# Python程式設計

## 一、何謂程式語言:computer:

### 程式語言(Programming languages)
是指人類與電腦之間進行溝通的語言，用來命令電腦如何工作的執行指令集合。
### 程式(Programs)
則是指使用特定語言組合形成指令與敘述來編寫程式碼。程式碼即為指示電腦解決問題的步驟。程式包含輸入、轉換邏輯及輸出，透過鍵盤或滑鼠將輸入的資料轉換成有用的資訊來輸出。

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### 程式設計流程

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### 程式語言的種類
* 低階語言: 電腦直接看得懂，執行效率較高，但使用者不容易讀懂，使用0和1的二進位程式碼，如0101 0001 0010 0011。組合語言: 使用簡單的符號指令來代表0和1的二進位程式碼，需要組譯程式可以轉換成機器語言。(維基百科)
* 高階語言: 較接近人類語言的程式語言，電腦不能直接讀懂，故需要使用翻譯的方式來轉換成機器碼，雖然效率較低，但適合使用者學習，常見的高階語言有BASIC、C/C++、C#、Java.....等。高階語言又分編譯式程式語言，如C/C+以及直譯式程式語言，如Python。

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{%youtube CUc5a5Uts30 %}全世界最受歡迎的程式語言 2004-2019 (PYPL 排名)

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## 二、認識Python:computer:

Python是一種廣泛使用的直譯式、進階和通用的程式語言。Python支援多種程式設計範式，包括函數式、指令式、反射式、結構化和物件導向程式設計。它擁有動態型別系統和垃圾回收功能，能夠自動管理記憶體使用，並且其本身擁有一個巨大而廣泛的標準庫。它的語言結構以及物件導向的方法，旨在幫助程式設計師為小型的和大型的專案編寫清晰的、合乎邏輯的程式碼。 (維基百科)

{%youtube zdMUJJKFdsU %}【python】4小時初學者Python教學

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## 三、Python程式設計-print & input:computer:

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**線上程式編輯器: [google_colab](https://colab.research.google.com/)/ [repl.it](https://replit.com/languages/python3) / [onlinegdb](https://www.onlinegdb.com/)**
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### 練習一: 讓程式輸出"Hello World"
**使用輸出指令:** <font color="#4F9E18">**print()**</font>

語法如下:

print ('Hello, World!')

執行結果如下:
### 練習二: 讓程式輸出'Hello World!'三次
語法如下:

print ('Hello World!'*3)

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### :bulb:重要說明:程式語言的基本概念之一<font color="#4F9E18">[Assign指派=]</font>
在程式語言的中， = 這個符號是代表指派(指定)的意思。
譬如說 a = b 代表的就是把 b （的內容）指定給 a （這個變數）。

在程式語言中等號（＝）的概念和意義與數學算式不同，數學的等號代表等號的左右兩邊相等，程式語言中的「＝」是將右邊的數值儲存到左邊的變數。若要比較等
號兩邊的數值是否相等，要使用「＝＝」(後面會再說明，請見下方連結影片)
### 程式中的等號(影片說明):computer:

{%youtube pam28-4f7Ls %}從零開始學程式#3 等號

### 練習三: 試試看以下程式碼執行看看結果為何?

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**線上程式編輯器: [google_colab](https://colab.research.google.com/)/ [repl.it](https://replit.com/languages/python3) / [onlinegdb](https://www.onlinegdb.com/)**
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a = 5
print(a)
a = a + 10
print(a)

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### :bulb:重要說明:程式語言的基本概念之二<font color="#4F9E18">[變數Variables]</font>
#### 何謂變數? 簡單的來說變數就是拿來裝資料的容器，就像在數學中，我們也有假設變數這方法，如假設X=3,Y=4，Z＝X+Y，那Z是多少？在程式設計中變數必須進行宣告，而Python程式中的變數宣告是最直觀與簡單的，如下說明:

