# Python 基礎教學
<!--
## 個人網站
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-->
## 變數型態
### int
int就是integer(整數)的縮寫
可以與float做加減乘除類的運算
也可以與String相乘(在String的部分會說明)
```
x = 1
print(type(x))
Output :
<class 'int'>
```
> **Note :** 在 python 中，int 的範圍是沒有極限的，所以進行大數運算不需要考慮範圍
#### int補充
我們在Python中通常是以十進制(decimal)來表達int
但Python也讀得懂2進制、8進制與16進制
以下直接舉例說明
```
# 0b : 2進位(binary)
# 0o : 8進位(octal)
# 0x : 16進位(hexadecimal)
x = 0b0010
print(x)
# 0b代表進位法，0010在二進位中 = 十進位的2
# 0後面的英文大小寫都可 : (0B0010=0b0010)
Output :
2
```
**Note:**
在Python中,井字號(#)是註解的意思
註解的程式碼是不會被執行的！！！
如果要一次註解多行的話，可以利用鍵盤快捷鍵
> 反白想註解的行數：
> Windows：同時按下 control 與 /
> MacOS：同時按下 command 與 /
> **Note:** 若是單行註解則不需要反白
### float
在Python中，帶有小數點的數字都屬於float
在下面的例子中，如果我們將整數加上1.0時
y的資料型態就變成float
是因為1.0是float的資料型態
**Note:**
在Python裡， 1. 就是1.0的意思，同理 .1 就是0.1
```
x = 1
y = x + 1.
print(type(y))
Output :
<class 'float'>
```
### string
String是字串的意思
在Python的語法裡，字串可以用兩種方式表達 :
```
# First :
str = "I am String"
# Second :
str = 'I am String'
```
Python的語法，用 "" 或 '' 都是可以的
Python中的String也支援加法跟乘法
用法：
1.加法：String1 + String2
（加號兩邊的資料型態都必須是String）
2.乘法：int * String or String * int
（乘號兩邊必須是int與String)
```
str1 = "I am "
str2 = 'String'
temp = 3
print(str1+str2)
print(temp*str1)
print(str2*temp)
Output :
I am String
I am I am I am
StringStringString
```
若是想一次輸出多行，也可以利用 """ 來實現
範例：
```
str = """
I
AM
PYTHON
PROGRAMMER
"""
print(str)
Output :
I
AM
PYTHON
PROGRAMMER
```
### bool
bool資料型態很簡單，只有兩種類型：True 跟 False
**Note : T 跟 F 都要大寫**
```
cmp = 1 > 0
print(cmp)
print(type(cmp))
Output :
True
<class 'bool'>
```
bool也可以與int的資料型態相互轉換：
bool 轉 int:
True 會轉換成 1 , False 轉換成 0
```
cmp = False
x = int(cmp)
print(cmp)
print(x)
Output :
False
0
```
int 轉 bool:
**所有非0的數**都會轉成True , 只有0會轉成False
**Note**: **所有非0**的float也都可以轉換成True
```
cmp = -1
T = bool(cmp)
print(T)
print(type(T))
Output :
True
<class 'bool'>
```
### 變數宣告
在Python中，變數宣告的語法非常簡單
變數名稱 ＝ value
以下是幾個例子
```
x = 1
y = 1.
z = .1
str = "1"
cmp = (1 > 0) # cmp = True
```
> 在設定變數名稱時有三點需要特別注意：
> 1.不能用Python設定的Keyword
> 2.不能有空白(可以用底線)
> 3.不能以數字開頭
#### Keyword
Keyword是Python內建帶有特殊意義的字串(String)
```
KeywordList :
'False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class',
'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from',
'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass',
'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield'
```
## 函式介紹(function)
Python中，function大致分為兩種：
1.內建好的(build-in function)
2.開發者自訂(Definition by programmer)
> 用法：
> functionName()
> 括號內為傳入function的參數，也可以不傳入任何參數
**Note :**
function執行完後通常會return value
（也可以不回傳任何資料）
> **補充：**
> method : function的一種，是屬於特定物件的function
> 用法：
> objectName.method()
現在先介紹 build-in function
build-in function 是Python已經內建好的function
不需import任何module即可使用
### print()
Python內建的輸出函式
在print()括號內的資料皆會輸出
可以輸出幾乎所有資料型態:int, float, bool, string, dictionary, list, tuple, ...
接下來看例子來學習用法：
```
print("Hello World!")
print("Hello" , "World!")
#超過一個資料需要輸出時，需要用','來分隔
Output :
Hello World!
Hello World!
