Basic Materials of Python

• The Martian
  

  
  

• 一個男人在火星上種菜的故事
  

• 一個宅男工程師為了打發聖誔假期打造了一種新的程式語言。¹
  

• Guido van Rossum
  

  
  

• 30 年後，每天都有數百萬人使用他創立的這一新語言。
  
  • Python Customers
    Get access to data on 941,453 websites that are Python Customers. We know of 120,915 live websites using Python and an additional 820,538 sites that used Python historically and 807 websites in Taiwan. ²
    

  • 依據 TOIBE 的調查，目前 Python 在TOIBE最受歡迎語言的排名第三³
    

    
    

  • 幾種不同語言受歡迎程度的變化:TIOBE 2001-2019
    

• 研究人員於 2019 年首次將 5500 萬光年之外黑洞的照片拼湊出來，使用的程式語言也是 Python。
  

  
  

• …in December 1989, I was looking for a “hobby” programming project that would keep me occupied during the week around Christmas.⁴
  
• My office (a government-run research lab in Amsterdam) would be closed, but I had a home computer, and not much else on my hands. I decided to write an interpreter for the new Script language I had been thinking about lately: a descendant of ABC that would appeal to Unix/C hackers.
  
• I chose Python as a working title for the project, being in a slightly irreverent mood (and a big fan of Monty Python’s Flying Circus). ⁵
  

1. Easy to learn
   
2. High-level language
   
3. User-friendly data structures
   
4. Dynamically typed language(No need to mention data type based on value assigned, it takes data type)
   
5. Object-oriented language
   
6. Open source and community development
   
7. Presence of third-party modules
   
8. Extensive support libraries(NumPy for numerical calculations, Pandas for data analytics etc)
   
9. Portable and Interactive
   
10. Portable across Operating systems
    

1. GUI based desktop applications(Games, Scientific Applications)
   
2. Web frameworks and applications
   
3. Enterprise and Business applications
   

1. Google (Components of Google spider and Search Engine)
   
2. Youtube
   
3. Instagram
   
4. Netflix
   
5. Dropbox
   
6. Reddit
   
7. Uber
   
8. Pinterest
   

如同自然語言只是一些符合特定語法(如英文、法文、日文)所書寫而成的文字，程式語言也只是一些符合特定語法(如C++、Python、Java)所寫成的文字。所以我們可以只用各種作業系統中最基本的文字編輯器(例如Windows中的記事本、MacOS中的TextEdit、Linux中的vi或emacs)來 **寫程式**。

雖然我們可以用一般的文字編輯器來寫程式，但正所謂「工欲善其事、必先利其器」，有更好的工具可用，我們為什麼要將就用一些勉強堪用的工具呢？程式設計師是一群非常重視工作效率的人類，他們極願意用五年來開發一個工具，只是為了將來的工作能節省五分鐘，於是這世界就存在了一些專門用來輔助程式設計師寫程式的應用程式，但是如果只是把它叫做「寫程式的程式」，一來整個格調就沒了，二來還要先解釋這是名詞還是動詞。於是，聰明的程式設計師給它取了一個聽起來比較厲害的名字: 整合式開發環境(Integrated Development Environment, IDE)。

市面上常見的、可以拿來寫python的IDE有以下幾種:

前述的IDE一來要下載、二來要安裝，對於懶惰的學習者來說委實有點麻煩，於是腦筋動的快的商人就看到了這個商機，把IDE做成了網頁服務的型式，如此一來只要能上網就可以寫程式了，例如

1: #include <iostream>
2: using namespace std;
3: int main() {
4:   cout << "Hellow world!";
5: }

Hellow world!

• print( 項目 1, [ 項目 2, … , sep = 分隔字元 , end = 結束字元 ] )
  
• sep (分隔字元) 預設為空白字元
  
• end (結束字元) 預設為換行字元\n
  

 1: a, b, c = 5, 10, 20
 2: print(a, b, c)
 3: print('完全不呈現預設的空白: ',a, b, c, sep ='')
 4: print('以逗號來當分隔符號: ',a, b, c, sep =',')
 5: print('==測試end的用法1==')
 6: print(a, end='\n') #end預設值為跳行，這和 print(a)是一樣的
 7: print(b, end='\n')
 8: print(c, end='\n')
 9: print('==測試end的用法2==')
10: print('不進行跳行: ', a, end=' ')
11: print(b, end=' ')
12: print(c, end=' ')

5 10 20
完全不呈現預設的空白: 51020
以逗號來當分隔符號: ,5,10,20
==測試end的用法1==
5
10
20
==測試end的用法2==
不進行跳行:  5 10 20

在python中如果要輸出單引號(’)或雙引號(“)，除了使用跳脫字元(\)，也可以利用單引號、雙引號互換的作法，如下例：

1: #使用跳脫字元\
2: print("他說：\"好，我試試!!\"，然後他就逝世了。")
3: #外層使用單引號
4: print('他說："好，我試試!!"，然後他就逝世了。')
5: #單引號、雙引號互換的作法
6: print("他說：'好，我試試!!'，然後他就逝世了。")

他說："好，我試試!!"，然後他就逝世了。
他說："好，我試試!!"，然後他就逝世了。
他說：'好，我試試!!'，然後他就逝世了。

• 進階閱讀: CRLF、CR、LF詳解
  

 1: x = input() #輸入 9a
 2: 
 3: try:
 4:     score = int(x)
 5:     print(2*score)
 6: except:
 7:     print("Error")
 8: 
 9: print("Hello")
10: 請問上述程式的輸出為何

請以print()輸出以下文字

Your brain has two parts: the left and the right.
Your left brain has nothing “right”, and your right brain has nothing “left”.

