Python 應用範例集

這裡示範 Python 內建函式 (Built-in Functions, BIF)，在《基礎範例集》已示範過 input() print() type() int() float() hex() oct() bin() str() chr() ord() ascii() bool() abs() complex() divmod() pow() round() range() enumerate() help()，所以這裡只示範剩下的函式。

對講究簡約的 Python 來說，指令盡量簡單，再靠內建函式加強功能，所以內建函式的重要性就跟指令一樣，是完成基本任務時不可或缺的。

Python 將完成基本任務的功能寫成內建函式，直接呼叫使用。進階任務則寫成標準模組，需要時才載入使用。可見學習 Python 程式設計，首先學語法指令，接著學內建函式，然後學標準模組，照這順序學、或者三管齊下，很快就能掌握 Python 的威力，成為能解決大大小小問題的程式設計高手！

會用模組的話，你能靠別人解決許多特定問題，會內建函式的話，你能憑自己解決大大小小的問題。

bytes

在 Python 你可以直接寫出位元組資料，以 b 開頭，後面用 ASCII 表示法的字串，例如：

b'ABC'	字串 ABC
b'123'	字串 123
b'{'	整數 123
b'\x0f'	整數 15

不過，除非你把 ASCII 表背下來，知道整數的 123 要寫成 { 字元，不然還是沒辦法手寫位元組資料，所以要借助內建函式來轉換～

bytes()

使用 bytes() 可以產生位元組的資料。

print(bytes(4)) # 產生 4 bytes 的資料 print(bytes([4])) # 將 4 轉為位元組資料 print(bytes('ABC', encoding='UTF-8')) # 將字串編碼為 UTF-8 再以位元組傳回 print(bytes([4]) + b'\x0f') # 位元組資料的串接
b'\x00\x00\x00\x00'
b'\x04'
b'ABC'
b'\x04\x0f'

bytearray()

bytes 是不可變的，所以想修改位元組資料的話，建議改用 bytearray 物件，它會暫存一些位元組資料，修改完再轉為 bytes 資料。

# 空位元組資料 a = bytearray() # 追加資料 a.append(128) a.append(255) print(bytes(a)) # 替換資料 a = a.replace(b'\xff', b'\x00') print(bytes(a)) # 移除資料 a.pop() print(bytes(a))
b'\x80\xff'
b'\x80\x00'
b'\x80'
bytearray 和 bytes 支援 str 的操作方法，所以我們能在位元組的型態操作字串：

a = bytearray(b'ABCDE') print(a.find(b'C'))
2
你可能會想說，誰會吃飽沒事這樣操作字串？的確，平常不建議這樣做。通常從二進制檔案讀取到字串時，因為是位元組型態的字串，才適合這樣做。

memoryview()

只檢視位元組資料的話，可以考慮用 memoryview()，它是唯讀的，操作方式很像陣列：

a = memoryview(b'ABCDE') print(a[0]) print(a[-1]) print(a[1:4]) print(bytes(a[1:4]))
65
69
<memory at 0x0000022E9406E048>
b'BCD'

bytes 轉 int 或 str

# bytes 轉 int a = b'\xFF' b = int.from_bytes(a, byteorder='big') print(b) # bytes 轉 str a = b'ABC' b = str(a, encoding='UTF-8') print(b)
255
ABC

str

即 string（字串）。

雖然可用 str() 產生字串，但通常直接使用 ' 或 " 引號，要轉其它資料為字串時才用函式。

在 Python 沒有字元（char; character），只有長度為 1 的字串，所以用單引號或雙引號括起來的文字，地位是一樣的。由於單引號不用按 Shift，比較好打出來，我個人偏好單引號。PEP 8 Style Guide for Python Code 也沒指定哪一種較好，只要求保持一致，遇到要用 \ 字元顯示單引號或雙引號時，才混用單引號和雙引號，避免使用較難閱讀的 \ 字元。三引號的話，PEP 257 Docstring Conventions 建議使用雙引號。