```
**Note :** 換行字元：'\n'
用法：直接加在字串中即可
```
print("Hello\nWorld\n!")
# print("Hello" + "\n" + "World" + '\n' + '!') #(輸出與第一行相同)
# print("Hello" , "World" , '!' , sep='\n') #(輸出與第一行相同)
Output :
Hello
World
!
```
**sep , end 用法：**
```
# sep 只會在超過一個data要輸出時起作用
# 用法 : 在想輸出的data後加上 sep= ""
# example ：
print("Hello" , "World!",sep = "--")
Output :
Hello--World!
```
```
# end 設定輸出結束後輸出的字串 ， 預設為'\n'(換行字元)
# 用法 : 在想輸出的data後加上 end= ""
# example ：
print("Hello" , "World!",end = "--")
print("~~~~")
Output :
Hello World!--~~~~
```
**同時使用 end & sep**
**Note :** sep與end之間的順序不影響輸出結果
```
sepstr = "--sep--"
print("Hello","World!" , end = "--\n" ,sep = sepstr )
Output:
Hello--sep--World!--
```
### input()
Python內建的輸入函式
在input()括號內可以填入字串
input()被呼叫時會輸出括號內的字串
**Note :** 通常會宣告變數來儲存input()內容
**Note :** input() 的 return dataType 預設為string
```
x = input("Please input->")
print(x * 2)
Input :
1
Output :
Please input->
11
# Since input datatype is string , so '1'*2 = '11'
```
#### 將input()的dataType轉為int
```
# 將input()放在int()的括號裡
# Note : int() is a function which can change dataType
x = int(input())
print(x * 2)
Input :
1
Output :
2
# int('1') = 1 , 1 * 2 = 2
```
在這個例子裡，如果輸入的data無法轉換為int時就會引發**Error**
ex: 如果Input data改為 a
程式就無法正常進行 : ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'a'
#### 將input()的dataType轉為float
```
# 將input()放在float()的括號裡
# Note : float() is a function which can change dataType
x = float(input())
print(x * 2)
Input :
1.0
Output :
2.0
# float('1.0') = 1.0 , 1.0 * 2 = 2.0
```
在這個例子裡，如果輸入的data無法轉換為float時就會引發**Error**
ex: 如果Input data改為 a
程式就無法正常進行 : ValueError: invalid literal for float() with base 10: 'a'
### 其他 build-in functions:
#### int()
將傳入的資料的dataType轉為int
return type : int
用法：
```
x = "123"
y = int(x)
print(type(x),type(y))
Output :
<class 'str'> <class 'int'>
```
#### float()
將傳入的資料的dataType轉為float
return type : float
用法：
```
x = "123.456"
y = float(x)
print(type(x),type(y))
Output :
<class 'str'> <class 'float'>
```
#### str()
將傳入的資料的dataType轉為string
return type : string
用法：
```
x = 123
y = str(x)
print(type(x),type(y))
Output :
<class 'int'> <class 'str'>
```
#### type()
回傳 "傳入的資料的dataType"
return type : type
用法：
```
x = 123
print(type(x))
Output :
<class 'int'>
```
#### ord() & chr()
**ord() :**
return type : int
用法：
```
x = "A"
y = ord(x)
print(y,type(y))
Output :
65 <class 'int'>
```
**chr() :**
return type : string
用法：
```
x = 65
y = chr(x)
print(y,type(y))
Output :
A <class 'str'>
```
> ord(chr(x)) = x
> chr(ord(y)) = y
> chr() & ord() function use ASCII table 來對照數字與字元
#### max()
return Type : int , string
return int 用法：
```
print(max(1,2,3,4,5,6,7,8))
Output:
8
# 如果只傳入一個整數 -> TypeError
# TypeError: 'int' object is not iterable
```
```
# 上面例子的第二種寫法
list = [i+1 for i in range(8)]
print(max(list))
```
**Note :** list將會在之後的筆記教學
return string 用法：
```
print(max("abc"))
print(max("abc","cba"))
Output:
c
cba
# c > b > a in ASCII table
# 比較字串時會從第一個字元開始比，相同則比較下一個字元
# 相同到最後時回傳較長字串
```
