# [筆記] Python 基礎
### 語言特性與熱門應用
* Python 是泛用的程式語言，強調易學好懂
* 最近常用在數據分析、人工智慧
### 安裝
下載地址 : [Python](https://www.python.org/)
* 勾起來，之後操作方便許多
### 資料與運算
#### 1. 變數與資料型態
* 數字 : `3.5`
* 字串 : `"hello"`
* 布林值 : `True`、`False` ( python 的 T 跟 F 為大寫 )
* 可變列表 ( List ) : `[3,4,5]`、`["hello","world"]`
* 固定列表 ( Tuple ) : `(3,4,5)`、`("hello","world")`
* 集合 : `{3,4,5}`、`{"hello","world"}`
* 字典 : `{"apple":"蘋果","data":"資料"}`
* 變數 : `data=3` data 為變數，不用宣告
#### 2. 運算
1. 數字
* `7//6` : 整數除法
* `2**3` : 2 的 3 次方
2. 字串
* `"hell\"o` 輸出為 `hell"o` : 想在字串中加入雙引好可以用 `\` 跳脫
* `"""hello"""` or `'''hello'''` : 在裡面的換行會直接呈現
* 字串會對內部的字元編號 ( 索引 )，從 0 開始算起，假設 `s = "hello"`
* `s[0]` 輸出為 `h`
* `s[1:4]` 輸出為 `ell` : 輸出字串中編號 1 到 4 ( 不包含 )
* `s[1:]` 輸出為 `ello`
* `s[:4]` 輸出為 `hell`
3. 有序列表 ( List、Tuple )
* List，假設 `grades = [12,60,15,70,90]`
* `grades[1:4] = []` 輸出為 `[12,90]` : 連續刪除列表中編號 1 到 4 ( 不包含 )
* `grades = grades + [12,33]` 輸出為 `[12,60,15,70,90,12,33]`
* Tuple : 除了更動會出錯，其他都跟 List 一樣
3. 集合與字典
* 集合，假設 `s1 = {3,4,5}` `s2 = {4,5,6,7}`
* `10 in s1` 輸出為 `False`，`10 not in s1` 輸出為 `True`
* `&` : 交集，`|` : 聯集，`-` : 差集，`^` : 反交集
* `s = set("hello")` s 輸出為 `{'l','h','e','o'}` : 把字串拆解為集合
* 字典，假設 `dic = {"apple":"蘋果","bug":"蟲蟲"}`
* `test in dic` 輸出為 `False`，`test not in dic` 輸出為 `True`
* `del dic["apple"]` : 刪除字典中的鍵值對
* `dic = {x:x*2 for x in [3,4,5]}` dic 輸出為 `{3:6,4:8,5:10}` : 從列表資料產生字典
### 流程控制
* 在 python `{}` 用縮排 ( tab ) 取代
#### 1. 判斷式
```python=
if True:
print("True 執行")
elif False:
print("False 執行")
else:
print("跑不到")
```
**python 目前不支援 switch**
#### 2. 迴圈
1. while
```python=
n = 1
while n<10:
printf(n)
n+=1
```
2. for
* 迴圈跑列表
```python=
for x in [3, 5, 1]:
print(x)
```
* 迴圈跑字串
```python=
for x in "hello":
print(x)
```
* 迴圈跑range
```python=
for x in range(5):
print(x)
```
`range(5)` : 0，1，2，3，4
`range(3,7)` : 3，4，5，6
**迴圈最後可加 `else:`，else 在迴圈結束前執行，被 break 強制結束就不會執行 else**
### 函式、模組與封包
#### 函式 : 用來做程式的包裝，同樣邏輯可以重複利用
```python=
def add(n1 = 1,n2 = 2):
result = n1 + n2
return result
print(add(3, 4)) #7
print(add()) #3
print(add(n2 = 3,n1 = 4))
```
```python=
def avg(*ns): #無限不定參數資料
sum = 0
for n in ns:
sum += n
print(sum/len(ns))
avg(3, 4) #3.5
avg(3, 5, 10) #6.0
```
#### 模組 : 將程式寫在一個檔案中，此檔案可重複載入使用
1. 載入
```python=
import sys as system #載入模組並取別名 system
```
2. 使用
```python=
print(system.platform)
print(system.maxsize)
print(system.path) #印出模組的搜尋路徑
```
3. 內建模組與自訂模組
* 主程式
```python=
import sys #內建的模組
sys.path.append("modules") #在模組的搜尋路徑列表中新增路徑，這裡 "modules" 為資料夾
import geometry #自訂的模組，放在 "modules" 資料夾內
print(geometry.distance(1, 1, 5, 5))
```
* 模組 : 放在 `modules` 資料夾內
```python=
def distance(x1, y1, x2, y2):
return ((x2 - x1)**2 + (y2 - y1)**2)**0.5