Example 1

a = 'ABCDE' print('CD' in a) # 檢查字串中是否包含某文字 print('FG' not in a) # 檢查字串中是否不含某文字 b = a * 2 # 複製兩次 a 字串 print(b) print(b[2:5]) # 擷取字串中第三個到第四個文字 print(b[5:10:2]) # 每間隔 2 字擷取字串中第五個到第九個文字 print(len(b)) # 計算字串長度 print(min(b)) # 計算字串中最小的文字 print(max(b)) # 計算字串中最大的文字
True
True
ABCDEABCDE
CDE
ACE
10
A
E

Example 2

a = 'ABC123' print('都是字母或數字？', a.isalnum()) print('都是字母？', a.isalpha()) print('字母都是大寫？', a.isupper()) print('字母都是小寫？', a.islower()) print('都是可見字元？', a.isprintable()) print('都是空格字元？', a.isspace()) print('是否可做為合法的識別字？', a.isidentifier()) print('是否以 ABC 開頭？', a.startswith('ABC')) print('是否以 ABC 結尾？', a.endswith('ABC')) print('都是數字？', '零１２３四五六ⅦⅧⅨ拾佰仟万亿'.isnumeric()) print('都是阿拉伯數字？', '123４５６'.isdecimal(), '七八九'.isdecimal()) print('都能當數值？', '1'.isdigit(), '二'.isdigit(), b'3'.isdigit())
都是字母或數字？ True
都是字母？ False
字母都是大寫？ True
字母都是小寫？ False
都是可見字元？ True
都是空格字元？ False
是否可做為合法的識別字？ True
是否以 ABC 開頭？ True
是否以 ABC 結尾？ False
都是數字？ True
都是阿拉伯數字？ True False
都能當數值？ True False True

Example 3

a = ' ABC Abc abc' # 開頭是四個空白字元 print(a.upper() # 轉為大寫 print(a.lower() # 轉為小寫 print(a.strip() # 刪除頭尾空白
ABC ABC ABC
abc abc abc
ABC Abc abc

Example 4

a = 'AAA\tBBB\tCCC' # 將 Tab 字元轉為用空白的間隔距離 print(a.expandtabs(2)) # 間隔距離並不是將 Tab 字元轉為幾個空白，而是每段字串的間隔長度。 print(a.expandtabs(3))
AAA BBB CCC
AAA BBB CCC

Example 5

# 依指定文字將字串切割開來 for n in 'A:B:C:D:E'.split(':'): print(n) # 依指定文字將字串分成前中後三個部分 for n in '阿前阿中阿後'.partition('阿中'): print(n)
A
B
C
D
E
阿前
阿中
阿後

Example 6

a = 'AAABBBCCC' print(a.index('C')) # 找出某文字的位置 print(a.count('C')) # 計算某文字的數量 print(a.index('BC', 3, 7)) # 範圍內找出某文字的位置（找不到會 Error） print(a.count('BC', 3, 7)) # 範圍內找出某文字的次數（找不到會 Error）
6
3
5
1

Example 7

# 輸出格式化字串 print('帳號 {0} 密碼 {1}'.format('twideem', 'abc123')) # 指定第幾個參數 print('{} 加 {} 等於 {}'.format('1', '2', '3')) # 照參數順序 print('{name}'.format(name='Twideem')) # 關鍵字參數 print('{account[id]}'.format(account={'id': 'twideem'})) # 用 dict 當參數
名稱 twideem 密碼 abc123
1 加 2 等於 3
Twideem
twideem

tuple

基本用法

tuple 像前面章節「陣列」看到的 list 一樣，是照順序排列資料的串列，但無法增刪資料，所以也幾乎沒有可操作的功能：

# 標準寫法 a = ('A', 'AA', 'AAA') # 省略寫法 b = 'B', 'BB', 'BBB' # 用函式將 list 或 str 轉為 tuple c = tuple(['C', 'CC', 'CCC']) d = tuple('hello') print(a[2]) print(b[2]) print(c[2]) print(d)
AAA
BBB
CCC
('h', 'e', 'l', 'l', 'o')
只有一筆資料，卻想寫成 tuple 的話，必須在資料後面加上 , 符號，不然直譯器會認為這是一筆 int 或 str：

a = 123 # 很顯然這樣寫是 int b = 456, # 所以想表達一筆資料的 tuple 只好加個逗號了 print(a) print(b)
123
(456,)