#### min()
return Type : int or string
用法：同 max()
### 自訂function
**Note :**
Python很注重對齊，def的下一行要加一個Tab來表示def尚未結束
若下一行開頭沒有Tab，就代表def定義的結束
語法：
```
def functionName(參數1,參數2):
pass
# pass通常在function還未寫入任何程式碼時使用
# 如果function內沒有程式碼時被呼叫 -> Error
# IndentationError: expected an indented block after function definition
# 可以不傳入任何參數
# function name 不可設為 Keyword
```
例子1：
```
def plus(a , b):
c = a + b
return c
x = "abc"
y = "def"
z = plus(x,y)
print(z)
Output :
abcdef
```
例子2：
```
def Print_plus(a , b):
c = a + b
print(c)
x = "abc"
y = "def"
z = Print_plus(x,y)
Output :
abcdef
```
#### lambda (anonymous function)
lambda 也是 function 的一種
語法：
```
lambda parameters: expression
```
例子：
```
two = lambda: 2
sqr = lambda x: x * x
pwr = lambda x, y: x ** y
T = two()
S = sqr(2)
P = pwr(2,3)
print(T,S,P)
Output :
2 4 8
```
## 基本 Operator 介紹 （加減乘除）
### +
分為binary,unary兩種
#### binary :
範例用法：
```
a = 1
b = 2
c = a + b
print(a,b,c)
Output :
1 2 3
```
#### unary :
範例用法：
```
a = -1
b = +a
print(a,b)
Output :
-1 -1
```
### -
分為binary,unary兩種
#### binary :
範例用法：
```
a = 1
b = 2
c = a - b
print(a,b,c)
Output :
1 2 -1
```
#### unary :
範例用法：
```
a = 1
b = -a
print(a,b)
Output :
1 -1
```
### *
'*'在Python裡是乘號
範例用法：
```
a = 1
b = 2
c = a * b
print(a,b,c)
Output :
1 2 2
```
### /
'/' 在Python裡是除號
範例用法：
```
a = 2
b = 1
c = a / b
print(a,b,c)
Output :
1 2 2.0
```
**Note :** 只要經過除法運算，就算沒有餘數，dataType也會轉換成float
### **
在Python中兩個乘號是次方的意思
範例用法：
```
a = 2
b = 10
c = a**b
print(a,b,c)
Output :
2 10 1024
```
### //
在Python中兩個除號是整除的意思
會無條件捨去小數部分
範例用法：
```
a = 2 ; b = 10
c = b//a
d = 3 ; e = 2
f = d//e
print(c,f)
Output :
5 1
```
**Note:** 若要在一行內宣告不同的變數並賦值，則需要用分號(;)隔開
### %
在Python中%是取餘數的意思
範例用法：
```
a = 10
b = 3
c = a%b
print(a,b,c)
Output :
10 3 1
```
### 比較operator
* a==b :判斷左右變數是否**相等**
* a!=b :判斷左右變數是否**不相等**
* a\>b :判斷左變數是否**大於**右變數
* a<b :判斷左變數是否**小於**右變數
* a\>=b : 判斷左變數是否**大於等於**右變數
* a<=b : 判斷左變數是否**小於等於**於右變數
## if-else 用法
語法：
```
if 條件 :
內容
內容
當條件為True時，內容才會被執行
```
**Note:** Python很注重對齊，if的下一行要加一個Tab來表示if尚未結束
若下一行開頭沒有Tab，就代表if的結束
範例用法：
```
a = 1
b = 2
if a>b :
print("a>b")
Output:
# 沒有輸出,因為a<b
```
**加入else：**
語法：
```
if 條件 :
內容
內容
else:
內容
```
範例用法：
```python
a = 1
b = 2
if a>b :
print("a>b")
else:
print("a<b")
# Output:
# a<b
```
**加入elif：**
語法：
```
if 條件1 :
內容
內容
elif 條件2:
內容
elif 條件3:
內容
```
範例用法：
```
a = 1
b = 2
if a>b :
print("a>b")
elif a>0 :
print("a>0")
elif(a<b):
print("a<b")
Output:
a>0
```
**同時使用elif else：**
語法：
```
if 條件1 :
內容
內容
elif 條件2:
內容
elif 條件3:
內容
else:
內容
```
範例用法：
```
a = 1
b = 2
if a>b :
print("a>b")
elif a>0 :
print("a>0")
elif(a<b):
print("a<b")
else:
print("else")
Output:
a>0
```
**Note:** Python會按照順序往下執行，只要上面的elif被執行，下面的elif與else就都不會進行判斷
### and , or , not
**Note:** and , or , not 都是Keyword
優先順序：not -> and -> or(越前面代表越先判斷)
用法：在一個if內同時判斷多個條件
範例：
```
a = 1
b = 2
c = 3
if not a>b and not b>c or c>a and c>b:
print("it's true")
Output :
it's true
```
```
解析：
not a>b and not b>c or c>a and c>b
