Python 環境建置對於初學者來說至關重要，正確的安裝步驟能確保後續學習的順利進行。Windows 系統的安裝流程相對簡單，下載安裝程式後依指示操作即可完成。Ubuntu 系統通常已預裝 Python，只需在終端機確認版本即可。熟悉 IDLE 的使用，能快速測試程式碼片段，而指令碼模式則適合撰寫較複雜的程式。理解程式碼註解的新增方式，有助於提升程式碼的可讀性和維護性。此外，掌握 Python 的基本語法、資料型態和識別符號命名規則，是撰寫 Python 程式的根本，搭配練習題的演練，能有效提升程式設計能力。
Python 程式設計入門與環境設定
Python 是一種強大的程式語言，廣泛應用於各種領域，包括軟體開發、資料分析、人工智慧等。要開始使用 Python，首先需要在電腦上安裝 Python 環境。本文將介紹如何在 Windows 和 Ubuntu 上安裝 Python，以及如何執行 Python 程式。
在 Windows 上安裝 Python
- 下載 Python 安裝程式：前往 Python 官方網站下載最新版本的 Python 安裝程式。
- 執行安裝程式：執行下載的安裝程式，按照提示進行安裝。確保選擇正確的安裝路徑和選項。
- 啟動 IDLE：安裝完成後，可以在開始功能表中找到 IDLE（Python 3.x GUI）。點選啟動 IDLE，即可進入 Python 互動式命令列模式。
使用 IDLE 執行 Python 程式
在 IDLE 中，可以直接輸入 Python 命令並執行。例如：
print('Hello, World!')
按下 Enter 鍵後，IDLE 會立即顯示結果。
在 Ubuntu 上安裝 Python
Ubuntu 通常預設安裝了 Python 2.x 和 Python 3.x。可以透過以下步驟檢查 Python 是否已安裝：
- 開啟終端機：按下
Ctrl+Alt+T或在應用程式清單中搜尋「終端機」。 - 檢查 Python 版本：輸入
python3 --version並按下 Enter 鍵。如果已安裝 Python 3.x，會顯示版本資訊。
在 Ubuntu 上執行 Python 程式
- 開啟終端機：同上。
- 輸入 Python 命令：輸入
python3並按下 Enter 鍵，即可進入 Python 互動式命令列模式。 - 執行 Python 程式：在終端機中，可以直接輸入 Python 命令並執行。
以指令碼模式執行 Python 程式
除了在互動式命令列模式下執行 Python 程式外，也可以將程式碼寫入檔案中，並以指令碼模式執行。
使用 IDLE 編寫和執行 Python 指令碼
- 開啟 IDLE：同上。
- 建立新檔案：點選「File」>「New File」或按下
Ctrl+N，建立一個新的 Python 指令碼檔案。 - 編寫程式碼：在新檔案中輸入 Python 程式碼。例如：
print('Hello, Welcome to Python!')
print('Awesome Python!')
- 儲存檔案：點選「File」>「Save」或按下
Ctrl+S，儲存檔案為.py格式。 - 執行程式：點選「Run」>「Run Module」或按下
F5，執行程式。
程式碼解析
print('Hello, Welcome to Python!')
print('Awesome Python!')
這兩行程式碼使用 print() 函式輸出字串到控制檯。
輸出結果
執行程式後，IDLE 的互動式命令列模式下會顯示輸出結果：
Hello, Welcome to Python!
Awesome Python!
