Python基礎： 遞迴 recursive

之前簡單介紹過函式的入門，

可以透過函式來執行一些重複的步驟，

今天的主題也與函式有些關聯

Python基礎： 遞迴 recursive

何謂遞迴

在解決問題的時候，

將此問題拆解為多個小問題，

再以同個函式求得這些小問題的解答，

來獲取這個問題的解答；

遞迴的概念就相當於這種做法，

而在函式執行過程中會呼叫自己本身的，

也將其稱為遞迴函式

階乘 factorial

階乘的定義為：

1 * 2 * 3 .......*(n-1)*n

將其寫為  n!

也就是從 1 開始一直連乘直到 n 為止，

可將這個 n! 寫為

[  1 * 2 * 3 .......*(n-1)  ] *n   也就是 f(n-1)*n

這樣比較容易理解

在遞迴的概念中，

將 1 做為遞迴函式的結束；

範例程式求得 ans = 5! = 120

費氏數列 fibonacci

另一個有名的例子就是費氏數列，

一個數列的某個值，

等於它的前兩項的和，

這個數列稱之為費氏數列

也就是

f(n) = f(n-1) + f(n-2)

n必須大於等於 2  ，

故 f(0) 與 f(1) 直接就 return 值不做遞迴呼叫

結論

除了上述的兩個例子以外，

最大公因數也能透過遞迴的方式來求得；

使用遞迴能讓程式更為簡短與簡潔，

不過由於需要等待遞迴函式求得最終解答，

相對的會花費比較多的時間，

而且為了儲存遞迴過程中的中間解也需要花費較多的記憶體；

為了避免無窮的遞迴下去，

Python 對遞迴的次數有限制，

可透過

sys.getrecursionlimit()

來做查詢

Python與 JSON格式資料的讀寫範例

之前提到過資料交換格式JSON，

今天就以實際的範例，

簡單介紹下

Python與 JSON格式資料的讀寫範例

資料交換格式JSON

JSON全名為 Javascript   Object   Notation

是一種常見的資料交換格式

JSON文件的副檔名為 .json

JSON 資料讀取

在 Python 可透過 json.loads 來讀取一個 JSON格式的字串

str_data = '{ "name": "李大朋", "age": 20, "weight": 70}'

若讀取的是一個 JSON檔案的話，則是用  json.load 來開啟

當然，在進行檔案存取之前得先要 open 檔案，

這在之前的 Python 檔案讀寫就有提及

# 讀取 JSON 檔案
with open("output.json", "r", encoding='UTF-8') as g:
    print("\n 讀取 json檔案：")
    h = json.load(g)
    print(type(h))
    print('名字：'+h['name'])

JSON 資料產生

除了讀取其他人交換的 JSON資料，

反過來自己也能夠分享 JSON 格式的資料給別人，

這時就使用 json.dumps 來產生 JSON字串

# 輸出 JSON 字串
q = json.dumps(dict_data)
print("\n json.dumps 結果：")
print(type(q))
print(eval(q))

若為檔案的話，則是使用 json.dump 產生副檔名為 .json的檔案

# 輸出 JSON 檔案
with open("output.json", "w+", encoding='UTF-8') as f:
    json.dump(dict_data, f, indent=4, ensure_ascii=False)

若有中文的資料的話，

記得以 UTF-8 的方式來存取檔案，

否則就會直接以編碼的方式寫入檔案，

此處使用 json.dump 來產生 JSON檔案

結語

範例程式最後的結果如下

使用 json.dumps() 將物件轉成 JSON字串

回傳的資料型態為 str  ；

使用 json.loads() 讀取 JSON字串

則回傳的資料型態為 dict  ；

若讀寫的資料均為檔案的話，

則是使用 json.load() 與 json.dump() ；

若資料有中文，就必須使用 UTF-8 來讀寫，

避免資料顯示或者輸出的時候格式不對造成讀寫困難

Python 基礎：檔案的讀寫 file open

之前介紹過 Python 的基本資料型態，

也有淺談 Python函式的呼叫，

今天則是要來介紹

Python 基礎：檔案的讀寫 file open

此處介紹檔案讀寫有兩種方式，

差別在於需不需要作檔案關閉的動作，

但同樣都是使用 open 來開啟檔案，

語法如下：

open ( 檔名, 開啟模式 , 編碼 )