a>b -> False
b>c -> False
c>a -> True
c>b -> True
not 優先處理：
not a>b -> True
not b>c -> True
and 第二處理：
True and True -> True # (not a>b) and (not b>c)
True and True -> True # (c>a) and (c>b)
or 最後處理：
True or True -> True # ((not a>b) and (not b>c)) or ((c>a) and (c>b))
```
| A | B | A and B |
|:-----:|:-----:|:-------:|
| True | True | True |
| True | False | False |
| False | True | False |
| False | False | False |
| A | B | A or B |
|:-----:|:-----:|:------:|
| True | True | True |
| True | False | True |
| False | True | True |
| False | False | False |
| A | not A |
|:-----:|:-----:|
| True | False |
| False | True |
### & , | , ~
& , | , ~ 在Python是用來做位元運算的工具
用法：將int轉為二進位進行運算
```
a = 100
# 100 = 64 + 32 + 4
# 0b01100100 = 100
b = 148
# 148 = 128 + 16 + 4
# 0b10010100 = 148
c = a & b
d = a | b
e = ~a
f = ~b
print(c,d,e,f)
Output :
4 244 -101 -149
```
```
對每位進行 & 運算：
01100100
10010100
-> 00000100
對每位進行 | 運算：
01100100
10010100
-> 11110100
```
**Note:** ~num = -(num+1)
| A | B | A & B |
|:---:|:---:|:-----:|
| 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 |
| A | B | A \| B |
|:---:|:---:|:------:|
| 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 |
### ^ (xor operator)
```
a = 1
b = 0
print(a^a,end=" , ")
print(b^b,end=" , ")
print(a^b,end=" , ")
print(b^a,end=" ")
Output :
0 , 0 , 1 , 1
```
**只要 a 與 b 相同， a^b 就會為 0**
| A | B | A ^ B |
|:---:|:---:|:-----:|
| 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 |
## 迴圈(for , while)
### for
語法：
```
for 變數 條件 :
內容
```
用法範例：
```
for i in range(10):
print(i , end = " ")
Output:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
```
在範例中， i 是宣告的變數名稱，當我們在 for loop 後面加上 print(i) 後，會輸出 9
**Note :** in 跟 range 都是 python 中常見的 keyword ，要知道用法
### range
| range(n) | 從整數 0 到 n-1 |
|:----------------:|:--------------------------:|
| range(n , m) | 從整數 n 到 m-1 |
| range(n , m , s) | 從整數 n 到 m-1 ，間隔為 s |
用法範例：
```
for i in range(1,10,2):
print(i , end = " ")
Output:
1 3 5 7 9
```
### while
語法：
```
while 條件 :
內容
```
用法範例：
```
i = 0
while i in range(10):
print(i , end = " ")
i += 1
Output:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
```
範例 2 ：
```
i = 0
while True :
if i > 9 :
break
print(i , end = " ")
i += 1
```
如果不事先宣告 i 的話 ， python 會因為找不到 i 而引發 NameError ，因此使用 while 前需要多加注意；另外還有第二個要注意的點就是要避免 while 進入到無窮迴圈
無窮迴圈範例：
```
i = 0
while i in range(10):
print(i , end = " ")
# i += 1
```
因為 while 會執行到條件錯誤為止，所以當我們將 i+=1 註解時， i 就會永遠是 0 ，這時候程式碼就會進入到一個無窮迴圈
### else 搭配 loop
跟在 loop 後的 else 會在迴圈**正常**結束時執行
但如果迴圈中有 **break** 執行，那麼 else 內的程式碼將不會被執行
範例：
```
i = 0
while i < 4 :
i += 1
print(i)
else :
print("end")
Output :
1
2
3
4
end
```
範例：
```
i = 0
while True :
if(i > 4) :
break
i += 1
print(i)
else :
print("end")
Output :
1
2
3
4
5
```
## 基礎資料結構介紹
List , Tuple , Dictionary , Set 是 python 中常用的資料結構，下面會一一介紹
### List
**初始化**：
```
# list 名稱可以自訂
list = []
temp = [1 , 2]
```
> **list index** 算法： list [0] , list [1] , list [2] , list [3] ...