• 語法
  
  • 格式化輸出語法：print( 字串 %(參數) )

    
  • 字串裡 %s 代表字串、%d 代表整數、%f 代表浮點數
    

• 範例
  

  1: name = '台北101'
  2: height = 508
  3: fee = 18.24
  4: print('%s的高度為%d公尺，參觀門票為%8.2f美金.' %(name, height, fee))
  5: print('%s的高度為%d公尺，參觀門票為%0.2f美金.' %(name, height, fee))
  

  台北101的高度為508公尺，參觀門票為   18.24美金.
  台北101的高度為508公尺，參觀門票為18.24美金.
  

• 語法
  
  • format 格式化輸出語法：print(字串.format(變數))

    
  • 字串裡以{0}、{1}、… 來對應參數列裡的變數
    
  • 格式控制：print(’{0:控制字串}’.format(參數))
    

1: from string import Template
2: 
3: name = 'TNFSH'
4: tmp = Template('Hello, $who')
5: print(tmp.substitute(who = name))
6: 

Hello, TNFSH

• 如何使用 Python 進行字串格式化
  

• 整數: int
  
• 浮點數: float
  
• 布林值(True / False): bool, T 與 F 要大寫
  
• 字串: str, 以’或“含括,若輸出字串要包含引號，則以另一種引號含括該字串，或是在前面加上跳脫字元（\)。
  

1: age = 18
2: weight = 67.87
3: good_words = " 請常說'請'、'謝謝'、'對不起' "
4: other_words = "請常說\"請\"、\"謝謝\"、\"對不起\""
5: print(type(age))
6: print(type(weight))
7: print(type(good_words))
8: print(other_words)

<class 'int'>
<class 'float'>
<class 'str'>
請常說"請"、"謝謝"、"對不起"

• 序列型態: list, tuple
  
• 集合型態: set
  
• 對映型態: dict
  

• 自動轉換
  

1: score = 60
2: print(type(score))
3: score = score + 3.5       # 自動轉換為浮點數，結果為63.5
4: print(type(score))

<class 'int'>
<class 'float'>

• 強制轉換
  

1: score = int(30.22)        # 將括弧內的資料轉換為整數
2: score = float(score)      # 將括弧內的資料轉換為浮點數
3: test = str(score)# 將括弧內的資料轉換為字串

1: input().split(separator, maxsplit)

• seperator (optional): separator (optional)- The is a delimiter. The string splits at the specified separator. If the separator is not specified, any whitespace (space, newline etc.) string is a separator.
  
• maxsplit (optional): The maxsplit defines the maximum number of splits. The default value of maxsplit is -1, meaning, no limit on the number of splits.
  
• Return Value from split(): The split() breaks the string at the separator and returns a list of strings.
  

假設我們面對兩種不同的資料輸入方式：

• 狀況一：輸入的資料為三個成績同時寫在一行(以空白分隔)
  

  1:   23 45 66
  

• 狀況二：三個成績分為三列(每次都按enter)
  

  1:   23
  2:   45
  3:   66
  

對C/C++來說，這並不是什麼特別的問題，上述兩種狀況都可以用三個cin將成績讀進程式：

1: #include <iostream>
2: using namespace std;
3: int main() {
4:     int a, b, c;
5:     cin >> a >> b >> c;
6: }

但是對python來說，如果針對狀況一的資料以下列方式讀入

1: scoreX = input() #一次把整列資料讀完
2: scoreY = input() #沒資料可以讀
3: scoreZ = input()

則scoreX的值會變成字串’23 45 66’，而scoreY, scoreZ會沒有值，因為這行裡的所有資料全部被讀入scoreX中。

1: import math
2: instr = input() #輸入a9
3: score = float(instr)
4: 
5: score = math.sqrt(score)*10
6: print('{0:.4f}'.format(score))

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 3, in <module>
    score = float(instr)
ValueError: could not convert string to float: 'a9'

 1: import math
 2: 
 3: instr = input() #輸入a9
 4: 
 5: try:
 6:     score = float(instr)
 7:     score = math.sqrt(score)*10
 8:     print(score)
 9: except:
10:     print("Error")

Error

也許你可以一個一個去變更資料類型，如果出問題後就 結束 程式，不要再往下執行，在python中，你可以透過呼叫sys模組中的exit()或是os模組中的_exit()來終止程式，請自行參閱這篇，或者，你更應該自己透過關鍵字去膜拜一下Google大神，例如 python stop program 之類的….

• 例外處理 ( try、except )
  

1: # python code for arithematic opearation
2: print(5+3)
3: print(5-3)
4: print(5*3)
5: print(5/3)
6: print(5%3)
7: print(5//3)
8: print(5**3)

8
2
15
1.6666666666666667
2
1
125

1: print("Python"+"基礎")
2: print(3*"Python基礎")

Python 基䂾
Python 基礎 Python 基礎 Python 基礎

傳回某字元的 ASCII code /Unicode

1: print(ord('A'))
2: print(ord('©'))
3: print(ord('南'))
4: print(ord('一'))

65
169
21335
19968

傳回某 ASCII/Unicode 所代表的字元

1: print(chr(97))
2: print(chr(169))

a
©

傳回字串長度

1: print(len('Python基礎'))

8

傳回字串 Unicode 最大/最小字元

1: print(max('Python基礎LALALA'))
2: print(min('Python基礎LALALA'))
3: print(len('Hello'))

礎
A
5

將數值參數轉為字串

1: print(str(3.1416) + str(2020))

3.14162020

• 條件式可不用括號( )含括，條件式後需搭配冒號：
  
• 程式區塊以縮排方式處理，同一層縮排視為同一程式區塊
  

1: if condition:
2:     statement 1
3:     ...

1: num = 31
2: if num % 2 == 0:
3:     print('{0} is even'.format(num))
4: if num % 2 == 1:
5:     print('{0} is odd'.format(num))

31 is odd

1: import math
2: magicNum = 37
3: 
4: if math.sqrt(magicNum)*10 < 60:
5:     print('NO', sep='', end='')
6: print('YES', sep='', end='')

YES

需要複雜的條件判斷時，請配合前節中的關係運算子(6.2)與邏輯運算子(6.3)

1: score = 87
2: if 60 <= score <= 100:
3:     print("Pass")
4: else:
5:     print("Fail")

Pass

1. System module
   

1: import sys
2: print(sys.version)

3.9.12 (main, Apr  5 2022, 01:53:17)
[Clang 12.0.0 ]

1. platform module
   

1: import platform
2: print(platform.python_version())

3.9.12

1: python --version

Python 3.9.12

1:   for variable in sequence:
2:       statement 1
3:       ...