什麼是檔案 (File)

檔案 (File) 是儲存數據的連續字節，

這些數據以特定的格式儲存，

最後被翻譯為 0與1 的資料給電腦取用。

編碼與字元集

而編碼則是將人眼所見到的文字依照規定的字元集作排列與組合，

這在之前本站也有稍微提到過忘記可再回去瞧瞧，

特別是中文字需要使用適當的字元集 (此處使用 UTF-8) 才不至於產生亂碼

開啟模式(mode)

官方在檔案開啟模式中，

有均有明確的定義

常見的有 ：

r  ：僅讀取

w：僅寫入但檔案若存在就覆蓋，若檔案不存在就建立新檔案

rb/wb：讀取/寫入 二進制檔 ，也就是直接使用 byte方式存取，不透過任何字元集(編碼)

詳細可參照官方說明文件

檔案讀取

上面使用了兩種方法來開啟檔案，

使用第一種方式開啟的檔案在結束使用時，

必須加上 close() 來關閉檔案

故程式就寫為：

f = open(filename, 'r', encoding='UTF-8')

使用完畢最後得加上

f.close()

檔案寫入

在檔案寫入的時候，

同樣也使用兩種方法來演示，

使用 with open 開啟檔案，

在跳出程式之後會自動關閉檔案，

故寫成：

with open(filename, 'r', encoding='UTF-8') as f:

最後並沒額外增加 f.close()

若沒有關閉檔案的話會怎樣？

在存取的資料量很小的狀況下，

或許不會遇到資料遺失的問題，

當資料量稍大或者同時有許多檔案存取的情形發生的時候，

未執行關閉檔案動作容易造成資料遺失，

故養成習慣使用 with open 來存取檔案為上策。

以上就是今天的主題

Python 基礎：檔案的讀寫 file open

範例程式的原始碼會放在 GitHub上面，

需要索取的話，

訂閱我的 YouTube 頻道後，在文章底下留言吧

Python 基礎：set 用法與範例

之前介紹了幾個函式相關的主題，

函式入門、函式的引數等，

更早以前也有提過關於 Python 的基本資料型態，

今天要來介紹的是

Python 基礎：set 用法與範例

set 屬於無序序列，

也就是排列順序不固定，

但是各元素並不重複出現在 set 中，

以大括號 ｛｝包住各元素並以逗號隔開

set 新增刪除

set要新增刪除元素可透過

add 與 remove 來達成

例如：

b = set()

b.add(3)

b.remove(3)

特別要注意的是宣告空集合的時候，

使用的是 set() 而不是 set{}

交集 ( intersection )

兩個 set 的交集可使用 intersection ，

也能夠使用 & 做為交集

聯集 ( union )

兩個 set 的聯集可使用 union，

也能使用 | 做為聯集

差集 ( difference )

兩個 set 的差集可使用 difference，

也能夠使用 - 做為差集

這邊使用之前提到過的 Python tutor 作範例：

以上就是今天的主題，

Python 基礎：set 用法與範例

set 的用法不難，

只要多練習幾次，

熟悉了就是屬於自己的。

Python 基礎：List 的使用範例

之前在 Python 的資料型態 datatype

有簡單的介紹過 List ，

除此之外字串分割 split 也會產生一個 List

今天就來介紹

Python 基礎：List 的使用範例

List 屬於有序數列，

也就是能夠以索引方式取值，

通常以中括號將 List 框住，

以逗號將各個元素分開。

舉例來說：

sample_list= [ 'Hello', 'World', 'Python' ]