與 list 的區別：tuple 本身就是資料，而不是由資料組成的結構。

從資料的角度來區分，list 是無限串列，tuple 是有限串列，但這不是 Python 引進的原因。是為了讓群集 item1, item2, .. 能像字串 "abc" 一樣直接下語法給指令或函式，而不是每次都用 [] 包成串列，才引進了 tuple。像可變參數或資料交換都是 tuple 的妙用～

所以使用 tuple 時，不要用 list 資料結構的角度去看它，tuple 不是將連續幾筆資料分散開來的結構，而是反過來，將分散開來的結構變成一筆連續的資料。舉例來說，與其想成 tuple 是不可變動的 list，不如想成 list 是用 tuple 資料組成的。

雖然實作上 tuple 跟 list 明明都是集合物件，但意義上 tuple 是跟 str 同等級的「基本資料」，而不是跟 list 同等級的「集合物件」。

list

在「陣列」的範例，已經看過 list 的用法，接下來補充其它用法。

Example 1

# 傳回空串列並追加資料 a = list() a.append('AAA') a.insert(1, 'BBB') print(a)
['AAA', 'BBB']

Example 2

a = list('hello') # 將字串變成串列 a.sort() # 對串列進行排序 a.reverse() # 對串列順序反轉 print(a)
['o', 'l', 'l', 'h', 'e']

Example 3

a = ['AAA', 'BBB', 'CCC', 'DDD', 'EEE'] a.pop() # 移除最後一筆資料 a.remove('BBB') # 移除某筆資料 del a[2] # 刪除某一筆資料 print(len(a)) # 計算資料筆數 print(a)
2
['AAA', 'CCC']

set

集合（set）是種「元素不會重複」的資料結構，且 Python 的 set 並不照資料先後順序排列，由於不知道資料的位置，也不需要 get(index) 或 [index]，想取得 set 的資料就是迭代。

# 集合 a = {'AAA', 'BBB', 'CCC'} a.add('DDD') a.add('AAA') print(a)
{'DDD', 'BBB', 'CCC', 'AAA'}
想建立空集合的話，只能用 set()，不能用 {}。

使用 remove(資料) 和 clear() 可以刪除資料，有趣的還有用 pop() 隨機刪除一筆資料。需要過濾重複資料，並且從資料中隨機挑選不重複資料時，用 set 和 pop() 會省事很多。

# 空集合 a = set() a.add('兄弟象') a.add('味全龍') a.add('三商虎') a.add('統一獅') # 選秀順位 while a: print(a.pop())
每次執行結果不太一樣，我的情形是：

兄弟象
三商虎
統一獅
味全龍

dict

指 dictionary（字典），是種鍵值對的資料結構。新增資料時，名稱已經存在的話，會取代舊的資料。

Example 1

# 字典 a = {'name': 'Twideem Civs', 'email': 'twideem@outlook.com'} print(a['name']) print(a['email'])
Twideem Civs
twideem@outlook.com

Example 2

# 空字典 a = dict() a['id'] = 'twideem' print(a['id'])
twideem

Example 3

# 字典的迭代 a = {'A':111, 'B':222, 'C':333} for k, v in a.items(): print(v)
111
222
333

dict 物件可用如下方式操作資料：

clear() copy() fromkeys(iterable [,value]) get(key [,default]) items() keys() pop(key [,default]) popitem() setdefault(key [,default]) update([other]) values()
其中刪除資料的部分，主要還是用 del 指令，需要傳回刪除的資料才用 pop()。

處理可迭代資料

all、any

a = 0, 1, 2 # 資料是否全部有效（全為 True） print(all(a)) # 是否有任何一筆資料成立（任一 True） print(any(a))
False
True

filter

# 篩選資料 print(*filter(lambda x: x > 5, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10])) # 看不懂的話，下面程式跟上面一樣： def test(x): if x > 5: return x values = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] print(*filter(test, values)) # 對程式新手來說，較難懂的地方是傳入函式來設計篩選條件。 # 類似寫法在 C 語言就已出現，像 qsort() 和 bsearch() 要另外寫 compare()。 # 多練習幾次，還是能理解的。
6 7 8 9 10
6 7 8 9 10

frozenset

# 凍結資料，防止資料被修改。 a = frozenset(['AAA', 'BBB', 'CCC']) a[0] = 'ABC'
Traceback (most recent call last):
File "sample.py", line 2, in <module>
a[0] = 'ABC'
TypeError: 'frozenset' object does not support item assignment