在 Python 中新增註解
在 Python 中，可以使用 # 符號新增單行註解，或使用三個連續的單引號 ''' 新增多行註解。
示例程式碼
# 這是單行註解
print('I Learnt How to Comment in Python')
'''
這是多行註解
可以跨越多行
'''
print('Bye')
程式碼解析
# 這是單行註解
這行程式碼使用 # 符號新增單行註解。Python 解譯器會忽略 # 後面的文字。
'''
這是多行註解
可以跨越多行
'''
這段程式碼使用三個連續的單引號 ''' 新增多行註解。Python 解譯器會忽略 ''' 之間的文字。
Python 程式設計與電腦基礎介紹
電腦內部運作與 Python 執行過程
當程式設計師嘗試執行 Python 程式碼時，Python 會在內部進行一系列的操作。這些操作可以分解為幾個步驟，如下所述：
- 語法檢查：Python 直譯器讀取 Python 程式碼或指令，並檢查每行的語法。如果遇到錯誤，則立即停止翻譯並顯示錯誤訊息。
- 轉換為位元組碼：如果 Python 指令或程式碼格式正確，則直譯器將其轉換為低階語言的等效形式，稱為「位元組碼」。
- 在 Python 虛擬機器上執行：位元組碼被送到 Python 虛擬機器（PVM）執行。如果在此過程中發生錯誤，則執行將停止並顯示錯誤訊息。
Python 的不同實作
Python 有多種不同的實作，每種都有其特定的用途和角色。常見的實作包括：
Jython
Jython 原名為 JPython，允許 Python 程式在 Java 平台上執行。它結合了 Python 的語法和 Java 平台的優勢。
IronPython
IronPython 是 .NET 框架上的 Python 開源實作。它使用動態語言執行時（DLR），可用於嵌入 .NET 應用程式。
Stackless Python
Stackless Python 是一種特殊的 Python 直譯器，能夠將執行中的程式分割成多執行緒，並由直譯器本身管理這些執行緒，而非作業系統。
PyPy
PyPy 是 Python 的重新實作，重點關注速度、效率和相容性。它使用即時編譯器（JIT）來提高程式碼的執行速度。
重點整理
- 電腦是一種電子裝置，接受使用者輸入的資料，根據使用者的指示進行計算，並產生輸出。
- 電腦硬體由輸入/輸出單元、中央處理單元（CPU）和記憶體單元組成。
- Python 是一種通用、直譯式且物件導向的程式語言。
- Python 程式可以在 Windows、Linux 或 Ubuntu 等不同作業系統上執行。
- 使用
#符號來註解單行，使用三個單引號'''來註解多行。
關鍵術語
- 組合語言：使用助記碼來表示機器操作。
- 位元組碼：Python 直譯器將 Python 程式碼轉換為低階語言的等效形式。
- 中央處理單元（CPU）：包含算術邏輯單元和控制單元。
- 高階語言：程式設計類別似於用英文寫指令。
複習題
多選題
當計算正在進行時，哪種記憶體用於暫存暫存結果在暫存器中？
- a. 主記憶體
- b. 輔助記憶體
- c. 內部記憶體
- d. 以上皆非
輔助記憶體也稱為 _________。
- a. 儲存記憶體
- b. 外部記憶體
- c. 只有 b
- d. a 和 b 都正確
______ 用於將高階語言程式轉換為其等效的機器碼。
- a. 編譯器
- b. 連結器
- c. 載入器
- d. a 和 b 都正確
______ 用於在執行期間將可執行程式重新定位到主記憶體中。
- a. 連結器
- b. 編譯器
- c. 直譯器
- d. 載入器
在 Python 3.0 中，print 陳述式的正確語法是什麼？
- a. print()
- b. print
- c. print()
- d. 以上皆非
# 以下是一個簡單的 Python 程式範例，用於輸出 "Hello, World!"
print("Hello, World!")