就是一個 字串 list。

Demo1

以之前的字串分割來舉例：

sample_string = "Hello Would Python"
sample_list = sample_string.split()
print(sample_list)

範例程式將字串以分割 split () 將其分開並產生一個新的 list

List 的內容就如上圖的 Demo1 顯示，

Demo2

List 中的元素可透過索引的方式將其取出

例如

Strlist = ['Hello', 'World', 'Python']
print(Strlist[0])
print(Strlist[1])

從索引值來看，

第一個元素的索引值為 0 ，而後依序加上 1 ，

故 Strlist[0] 是 'Hello' ； Strlist[1] 就是 World。

Demo3

List 切片

print(Strlist[:2])
print(Strlist[1:])

這個就是一個切片的用法，

執行的結果請參照上方圖片的 Demo3

使用冒號隔開起始索引與結束索引 (不包含結束索引)，

起始索引未寫就表示從 List[0] 開始，

而結束索引未寫就表示到 List 結束為止。

如果出現第三個冒號，後面的數字則是索引間隔，

以 

Strlist = ['Hello', 'World', 'Python']

為例子

print(Strlist[0::2])

程式執行結果就會顯示

['Hello', 'Python']

值得一提的是，

List 提供了簡便的 "分解賦值"，

x, y = [76, 67]
print(x, y)

讓變數能夠直接取得列表中的值

上述範例分別給予 x , y 一個數值：

x = 76 , y = 67

以上就是一些基本的 List 應用範例，

其他還有許多不同的用法，

請待下回分解。

Python 基礎：字串的合併與取代

之前介紹了字串的分割，

字串的合併同樣也是不可忽視，

分割與合併對字串的處理也是很常見的，

今天就來介紹

Python 基礎：字串的合併與取代

字串的合併

以一個簡單的範例程式來說明

"""字串合併與取代"""
str_a = 'Hello World,'
str_b = 'Python'
target_a = str_a + str_b
print(target_a)

str_c = ['Hello World', 'Python']
target_b = ",".join(str_c)
print(target_b)

上述的範例程式，

演示了兩種字串合併的方式

第一種使用了 加號 直接將兩個字串合併，

第二種則是使用 join 將 list 中的字串以逗號作為分隔合併為一個字串

還是不明白的話，

可使用程式視覺化工具來幫助了解

字串的取代

字串取代的話就比較簡單些，

使用 replace ( '被取代字串', '新字串' )  

直接使用程式視覺化工具來示範

用 Kevin 取代 Python 字串

以上就是今天的主題

Python 基礎：字串的合併與取代

當然除了分割合併以外，

對於字串的處理還有許多方法，

這就請待下回分解了

Python 基礎：字串的分割

之前在 Python 資料型態 datatype 中有介紹過 字串，

字串分割是一個常見的字串處理方法，

這就是今天要來探討的主題

Python 基礎：字串的分割

字串的分割 split()

讓使用者輸入一串以空格分隔的數字，

透過 split () 將這些字串分開，

可以看到最後輸出的資料型態為 list 

def print_hi():
    """輸入多個數字"""
    grade = input("輸入多個數字:").split()
    print(type(grade))
    print(grade)


if __name__ == '__main__':
    # help(print_hi)
    print_hi()

預設是以空白作為分隔，

也可以指定特殊的分隔符號，例如：逗號

如下方範例的 strC

或者需要指定分割的次數，

只需在 split() 的第二個參數加上數字即可

如下方範例的 strD

使用程式演示工具幫助了解 split() 的運作

透過視覺的演示工具能明白地看見，

依照不同的分隔符號與指定分割的次數，

strA 都被分割為不同的字串 list

再根據需求對這些分割後的字串做其他的處理。

字串分割成三等份 partition()

