前言

Python 的基本語法。
學習資料：從零開始學習Python程式設計

變數

Python的儲存資料會以內建型別為主。
Python會以物件(Object)來表達資料。

所以每個物件都具有身分、型別和值；

• 身分(Identity)：每個物件的身分都是獨一無二的！產生之後就無法改變，可以透過內建函式的id()來確認。
• 型別(Type)：物件的型別決定了物件要以哪種資料來存放。可以透過內建函式的type()來查詢。
• 值(Value)：物件存放的資料，在某些情形下可以改變其值，意指是「可變(mutable)」；但有些物件的值宣告之後就「不可變(immutable)」。

不同的物件，其型別不同，分配的記憶體空間也會不同。
為什麼需要記憶體空間？
主要目的是暫存資料，方便做運算。
如何存放記憶體暫存空間？
其他程式語言使用「變數(Variable)」，它會隨著程式的執行來改變其值。
Python則是會以「物件參照(Object reference)」來存放。

變數要賦予其名稱，為「識別字(Identifier)」之一種。有了識別字名稱後，表示有了「身分」，系統就會配置記憶體空間。
識別字包含了變數、常數、物件、類別、和方法等。
而命名方式必須遵循如下規則；

• 第一個字必須是英文字母或者底線。
• 其餘字元可以搭配其他的英文字母或數字。
• 不能使用Python的關鍵字或保留字來當識別字名稱。
• 對於英文字母的大小寫是有所區分的。

Python關鍵字表

Python使用動態型別(Dynamics typing)，使用變數時，只要給予變數和變數值即可。
動態型別是甚麼意思？
是指執行程式時，直譯器才會去找所宣告變數的型別。由於識別字的名稱和型別是各自獨立的，所以同一個名稱會依據程式碼不同來指向不同的型別。

編寫程式碼時，所使用的等號「=」並不是數學定義裡的等於，而是「指派(Assignment)」；也就是將右邊的值指派左邊的變數。

Python允許開發者同時指派一個變數，也可以利用「,」(分隔變數)以及「;」(分隔運算式)連續宣告變數。

變數置換

在其他程式語言的語法中，如果要把兩個變數做置換(swap)，通常須借助第三個變數暫存變數。
不過在Python只須依照下列語法即可；

x, y = 10, 20
x, y = y, x
print(x, y)

連續宣告

Python有可以連續宣告變數的特性，只要使用內建函式eval()即可。
其語法如下：

eval(expression, globals=None, locals=None)

• expression：字串運算式。
• globals和locals為選擇參數，使用globals參數時必須採用字典(dict)物件。而使用locals參數時則要使用映射類別。

型別

物件導向概念淺談：
類別(class)提供物件藍圖，而物件則是將類別實體化。
類別和物件皆有屬性和方法，可使用運算子「.」(Dot)來存取。
所以，不管是匯入的模組或者是內建型別都適用這個概念。
其語法如下：

className.attribute 物件.屬性
className.method() 物件.方法([參數串列])

使用類別的屬性或方法時，必須使用類別名稱。

常見的內建型別有以下五類：數值型別(Numeric Type)、序列型別(Sequence Type)、迭代型別(Iterator Type)、集合型別(Set Type)、和映射型別(Mapping Type)。

本篇複習會以數值型別為主。

Python的數值型別皆由標準函式庫所提供，並且皆具有「不可變」的特性。
要查看物件的型別，可以使用type()函式，語法如下：

type(object)  #檢查宣告變數的型別

object：表示所宣告的變數或資料。

整數型別

整數：是指不含小數位數的數值。
分為整數(Integer)和布林(Boolean)兩種。

Python並不會像其他語言會區分整數與長整數，所以整數的長度可以「無窮精確度」(Unlimited precision)，也就意味著數值無論是大或是小皆依據電腦記憶體容量來呈現。
數值的字面值(literal)通常以十進位(decimal)為主，Python是以內建函式int()來表達。
然在某些特定情形下，則可能需要以二進位(Binary)、八進位(Octal)、或十六進位(Hexadecimal)來表示。
整數資料皆屬於類別「int」的實作物件。

整數轉換函式

如果不想有前綴字元，可以使用內建函式format()來轉換。

format(value[m format_spec])

• value：用來設定格式的值或變數。
• format_spec：指定的格式。 print()函式只會輸出十進位，要以其他進位來輸出還得經過轉換。
  在使用input()函式取得輸入值時，該參數會是字串，可以利用int()來轉換成整數型別。

int()函式補充：

• 參數可以是字串或整數；
• 會將其他進位的數值，轉為整數；
• 也能將指定字串轉為十進位數值。

布林：為int的子類別。使用bool()函式。它只有True和False兩個值，而一般使用在流程控制做邏輯判斷。
可以使用數值「1」或「0」來表示True或False。
而以下項目，其布林值會以False回傳：

• 數值為 0。
• 特殊物件為 None。
• 序列和群集資料型別中的空字串、空串列(List)、或空序對(Tuple)。

浮點數型別

浮點數：含有小數位數的數值，也就是實數。
分為以下三種資料型別：

• float：內建型別，儲存倍精度浮點數(等同雙精度浮點數)，它會隨著作業平台來卻精確度範圍，使用float()函式表示。
• complex：內建型別，處理複數數值資料，也就是由實數(real)和虛數(imaginary)所組成的數值資料。
• decimal：若處理數值時，需要精確的小數位數，可透過標準函式庫的decimal.Decimal類別支援。 浮點數除了帶有小數位數值外，也能利用科學符號(指數)來表示。

