# 函數
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## Python常用函數庫
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## math
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當你使用Python的math函數庫時，可以進行各種數學計算。以下是一些math函數庫的例子
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### 數值運算
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平方根
```py!
import math
# 平方根
sqrt_result = math.sqrt(25)
print(sqrt_result) # 輸出: 5.0
```
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指數
```py!
import math
# 指數
exp_result = math.exp(2)
print(exp_result) # 輸出: 7.3890560989306495
```
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對數
```py!
import math
# 對數
log_result = math.log(10, 2)
print(log_result) # 輸出: 3.3219280948873626
```
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階乘
```py!
import math
# 階乘
factorial_result = math.factorial(5)
print(factorial_result) # 輸出: 120
```
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### 數學常數
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圓周率
```py!
import math
# 圓周率
pi_value = math.pi
print(pi_value) # 輸出: 3.141592653589793
```
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自然對數的底
```py!
import math
# 自然對數的底
e_value = math.e
print(e_value) # 輸出: 2.718281828459045
```
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### 三角函數
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正弦sin
```py!
import math
# 正弦
sin_result = math.sin(math.radians(30)) # 將角度轉換為弧度
print(sin_result) # 輸出: 0.49999999999999994
```
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餘弦cos
```py!
import math
# 餘弦
cos_result = math.cos(math.radians(60))
print(cos_result) # 輸出: 0.5000000000000001
```
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正切tan
```py!
import math
# 正切
tan_result = math.tan(math.radians(45))
print(tan_result) # 輸出: 0.9999999999999999
```
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#### 來寫個例題吧
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題:考慮一個直角三角形，其中一個銳角為30度。
假設直角邊的長度為5（對邊）。請計算以下數值：
1.斜邊的長度。
2.另一銳角的大小（以度為單位）。
3.直角三角形的面積。
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解
```py!
import math
# 已知數據
angle_A_deg = 30 # 第一個銳角的度數
side_a = 5 # 直角邊的長度
# 計算斜邊的長度
side_c = side_a / math.sin(math.radians(angle_A_deg))
# 計算另一銳角的大小
angle_B_deg = 90 - angle_A_deg
# 計算直角三角形的面積
triangle_area = 0.5 * side_a * side_c
# 輸出結果
print(f"斜邊的長度：{side_c:.2f}")
print(f"另一銳角的大小：{angle_B_deg:.2f} 度")
print(f"直角三角形的面積：{triangle_area:.2f}")
```
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我分的夠詳細吧 :sunglasses:
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我來說明一下
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```
斜邊的長度：使用三角函數中的正弦函數，
斜邊長度可以通過直角邊長度和角度計算得出。
```
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```
另一銳角的大小：由於是直角三角形，兩銳角的和為90度
因此第二個銳角的大小可以通過第一個銳角的大小計算得出。
```
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```
直角三角形的面積：使用直角三角形的面積公式，面積等於直角邊的乘積除以2。
```
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就醬 不難對吧 :+1:
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## random
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當你使用Python的random函數庫時，可以進行各種隨機數生成和相關操作。
以下是一些random函數庫的例子：
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生成隨機整數
```py!
import random
# 生成一個範圍在1到10之間的隨機整數
random_integer = random.randint(1, 10)
print(random_integer)
```
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生成隨機浮點數
```py!
import random
# 生成一個範圍在0到1之間的隨機浮點數
random_float = random.random()
print(random_float)
```
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從列表中隨機選擇元素：
```py!
import random
# 從列表中隨機選擇一個元素
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
random_element = random.choice(my_list)
print(random_element)
```
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打亂列表的順序：
```python!
import random
# 打亂列表的順序
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(my_list)
print(my_list)
```
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生成隨機字母：
```py!
import random
import string
# 生成一個隨機字母
random_letter = random.choice(string.ascii_letters)
print(random_letter)
```
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生成隨機密碼：
```py!
import random
import string
# 生成一個8位的隨機密碼
password = ''.join(random.choice(string.ascii_letters + string.digits) for _ in range(8))
print(password)
```
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又到了快樂的練習時間:D
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題: 假設你在一個抽獎活動中，有10個參與者，每個參與者都有一個獎勵等級（1到5）。請完成以下任務：
1.使用random函數庫生成每個參與者的獎勵等級，並將結果儲存在一個列表中。
2.找出獎勵等級最高的參與者。
3.計算所有參與者的平均獎勵等級。
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解
```py!