**宣告單個變數**
1. 我們先將整數5賦予如宣告的變數 a
2. 輸出a的值
3. 結果顯示為5

語法如下:

a = 5
print(a) #輸出得到結果5


**宣告多個變數**
1. 將數字 1 放入宣告的變數 a
2. 將數字 2 放入宣告的變數 b
3. 將數字 3 放入宣告的變數 d
4. 印出變數 a、b、d 的內容

語法如下:

a = 1
b = 2
c = 3
print(a) #輸出得到結果1
print(b) #輸出得到結果2
print(c) #輸出得到結果3

{%youtube FIEVb026bAE %}Python 變數 (Variables) 的必備概念 | 從零到一的 Python 入門教學

### 練習四:試試看以下程式碼執行看看結果為何?(想一想)

a = 1
b = c = a
print(a) 
print(b) 
print(c) 

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## 四、資料型態: Python對應的資料型態:computer:

有關變數的型態不一定是數值，也可能是文字或是其他，以下即為程式語言的資料型態

{%youtube FMruNSjHOzQ %}Python 變數與資料型態 By 彭彭

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**線上程式編輯器: [google_colab](https://colab.research.google.com/)/ [repl.it](https://replit.com/languages/python3) / [onlinegdb](https://www.onlinegdb.com/)**
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### 練習五: 請設計一個程式，讓使用者輸入名字後，電腦會將名字呈現在畫面上與使用者說Hello。
#### 使用輸出指令: <font color="#4F9E18">**input及print()**</font>


語法如下:

name = input('請問你的名字是?')
print('Hello',name,'您好!')

<font color="#005CAF">input 指令是讓使用者由鍵盤輸入資料，通常會用變數儲存該資料</font>
語法如下： <font color="#B5495B">變數 = input(['提示字串'])</font>
1. 程式中會出現各種符號，以下將分別說明各種符號的作用：
2. 等號= 的作用：將等號右邊的數值儲存到等號左邊的變數。
3. 小括號(　) 的作用：放入想要儲存的內容。
4. 中括號[　] 的作用：[　] 中的內容可以擴充傳入的資料，也可以省略。
5. 單引號'　' 的作用：'　' 中的內容會被程式視為字串，通常會在字串前後成對出現，字串的表示也可用雙引號"　"。

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<font color="#005CAF">print 指令為輸出資料，可以一次輸出多個項目，項目之間以「,」隔開</font>
語法如下：
<font color="#B5495B">print(項目1 [, 項目2, ..., sep=分隔字元, end=結束字元])</font>

print 指令中出現了sep、end，分別說明如下：
1. sep 分隔字元：如果有多個項目，項目間使用分隔字元區隔，預設為一個空白字元。
2. end 結束字元：輸出完成時自動加入的字元，預設為一個換行字元。

執行結果如下圖:

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### 練習六: 值日生:computer:

:::danger

請設計一個程式，讓使用者輸入值日生的名字後，電腦會將今天值日生的名字呈現在畫面上。

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([參考解答](https://drive.google.com/file/d/1xZ93EVcD_uOT2ky2txCirpaOn-c9L7Wg/view?usp=share_link))

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## 五、資料型態的轉換:computer:
資料型態相同的變數才能進行運算。對於某些資料型態，Python 能夠進行簡單的自動轉換。如果是整數與浮點數運算，系統會先將整數轉換成浮點數再運算，而最後的運算結果仍為浮點數。

<font color="#005CAF">說明:type()是python判斷資料型別的語法</font>

number = 8 + 6.3 # 結果為 14.3，浮點數。
print(number)   #輸出變數number的結果
print(type(number))  #輸出變數number的資料型態