# #### 內容解密：
# 這段程式碼使用了 Python 的內建函式 `print()`，它能夠輸出括號內的字串。
# 在這個例子中，輸出的內容是 "Hello, World!"。
Python 程式設計基礎
2.1 簡介
電腦程式語言的設計目的是處理不同型別的資料，如數字、字元和字串等，以獲得有意義的輸出結果。Python 程式由一系列指令或陳述組成，這些指令按照特定的語法規則執行特定的任務。本章節將介紹 Python 程式設計的基礎，包括語法、資料型別、識別符號、詞彙單元等。
2.2 Python 字元集
Python 程式包含一系列字元，這些字元被 Python 直譯器解讀。Python 使用的字元集包括：
- 字母：大寫和小寫字母
- 數字：0 至 9
- 特殊符號：下劃線 (_)、括號、方括號、花括號、算術運算子、邏輯運算子等
- 空白字元：空格、跳格符號等
2.3 詞彙單元（Token）
Python 將每個陳述分解為一系列詞彙單元，即 Token。Token 對應於陳述中的子字串。Python 中的 Token 包括：
2.3.1 字面值（Literal）
字面值是直接出現在程式中的數字、字串或字元。例如：
78 # 整數字面值
2.98 # 浮點數字面值
'Q' # 字元字面值
"Hello" # 字串字面值
2.3.2 值和型別
Python 中的資料可以以不同的形式呈現，如字面值包含數字、字元和字串。可以使用 type() 函式來檢查值的型別。例如：
>>> type('Hello World')
<class 'str'>
>>> type(123)
<class 'int'>
2.3.3 關鍵字（Keyword）
關鍵字是具有固定含義的保留字，不能用作識別符號或變數。Python 中的關鍵字包括 True、False、if、else、for 等。
2.3.4 運算子號（Operator）
Python 中的運算子號包括算術運算子、關係運算子、邏輯運算子和位元運算子等。
2.3.5 分隔符號（Delimiter）
分隔符號是用於分組、標點和指定的特殊符號。Python 中的分隔符號包括括號、方括號、花括號、逗號、冒號等。
2.3.6 識別符號/變數
識別符號是用於標識變數、函式、類別或其他物件的名稱。識別符號必須遵守特定的規則，例如只能包含字母、數字和下劃線。
練習題
- 編寫一個程式，顯示以下陳述在兩行不同的行上。 “我正在使用 Python”和“這是我的第一次作業”
print("我正在使用 Python")
print("這是我的第一次作業")
內容解密：
print()函式用於輸出字串。- 使用兩個
print()陳述來輸出兩個不同的字串。
- 編寫一個程式，顯示以下陳述。 ohhh!!! What a Python language is!!! It’s Easy!Get Started
print("ohhh!!!")
print("What a Python language is!!!")
print("It’s Easy!Get Started")
內容解密：
- 使用三個
print()陳述來輸出三個不同的字串。
- 編寫一個程式，顯示以下模式。 A A A A A A A
for i in range(4):
print('A ' * (i + 1))
內容解密：
- 使用
for迴圈來輸出四行不同的字串。 print('A ' * (i + 1))陳述用於輸出i + 1個 ‘A ’ 字串。
- 編寫一個程式，顯示以下模式。 00000 0 0 0 0 0 0 00000
print("00000")
for i in range(3):
print("0 0")
print("00000")
內容解密：
- 使用
print()陳述來輸出第一行和最後一行。 - 使用
for迴圈來輸出中間三行。
本章重點
- Python 程式設計基礎，包括語法、資料型別、識別符號、詞彙單元等。
- Python 中的 Token，包括字面值、關鍵字、運算子號、分隔符號和識別符號。
- Python 中的基本輸入輸出函式，包括
print()和input()。
Python 程式設計基礎
識別符號（Identifiers）規範
在 Python 中，識別符號是用於命名變數、函式、類別等實體的名稱。識別符號的命名規則如下：
- 可以是任意長度
- 必須以字母（大小寫均可）或底線（_）開頭
- 不能以數字開頭
- 不能是 Python 的保留關鍵字
以下是一些有效的識別符號範例：Name、Roll_NO、A1、_Address 等。
若使用無效的識別符號，Python 會報出語法錯誤。例如：First Name、12Name、for、Salary@ 都是無效的識別符號。
Python 核心資料型態
Python 中的所有實體都與物件相關聯。物件被分類別為不同的型態，其中最基本的型態包括數字、字串、整數、浮點數和複數。
整數（Integer）
整數是指沒有小數部分的數字，可以是正數、負數或零。在 Python 中，整數可以用十進位、八進位或十六進位表示。
- 十進位整數：由一連串數字組成，第一個數字不能是零。例如：
10、1220303、-87 - 八進位整數：以
0o開頭，後面跟著一連串 0 到 7 的數字。例如：0o12、0o100 - 十六進位整數：以
0x開頭，後面跟著一連串數字。例如：0x20、0x33
Python 中的 int 函式可以將字串或數字轉換為整數。例如：
>>> int(12.456)
12
>>> int('123')
123
浮點數（Floating Point Number）
浮點數是用於表示實數的數字型態，具有無限的精確度。在 Python 中，浮點數可以用十進位或科學記號表示。
