第一課: Basics

第1章 Python 簡介

(1) Python 是一種程式語言 (Programming language)

- 程式語言：一連串的命令程序，用來指導電腦如何運作

* 高階語言需轉譯成為機器語言(亦稱為目的程式)，以便電腦執行

→ 轉譯器依據不同電腦轉譯為不同目的程式，可在不同電腦執行

* 編譯(Compilation)：利用編譯器(Compiler)將整個原始程式轉譯為目的程式(機器語

言)

# 編譯語言常用來撰寫系統模組，因此常稱為系統語言，執行速度快

* 直譯(Interpretation)：利用直譯器(Interpreter)一次將一個指令轉譯為目的指令並執

行，如此持續指令轉譯及執行直到程式結束或發生錯誤，發生錯誤即中斷並顯示

錯誤訊息

# 執行速度較慢，但程式開發較為快速，且因一步一步執行程式(類似互動式模

式)，偵錯較為容易

# 直譯語言重要功能：快速將系統模組黏合(Glue)，完成系統整合

 

* 常見高階語言(High-level language)

# 編譯語言：COBOL, Pascal, FORTRAN, Ada, C, C++, Java ...

# 直譯語言：PHP, Perl, Python, Ruby, MATLAB, Octave, Javascript …

# 依不同實作，有些語言可編譯亦可直譯，例如BASIC

# 直譯語言有時被稱為非常高階語言(Very high-level language)

(2) Python語言特性與資源

- Python沿革

* 1980~1990年代由荷蘭程式設計師Guido van Rossum所研發
 

- Python特性

* 容易學習、功能強大

* 效率高的高階資料結構

* 簡單且有效的物件導向特性

* 優雅的語法及動態變數型態(變數不必事先宣告)

* 適合快速開發應用程式，小系統及大系統均適合

* 自由軟體、開放源碼、跨平台、社群支援完整

* 教材豐富，大部份免費

* 極適合當作第一個學習的程式語言

- 網站

* 官方：http://www.python.org

* 台灣：http://wiki.python.org.tw/PythonProjects

- Python的禪思：http://www.python.org/dev/peps/pep-0020/

- 安裝Python

* Windows：http://www.python.org

→ download “Python 3.x.x Windows x86 MSI Installer”

* Linux：預設已安裝

* Mac：http://www.python.org

→ download “Python 3.x.x Mac OS X 32-bit i386/PPC Installer”

- Python的各類應用

* 網際系統開發

# Django: http://www.djangoproject.com/

# Grok: http://grok.zope.org/

# Pylon: http://pylonshq.com/

# TurboGear: http://www.turbogears.org/

# Zope: http://www.zope.org/

# Plone: http://plone.org/

* 桌面圖形介面(GUI)程式設計

# Tkinter (內建): http://wiki.python.org/moin/TkInter

# wxPython: http://www.wxpython.com

# PyGTK: http://www.pygtk.org/

# PyQT: http://wiki.python.org/moin/PyQt

* 跨平台自然圖形介面(NUI)程式開發架構

# Kivy: http://kivy.org/#home

* 網路程式設計

# Twisted Matrix Labs: http://twistedmatrix.com/trac/

* 電腦遊戲設計

# PyGame: http://www.pygame.org

* 科學及數值運算

# SciPy: http://www.scipy.org/

# NumPy: http://numpy.scipy.org/

# PyMOL: http://www.pymol.org/

* 資料庫

# Custom and ODBC interfaces: https://wiki.python.org/moin/DatabaseProgramming/

# ZODB: http://www.zodb.org/en/latest/

# Durus: https://www.mems-exchange.org/software/

* 教育

# Python Bibliotheca: http://openbookproject.net/pybiblio/

* 自然語言處理(Natural language processing)

# NLTK: http://www.nltk.org/

* 符號數學(Symbolic mathematics)

# SymPy: http://sympy.org/

- 開發環境
* Python+Eclipse+PyDev：開放源碼之Python整合開發環境(Integrated development

environment, IDE)

* 簡易IDE: Eric


- 安裝Python

<< Tips>>
為方便作業，請編寫一個 批次檔 (如 p.bat  設定路徑，更換工作目錄)如下 

(3) Python初體驗

- 學習程式語言的程序

* 先學各種語法，再學範例，再學問題解決

* 先學範例，再慢慢了解各種語法，再學問題解決

- 簡單範例：
終端機模式或IDLE (“>>>”為Python提示符號，“#”為註解)

要離開終端機模式時，請按 Ctrl+Z

 

* 單行指令 → Python指令結束不需分號

* 多行指令(區塊或函式)

# Python以縮排(Indentation)來判斷程式區塊(例如if, else, elif, for, while, def, class等

指令或函式)

# 區塊第一行最後必須加冒號(:)

# 區塊裡的指令必須縮排(需利用空格來對齊縮排，不可使用定位鍵)

# Python縮排格式非常重要，縮排不對齊會造成程式執行錯誤，這強迫程式設計師

必須將程式結構化，以提升閱讀性(Readability)，此與其他語言非常不同

# Donald Knuth:

Programs are meant to be read by humans and only incidentally for computers to

execute.

