Python 語言以簡潔易讀聞名，其清晰的語法和豐富的資料型別使其成為程式設計入門的理想選擇。本文將探討 Python 的基礎語法，包括關鍵字、縮排規則、註解用法以及指令碼的基本結構，同時解析 Python 的核心資料型別，如數字（整數、浮點數、複數）和字串，並講解相關的運算元和操作方法。理解這些基礎知識對於撰寫高效且可維護的 Python 程式碼至關重要，也為進一步學習更進階的 Python 概念奠定了堅實的基礎。透過實務程式碼範例，讀者能更有效地理解 Python 語法的應用，並逐步建立程式設計的邏輯思維。
Python 程式設計基礎：語法與資料型別解析
Python 語言以其簡潔易讀的特性著稱，這得益於其清晰的語法結構。理解 Python 的基本語法是撰寫有效程式碼的基礎。本章節將探討 Python 的基本語法要素，包括關鍵字、縮排規則以及 Python 指令碼的基本結構。
Python 關鍵字解析
Python 中的關鍵字是具有特殊含義的保留字彙，總計 35 個，包括 and、as、assert、break、class、continue、def、del、elif、else、except、False、finally、for、from、global、if、import、in、is、lambda、None、nonlocal、not、or、pass、raise、return、True、try、while、with 及 yield。這些關鍵字在 Python 語法中扮演重要角色。
def 範例函式():
print("這是一個函式範例。")
在上述程式碼中，關鍵字 def 用於定義一個名為 範例函式 的新函式。
縮排規則的重要性
Python 語言的一大特色是使用縮排來定義程式碼區塊，而非像其他語言使用大括號 {}。正確且一致的縮排對於 Python 程式碼至關重要，通常採用四個空格作為標準縮排單位。
for i in range(5):
print(i)
若縮排不一致，Python 將會引發 IndentationError 錯誤。建議使用具備自動縮排功能的整合開發環境（IDE）來管理程式碼格式。
程式註解與檔案字串
註解是程式設計者用來註明程式碼含義的重要工具，Python 直譯器會忽略這些註解。單行註解以 # 符號起始，而多行註解或檔案字串（docstring）則可使用三重引號（’’’ 或 “""）。
# 這是單行註解
"""
這是多行註解
或檔案字串。
"""
適當的註解有助於闡明程式碼邏輯與演算法選擇。
Python 指令碼的基本結構
Python 指令碼是一系列 Python 陳述式的集合，通常按照從上到下的順序執行。一般而言，指令碼會先進行模組匯入，接著是變數宣告與函式定義。下面是一個簡單的指令碼範例：
# 匯入必要的模組
import math
# 定義函式
def 計算圓面積(半徑):
return math.pi * 半徑 * 半徑
# 呼叫函式
print(計算圓面積(5))
內容解密：
import math：匯入math模組，提供數學運算功能，如圓周率math.pi。def 計算圓面積(半徑)：定義一個名為計算圓面積的函式，接受一個引數半徑。return math.pi * 半徑 * 半徑：計算並傳回指定半徑的圓面積。print(計算圓面積(5))：呼叫函式並列印半徑為 5 的圓面積。
這個指令碼展示了 Python 指令碼的基本結構，從模組匯入到函式定義與呼叫，每一步都遵循特定的語法規則。
版本控制與 Git 最佳實踐
在協作開發過程中，Git 版本控制系統扮演著至關重要的角色。以下是一些 Git 最佳實踐，能夠提升團隊協作效率與程式碼品質：
- 頻繁提交：細粒度的提交有助於追蹤變更歷史，並在除錯時快速定位問題。
- 撰寫描述性提交訊息：清晰的提交訊息能夠幫助團隊成員理解變更內容與目的。
- 有條理地解決衝突：在提交過程中解決衝突，以確保分支的完整性。
- 定期提取變更：頻繁從上游分支提取更新，保持本地開發環境的同步與避免衝突。
- 使用標籤進行版本管理：採用語意化版本控制（Semantic Versioning），透過標籤標記重要的里程碑或穩定版本。
將這些策略融入 Python 專案開發流程中，能夠提升版本控制的效率，並與持續整合（CI）和持續佈署（CD）流程無縫接軌。Git 的不可變性與精確的追蹤功能，為 CI/CD 提供了堅實的基礎，能夠在程式碼變更時自動觸發測試與佈署，從而提高軟體交付的可靠性和速度。
此外，Git Hook 與 Git Large File Storage（LFS）等進階功能，能夠自動化常規任務並有效處理大型資料集，特別是在機器學習與資料科學專案中，能夠保持倉函式庫的可管理性與可理解性。
掌握 Git 能夠幫助 Python 開發者更有效地管理和擴充套件專案，提升程式碼品質、促進協作開發，並確保一致的交付週期。透過 Git 的結構化版本控制理念，團隊能夠建立敏捷且回應迅速的軟體開發文化。
Python 語法基礎與數字運算
Python 是一種功能強大且靈活的程式語言，提供了多種數值資料型別和運算元來執行算術、比較和其他數學運算。本章節將探討 Python 中的數值資料型別，如整數和浮點數，並研究用於操作這些資料型別的運算元。
變數與基本語法
在 Python 中，變數用於儲存資料。變數名稱必須以字母或底線開頭，後面可以跟字母、數字或底線。變數名稱區分大小寫，應該具有描述性，建議使用小寫下劃線命名法（lower_snake_case）以提高可讀性。
x = 10
y = "Hello, World!"