iter、next

# 迭代器 n = iter(['AAA', 'BBB', 'CCC']) print(next(n)) print(next(n)) print(next(n)) # 不是每次都會在 for.. in.. 迭代串列，在其他地方迭代時，就知道用處了。
AAA
BBB
CCC

min、max、sum

a = 111, 222, 333 print(min(a)) # 取最小值 print(max(a)) # 取最大值 print(sum(a)) # 統計
111
333
666

slice

a = 'A', 'B', 'C', 'D', 'E' b = slice(2, 4) print(a[b]) # 裁切
('C', 'D')

sorted、reversed

a = 127, 0, 1, 2 # 排序 b = sorted(a) print(*b) # 反轉 c = reversed(a) print(*c)
0 1 2 127
2 1 0 127

zip

a = 111, 222, 333 b = 444, 555, 666 # 緊湊 c = zip(a, b) print(*c)
(111, 444) (222, 555) (333, 666)

處理物件與變數

與處理物件和檢視變數相關的內建函式有：

callable(object) classmethod(function) dir([object]) delattr(object, name) getattr(object, name[, default]) globals() hasattr(object, name) hash(object) id(object) isinstance(object, classinfo) issubclass(class, classinfo) locals() object() property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None) repr(object) setattr(object, name, value) staticmethod(function) super([type[, object-or-type]]) vars([object]) __import__(name, globals=None, locals=None, fromlist=(), level=0)
沒興趣，以後再寫～

處理算式

Python 程式可以寫在純文字文件，無須編譯就能直接執行，但純文字文件不就是一種字串的格式嗎？換句話說，如果某個字串很像程式碼，是否可以送給 Python 執行？答案是可以的！先用 compile() 把字串編譯成 Python 程式，再用 exec() 執行。如果只是單純的算式，還可用 eval() 直接計算出結果，好嵌入 Python 的語法中使用。

編譯寫成字串的 Python 程式並執行

source = 'for n in range(3): print(n)' code = compile(source, '', 'exec') exec(code)
0
1
2

直接執行算式

print(eval('123+456'))
579

格式化數字

使用 format() 可將數值格式化成你想要的樣式，例如想要每三位數標上逗號的 123,456,789 整數，或者只取小數 2 位的浮點數。不過，格式化出來的是字串，無法拿來與數值進行數學運算。

format() 第一個參數是數值，第二個參數是格式化的型式。格式化型式的語法：

填充字元填充字元的位置 + 長度 , .小數位數數字型態

填充字元表示數字不夠長度時，自動填上字元，例如 **123，你可以任意決定要用哪個字元來填充，但不能是字串。位置有 > < ^ 左、右、中三種。

+ 表示啟用正負號，, 表示每三位數加上逗號。要注意的是，這些符號都算在長度裡面，例如 +123,456.789 長度是 12。這也是為何不叫「位數」而叫「長度」的原因。

數的型態有 b c d e E f g G n o s x X %。

數字型態

print(format(123, 'n')) # 數值（number 的意思，等同 decimal 的 d。） print(format('123', 's')) # 字串 print(format(123, 'c')) # 字元 print(format(123, 'd')) # 十進位值（預設，可以省略。） print(format(123, 'b')) # 二進位值 print(format(123, 'o')) # 八進位值 print(format(123, 'x')) # 小寫十六進位值 print(format(123, 'X')) # 大寫十六進位值 print(format(123.456, 'f')) # 小數 print(format(123, 'e')) # 小寫指數 print(format(123, 'E')) # 大寫指數 print(format(123.456, 'g')) # 一般格式化（平常是小數，太長改小寫指數。） print(format(123.456, 'G')) # 一般格式化（平常是小數，太長改大寫指數。） print(format(123, '%')) # 百分比
123
123
{

123
1111011
173
7b
7B

123.456000
1.230000e+02
1.230000E+02
123.456
123.456
12300.000000%

位數

print(format(123456789, ',d')) # 每三位數使用逗號 print(format(123.456, '.2f')) # 只取 2 個小數位數
123,456,789
123.46

填充字元

print(format(123, '*>5d')) print(format(123, '*<5d')) print(format(123, '*^5d'))
**123
123**
*123*