• for 迴圈的變數會依序走訪 sequence 中的元素
  
• sequence⁷可為 range 函式、字串(string)、表列(list)、元組(tuple)、字典(dict)、集合(set)
  

for variable in range([起始值,] 終止值 [,遞增值]):
    statement 1
    ...

• 起始值預設為 0，遞增值預設為 1
  
• 起始值 ≤ range( )的範圍 < 終止值
  

1: for x in range(4):
2:     print(x)
3: print('========')
4: for x in range(3, 10):
5:     print(x, end=', ')
6: print('\n========')
7: for x in range(3, 10, 2):
8:     print(x, end=',')

0
1
2
3
========
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,
========
3,5,7,9,

1: school = 'TNFSH'
2: for x in school:
3:     print(x, end=' ')
4: print('\n=========')
5: for x in school:
6:     print(chr(ord(x)+1), end=' ')

T N F S H
=========
U O G T I

• ord( ) -> 將字元轉為 ASCII 編碼(整數)
  
• chr( ) -> 將 ASCII 編碼(整數)轉為字元
  

1: school = '高雄市'
2: for x in school:
3:     print(x, end=' ')
4: print('\n=========')
5: for x in school:
6:     print(chr(ord(x)+1), end=' ')
7: 

高 雄 市
=========
髙 雅 布

以 FOR 輸出以下字串(提示:字串有兩個常用function: ord()/chr())

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba

在迴圈中，只要碰到break就會跳出迴圈，無論是while或for迴圈都會馬上跳出。使用break陳述句，你只需要打上break，不須加其他東西。

• 判斷for是否正常結束，迴圈 正常結束 後就會執行else語句，換言之，else只有在迴圈 不正常結束時 才會 不執行 。
  
• 不正常退出迴圈的情況包括break語句中斷迴圈，return語句結束迴圈，和其他一些異常情況。即在迴圈內不執行break，return語句或者沒有異常情況時都會執行else語句。
  

基本用法與C/C++相同

while (condition):
    statement 1
    ...

1:   n = 12345
2:   while (n > 0):
3:       print(n%10)
4:       n //= 10

5
4
3
2
1

1:   m, n = 42, 75
2:   while (n > 0):
3:       m, n = n, m % n
4:   print(m)

3

在迴圈中，只要碰到break就會跳出迴圈，無論是while或for迴圈都會馬上跳出。使用break陳述句，你只需要打上break，不須加其他東西。

1: while True:
2:     print('How is your day?')
3:     your_reply = input()
4:     if your_reply == 'quit':
5:         break
6: print('good bye')

• 判斷while是否正常結束，else只有在迴圈不正常退出時才會不執行，正常迴圈執行結束後就會執行else語句。
  
• 不正常退出迴圈的情況包括break語句中斷迴圈，return語句結束迴圈，和其他一些異常情況。即在迴圈內不執行break，return語句或者沒有異常情況時都會執行else語句。
  

取代flag

某些狀況下，我們需要連續讀入資料，直到 讀完 所有資料為止……

跳出整個 loop。檢查某一數是否為質數(假設n=15)時，常見的做法是由2~7逐一測試是否能整除n，然而測到3時就會發現n可以被3整除，此時還需要再往下測嗎?當然不用，這就是break最佳出場時機了…

跳出單次 loop、繼續下一個迴圈。和break不同，continue只會跳過其中的一次迴圈，但是仍會繼續往下把整個迴圈跑完。

什麼事都不幹…..

• [Python] Loop 配合 else 的妙用
  

判斷是否讀到空的資料，下例中，如果是對空資料進行int()型態轉換，就會得到ValueError，也可以藉此判斷是否已無資料可讀取

1: while True:
2:     try:
3:         test = int(input())
4:     except ValueError:
5:         break

有時，某些程式的要求是要你不斷的輸入、計算、輸出結果，直到沒有輸入為止，這種多測資的問題常常會在考試或比賽時遇到。其實，有些評分系統在“餵”輸入給你的程式時，是從 一個存了許多測資的文字檔 裡一列一列把資料讀出來，然後餵給你程式中的input()，當文字資料讀到檔案結尾，就會出現一個EOF(End of File)的符號，所以，我們可以用try…except來抓這個符號，如下:

1: try:
2:     while True:
3:         test = input()
4:         # 這裡是你的解
5:         # ...
6:         # ...
7: except EOFError:
8:     pass #讀到檔案結尾就結束不做事

• EOF是從檔案讀取資料時結果讀到檔案結尾符號，但是一般我們在寫程式都是從鍵盤輸入資料來進行測試，那怎麼送出一個EOF符號給程式呢？答案是按 cmd-D(for MacOS)、Ctrl-D(for Linux)或是Ctrl-Z(for windows系統)
  
• 注意: 用上述方式讀資料，在教學網中似乎有時會導致多讀一個’’的元素進來，原因還不清楚，建議在送出到教學網後，可以在將資料讀入list後先print出來檢測一下，如果發現最後多了一筆資料，就將它pop掉。
  
• 如果你用了EOFError卻 無法正常執行 ，請試著把EOFError拿掉，如:
  

1: try:
2:     while True:
3:         test = input()
4:         # 這裡是你的解
5:         # ...
6:         # ...
7: except:
8:     pass #讀到檔案結尾就結束不做事

1: for i in range(1, 10):
2:     for j in range(1, 10):
3:         print('%d*%d=%2d' %(i, j, i*j), end=' ')
4:     print()
5: 