除了上述的 split() 以外，

也能夠透過 partition() 將字串切成三等份，

跟 split() 不同，

partition() 回傳的為不可變更的元組 （Tuple）

同樣以 'Hello World , Python' 作為範例

partition() 將 字串直接以逗號作區隔，

分成兩部分

還是不清楚可以使用程式視覺化工具幫助了解

這就是今天的主題

Python 基礎：字串的分割

Python 基礎：迴圈 Loop 的範例教學

上次介紹了 if else 條件式判別，

除了條件式判別以外，

也能透過程式幫忙做一些重複性的工作，

接著今天要介紹

Python 基礎：迴圈 Loop 的範例教學

要使用程式協助做一些重複性高的工作，

難免就需要用到迴圈，

迴圈可以透過

• while loop 
• for loop

兩種方式來做

while loop

寫法為：

while 條件描述: 

    符合條件描述就執行的工作

[else: 結束執行工作]

註： [ ] 表示可寫可不寫

從數字 1 加到 數字 10 可以寫成：

i = 0; total = 0;
while i < 11:
    total = total + i
    i=i+1
else:
    print(total)

當 i 小於 10 就進入 while loop，

先將 總和加上目前的 i

將 i +1 進行下一輪的 while 判別

直到 i = 11 後不符合條件執行 else 後的指定工作

for loop

同樣 從數字 1 加到 數字 10 的範例

可以寫為：

total = 0
for i in range(11):
    total = total + i
print(total)
print('')

range ( N ) 這個方法會產生一個由 0 到 N-1 的整數數列，

在範例中 range(11) 就是指 0 ~ 10

所以 total + i 就會依序由 0 ~ 10 做總和

同樣，

透過演示工具方便了解程式的運作，

break 與 continue

在迴圈的執行過程中，

若是遇到某個情況成立，

就中斷迴圈，

這時就需要透過 break 來中斷，

例如 從 1 加到 10 總和超過 30 就不再繼續加總

就能寫作：

total = 0
for i in range(11):
    total = total + i
    if total > 30:
        break
print(total)

直接使用演示工具幫助了解

而 continue 的使用有所不同

例如 列出從 1 加到 10 中 ，總合為 偶數的值

可以寫為

total = 0
for i in range(11):
    total = total + i
    if total%2 == 0 :
        print(total)
        continue

執行結果使用演示工具：

break 與 continue 的差異在於，

break 會直接中斷迴圈的運行，

而 continue 則不影響迴圈繼續下一個步驟

這就是今天的

Python 基礎：迴圈 Loop 的範例教學

Python 基礎 ：if else 條件判斷

之前介紹過 Python 的資料型態，

也提到過 Python 的變數與運算，

當然基本的輸入輸出也都有提及，

今天要來介紹的是條件式判斷

Python 基礎 ：if else 條件判斷

使用簡單的中文表示，

其實就是國文課程中的造句，

如果 ...  就 ...

舉例來說，

如果考試得 60 分以上就及格

換成程式碼可以寫為

a = int(input('考試得幾分?'))
if a >= 60:
    print('及格')

執行的結果如下：

a = int(input('考試得幾分?'))

if a >= 60:

    print('及格')

    

考試得幾分?>? 77

及格

一個基礎的 if 條件判斷 ：

if condition:

    statement

如果只有兩種情況需要判別的話，

可以寫為

if condition1:

    statement1

else:

    statement2

如果有多個條件的話，

可以加入 elif 進行多個條件的判別

if condition1:

    statement1

elif condition2:

    statement2

else:

    statement3

現在透過程式範例演示一次，

按下一步按鈕並觀察各變數在記憶體中( Globol frame )以及輸出( Print output )的不同，

有時候也能夠將程式寫成一行，

if score >= 60: print("成績及格")

或者

a = 70
print("及格") if a >=60 else print("不及格")
a = 50
print("及格") if a >=60 else print("不及格")

執行結果如下：

a = 70

print("及格") if a >=60 else print("不及格")

及格

a = 50

print("及格") if a >=60 else print("不及格")

不及格

以上就是今天的

Python 基礎 ：if else 條件判斷