z = 3.14
內容解密：
x = 10將整數 10 指定給變數x。y = "Hello, World!"將字串 “Hello, World!” 指定給變數y。z = 3.14將浮點數 3.14 指定給變數z。
Python 表示式與陳述式
Python 表示式是被評估以產生值的結構，而陳述式則執行某種動作。例如，在表示式兼陳述式中：
x = 5 + 4
右側是被評估為 9 的表示式，然後將結果指定給變數 x。這種表示式和陳述式之間的微妙區別對於控制指令碼中的執行流程至關重要。
內容解密：
5 + 4是一個表示式，評估結果為 9。x = 5 + 4是一個指定陳述式，將表示式的結果指定給x。
輸入與輸出
print() 函式是用於在控制檯顯示輸出的內建函式，而 input() 則接收來自使用者的輸入：
name = input("Enter your name: ")
print("Hello, " + name)
內容解密：
input("Enter your name: ")從使用者那裡接收輸入，並將其指定給變數name。print("Hello, " + name)將問候訊息輸出到控制檯。
語法錯誤處理
語法錯誤是 Python 中最常見的錯誤型別，當解析器檢測到語法問題時就會發生。仔細注意 Python 的語法規則將顯著減少錯誤的發生，例如：
# Incorrect
for i in range(10)
print(i)
# Correct
for i in range(10):
print(i)
內容解密：
- 第一段程式碼缺少冒號，導致語法錯誤。
- 第二段程式碼正確使用了冒號和縮排。
最佳實踐
遵循最佳實踐可以確保程式碼的品質和可維護性：
- 一致使用四個空格進行縮排，而不是使用 Tab 鍵。
- 使用清晰、描述性的名稱命名變數和函式。
- 明智地使用註解來解釋複雜的邏輯。
- 保持程式碼行簡潔以提高可讀性（通常每行不超過 79 個字元）。
- 逐步測試指令碼以盡早發現語法錯誤。
數字與運算元
Python 支援多種數值資料型別，主要包括整數（int）和浮點數（float）。每個資料型別根據精確度和計算開銷的要求服務於特定的目的。
整數（int）
Python 中的整數是沒有小數部分的整體數字，可以達到任意精確度，僅受限於可用記憶體。
a = 10
b = -500
c = 0
內容解密：
a = 10、b = -500和c = 0分別指定整數給變數。
浮點數（float）
浮點數型別代表具有小數部分的實數。Python 中的浮點數是根據 IEEE 754 雙精確度二進位格式的規範實作，提供大約 15-17 位小數的精確度。
x = 3.14159
y = -0.001
z = 1.0
內容解密：
x、y和z被指定為浮點數。
浮點數運算可能導致精確度錯誤，尤其是在累積小差異的操作中，如求和或比較。建議使用替代技術來比較浮點數，例如使用誤差範圍（epsilon）或利用如 decimal 這樣的函式庫來獲得更高的精確度。
複數
Python 原生支援複數，用 j 字尾表示虛部。可以使用標準算術運算元對複數進行運算。
c1 = 2 + 3j
c2 = 1 - 1j
c_sum = c1 + c2
print(c_sum) # Output: (3+2j)
內容解密：
c1和c2是複數，它們的和被計算並輸出。
算術運算元
Python 的算術運算元支援基本的數學運算，包括加法、減法、乘法、除法、地板除法、模數和指數運算。
a = 15
b = 4
print(a + b) # Output: 19
print(a - b) # Output: 11
print(a * b) # Output: 60
print(a / b) # Output: 3.75
print(a // b) # Output: 3
print(a % b) # Output: 3
print(a ** b) # Output: 50625
內容解密：
- 各種算術運算元的使用範例，包括基本的數學運算和更複雜的操作如指數運算。
透過瞭解 Python 中的數字和運算元，可以提高編寫高效且有效的程式碼的能力。掌握這些基礎知識對於進一步學習更複雜的 Python 功能至關重要。
Python 程式設計基礎：數字、運算元與字串操作
數字與運算元
Python 中的數字運算包括整數、浮點數和複數。瞭解不同型別的數字及其運算方式對於編寫高效的程式碼至關重要。
一元運算元
一元運算元用於對單一運算元進行運算，例如正負號轉換。以下範例展示了一元運算元的使用：
n = -5
print(+n) # 輸出：-5
print(-n) # 輸出：5
內容解密：
+n表示取n的正值，由於n本身是負數，所以輸出仍為-5。-n表示取n的負值，將-5轉換為5。
一元運算元在需要動態改變數值符號的情境中非常有用，例如在函式引數處理或條件表示式中。
運算元優先順序與結合性
瞭解運算元的優先順序和結合性對於編寫正確的表示式至關重要。在 Python 中，運算元的優先順序與傳統數學規則一致。例如，乘法和除法的優先順序高於加法和減法。