1*1= 1 1*2= 2 1*3= 3 1*4= 4 1*5= 5 1*6= 6 1*7= 7 1*8= 8 1*9= 9
2*1= 2 2*2= 4 2*3= 6 2*4= 8 2*5=10 2*6=12 2*7=14 2*8=16 2*9=18
3*1= 3 3*2= 6 3*3= 9 3*4=12 3*5=15 3*6=18 3*7=21 3*8=24 3*9=27
4*1= 4 4*2= 8 4*3=12 4*4=16 4*5=20 4*6=24 4*7=28 4*8=32 4*9=36
5*1= 5 5*2=10 5*3=15 5*4=20 5*5=25 5*6=30 5*7=35 5*8=40 5*9=45
6*1= 6 6*2=12 6*3=18 6*4=24 6*5=30 6*6=36 6*7=42 6*8=48 6*9=54
7*1= 7 7*2=14 7*3=21 7*4=28 7*5=35 7*6=42 7*7=49 7*8=56 7*9=63
8*1= 8 8*2=16 8*3=24 8*4=32 8*5=40 8*6=48 8*7=56 8*8=64 8*9=72
9*1= 9 9*2=18 9*3=27 9*4=36 9*5=45 9*6=54 9*7=63 9*8=72 9*9=81

1: a = [1, 2, 3, 4]
2: b = [5, 6, 7, 8]
3: c = []
4: c.append(a)
5: c.append(b)
6: print(c)

[[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8]]

輸入一整整數，輸出該整數所有位數平方和
Example

Input: 12345
Output: 55

1: n = 15
2: sn = 0
3: for i in range(n):
4:     sn += 1/(1+i)
5: print('{0:.4f}'.format(sn))

3.3182

• 已知: \(S_n = 1 + \frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\dots+\frac{1}{n}\) 。顯然對於任意一個整數K，當n足夠大時，S_n就會大於K。
  現在給出一個整數K(\(1 \leq K \leq 15\))，求一個最小的n，使\(S_n>K\) 。
  
• 輸入: K
  
• 輸出: n
  

• 輸入： 讀入一整數 n、接下來讀入 n 個整數，最後輸入一個整數 m。
  
• 輸出：將所有 n 個數相乘、再將所得乘積除以 m、輸出餘數
  
• 提示：( a * b) % c = ( ( a % c ) * ( b % c ) ) % c
  

• 一次考試中,於所有及格學生中獲取最低分數者最為幸運,反之,於所有不及格同學中,獲取最高分數者,可以說是最為不幸,而此二種分數,可以視為成績指標。
  請你設計一支程式,讀入全班成績(人數不固定),請對所有分數進行排序,並分別找出不及格中最高分數,以及及格中最低分數。
  當找不到最低及格分數,表示對於本次考試而言,這是一個不幸之班級,此時請你印出:「worst case」;反之,當找不到最高不及格分數時,請你印出「best case」。
  註:假設及格分數為 60,每筆測資皆為 0~100 間整數,且筆數未定。
  
• 輸入：第一行為各學生分數(0~100 間),分數與分數之間以一個空白間格。每一筆測資的學生人數為 1~20 的整數。
  
• 輸出：每筆測資輸出三行。
  第一行由大而小印出所有成績,兩數字之間以一個空白間格,最後一個數字後無空白;
  第二行印出最高不及格分數,如果全數及格時,於此行印出 best case;
  第三行印出最低及格分數,當全數不及格時,於此行印出 worst case。
  

• 任何文字與數字在電腦中儲存時都是使用二元編碼，而所謂二元編碼也就是一段由 0 與 1 構成的序列。在本題中，A~F 這六個字元由一種特殊方式來編碼，在這種編碼方式中，這六個字元的編碼都是一個長度為 4 的二元序列，對照表如下:
  
• 輸入：第一行是一個正整數N，1  N  4，以下有N行，每行有4個0或1的數字，數字間彼此以空白隔開，每一行必定是上述六個字元其中之一的編碼。
  
• 輸出：輸出編碼所代表的 N 個字元，字元之間不需要空白或換行間格。
  

• 將一個十進位正整數的奇數位數的和稱為 A,偶數位數的和稱為 B,則 A 與 B 的絕對差值|A-B|稱為這個正整數的奇偶差。
  例如:263541 的奇數位數的和 A = 6+5+1 = 12,偶數位數的和 B = 2+3+4 = 9,所以263541 的奇偶差是|12-9|= 3。
  給定一個十進位正整數 X,請找出 X 的奇偶差。
  
• 輸入：輸入為一行含有一個十進位表示法的正整數 X,之後是一個換行字元。
  
• 輸出：請輸出 X 的秘密差 Y(以十進位表示法輸出),以換行字元結尾。
  

• 應俱備能力
  
  • for
    
  • if
    
• 瑪莉歐(Mario)在最後的城堡。他現在需要跳過一些牆壁，然後進入庫巴(Koopa)的房間，他要打敗怪物，以拯救公主。
  對於這個問題，我們只關注“翻過牆”的一部分。
  你將被給予N個牆壁(由左至右)的高度。
  瑪莉歐(Mario)目前站在第一個牆壁。他必須跳到相鄰的牆壁直到最後一個。
  這意味著，他將跳躍 N - 1 次。a high jump 代表瑪莉歐(Mario)跳到一個較高的牆，同樣，a low jump代表瑪莉歐(Mario)跳到一個較矮的牆。
  你能找出 a high jump 和 a low jump 的總數嗎?
  