def slope(x1, y1, x2, y2):
return (y2 - y1)/(x2 - x1)
```
#### 封包 : 用來整理、分類模組
* 檔案中的資料夾為封包，檔案為模組
1. 建立封包
檔案配置 :
* 專案資料夾
* `主程式.py`
* 封包資料夾
* `__init__.py` : 必要
* `模組一.py`
* `模組二.py`
2. 使用封包
```python=
import 封包名稱.模組名稱 as 模組別名
```
### 類別與實體物件
* 封裝的變數或函式，統稱類別的屬性
#### 類別
1. 定義類別
```python=
class 類別名稱:
定義封裝的變數
定義封裝的函式
```
2. 使用類別
```python=
類別名稱.屬性名稱
```
#### 實體物件
1. 建立實體物件
```python=
class 類別名稱:
def __init__(self): #定義初始化函式
透過操作 self 來定義實體屬性
# 建立實體物件，放入變數 obj 中
obj = 類別名稱() #呼叫初始化函式
```
```python=
class Point:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
p = Point(1,5)
```
2. 使用實體物件
```python=
#實體物件.實體屬性名稱
p = Point(1,5)
print(p.x + p.y)
```
#### 實體方法
1. 建立實體方法
* 封裝在實體物件中的函式
```python=
class 類別名稱:
def __init__(self): #定義初始化函式
封裝在實體物件中的變數
def 方法名稱(self,更多自訂參數):
方法主體，透過 self 操作實體物件
# 建立實體物件，放入變數 obj 中
obj = 類別名稱() #呼叫初始化函式
```
```python=
class Point:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
def show(self):
print(self.x, self.y)
p = Point(1,5)
```
2. 使用實體方法
```python=
#實體物件.實體方法名稱(參數資料)
p = Point(1,5) #建立實體物件
p.show() #呼叫實體方法
```
### 文字檔案的讀取與儲存
#### 1. 開啟檔案
```python=
檔案物件 = open(檔案路徑, mode = 開啟模式, encoding = 編碼)
```
* 開啟模式
* `"r"` : 讀取模式
* `"w"` : 寫入模式
* `"r+"` : 讀寫模式
* 編碼
* `"utf-8"` : 中文常用編碼
#### 2. 讀取檔案
* 讀取全部文字
```python=
檔案物件.read()
```
* 一次讀取一行
```python=
for 變數 in 檔案物件:
從檔案依序讀取每行文字到變數中
```
* 讀取 JSON 格式
```python=
import json
讀取到的資料 = json.load(檔案物件)
```
#### 3. 儲存檔案
* 寫入文字
```python=
檔案物件.write("字串\n") #要換行就 \n
```
* 寫入 JSON 格式
```python=
import json
json.dump(要寫入的資料, 檔案物件)
```
#### 4. 關閉檔案
```python=
檔案物件.close()
```
#### 最佳實務
```python=
with open(檔案路徑, mode = 開啟模式) as 檔案物件:
讀取或寫入檔案的程式
#以上區塊會自動、安全的關閉檔案，不需 close
```
### 亂數與統計模組
#### random
1. 載入模組
```python=
import random
```
2. 使用 random
```python=
random.choice([0, 1, 5, 8]) #從列表中隨機選取 1 個資料
random.sample([0, 1, 5, 8], n) #從列表中隨機選取 n 個資料
random.shuffle([0, 1, 5, 8]) #將列表的資料就地隨機調換順序
random.random() # 0 ~1 之間的隨機數亂數
random.uniform(n, m) # 取得 n ~ m 之間的隨機亂數
random.normalvariate(n, m) # 取得平均數 n，標準差 m 的常態分配亂數
```
常態分配範例 :
#### statistics
1. 載入模組
```python=
import statistics
```
2. 使用 statistics
```python=
statistics.mean([1, 4, 6, 9]) #計算列表中數字的平均數
statistics.median([1, 4, 6, 9]) #計算列表中數字的中位數
statistics.stdev([1, 4, 6, 9]) #計算列表中數字的標準差
```
### 網路連線與公開資料串接
#### 網路連線
1. 載入模組
```python=
import urllib.request as request
```
2. 下載特定網址資料
```python=
with request.urlopen(網址) as response:
data = response.read().decode("utf-8")
print(data)
```
#### 公開資料串接
1. 確認資料格式
* JSON、CSV、或其他格式
2. 解讀格式
* 解讀 JSON 使用內建的 JSON 模組
###### tags: `筆記` `程式語言` `Python`
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