PYTHON程式語言的學習

在下面的內容中，我們將以程式來做為學習的導向。

1. 縮排，語句，註解和控制流

必須使用4個空格來表示每級縮排(if, else, while, for, def)。

1. if語句，當條件成立時執行語句塊。經常與else, elif（相當於else if）配合使用。
2. for語句，遍列列表、字串、字典、集合等疊代器，依次處理疊代器中的每個元素。
3. while語句，當條件為真時，循環執行語句塊。
4. def語句。用於定義函式和類型的方法。
4. pass語句。表示此行為空，不執行任何操作。
5. import語句。匯入一個模組或包。常用寫法：
   from module import name, 
   import module as name, 
   from module import name as anothername
6. 使用#和 '''.........'''作程式註解

#----------------------- if else
x=55
if(x < 60):
    print 'student grade=',x,'  Fail'
    if(x > 50):
        print 'You can have another test.'
    else:
        print 'You cannot take another test.'
else:
    print 'student grade=',x,'  Pass'
    
'''
以下是內容是註解，不會被編譯。
利用for迴圈進行連續求和。
'''
#----------------------- for
sum=0
for i in range(5):
    sum=sum+i
    print i, sum

#------------------------while
x=0
while x < 5:
    x +=1
    print x

#------------------------def
def max(a,b):
    if(a > b):
        return a
    else:
        return b
x=max(3,8)
print 'max=',x

#-----------------------import math, random, visual, visual.graph
import math
print 'pi=',math.pi
x=math.pi/6.
print 'x=',x,'  sin(x)=',math.sin(x)

#---------------------random
import random
for i in range(5):
    r=random.random()
    print 'random r=',r
#------------------------random.seed
for i in range(5):
    random.seed(123)
    print 'with seed, random r=',random.random()
#---------- how to use Vpython sphere object
from visual import *
scene = display(width=800, height=800, center=(5, 0, 0),
                background=(0.5,0.5,0), forward=(0,0,-1))               
Nball=12
balls=[sphere(radius=0.5, pos=(i,0,0), color=(0.1*i,1-0.1*i,0)) for i in range(Nball)]
'''------a simple example of plotting a graph with Vpython'''
from visual.graph import *
gd = gdisplay(width=300, height=300)
funct1 = gcurve(gdisplay=gd, color=color.blue)
funct2 = gcurve(gdisplay=gd, color=color.red)
for t in arange(0,10,0.1):
    funct1.plot( pos=(t, sin(t)) )
    funct2.plot( pos=(t, cos(t)) )

2. 資料類別：

1. 整數(int)
2. 浮點數(float)
3. 複數(complex)
4. 字串(string)
5. 清單(list)
6. 元組(tuple)

2.1 1整數(int), 浮點數(float),複數(complex),布林(boo)類型資料

i=123
x=123.456
z=2.+3.j
print i,x,z
print type(i),type(x),type(z),abs(z)  #整數(int);浮點數(float);複數(complex)
#關係運算式: >, <, >=, <=, ==, !=
b=(1 == 2)
print b, type(b)
c=(1 != 2)
print c, type(c)  #布林類型資料只有兩個真(True)和假(False)

#邏輯運算 and, or, not
L=(1 < 2) and (2 < 3)
M=(1 < 2) and (3 < 2)
N=(1 < 2) or (3 < 2)
O=(1 < 2) and not (3 < 2)
print 'L=',L,' M=',M, ' N=',N, ' O=',O

2.2 清單與元組

#清單與元組之資料形態
L=['YC','Chen',165.,64.,20,['music', 'basketball']]
T=((1,1),(2,2),(3,3),(4,4))
#用len()這個指令可以考查清單和元組的長度
#用type()這個指令可以考查變數的形態：清單和元組
print len(L),' type(L)=',type(L),'  L=',L
for i in range(len(L)):
    print i, L[i]

print len(T),' type(T)=',type(T),'  T=',T
for i in range(len(T)):
    print i, T[i]

#清單的元素定義之後仍能隨意修改
L[2]=164.
L[3]=72.
L[4]=55
L[5][0]='pray'
L[5][1]='swimming'
print 'after many years, L=',L

#元組的元素一經定義之後就不能夠再修改，所以下面這個敘述在編譯的時候會有錯誤的信息
T(0)=(1,2)
print T

3. 運算式

主要的算術運算子與C/C++類別似。+, -, *, /, //, **, ~, %分別表示加法或者取正、減法或者取負、乘法、除法、整除、乘方、取補、取模。, &, |, 表示二進位的AND, OR運算。 , <, ==, !=, =, >=用於比較兩個運算式的值，分別表示大於、小於、等於、不等於、小於等於、大於等於。在這些運算子裡面，~, |, ^, &, ,>必須應用於整數。
Python使用and, or, not表示邏輯運算。
is, is not用於比較兩個變數是否是同一個物件。in, not in用於判斷一個物件是否屬於另外一個物件。
3.1 中文編碼
如果需要讓電腦知道我們將會使用中文字，我們可以加入中文編碼的資訊。第一行表示使用 utf-8 編碼，第二行表示使用 Big5 編碼。


#-*- coding: utf-8 -*-　　 
#-*- coding: cp950 -*-　
total = 1 + 1
print " 一加一等於", total #總和