# 註：C或Java等其他語言以大括號{ }標示區塊

# for迴圈

>>> for i in range(5):

print(i)

01234

# 無參數(Parameter)的函式

>>> def hello():

print('Hello')

print('Computers are fun!')

>>> hello() # 呼叫函式

Hello

Computers are fun!

# 有參數的函式

>>> def greet(person):

print('Hello', person)

print('How are you?')

>>>

>>> greet('John') # 呼叫函式，輸入參數'John'

Hello John

How are you!

>>> greet('Emily') # 呼叫函式，輸入參數'Emily'

Hello Emily

How are you!

>>> greet # 輸入沒有括弧的函式名稱：顯示函式存在記憶體的位址

<function greet at 0x0111D078>

- 模組(Module)或命令稿(Script ，腳本)模式

* 將多行指令寫入一個文字檔案中，稱為模組或命令稿(腳本)

(4) 在Eclipse+PyDev環境下編輯模組

1-6

# 執行Eclipse，設定工作區目錄(Workspace)

# Python程式的結構：專案(Project)、套裝(Package，或目錄)、模組(Module，或程

式檔)

# 建立專案：

- File → New → Project … → PyDev Project，Project name：設定專案名稱(例

如：PythonPrograms)，Grammar version：選擇正確版本(3.0)，Interpreter：設

定正確直譯器python3 (Click here to configure an interpreter not listed) → Finish

- 接著可設定PyDev perspective，或者：Window → Open Perspective → Other…

→ PyDev → OK

# 建立模組：File → PyDev Module

- Package: 包裝名稱(即目錄，例如：Ch1)

- Name: 模組名稱(即程式檔，例如：chaos)

→ Finish → (<Empty>) → OK

* 於編輯區輸入程式碼：

1 #!/usr/bin/env python3

2

3 # File: chaos.py

4 # A simple program illustrating chaotic behavior.

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6 def main():

7 print('This program illustrates a chaotic function')

8 x = eval(input('Enter a number between 0 and 1: '))

9 for i in range(10):

10 x = 3.9 * x * (1 - x)

11 print(x)

12

13 main()

14

* choas.py的內容

# 第1行：告訴作業系統執行環境是python3

# 第3、4行：註解，以"#"符號開頭

# 第6行：def main():為定義函式(後面須有冒號)

# 第7行：print('...')印出訊息

# 第8行：x = eval(input('Enter a number between 0 and 1: '))

- x 為變數(Variable)

- input('...')印出訊息，並等待使用者輸入資料

- eval(...)將使用者輸入的資料(Python視為字串)轉為數值

# 第9行：for i in range(10):執行10次之迴圈(後面須有冒號)

- range(10): 0, 1, 2, …, 9 (從0開始)，因此，i = 0, 1, 2, …, 9

- 屬for迴圈內的指令需縮排

# 第10行：x = 3.9 * x * (1 - x)計算亂數之公式

# 第11行：print(x)印出變數x之值(函式的定義完成)

# 第13行：main()呼叫執行main函式

# 嚴格來說，也可以不要定義函式，因為模組裡的執行會依序執行，因此模組亦可

如下設計，但如此設計之缺點為無法使用chaos.main()方式執行模組中的某個函式

(一個模組可以包含許多函式)：

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print('This program illustrates a chaotic function')

x = eval(input('Enter a number between 0 and 1: '))

for i in range(10):

x = 3.9 * x * (1 - x)

print(x)

* 執行chaos.py

# 點選執行按鈕(Run button)的下拉選單： → Run As → Python Run

This program illustrates a chaotic function

Enter a number between 0 and 1: 0.4

0.9359999999999999

0.2336256000000002

0.6982742481960964

0.8216805577588637

0.5714343131637907

0.9550988417209882

0.16725167263043805

0.5431863474677594

0.9677262636303364

0.12180535501057962

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