如果系統無法自動進行資料型態轉換，就需使用下列的強制資料轉換指令。
舉例來說，如果對整數與字串做加法運算，會產生錯誤。
:::info
**number1 = 56 + '23'** # 錯誤，無法進行運算，因為'23'是字串無法直接與前面的數字相加。
**number2 = 56 + int('23')** # 正確，結果為 79，利用強制轉換int()將字串轉為整數，則可以跟前面數字相加。
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### 練習七: 資料型態的練習
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**1. 試著完成以下的程式碼並執行結果**
<font color="#005CAF">說明:type()是python判斷資料型別的語法</font>

a = '123'
print(type(a))
b = 123
print(type(b))
d = 1.25
print(type(d))


**2. 試著完成以下的程式碼並執行結果(注意觀察差異在哪)**
<font color="#005CAF">int()是將()的內容強制轉換成整數</font>

a = '123'
print(a)
print(a+a)
b = 123+int(a)
print(b)


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## 六、算術運算符號:computer:
Python 中，可使用的算術運算符號有 6 種，如下表所示。

圖片來源: 翰林資訊科技教材
:::info
舉例來說: :arrow_down:
**print(15%7)** # 結果為 1。
**print(15//7)** # 結果為 2。
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**線上程式編輯器: [google_colab](https://colab.research.google.com/)/ [repl.it](https://replit.com/languages/python3) / [onlinegdb](https://www.onlinegdb.com/)**
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### 練習八:試著輸出下列程式碼，執行結果為何?

print(8/3)
print(8%3)
print(8//3)
print(2**5) 

:bulb: **Tips: Python 算術運算符號的優先順序：**
　1.括號內優先。
　2.乘、除法。
　3.除法取商數。
　4.除法取餘數。
　5.加、減法。

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### 練習九:求三數之和
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**線上程式編輯器: [google_colab](https://colab.research.google.com/)/ [repl.it](https://replit.com/languages/python3) / [onlinegdb](https://www.onlinegdb.com/)**
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**請試著練習以下的程式碼並執行結果**

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### 練習十:求（a＋b）×c 的值
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**線上程式編輯器: [google_colab](https://colab.research.google.com/)/ [repl.it](https://replit.com/languages/python3) / [onlinegdb](https://www.onlinegdb.com/)**
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:::danger
請設計一個程式，讓使用者依序輸入 a、b、c 後，再輸出呈現（a＋b）×c 的值。
:::
([參考答案](https://drive.google.com/file/d/1JJfdbLuEGPAGV_knfSUZ8lXSrZOua_9j/view?usp=share_link)) 同學輸入及輸出的答案不可與老師的相同

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### 練習十一:求平均數程式
**請設計一個程式，讓使用者輸入兩個數字後，再呈現兩個數字的平均值。**
:::info

說明: 數字與字串間的運算
加號不僅可用於數值運算，也可用於字串組合，但同學們必須謹記「只有資料型
態相同的變數才能進行運算」。因此，使用時需注意其所應用的資料型態，如下：

23 + 64 # 正確，結果為 87。
23 + '64' # 錯誤，無法進行運算。
'hello' + 34 # 錯誤，無法進行運算。
'hello' + '34' # 正確，結果為 hello34。
'hello' + str(34) # 正確，結果為 hello34。
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#### 請試著執行程式(x,y請自行輸入數值)

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**線上程式編輯器: [google_colab](https://colab.research.google.com/)/ [repl.it](https://replit.com/languages/python3) / [onlinegdb](https://www.onlinegdb.com/)**
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### 練習十二: 剩餘的零用錢 　
:::danger
請設計一個程式，讓使用者依序輸入今天的零用錢、早餐的費用及零食的費用，再呈現 剩餘的零用錢。(輸出結果應為"今天剩下X元")
(假設t為零用錢、a為早餐費用、b為零食的費用、z為剩下的錢)
:::
([參考答案](https://drive.google.com/file/d/1K_0E1NAS-5Pzvi35FirZqRK2OdO2LgTv/view?usp=share_link))同學輸入及輸出的答案不可與老師的相同

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