- 十進位表示法：例如：
3.7 - 科學記號表示法：例如：
3.7e1
Python 中的 float 函式可以將字串轉換為浮點數。例如：
>>> float('10.23')
10.23
複數（Complex Number）
複數是一種可以用 a + bj 形式表示的數字，其中 a 和 b 是實數，j 是虛數單位。
>>> 2 + 4j
(2+4j)
>>> type(2 + 4j)
<class 'complex'>
布林型態（Boolean Type）
布林型態是一種基本資料型態，具有兩個值：True 和 False。在 Python 中，布林型態用於比較兩個值。
>>> type(True)
<class 'bool'>
>>> 5 == 4
False
>>> 5 == 5
True
字串型態（String Type）
字串是一種可以用單引號、雙引號或三引號建立的字面值。
>>> D = 'Hello World'
>>> D
'Hello World'
>>> D = "Good Bye"
>>> D
'Good Bye'
綜上所述，Python 提供了多種基本資料型態，包括整數、浮點數、複數、布林型態和字串型態。瞭解這些資料型態的使用和轉換方式對於編寫有效的 Python 程式至關重要。
Python 程式設計基礎
字串表示法
在 Python 中，字串可以用單引號、雙引號或三個單引號來表示。三個單引號可以用來表示多行字串。
範例
>>> D = 'Good Bye'
>>> D
'Good Bye'
>>> Sentence = '''Hello, How are you? Welcome to the world of Python Programming. It is just the beginning. Let us move on to the next topic.'''
>>> Sentence
'Hello, How are you? Welcome to the world of Python Programming. It is just the beginning. Let us move on to the next topic.'
str 函式
str 函式用於將數字轉換為字串。
範例
>>> 12.5 # 浮點數
12.5
>>> type(12.5)
<class 'float'>
>>> str(12.5) # 將浮點數轉換為字串
'12.5'
內容解密：
12.5是一個浮點數，type(12.5)用於檢查其資料型態，結果為<class 'float'>。str(12.5)將浮點數12.5轉換為字串'12.5'。
字串連線運算元 (+)
在 Python 中，+ 運算元可以用來連線兩個不同的字串。
範例
>>> "Woooow" + "Python Programming"
'WoooowPython Programming' # 連線兩個不同的字串
內容解密：
"Woooow"和"Python Programming"是兩個獨立的字串。- 使用
+運算元將它們連線成一個新的字串'WoooowPython Programming'。
print() 函式
print() 函式用於在螢幕上顯示內容。其語法為 print(argument)，其中 argument 可以是任何型別的數值或變數。
範例
>>> print('Hello Welcome to Python Programming')
Hello Welcome to Python Programming
>>> print(10000)
10000
>>> print("Display String Demo")
Display String Demo
內容解密：
print()函式可以顯示字串、整數等不同型別的資料。- 在 Python 中，字串需要使用引號（單引號或雙引號）包圍。
處理特殊字元
在某些情況下，需要在輸出中包含引號等特殊字元，可以使用反斜線 (\) 來實作。
範例
>>> print("The flight attendant asked, \"May I see your boarding pass?\"")
The flight attendant asked, "May I see your boarding pass?"
內容解密：
- 使用反斜線 (
\) 對引號進行轉義，使其能夠正確顯示在輸出中。 - 常見的轉義序列包括
\"（雙引號）、\n（換行符）、\t（製表符）等。
print() 函式的 end 引數
預設情況下，print() 函式會在輸出後自動換行。可以使用 end='' 引數來改變這一行為。
範例
print('Hello', end=' ')
print('World', end=' ')
print('Good Bye')
輸出結果：
Hello World Good Bye
內容解密：
end=' '表示在輸出後新增一個空格，而不是換行符。- 這樣可以使多個
print()陳述式的輸出在同一行顯示。
指定運算
在 Python 中，使用等號 (=) 作為指定運算元，將值賦給變數。
範例
>>> Z = 1 # 將值 1 賦給變數 Z
>>> Z # 顯示 Z 的值
1
>>> radius = 5 # 將值 5 賦給變數 radius
>>> radius # 顯示 radius 的值
5
>>> R = radius + Z # 將 radius 和 Z 的和賦給 R
>>> R # 顯示 R 的值
6
內容解密：
- 指定陳述式
Z = 1將值1賦給變數Z。 - 可以使用變數進行運算，並將結果賦給另一個變數，如
R = radius + Z。
