計師更好地組織程式碼，提高程式碼的可讀性和執行效率。在強型別語言中，資料型別的轉換需要顯式宣告，這能夠讓程式設計師更好地理解並控制程式的執行過程。

字串和數字在程式設計中有著不同的用途：

字串通常用於文字處理、自然語言處理等領域，比如統計詞頻、文字分類等。
數字則用於數值計算，比如數學計算、資料分析等。
不同型別的資料可以使用不同的運算子，比如：

a = 100  # 整數型別  
b = 200  # 整數型別  
c = a + b  # 加法運算

不同型別的資料之間無法直接相互操作，比如：

a = 123  # 整數型別  
b = "456"  # 字串型別  
c = a + b  # 這行程式碼會報錯，因為無法將整數和字串相加

如果想要在不同型別的資料之間進行操作，需要將其轉換為同一型別。比如：

a = 123  # 整數型別  
b = "456"  # 字串型別  
c = int(b)  # 將字串轉換為整數  
d = a + c  # 加法運算

註釋

註釋是程式設計中非常重要的一個環節，主要作用是解釋程式碼的意義和用途，以及方便他人閱讀和理解程式碼。下面介紹如何編寫註釋。

註釋的識別符號是井號“#”

在 Python 中，註釋的識別符號是井號“#”。在井號後面的內容，Python 直譯器將會忽略掉，不會執行。

例如：

# 這是一個註釋  
print("Hello, world!")  # 這也是一個註釋

註釋可以在程式碼行的開頭或者結尾，也可以在程式碼的中間。一般來說，在程式碼的開頭或者結尾新增註釋比較常見。

例如：

# 這是一個註釋  
x = 10  # 這也是一個註釋

註釋的內容應該簡潔明瞭，能夠清晰地表達程式碼的意義和用途。一般來說，註釋應該包括以下資訊：

變數名和變數的作用。例如：x 是用來表示盒子的寬的變數。
函式名和函式的返回值。例如：box_area() 函式用來計算盒子的面積，返回盒子的面積。
程式的作用和邏輯。例如：下面的程式碼用來實現一個簡單的加法計算器，接受使用者輸入的兩個數字並輸出它們的和。

num1 = float(input("請輸入第一個數字："))  
num2 = float(input("請輸入第二個數字："))  
result = num1 + num2  
print("結果為：", result)

註釋的目的：

解釋程式碼的意義和用途，方便他人閱讀和理解程式碼。
提高程式碼的可讀性和可維護性。透過新增註釋，可以讓其他人更容易地理解程式碼的作用和邏輯，減少閱讀程式碼的時間和工作量。同時，也可以讓自己在以後閱讀程式碼時更容易理解和修改。
提高程式碼的質量和可靠性。透過新增註釋，可以幫助開發人員更好地理解程式碼的作用和邏輯，減少錯誤和漏洞的出現機率。同時，也可以讓自己在以後閱讀程式碼時更容易發現和修復錯誤。

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