x = 5 + 2 * 3
print(x) # 輸出：11
內容解密：
2 * 3首先被計算，因為乘法的優先順序高於加法。- 結果為
6，然後與5相加，得到最終結果11。
使用括號可以改變運算元的優先順序，確保特定的表示式首先被計算：
x = (5 + 2) * 3
print(x) # 輸出：21
內容解密：
(5 + 2)被首先計算，結果為7。- 然後將
7與3相乘，得到最終結果21。
比較與邏輯運算元
Python 支援多種比較運算元，用於比較數值大小並傳回布林值（True 或 False）。這些運算元在條件判斷和迴圈控制中非常重要。
a = 10
b = 20
print(a == b) # 輸出：False
print(a != b) # 輸出：True
print(a > b) # 輸出：False
print(a < b) # 輸出：True
print(a >= b) # 輸出：False
print(a <= b) # 輸出：True
內容解密：
a == b檢查a是否等於b，傳回False。a != b檢查a是否不等於b，傳回True。
比較運算元可以鏈式使用，以提高程式碼的可讀性和邏輯表達能力：
x = 5
print(1 < x < 10) # 輸出：True
內容解密：
- 鏈式比較檢查
x是否在1和10之間。 - 由於
5位於該範圍內，因此傳回True。
邏輯運算元
Python 的邏輯運算元（and、or、not）用於構建複雜的布林表示式，用於控制程式邏輯流程。
a = True
b = False
print(a and b) # 輸出：False
print(a or b) # 輸出：True
print(not a) # 輸出：False
內容解密：
a and b傳回False，因為兩個條件必須同時為 True。a or b傳回True，因為至少有一個條件為 True。
位元運算元
Python 提供位元運算元，用於整數級別的操作，在低階程式設計任務、資料編碼/解碼和最佳化中非常重要。
a = 60 # 60 = 0011 1100
b = 13 # 13 = 0000 1101
print(a & b) # 輸出：12 (0000 1100)
print(a | b) # 輸出：61 (0011 1101)
print(a ^ b) # 輸出：49 (0011 0001)
print(~a) # 輸出：-61 (1100 0011)
內容解密：
a & b對兩個整數進行位元 AND 操作。a | b對兩個整數進行位元 OR 操作。
位元運算在需要硬體級精確度的操作中，如密碼學函式、校驗和計算或影像處理技術，可以顯著提高效能。
字串與字串操作
字串是 Python 程式設計中的基本資料型別，用於儲存和操作文字資料。本文重點介紹 Python 中字串的建立、索引、切片以及各種字串操作方法。
字串建立與特性
在 Python 中，字串是由單引號（’）、雙引號（"）或三引號（’’’ 或 “""）包圍的字元序列。使用不同的引號樣式可以提高可讀性和便利性，特別是在字串中嵌入引號時。
single_quoted = '這是一個字串。'
double_quoted = "這也是一個字串。"
triple_quoted = """這個字串跨越多行。"""
Python 中的字串是不可變的，這意味著一旦定義，其內容就不能被改變。任何操作或操作都會導致建立一個全新的字串物件。
字串索引與切片
Python 中的字串支援索引和切片操作，用於提取字串的特定部分。索引從零開始，而負索引則從字串末尾開始計數。
s = "Python"
p_char = s[0] # 'P'
n_char = s[-1] # 'n'
切片操作允許使用指定的範圍（start:stop:step）來檢索子字串，其中每個引數都是可選的。
sub_str1 = s[1:4] # 'yth'
sub_str2 = s[:3] # 'Pyt'
sub_str3 = s[::2] # 'Pto'
sub_str4 = s[::-1] # 'nohtyP'
字串連線與重複
在 Python 中，使用 + 運算元可以將字串無縫地連線在一起。使用 * 運算元可以重複字串，建立一個新的字串。
str1 = "Hello, "
str2 = "World!"
full_str = str1 + str2 # 'Hello, World!'
repeated = str1 * 3 # 'Hello, Hello, Hello, '
常見的字串方法
Python 提供了一系列的字串方法，用於執行各種操作，從簡單的轉換到複雜的解析和格式化。
str.upper()/str.lower(): 將字串轉換為大寫或小寫。str.strip()/str.rstrip()/str.lstrip(): 從字串邊緣移除空白字元。
text = "Python"
print(text.upper()) # 'PYTHON'
print(text.lower()) # 'python'