• 輸入：測資有兩列，第一列為一個正整數 N（N < 50），表示牆壁的數目。下一行依序為 N 個牆壁的高度(由左至右)。每一個高度是不超過10的非負整數。
  
• 輸出：兩列，每列一個數字，第一列數字代表 high jumps總數；第二列數字代表low jumps 的總數。
  

• 以[ ]將不同型態的資料含括起來，以 , 分隔,
  
• 表列中的資料是有序排列，從 0 開始編號
  
• 語法: List變數 = [ 元素1, 元素2, 元素3, 元素4, … ]
  
• 範例: data = [33, 95, 41, ’TEST’, 99, [123, 456]]
  

請輸入以下範例，執行並觀察結果

1: data = ['John', [95, 118], 'May', 100]
2: print(data[0])
3: print(data[1])
4: print(data[1][1])
5: print(data[2])
6: print(data[2][1])
7: print(data)
8: print(*data) #輸出List內容(以空白間隔)，相當於C的指標

1: test = [12, 13, 14]
2: test[1] = 999
3: print(test)

[12, 999, 14]

對整個List做assign時要留意: 此時兩個List其實都指向同一份資料(指標的概念)

1: a = [1, 2, 3]
2: b = a
3: a[2] = 100
4: print(a)
5: print(b)

[1, 2, 100]
[1, 2, 100]

若真要複製一份，有兩種做法:

1: a = [1, 2, 3]
2: b = a.copy()
3: c = a[:]
4: a[2] = 100
5: print(a)
6: print(b)
7: print(c)

[1, 2, 100]
[1, 2, 3]
[1, 2, 3]

Python的List雖然在概念上與C++的陣列頗為相似，但在應用上則擁有更大的彈性，除了可以儲存不同類型的資料，最大的特色就是Python的List提供很強大的切片功能。

可以用 in 或 not in 來判斷，例如:

1: x = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
2: if 'B' in x:
3:     print('list裡有B')
4: if 'Q' not in x:
5:     print('list裡沒有Q')

list裡有B
list裡沒有Q

list是一個物件，其內建函數的用法為:
obj.func()
其中obj為物件變數名稱、func為該物件內建函數的名字。

所謂traversal(走訪)，指的是利用程式來存取某一資料結構(如array, tree, graph)中的 所有元素 ，針對List中elem ent的traversal大致有以下兩種方式:

用[sep]來連結表列元素，若未指定[sep]，則無間隔(僅限表列元素皆為字串)

 1:   data = ['John', [95, 118], 'May', 100]
 2:   print(len(data))
 3:   print(len("""
 4:             """ata[1]))
 5:   print(list('TNFSH'))
 6:   data.clear()  #清空List
 7:   data.append(35)
 8:   print(data)
 9:   data1 = [89, 'James', 100]
10:   data.extend(data1)
11:   print(data)
12:   data.remove('James')
13:   print(data)
14:   data.insert(1, 200)
15:   print(data)
16:   data.pop()
17:   data.reverse()
18:   print(data)
19: #+CAPTION: 標題
20: #+LABEL:fig:Labl
21: #+name: fig:Name
22: #+ATTR_LATEX: :width 300
23: #+ATTR_ORG: :width 300
24: #+ATTR_HTML: :width 500
25: [[file:images/資料型別/2023-10-25_09-02-12_2023-10-25_08-50-00.png]]
26: 
27:   print(sum(data))
28:   data.sort()
29:   print(data)
30:   # string
31:   data_s = ["a", "b", "c"]
32:   sep = "-"
33:   print(sep.join(data_s))

4
2
['T', 'N', 'F', 'S', 'H']
[]
[35]
[35, 89, 'James', 100]
[35, 89, 100]
[35, 200, 89, 100]
[89, 200, 35]
324
[35, 89, 200]
a-b-c

將以下 List 複製貼上至程式碼中

scores = [78, 12, 97, 45, 12, 45, 98, 100, 9, 23]

輸出以下資訊

• 全班平均：至小數點第 2 位
  
• 全班最高分分數
  
• 全班最低分分數
  

• 連續輸入成績(輸入-1 結束)，將成績由高至低排序輸出，並輸出總分、平均
  

 1: score = []
 2: while(True):
 3:     sc = int(input())
 4:     if (sc != -1):
 5:         score.append(sc)
 6:     else:
 7:         break
 8: score.sort(reverse=True)
 9: print(score)
10: sos = sum(score)
11: print('全班總分：{0:d},全班平均：{1:0.2f}'.format(sos, sos/len(score)))

• 連續輸入成績(加入提示字元)
  

1:   sum = 0
2:   grades = []
3:   for i in range(0, 5):
4:       x = int(input("請輸入第" + str(i + 1) + "個成績: "))
5:       grades.append(x)
6:       sum += x
7:   print(sum/5)
8:   print(grades)

• Given a two Python List. Iterate both Lists simultaneously such that List1 should display item in original order and List2 in reverse order
  
• Example:
  

Input: [可以將輸入直接複製貼上到 code 中]
List1 = [10, 20, 30, 40]
List2 = [100, 200, 300, 400]
Output:
10 400
20 300
30 200
40 100

以描述List內容的方式來建構一個list，即，把for內含在list建構中
\[S = {x \mid 1\leq x \leq 1, x \in Z} \]

1: a = [x for x in range(10)]
2: print(a)

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

上面的code可以取代以下的寫法

1: a = []
2: for i in range(10):
3:     a.append(i)

另外較複雜的例子

1: a = [x for x in range(10)]
2: c = [x**3 for x in a]
3: print(c)
4: d = [(x, y) for x in [1, 2, 3] for y in [3, 1, 4] if x != y ]
5: print(d)

[0, 1, 8, 27, 64, 125, 216, 343, 512, 729]
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

字串內容無法改變，例

1: s = 'abc'
2: s[1] = 'q'

結果

TypeError: ’str’ object does not support item assignment
則可以改為

1: s = 'abc'
2: t = s[:1]+'q'+s[2:]
3: print(t)

aqc

也可以將字串改成list，直接改list

1: s = 'abc'
2: t = [x for x in s]
3: print(t)
4: t[1] = 'q'
5: for x in t:
6:     print(x, end='')