import random
# 生成每個參與者的獎勵等級
participants_rewards = [random.randint(1, 5) for _ in range(10)]
# 找出獎勵等級最高的參與者
max_reward = max(participants_rewards)
max_reward_index = participants_rewards.index(max_reward) + 1 # +1 是因為列表的索引從0開始
# 計算所有參與者的平均獎勵等級
average_reward = sum(participants_rewards) / len(participants_rewards)
# 輸出結果
print(f"每個參與者的獎勵等級：{participants_rewards}")
print(f"獎勵等級最高的參與者是第 {max_reward_index} 號，獎勵等級為 {max_reward}")
print(f"所有參與者的平均獎勵等級為 {average_reward:.2f}")
```
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說明
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```
生成每個參與者的獎勵等級：使用列表推導式和
random.randint生成包含10個元素的列表
每個元素都是1到5之間的隨機整數，代表每個參與者的獎勵等級。
```
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```
找出獎勵等級最高的參與者：使用max函數找到列表中的最大值
然後使用index方法找到該最大值的索引，再加上1得到參與者的編號。
```
----
```
計算所有參與者的平均獎勵等級：
使用sum函數計算所有獎勵等級的總和，除以參與者的數量得到平均值。
```
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還行對吧 :accept:
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## datetime
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使用 Python 的 datetime 函數庫，你可以輕鬆處理日期和時間。以下是一些 datetime 函數庫的例子：
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獲取當前日期和時間：
```py!
from datetime import datetime
# 獲取當前日期和時間
current_datetime = datetime.now()
print(current_datetime)
```
----
格式化日期和時間：
```py!
from datetime import datetime
# 格式化日期和時間
formatted_datetime = current_datetime.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(formatted_datetime)
```
----
解析字符串為日期和時間對象：
```py!
from datetime import datetime
# 解析字符串為日期和時間對象
date_string = "2023-01-15"
parsed_date = datetime.strptime(date_string, "%Y-%m-%d")
print(parsed_date)
```
----
計算日期差：
```py!
from datetime import datetime, timedelta
# 計算日期差
future_date = current_datetime + timedelta(days=7)
date_difference = future_date - current_datetime
print(f"未來日期：{future_date}, 差距：{date_difference}")
```
----
計算時間差：
```py!
from datetime import datetime, timedelta
# 計算時間差
future_time = current_datetime + timedelta(hours=3)
time_difference = future_time - current_datetime
print(f"未來時間：{future_time}, 差距：{time_difference}")
```
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又是快樂的解題時間 :smiling_imp:
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問題：
假設今天是2023年1月15日，你正在計劃一個項目，該項目需要在未來的某個日期完成。
請完成以下任務：
1.使用 datetime 函數庫計算並輸出項目的截止日期，該截止日期為從今天開始的30天後。
2.設定一個提醒時間，在項目截止日期的前一天下午3點提醒。
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解
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```py!
from datetime import datetime, timedelta
# 今天的日期
today = datetime(2023, 1, 15)
# 計算項目的截止日期（30天後）
deadline = today + timedelta(days=30)
# 提醒時間（截止日期的前一天下午3點）
reminder_time = deadline - timedelta(days=1, hours=9) # 下午3點是9小時後
# 輸出結果
print(f"項目的截止日期為：{deadline.strftime('%Y-%m-%d')}")
print(f"提醒時間設定為：{reminder_time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')}")
```
----
```
計算項目的截止日期：使用 datetime 函數創建今天的日期
然後使用 timedelta 計算 30 天後的日期。
```
----
```
設定提醒時間：計算截止日期的前一天，下午3點是9小時後
因此減去 timedelta(days=1, hours=9)。
```
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## os
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使用 Python 的 os 函數庫，你可以進行與操作系統相關的操作，例如檔案和目錄的管理、執行系統命令等。以下是一些 os 函數庫的例子：
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列出目錄中的檔案和子目錄：
```py!
import os
# 獲取當前目錄下的檔案和子目錄列表
current_dir = os.getcwd()
files_and_dirs = os.listdir(current_dir)
print(files_and_dirs)
```
----
創建目錄：
```py!
import os
# 創建一個名為 "new_directory" 的目錄
new_directory_path = os.path.join(os.getcwd(), "new_directory")
os.makedirs(new_directory_path)
```
----
刪除檔案：
```py!
import os
# 刪除名為 "example.txt" 的檔案
file_to_delete = os.path.join(os.getcwd(), "example.txt")
os.remove(file_to_delete)
```
----
刪除目錄：
```py!
import os
# 刪除名為 "old_directory" 的目錄（必須確保目錄是空的）
directory_to_delete = os.path.join(os.getcwd(), "old_directory")
os.rmdir(directory_to_delete)
```
----
執行系統命令：
```py!
import os
# 使用 os.system 執行系統命令
os.system("dir") # 在 Windows 中列出當前目錄下的檔案和子目錄
```
----
檢查檔案或目錄是否存在：
```py!
import os
# 檢查檔案是否存在
file_path = os.path.join(os.getcwd(), "example.txt")
if os.path.exists(file_path):
print(f"{file_path} 存在")
else:
print(f"{file_path} 不存在")
```
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「暫時」的最後一題了 :sweat_smile:
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問題：
假設你正在編寫一個程序，要求使用者輸入一個目錄的路徑，然後執行以下任務：
1.列出該目錄中的所有檔案和子目錄。
2.創建一個新的子目錄，名稱為 "backup"。
3.將目錄中的所有檔案複製到 "backup" 子目錄中。
請使用 os 函數庫完成上述任務。
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解
```py!