3.2 除法的商數與餘數
在程式語言中，%就不是百分比的意思，而是餘數。


#-*- coding: utf-8 -*-　　 
#使用 utf-8 編碼
#-*- coding: cp950 -*-　
#使用 Big5 編碼（windows 下使用） 
a = 12
b = 3 
c = a / b
d = a % b
print "a = ", a, " and b =", b
print "a / b 的商數 = ", c  # 商數
print "a / b 的餘數= ", d,"(若為0，表示可整除)"

3.3 符點數運算
以下的例子，我們需要Python中math資料庫的支援。在程式碼的開頭，我們加入import math，讓電腦知道math裡面的內建函數即將會被使用。

#-*- coding: utf-8 -*-　　 
#使用 utf-8 編碼
#-*- coding: cp950 -*-　
#使用 Big5 編碼（windows 下使用） 
import math
a = 1.1
print a, " 無條件進位 =", math.ceil(a) 
print a, " 無條件捨去 =",  math.floor(a)
print a, " 四捨五入 =", round(a)
print "=========="
a = 1.9
print a, " 無條件進位 =", math.ceil(a) 
print a, " 無條件捨去 =",  math.floor(a)
print a, " 四捨五入 =", round(a)

3.4 次方與指數
在日常生活中，經常會需要平方與立方的計算。假設是正方形的邊長，則此正方形的面積 =\(邊長^2\) 。假設是球的平徑，則此球的體積 =\(\frac{4\pi}{3}半徑^3\) 。在Python中，次方的運算用的符號是 ** (請注意，一般程式語言像C++的次方運算符號是^)。另一個方式是用內建的 math.pow()。

#使用 utf-8 編碼
#-*- coding: cp950 -*-　
#使用 Big5 編碼（windows 下使用） 
import math
print "5 的平方 = 5 ** 2 = ", 5**2
print  "5 的平方 = math.pow(5,2) = ", math.pow(5,2)
print "5 的平方根 = 5 ** (0.5) = ", 5**(0.5)
print  "5 的平方根 = math.pow(5,0.5) = ", math.pow(5,0.5)

4. 序列分列表（list）和元組（tuple）

Python序列區分列表（list）和元組（tuple）兩種類型。list的寫法是[1,2,3]，而tuple的寫法是(1,2,3)。可以改變list中的元素，而不能改變tuple。在某些情況下，tuple的括弧可以省略。tuple對於賦值語句有特殊的處理。因此，可以同時賦值給多個變數，比如：
x, y=1, 2 #x=1, y=2
特別地，可以使用以下這種形式來交換兩個變數的值：
x, y = y, x #最後結果：y=1, x=2

4.1 列表(也稱清單)list

square=[1, 4, 8, 16]
L1=len(square)
print 'L1=',L1, square
square=square+[25, 36,49]
L2=len(square)
print 'L2=',L2, square
square[2]=9
print square
letter=['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
print letter
letter[2:3]=['C', 'D']
print letter
letter[:]=[]
print letter

#也可以嵌套多層 list （建立 list 包含其他 list），例如：
a = ['a', 'b', 'c']
n = [1, 2, 3]
x = [a, n]
print x
print x[0],x[1]
print x[0][1], x[0][2]

# use for and append to place data into list
y=[]
for i in range(10):
    y.append(2*i)
print 'y=',y

4.2 元組(tuple)
元組中的元素值是不允許修改的，但可以對元組進行連接組合，如下例:

tup1 = (12, 34.56)
tup2 = ('abc', 'xyz')
# 再次強調：以下修改元組元素的操作是非法的。
#tup1[0] = 100
tup3 = tup1 + tup2  #將兩元組連結
print 'tup1=',tup1
print 'tup2=',tup2
print 'tup3=',tup3

5. 字串

Python使用'（單引號）和"（雙引號）來表示字串。一般地，如果字串中出現了雙引號，就使用單引號來表示字串;反之則使用雙引號。如果都沒有出現，就依個人喜好選擇。出現在字串中的\（反斜槓）被直譯為特殊字元，比如\n表示換行符。運算式前加r指示Python不直譯字串中出現的\。這種寫法通常用於編寫正規表示式或者Windows檔案路徑。
5.1 字串1

a='Chen Lee Lin'
for i in a:
    print i
b=['Chen', 'Lee', 'Lin']
for i in b:
    print 'family name:',i

5.2 字串連結與複製1

s1='Tunghai'
s3=s1*3
print 's1=',s1
print 's3=',s3
s2='Univarsity'
print s1+' '+s2
print 's2[2:8]=',s2[2:8]
print 'Physiks'[2:6]
s2[4:5]='i'
print 's2=',s2

5.3 字串連結2

prefix='py-'
for i in range(7,12):
    if(i < 10):
        b=prefix+'0'+str(i)
    else:
        b=prefix+str(i)
    print b
#請比較下面三個字串連結的方式所造成的差別
s1 = ('This is'
     'python code'
     'for CP')
print 's1=',s1
s2="""This is
python code
for CP"""
print 's2=',s2
s3='This is \
python code \
for CP'
print 's3=',s3

5.4 字串， for迴圈，邏輯判斷

c=input("input a string:\n")
num='0123456789'
err=False
for i in c:
    if i not in num:
        err=True
if err:
    print('該字串包含非數字字元')
else:
    print('該字串包全是數字字元')