['a', 'b', 'c']
aqc

1: a = [3, -4, 100, 20, 999]
2: b = sorted(a) #不會改變a原本的內容
3: print('a:', a)
4: print('b:', b)
5: a.sort() #a原本的內容被改了
6: print('a:', a)

a: [3, -4, 100, 20, 999]
b: [-4, 3, 20, 100, 999]
a: [-4, 3, 20, 100, 999]

1: a = [[1, 3], [2, 1], [2, 4], [-3, 6]]
2: a.sort(key = lambda x: x[0]) #取出x[0]做為比較對象
3: print(a)
4: a.sort(key = lambda x: x[1])
5: print(a)

[[-3, 6], [1, 3], [2, 1], [2, 4]]
[[2, 1], [1, 3], [2, 4], [-3, 6]]

1: demoList = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
2: print(demoList)
3: print(demoList[0]) #取出第一個子List
4: print(demoList[0][1]) #取出第一個子List中的第二個element

[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
[1, 2, 3]
2

1: #全班三科成績列表，求每個人平均
2: demoList = [['James', 90, 77, 55],
3:             ['Vanessa', 96, 78, 88],
4:             ['Ruby', 88, 77, 66]]
5: for user in demoList:
6:     print('{0:7s}: {1:.4f}'.format(user[0], sum(user[1:])/3))
7:     #print(user[0], sum(user[1:])/3))

James  : 74.0000
Vanessa: 87.3333
Ruby   : 77.0000

複製下列程式碼

demoList = [['James', 90, 77, 55],
            ['Vanessa', 96, 78, 88],
            ['Ruby', 88, 77, 66]]

以如下格式(文字要向右對齊)輸出前例中全班三科平均成績

  James: 74.00
Vanessa: 87.33
   Ruby: 77.00

1. 先建立一個空的List
   
2. 不斷appned子List
   

 1: my2DList = []
 2: 
 3: # 建一子List
 4: x = []
 5: x.append(12)
 6: x.append(24)
 7: x.append(88)
 8: #將子List加入my2dList
 9: my2DList.append(x)
10: 
11: # 再建一子List
12: x = []
13: x.append(33)
14: x.append(99)
15: x.append(12)
16: #再將子List加入my2dList
17: my2DList.append(x)
18: 
19: print(my2DList)
20: 

[[12, 24, 88], [33, 99, 12]]

上述動作可以用for來完成:

1: my2DList = []
2: # 依序輸入12, 24, 88, 33, 99, 12
3: for i in range(2):
4:     x = []
5:     for j in range(3):
6:         x.append(int(input()))
7:     my2DList.append(x)

有發現一件事嗎？在上面的程式碼中，變數i,j其實用處不太大，在生成兩個數列(range(2)、range(3))後就沒什麼作用了，所以這兩個變數給什麼名字都無所謂，如果你懶的替這種沒什麼重要性的變數取名字，也可以用_來取代，將上述程式改為:

1: for _ in range(2):
2:     x = []
3:     for _ in range(3):
4:         x.append(int(input()))
5:     my2DList.append(x)

要創建一個3列、每列4個0的二維list有很多種方式..

以for迴圈生成一個如下的二維List(append)

[[0, 1, 2], [1, 2, 3], [2, 3, 4], [3, 4, 5], [4, 5, 6]]

• 資料格式：以( )將不同型態的資料含括起來，以 , 分隔
  
• 元組中的資料是有序排列，從 0 開始編號
  
• 語法: tuple變數 = ( 元素1, 元素2, 元素3, 元素4, … )
  

• 範例: data = (33, 95, 41, ’TEST’, 99, [123, 456])
  

  data[0]	data[1]	data[2]	data[3]	data[4]	data[5]
  33	95	41	TEST	99	[123, 456]

• tuple與List類似，但tuple 內的元素不能修改
  

A tuple is created by placing all the items (elements) inside parentheses (), separated by commas. The parentheses are optional, howevmyer, it is a good practice to use them.

 1: # Different types of tuples
 2: 
 3: # Empty tuple
 4: my_tuple = ()
 5: print(my_tuple)
 6: 
 7: # Tuple having integers
 8: my_tuple = (1, 2, 3)
 9: print(my_tuple)
10: 
11: # tuple with mixed datatypes
12: my_tuple = (1, "Hello", 3.4)
13: print(my_tuple)
14: 
15: # nested tuple
16: my_tuple = ("mouse", [8, 4, 6], (1, 2, 3))
17: print(my_tuple)
18: 
19: tup1 = (53, )    #只有一個元素時，其後要加逗號
20: print(tup1)
21: 

()
(1, 2, 3)
(1, 'Hello', 3.4)
('mouse', [8, 4, 6], (1, 2, 3))

• 以{ }將各組鍵:值對應資料含括起來，以 , 分隔
  
• 字典中的資料是無序的
  
• 格式：字典名稱 = {k1:v1, k2:v2, … }
  
• 範例：
  
• 註：若字典中有相同的 key，則會取出最後的 value
  

1:   data = { 'John': 95,  'May': 100 }
2:   print(data['May'])

100

• 新增、修改、刪除
  

 1:   data = { 'John': 95,  'May': 100 }
 2:   # 新增
 3:   data['Harrison'] = 88
 4:   # 修改
 5:   data['John'] = 99
 6:   # 刪除鍵值對
 7:   del data['John']
 8:   print(data)
 9:   # 刪除dic
10:   del data
11:   # print(data) --> NameError: name 'data' is not defined

{'May': 100, 'Harrison': 88}

Get the key corresponding to the minimum value from the following dictionary

sampleDict = {
  'Physics': 82,
  'Math': 65,
  'history': 75
}

Expected output:
Math

• python dict的運作原理(Hash table): https://www.youtube.com/watch?v=ea8BRGxGmlA
  

• Using a tuple instead of a List can give the programmer and the interpreter a hint that the data should not be changed.
  