一般處理浮點數都是使用內建函式float()，它可以建立浮點數物件，並只接受一個參數。
此外，它也可以處理三個特殊的浮點數；正無窮大(Infinity)、負無窮大(NegativeInfinity)、非數(Not a number, nan)。其表示方式如下：

float("Infinity")  #正無窮大
float("-Infinity") #負無窮大
float("nan")       #非數

需使用import敘述來匯入模組。而處理數值的模組有：math(由標準模組所提供)。
math內有以下兩種方法：
isnan()方法可以用來判斷是否為非數(NaN)的資料。
isinf()方法可以用來判斷是否為(正/負)無窮大的資料。

若想要了解浮點數所支援的小數位數，則要匯入sys模組。利用float_info物件提供的epsilon屬性作查詢。

Float的類別方法

函式(function)和方法(method)差異
函式通常泛指其內建函式。
方法則是由類別或物件所提供。

內建函式complex()則是用來處理複數資料。在表示複數的虛數部分，還得加上字元j。其語法如下：

comlex(re, im)

re為real，表實數；im為imag，表虛數。

由於complex本身也是類別，可以使用屬性real和imag來取得複數的實數部分或虛數部分。
.conjugate()則是取得共軛複數的方法。
也可以使用字串來建立複數物件，但要注意其格式。

若想要取得擁有更精確小數位數的數值，就得匯入decimal模組，再使用物件方法Decimal()來產生精確數值。
使用該方法時，可以用浮點數作為其參數。且具有「有效位數」特性。
使用Decimal類別時，它的算術環境會提供各項紀錄的定義，如精確度、捨入規則等。可透過getccontext()函式來取得相關紀錄。「rounding」屬性則可用來查看數值的捨入規則。

Rounding的捨入規則：

• ROUND_CEILING：朝著無窮大的方向。
• ROUND_DOWN：朝著接近零的方向，也就是無條件捨去。
• ROUND_FLOOR：朝著負無窮大的方向。
• ROUND_HALF_DOWN：四捨六入，五朝著接近零的方向。
• ROUND_HALF_EVEN：四捨六入，五朝著最接近偶數的方向。
• ROUND_HALF_UP：四捨六入，五朝著遠離零的方向。
• ROUND_UP：朝著遠離零的方向，也就是無條件進位。
• ROUND_05UP：捨去最後位數後，若為零或五則進位，其他數就捨位。

內建函式round()可以將小數位數做四捨五入的動作，其語法如下：

round(number[, ndigits])

• number：欲捨去小數位數的數值。
• ndigits：欲保留的小數位數，省略時會捨去所有的小數位數。

使用算術運算子做除法時，若有int與float，所得商數會以float型別為主。
因此不同型別的數值做運算時，其記憶體空間將以下原則設定；

• 型別是float和complex時，會以complex為主。
• 使用decimal型別通常是要求有更高的精確度，它會以其它的decimal型別做運算。

分數

分數(Fraction)並不屬於數值型別。所以分數或稱有理數(Rational Number)是以「分子/分母」這行式來表達。
若要對分數做運算時，則必須要匯入fractions模組。Fraction()方法的語法如下：

Fraction(numerator, denominator)

• numerator：分數中的分子，預設值為 0。
• denominator：分數中的分母，預設值為 1。
• 無論是分子或分母都只能用正值或負值整數，否則會發生錯誤。 使用Fraction()方法時會自動約分，但參數不能浮點數和整數混合使用，會產生「型別錯誤」(TypeError)。

運算

所謂的運算式由運算元(operand)與運算子(operator)組成。

• 運算元：包含了變數、數值和字元。
• 運算子：算術運算子、指派運算子、邏輯運算子和比較運算子等。 運算子如果只有一個運算元，稱為單一運算子(Unary operator)。如果有兩個運算元，則是二元運算子。

算術運算子

提供運算元的基本運算，包含加、減、乘、除等等。

在四則運算時，比較特別的是除法，所得商數是浮點數。要取得整數商數，可以使用int()函式做轉換，或者使用「//」運算子。
如果是要取得兩個數值相除之後的商數和餘數，使用內建函式divmod()。其語法如下：

divmod(x, y)

• 參數x 執行「x // y」的運算。
• 參數y 執行「x % y」的運算。

使用數值配合算術運算子時，還可以呼叫math模組，利用math類別提供的屬性和方法做相關運算應用。

比較
使用math類別提供的pow()方法時，它有兩個參數：x, y；
而內建函式pow()時，則會有三個參數，其語法如下：

pow(x, y[, z])

參數z 是用來求取餘數。若省略的話，就會跟math類別提供的方法相同。

指派運算子

配合算術運算子，以變數為運算元時，可以把運算後的結果再指派給變數本身。

比較運算子

比較運算子通常是用來比較兩個運算元的大小，所得到的結果會以布林值True或False回傳。

邏輯運算子

邏輯運算子是針對運算式的True、False值做邏輯判斷。

通常邏輯運算子會與流程控制配合使用。and, or運算子做邏輯運算時會採用「快捷」(Short-circuit)運算，當運算元非布林值時，直接回傳運算元。

位元運算子

位元(Bitwise)運算會以二進位(基底為2)為運算式。

特殊位元運算子