import os
import shutil
# 使用者輸入目錄路徑
input_directory = input("請輸入目錄路徑：")
# 1. 列出目錄中的所有檔案和子目錄
files_and_dirs = os.listdir(input_directory)
print(f"目錄中的檔案和子目錄：{files_and_dirs}")
# 2. 創建一個新的子目錄 "backup"
backup_directory = os.path.join(input_directory, "backup")
os.makedirs(backup_directory)
print(f"已創建新的子目錄：{backup_directory}")
# 3. 將目錄中的所有檔案複製到 "backup" 子目錄中
for item in files_and_dirs:
item_path = os.path.join(input_directory, item)
backup_path = os.path.join(backup_directory, item)
if os.path.isfile(item_path):
# 如果是檔案，則複製到 "backup" 子目錄
shutil.copy2(item_path, backup_path)
elif os.path.isdir(item_path):
# 如果是目錄，則遞歸複製所有檔案和子目錄
shutil.copytree(item_path, backup_path)
print("檔案已成功複製到 'backup' 子目錄中。")
```
----
說明
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```
列出目錄中的所有檔案和子目錄：
使用 os.listdir 函數獲取目錄中的所有檔案和子目錄列表。
```
----
```
創建新的子目錄 "backup"：
使用 os.makedirs 函數創建一個新的子目錄 "backup"。
```
----
```
將目錄中的所有檔案複製到 "backup" 子目錄中：
使用 shutil 函數庫中的 copy2 函數複製檔案，
並使用 copytree 函數遞歸複製目錄中的所有檔案和子目錄。
最後，輸出複製成功的提示消息。
```
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# 容器
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## 容器是什麼?
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## List（列表）
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```python
# 創建一個列表包含不同類型的元素
my_list = [1, 'apple', True, 3.14, [5, 6, 7]]
# 存取列表元素
print(my_list[1]) # 輸出: 'apple'
# 修改列表元素
my_list[0] = 10
print(my_list) # 輸出: [10, 'apple', True, 3.14, [5, 6, 7]]
```
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### 練習
假設有一個列表 my_list = [3, 6, 9, 12, 15]，請寫下程式碼實現以下操作：
取得列表中的第三個元素。
將列表最後一個元素更改為 18。
在列表的末尾添加元素 21。
刪除 9 這個元素
利用切片操作取出列表中的偶數位置元素。(my_list[初:末:公差])
----
```python
my_list = [3, 6, 9, 12, 15]
print(my_list[2])
my_list[-1]=18
my_list.append(21)
my_list.remove(9)
print(my_list[1::2])
print(my_list)
```
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## Tuple（元組）
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```python
# 創建一個元組包含數字和字串
my_tuple = (1, 'banana', 3.14, False)
# 存取元組元素
print(my_tuple[2]) # 輸出: 3.14
# 元組是不可變的，無法修改元素
# my_tuple[0] = 5
# 這會引發錯誤：TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
```
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## Dictionary（字典）
----
```python
# 創建一個字典儲存人員資訊
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'job': 'Engineer'}
# 存取字典元素
print(person['age'])
# 輸出: 30
# 添加新的字典元素
person['city'] = 'New York'
print(person)
# 輸出: {'name': 'Alice', 'age': 30, 'job': 'Engineer', 'city': 'New York'}
```
----
### 練習
創建一個字典 car = {'brand': 'Toyota', 'model': 'Corolla', 'year': 2022}，完成以下操作：
添加一個新的鍵值對，將汽車的顏色設置為 'blue'。
刪除字典中的 'year' 鍵值對。
修改 'model' 的值為 'Camry'。
取得 'brand' 的值。
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```python
car = {'brand': 'Toyota', 'model': 'Corolla', 'year': 2022}
car['color']= 'blue'
del car['year']
car['model']='Camry'
print(car['brand'])
```
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## Set（集合）
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```python
# 創建兩個集合
set1 = {1, 2, 3, 4, 5}
set2 = {3, 4, 5, 6, 7}
# 集合操作：交集、聯集、差集
print(set1.intersection(set2))
# 輸出: {3, 4, 5} (交集)
print(set1.union(set2))
# 輸出: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} (聯集)
print(set1.difference(set2))
# 輸出: {1, 2} (差集)
```
----
### 練習
創建兩個集合 set1 = {1, 2, 3, 4, 5} 和 set2 = {4, 5, 6, 7, 8}，寫下程式碼實現以下操作：
求這兩個集合的交集。
求這兩個集合的聯集。
從 set1 中刪除與 set2 中重疊的元素。(set1.difference_update())
向 set2 中添加一個新元素 9。(set2.add())
----
```python
set1 = {1, 2, 3, 4, 5}
set2 = {4, 5, 6, 7, 8}
print(set1.intersection(set2))
print(set1.union(set2))
set1.difference_update(set2)
set2.add(9)
print(set1,set2)
```
----
總整理:
| | List | Tuple | Dictionary | Set |
| -------- | ---- | ----- | ---------- |:------------ |
| 有無順序 | 有 | 有 | 無 | 無 |
| 可否更改 | 可以 | 不行 | key無法 | 可以 |
| 備註 | | | key=value | 元素具唯一性 |
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