• Reading data is simpler when tuples are stored inside a List. For example,
  

  1: [(2,4), (5,7), (3,8), (5,9)]
  

  is easier to read than
  

  1: [[2,4], [5,7], [3,8], [5,9]]
  

• Tuples are commonly used as the equivalent of a dictionary without keys to store data. For Example,
  

  1: [('Swordfish', 'Dominic Sena', 2001), ('Snowden', ' Oliver Stone', 2016), ('Taxi Driver', 'Martin Scorsese', 1976)]
  

• Above example contains tuples inside List which has a List of movies.
  
• Tuple can also be used as key in dictionary due to their hashable and immutable nature whereas Lists are not used as key in a dictionary because List can’t handle __hash__() and have mutable nature.
  

1: key_val= {('alpha','bravo'):123} #Valid
2: #key_val = {['alpha','bravo']:123} #Invalid
3: print(key_val)
4: print(key_val.keys())
5: print(key_val.values())

{('alpha', 'bravo'): 123}
dict_keys([('alpha', 'bravo')])
dict_values([123])

• 資料格式：以{}將各組資料含括起來，以’,’分隔,或以 set()建立
  
• 集合中的資料是無序的，會自動刪除重複元素
  

• 格式
  

  1: 集合名稱 = {元素1, 元素2, … }
  

• 註：set(<seq>)函式的參數<seq>可為字串、表列、元組、字典
  

如果你要建立空集合，不可以直接使用{}不 包括任何元素的實字寫法，因為{}不 包括任何元素的實字寫法表示一個空字典物件，如果你要建立空集合，必須使用 set 類 別建構¹¹。例如：

1: family = set()
2: family.add("James")
3: family.add("Vanessa")
4: print(family)

{'James', 'Vanessa'}

1: <set>.add(<item>)
2: <set>.remove(<item>)

• remove()若無此 item 會發生錯誤
  

1: s = set('apple')
2: s.add('x')
3: print(s)
4: s.remove('p')
5: print(s)

{'e', 'p', 'x', 'l', 'a'}
{'e', 'x', 'l', 'a'}

與串列 (List) 和數組 (Tuple) 一樣可以使用以下函式¹²

• set(): 把資料換為set型態
  

  1: List1 = ['A', 'B', 'C']
  2: set1 = set(List1)
  3: print(set1)
  

  {'C', 'B', 'A'}
  

• len(): 回傳長度
  
• sum(): 回傳總和
  
• max(): 回傳最大值
  
• min(): 回傳最小值
  

與串列 (List) 和數組 (Tuple) 一樣可以使用 in 和 not in 來判斷元素是否存在於集合中

1: set1 = {2, 4, 6, 8, 10}
2: 
3: print(2 in set1)
4: print(11 in set1)
5: print(3 not in set1)
6: print(4 not in set1)
7: 

True
False
True
False

因為集合 (Set) 沒辦法使用索引 (Index) 來印出, 所以用 for 迴圈寫時要這樣寫

1: set1 = {2, 4, 6, 8, 10}
2: 
3: for i in set1:
4:     print(i, end = ' ')

2 4 6 8 10

1: a = {'a', '2', '3', '4'}
2: b = set('357')
3: print("a | b:", a | b)
4: print("a & b:", a & b)
5: print("a - b:", a - b)
6: print("a ^ b:", a ^ b)
7: print("'5' in a:", '5' in a)
8: print("'5' in b:", '5' in b)

a | b: {'a', '4', '3', '2', '5', '7'}
a & b: {'3'}
a - b: {'a', '4', '2'}
a ^ b: {'a', '2', '5', '4', '7'}
'5' in a: False
'5' in b: True

Remove items from set1 that are not common to both set1 and set2

set1 = {10, 20, 30, 40, 50}
set2 = {30, 40, 50, 60, 70}

Expected output:
{40, 50, 30}

• OJ上如何讀測資的教學?
  
• What’s the equivalent for while (cin >> var) in python?
  

快樂數有以下的特性：在給定的進位制下，該數字所有數位（英語：digits）的平方和，得到的新數再次求所有數位的平方和，如此重複進行，最終結果必為 1。 ¹³

• 輸入任一整數，回傳 Happy/Unhappy 來說明這個數是否快樂。
  
• Examples:
  

Input: 28
Output: Happy
Input: 4
Output: Unhappy

讀入字串若干行(我也不知道有幾行)，每行代表一集合。輸出所有集合的交集項目數與聯集項目數。
A,B,D,X,Q,M,G,C
B,C,Y,N,M,L,H
Q,C,Y,M,D,H

讀入一段字，輸出所有字的頻率

1: sh = 'TNSSH'
2: print(list(sh))
3: print(tuple(sh))
4: print(set(sh)) #注意集合的內容及順序

['T', 'N', 'S', 'S', 'H']
('T', 'N', 'S', 'S', 'H')
{'H', 'S', 'N', 'T'}

1: ls = 'to die or not to die that is a question'
2: l = ls.split()
3: print(l)
4: print(tuple(l))
5: print(set(l))#留意集合的內容及順序

['to', 'die', 'or', 'not', 'to', 'die', 'that', 'is', 'a', 'question']
('to', 'die', 'or', 'not', 'to', 'die', 'that', 'is', 'a', 'question')
{'a', 'is', 'to', 'not', 'die', 'question', 'or', 'that'}

1: dic = {'A':89, 'B':100, 'C': 78, 'D': 100}
2: print(list(dic.keys()))
3: print(list(dic.values()))
4: print(tuple(dic.keys()))
5: print(tuple(dic.values()))
6: print(set(dic.keys()))
7: print(set(dic.values()))
8: 

['A', 'B', 'C', 'D']
[89, 100, 78, 100]
('A', 'B', 'C', 'D')
(89, 100, 78, 100)
{'A', 'C', 'D', 'B'}
{89, 100, 78}

其他的型別互換，如tuple->list, tuple->set請自行類推…..