讀寫檔案

Python 讀寫檔案很簡單，一律用內建函式 open() 傳回檔案物件，再對物件操作 write() 寫入資料、read() 讀取資料、close() 關閉檔案即可：

# 寫入資料 file = open('text.txt', 'w') file.write('ABC') file.close()
ABC
# 讀取資料 file = open('text.txt', 'r') print(file.read()) file.close()
ABC
open() 第二個參數是讀寫模式，有四種讀寫動作：

r　read w　write a　append x　exclusive
一個搭配選項：

+　update
兩種資料模式：

b　binary t　text
除了範例介紹的兩種寫法，其它常用的寫法如下：

想追加資料到文件的話，用 'a'。想建立新的可讀寫檔案，用 'w+'。想開啟舊的可讀寫檔案，且寫入的資料不想覆蓋舊的資料，用 'a+'。想開啟舊的可讀寫檔案，且要讓新寫入的資料要覆蓋檔案的舊資料，用 'r+'。 'r' 和 't' 是預設，因此可省略。但 'rb' 的話就不是預設的 'rt' 了，必須寫出來。

讀寫純文字文件

上面寫法在檔案操作失敗時，不保證會執行 f.close() 關閉檔案，所以建議用自動關閉檔案的寫法：

# 寫入資料 with open('text.txt', 'w') as file: file.write('AAA\n') file.write('BBB\n') file.write('CCC\n')
AAA
BBB
CCC
# 讀取資料 with open('text.txt') as file: print(file.read())
AAA
BBB
CCC
過去 Python 2 會用 try.. finally.. 的寫法保證關閉檔案，但自從 Python 3 引進 with.. as.. 後，已不建議這樣寫程式。

以隨機存取結構讀寫檔案

這是一種可以在文件中指定位置來讀寫資料的結構：

with open('data.dat', 'w+') as file: # 寫入資料 file.seek(10) file.write('AAA') file.seek(20) file.write('BBB') file.seek(100) file.write('CCC') # 讀取資料 file.seek(100) print(file.read(2)) file.seek(20) print(file.read(3))
NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL AAA NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL BBB NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL NUL CCC
CC
BBB
對比的是循序存取結構，一筆一筆或一行一行照順序讀寫資料。

如果需要隨時隨地針對某筆資料做存取，隨機存取結構檔案是很好用的設計。

以二進制資料讀寫檔案

對訴求簡約的 Python 來說，想保存資料的話，盡量用純文字文件，以二進制資料讀寫檔案屬於進階程式設計。退而求其次，也應該採用隨機存取結構讀寫檔案。只有不得不的情況，才改用二進制檔案，否則只是自討沒趣。二進制是用在檔案結構的，不是用在資料保存。

複製二進制檔案

首先複製圖片，練習看看 'b' 參數的用處：

with open('1.png', 'rb') as image1, open('2.png', 'wb') as image2: image2.write(image1.read())
這只是練習，Python 內建複製檔案的模組了，平常不是這樣寫程式。

讀寫二進制檔案

動態型別的 Python 資料型態不多，要將資料轉為二進制是瑣碎的工作，所以藉由 struct 模組代勞：

import struct with open('data.dat', 'wb') as file: file.write(struct.pack('3si', b'ABC', 123)) with open('data.dat', 'rb') as file: a = struct.unpack('3si', file.read()) print(a) # 3si 是 3 個 char[] 和一個 int 的意思
ABC NUL { NUL NUL NUL
(b'ABC', 123)
以這種方式寫入的檔案，會是真正的二進制檔案，不是純文字文件。

以二進制格式讀寫純文字文件

這種程式不常見，既然是純文字文件，卻使用二進制的方式去讀寫資料，根本自找麻煩：

with open('text.txt', 'wb') as file: file.write(b'ABC\n') file.write(b'123\n') with open('text.txt', 'rb') as file: print(file.read())
ABC
123
b'ABC\n123\n'
要手動處理 \r\n 換行1，或者載入的模組要求以 Python 的二進制字串格式處理資料時，才會這樣處理純文字文件。

breakpoint

breakpoint() 相當於 import pdb; pdb.set_trace() 的程式寫法，用來呼叫除錯器。除錯器的操作方式，請見 pdb 模組的介紹。