> 最後一個 index 值為 -1 ，以此類推倒數第 n 個 index 就是 -n
**list 基礎操作**：
```
print(list) # 印出list內所有元素
print(temp[0]) # 印出temp的第一個元素
l = len(list) # list 內元素個數
del temp[1] # 刪除第二個元素
temp.append(3) # 在 temp 的末端加入 3
temp.insert(1 , 7) # 在第 2 (1+1) 個位置插入 7
print(temp.count(1)) # 輸出temp內有幾個 1
temp.sort() # 按照大小排序
m = max(temp) # temp 中最大值
n = min(temp) # temp 中最小值
```
List 還有很多內建 function 可以在 Python 的 function 庫中查詢
> **Note :** List 內的資料型態不一定是相同的
> 當資料型態不同時，使用 sort function 時要注意 TypeError
print list 用法範例：
```
list = [1 , "LIST" , 20.87 , True]
print(list) # 法一
print('[' , end = "") # 法二
for ele in list:
print(ele , end = " ")
print(']')
print('[' , end = "") # 法三
for i in range(len(list)):
print(list[i] , end = " ")
print(']')
Output:
[1, 'LIST', 20.87, True]
[1 LIST 20.87 True ]
[1 LIST 20.87 True ]
```
將其他資料型態轉為 list :
```
list(tuple) -> change data type from tuple to list
list(string) -> [s[0], s[1], s[2], ... , s[len(string)] ]
list(range) -> [front , ... , end]
```
用法範例：
```
str = "input"
# str = input()
ran = range(1,16,2)
print(list(str))
print(list(ran))
Output:
['i', 'n', 'p', 'u', 't']
[1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15]
```
### Tuple
tuple 是一種跟 list 類似卻不能直接修改元素的一種資料型態
**初始化**：
```
# tuple 名稱可以自訂
tuple1 = ()
tuple2 = (1 ,)
tuple3 = 1.,
tuple4 = (1, 2, 3 ,4)
tuple5 = 1, 2 ,3 ,4
list = [tuple1,tuple2,tuple3,tuple4,tuple5]
for ele in list :
print(ele)
Output :
()
(1,)
(1.0,)
(1, 2, 3, 4)
(1, 2, 3, 4)
```
> **Note :** 初始一個元素的 tuple 的語法需要加上 ' **,** '
> 以 tuple3 為例，如果沒有加 ， 1.0 會變成 float 的資料型態，而不是 tuple
**tuple 基礎操作**：
```
print(tuple5) # 印出list內所有元素
print(tuple5[0]) # 印出temp的第一個元素
l = len(tuple) # list 內元素個數
print(tuple5.count(1)) # 輸出tuple5內有幾個 1
```
> 因為 tuple 沒有 append() function 跟 del ， 但是可以用 use "tuple + (1, 10)" 或 "tuple * 2"，也可以將 tuple 轉為 list 後更改元素再轉換回來
其餘用法都與 list 相似
將其他資料型態轉為 tuple :
```
tuple(list) -> change data type from list to tuple
tuple(string) -> (s[0], s[1], s[2], ... , s[len(string)])
tuple(range) -> (front , ... , end)
```
### dict ( Dictionary )
**初始化**：
```
# dict 名稱可以自訂
dict1 = {}
dict2 = {"cat": "chat", "dog": "chien"}
dict3((1,2),(3,4)) # dict3 = {1:2, 3:4}
# {key : value}
```
> 在 print dictionary 時輸出順序可能會改變，這是因為 dict 會自動排序元素
**dict 基礎操作**：
```
print(dict.keys()) # 已自動排序
print(dict.values())
for i, j in dictionary.items() : # i : key , j : value
print(i , " : " , j)
adding new item in dictionary :
# 法一 :
dictionary.update({key : value})
# 法二 :
dictionart[key] = value
removing key :
# 法一 :
del dictionary[key]
# 法二 :
dictionary.popitem()
# Notice: In Python version before 3.6.7 ,popitem() will randomly pop item
dictionary.clear() : clear all items in dictionary
dic2 = dic1.copy() : copy items in dic1 (dic2 is dic1 == False)
```
### Set
**初始化**：
```
set1 = set()
set2 = {1 , 2 , 3}
```
> **Note :** 空 set 的宣告要用 set()
**set 基礎操作**：
```
TODO
```
## Error Type
列出 error 列表程式碼：
```
def print_exception_tree(thisclass, nest = 0):
if nest > 1:
print(" |" * (nest - 1), end="")
if nest > 0:
print(" +---", end="")
print(thisclass.__name__)
for subclass in thisclass.__subclasses__():
print_exception_tree(subclass, nest + 1)
print_exception_tree(BaseException)
```
### try & except
配合上面提到的 error type 來進行操作
try : 想執行的程式碼
except : 發生錯誤時會執行的程式碼（可指定錯誤）
範例：
```
TODO
```
也可以搭配 else , finally 做使用
else : 若 except 未執行，try 結束後便會執行
finally : 不管有沒有錯誤都會執行
範例：
```
TODO
```
<!--
<style>
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}
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