在作業2B中，我們的任務是根據三角形的三邊長來計算面積

1: a, b, c = 3, 4, 5
2: s = (a + b + c) / 2
3: area = (s * (s - a) * (s - b) * (s - c)) ** 0.5
4: print(area)

1: a, b, c = 3, 4, 5
2: print(triangleArea(a, b, c))

若真能如此，一切就太完美了。但，雖然python提供了很多有用的function，但是總不可能預測到所有人的需求，此時就需要我們自己來設計這個function了…..

• function 為一段程式的集合，可視為一個獨立的區段。
  
• function 可重覆使用，因此為結構化程式語言的重要元素。
可將龐大複雜的程式分解為小問題，由多人分別以 function 解決，縮短開發時間。
  
• function 可區分為以下三類：
  
  • Python 內建 function，如: print()、len()、int()、str()…。
    
  • 第三方公司所開發的模組 module(多個 function 組合)。
    
  • 自定義 function。
    

• 宣告語法
  

  1:     def 函式名稱 ( [參數1, 參數2, ...] ):
  2:         程式區塊

  3:         [ return 值 ]
  

• 說明 :
  
  • 參數可省略，亦即呼叫 function 不需傳入任何資料(引數)。
    
  • 若無回傳值，則無需 return。
    
  • 若多個回傳值可用逗號隔開。
    

• 呼叫函式語法：
  

1:   [ 變數 ] = 函式名稱( [引數1, 引數2, ... ] )

範例:

1: def circle(r):
2:     return r*r*3.14;
3: 
4: r = 10
5: print('半徑%d的圓面積：%.2f' %(r, circle(r)))

半徑 10 的圓面積：314.00

• 呼叫函式時引數(arugment)個數
  
• 自定義函式的參數(parameter)個數
  
• 設定參數初始值。
若呼叫時無引數傳入，
則使用其初始值。
  

前文中提及的trialbneArea()需要傳入三個參數(三角形的三邊)，這就是典型的多參數function。

1: def triangleArea(a, b, c):
2:     s = (a + b + c) / 2
3:     area = (s * (s - a) * (s - b) * (s - c)) ** 0.5
4:     return area
5: 
6: print(triangleArea(3, 4, 5))

6.0

• 呼叫函式多個回傳值語法
  

1:   [ 變數1, 變數2, ... ] = 函式名稱( [引數1, 引數2, ... ] )

範例: 輸入全班分數，傳回全班總分、全班平均

 1: def scoreProcessor(score):
 2:      sos = 0
 3:      for x in score:
 4:          sos += x
 5:      # sos = sum(score)
 6:      return sos, sos/len(score)
 7: 
 8: scores = (21, 33, 83, 100, 75, 60)
 9: sum, avg = scoreProcessor(scores)
10: print('sum=',sum,',average=',avg)

sum= 372 ,average= 62.0

這裡要講的概念是：我傳給function的參數到底會不會被function偷偷改掉?
舉個例子:如果我在function circle裡把主程式傳過來的半徑改掉，那麼，原來主程式的半徑會不會跟著被改掉呢？

1: def circle(r):
2:     r = 100 #我在這裡把半徑改掉
3:     return r*r*3.14
4: 
5: r = 10
6: print('原來的r:', r)
7: print('算面積：', circle(r))
8: print('後來的r:', r)

原來的r: 10
算面積： 31400.0
後來的r: 10

有些參數可以在function中被修改，有些則不行，這就是傳值/傳址的差異。

• 引數(argument)的傳遞分為兩種方式，由 Python 自動判別：
  
  • 傳值呼叫(Call-by-Value): 參數不會被function修正
    
  • 傳址呼叫(Call-by-Reference): 參數可以被function修改
    

也就是說，如果你傳進去的參數是list，那很有可能就會被修改：
範例:

 1: # str傳值、List傳址
 2: def ccc(name, score):
 3:     name = 'Amy'
 4:     score.append(99)
 5:     print('--函式內輸出---')
 6:     print('name:', name,'\tscore:',score)
 7: 
 8: name = 'Josh'
 9: score = [77, 88]
10: 
11: print('--原來的list--')
12: print(score)
13: print('--呼叫function ccc--')
14: ccc(name, score)
15: print('--現在的list--')
16: print(score)

--原來的list--
[77, 88]
--呼叫function ccc--
--函式內輸出---
name: Amy 	score: [77, 88, 99]
--現在的list--
[77, 88, 99]

A library in Python is called a module.

1: import 模組1 [, 模組2, ... ]
2: from 模組 import 函式

1: import random as ran
2: 
3: print(ran.randint(1, 100))
4: print(ran.randint(1, 100))
5: print(ran.randint(1, 100))

50
78
16

• 定義: myModule.py
  

1: # name: myModule.py
2: 
3: def pp(n):
4:     return n+1
5: 
6: def mm(n):
7:     return n-1

• 使用
  

1: import myModule as my
2: 
3: print(my.pp(5))
4: print(my.mm(5))
5: print(my.__name__)
6: print(dir(my))

6
4
myModule
['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'mm', 'pp']

Write a Python program to calculate the harmonic sum of n-1.
Note: The harmonic sum is the sum of reciprocals of the positive integers.
\[ 1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{4} + ... + \frac{1}{n-1} \]

Write a Python program of recursion List sum. Go to the editor
Test Data: [1, 2, [3,4], [5,6]]
Expected Result: 21

How to generate all permutations of a List?

1: def one(a, *b):
2:     #a是一個普通的傳入參數; *b是一個非關字*參數
3:     print('a的type為:', type(a))
4:     print('a的value為:', a)
5:     print('b的type為:', type(b))
6:     print('b的value為:', b)
7: 
8: one(11, 22, 33, 44, 55)

a的type為: <class 'int'>
a的value為: 11
b的type為: <class 'tuple'>
b的value為: (22, 33, 44, 55)

由執行結果可以看出，第1個參數(11)對映到functin one的第一個引數(a)，至於剩下的4個參數(22, 33, 44, 55)則全都被引數(b)接收了，原因就是b前面的星號，這個單星號代表這個位置接收任意多個非關鍵字參數，接收後的所有資料會被轉成一個tuple。