序 言

Python擁有簡潔與直覺的語法，比起 C與 Java更適合初學者。Python

有變數、運算子、條件判斷與迴圈等程式語言所需要的概念，且使用直譯

器執行程式，執行一行程式就可以獲得一行程式的執行結果，獲得即時的回

饋，不需要全部寫完才能執行，對初學者而言降低了進入程式設計的門檻。

想寫一本適合初學者學習 Python的書籍，包含 Python程式設計入門概

念，讀者可以瞭解 Python程式語言的概念與語法，以期讀者可以快速熟悉

Python的撰寫技巧，並希望本書能成為讀者放在手邊隨時翻閱的工具書。

本書分成八章，介紹 Python的基礎概念，分別是程式編輯器環境介紹、

變數、運算子、各種儲存容器、選擇結構、迴圈與生成式、函式、模組、類

別與例外等，讓讀者可以熟悉 Python的概念與語法。

最後感謝全華圖書編輯們對於這本書的付出，希望讀者能夠經由這本書

瞭解 Python程式設計的基礎概念與製作出心中所想要的程式。

黃建庭2018.09

目 錄

Chapter 01　程式語言、Python簡介與程式編輯器介紹

1-1 認識程式語言 ........................................................................1-21-1-1　何謂程式語言 ............................................................................... 1-21-1-2　程式語言的分類 ............................................................................ 1-2

1-2 程式設計演算法的介紹 .........................................................1-4

1-3 物件導向程式設計 .................................................................1-6

1-4 Python簡介 ..........................................................................1-8

1-5 Python開發環境 ...................................................................1-91-5-1　Python下載與安裝 ....................................................................... 1-91-5-2　使用 Python編輯與執行程式 ..................................................... 1-131-5-3　使用官方 IDLE編輯與執行程式 ................................................. 1-131-5-4　使用 Anaconda編輯程式與執行 ................................................ 1-17

1-6 Python的輸入與輸出 ..........................................................1-26

1-7 第一個 Python程式 ............................................................1-28

Chapter 02　資料型別、變數、運算子與字串

2-1 Python資料型別 ...................................................................2-2

2-2 變數 ......................................................................................2-62-2-1　何謂變數 ...................................................................................... 2-62-2-2　變數的命名 ................................................................................... 2-9

2-3 運算子 .................................................................................2-102-3-1　指定運算子 ................................................................................. 2-102-3-2　算術運算子 ................................................................................. 2-102-3-3　比較運算子 ................................................................................. 2-122-3-4　邏輯運算子 ................................................................................. 2-13

2-3-5　in與 is運算子 ............................................................................ 2-142-3-6　位元運算子 ................................................................................. 2-162-3-7　運算子優先權次序 ...................................................................... 2-16

2-4 字串 ....................................................................................2-182-4-1　字串運算子 ................................................................................. 2-192-4-2　字串的內建函式 .......................................................................... 2-21

2-5 範例練習 .............................................................................2-28

Chapter 03　Python的資料儲存容器

3-1 tuple ......................................................................................3-2

3-2 串列 (list) ...............................................................................3-53-2-1　新增與修改串列 ............................................................................ 3-53-2-2　串接兩個串列 ............................................................................... 3-83-2-3　產生串列 ...................................................................................... 3-83-2-4　使用「[開始 :結束 :間隔 ]」存取串列 ......................................... 3-93-2-5　拷貝串列 .....................................................................................3-11

3-3 字典 (dict) ...........................................................................3-123-3-1　新增與修改字典 .......................................................................... 3-123-3-2　將 tuple或串列轉換成字典 ......................................................... 3-143-3-3　使用「函式 update」合併兩個字典 ............................................ 3-143-3-4　使用「函式 copy」複製字典 ...................................................... 3-153-3-5　使用「for」讀取字典每個元素 ................................................... 3-16

3-4 集合 (set) ............................................................................3-173-4-1　新增與修改集合 .......................................................................... 3-173-4-2　集合的運算 ................................................................................. 3-183-4-3　集合的比較 ................................................................................. 3-18

3-5 範例練習 .............................................................................3-19

Chapter 04　選擇結構

4-1 單向選擇結構 ........................................................................4-2

4-2 雙向選擇結構 ........................................................................4-4

4-3 多向選擇結構 ........................................................................4-7

4-4 巢狀選擇結構 ......................................................................4-12

4-5 條件判斷與運算子「in」 .....................................................4-14

Chapter 05　迴圈與生成式

5-1 迴圈結構 — 使用 for .............................................................5-4

5-2 while迴圈結構 ......................................................................5-8

5-3 巢狀迴圈 .............................................................................5-15

5-4 迴圈結構特殊指令的使用—break、continue與 else ..........5-19

5-5 for迴圈與資料儲存容器 ......................................................5-235-5-1　使用 for讀取 tuple ...................................................................... 5-235-5-2　使用 for讀取串列 ....................................................................... 5-245-5-3　使用 for讀取字典 ....................................................................... 5-24

5-6 生成式 (comprehension)與產生器 (generator) ...................5-255-6-1　串列生成式 ................................................................................. 5-255-6-2　字典生成式 ................................................................................. 5-275-6-3　集合生成式 ................................................................................. 5-285-6-4　產生器 (generator) ..................................................................... 5-29

5-7 範例練習 .............................................................................5-29

Chapter 06　函式與遞迴

6-1 函式 ......................................................................................6-26-1-1　函式的定義、傳回值與呼叫 .......................................................... 6-26-1-2　函式與變數的作用範圍 ................................................................. 6-5

6-2 函式範例練習 ........................................................................6-7

6-3 函式的輸入與輸出 ...............................................................6-106-3-1　函式的輸入 ................................................................................. 6-106-3-2　函式的回傳值 ............................................................................. 6-126-3-3　函式的進階輸入 — 位置引數與關鍵字引數 ................................ 6-13

6-4 函式的說明文件 ..................................................................6-16

6-5 遞迴 ....................................................................................6-196-5-1　求 n階乘 .................................................................................... 6-196-5-2　最大公因數 ................................................................................. 6-21

Chapter 07　模組、套件與獨立程式

7-1 模組 ......................................................................................7-27-1-1　實作模組 ...................................................................................... 7-27-1-2　匯入模組 ...................................................................................... 7-27-1-3　匯入模組的路徑 ............................................................................ 7-4

7-2 套件 ......................................................................................7-57-2-1　實作套件 ...................................................................................... 7-57-2-2　套件的使用 ................................................................................... 7-7

7-3 腳本程式 ...............................................................................7-87-3-1　實作腳本程式 ............................................................................... 7-87-3-2　指令列引數 ..................................................................................7-11

Chapter 08　類別與例外

8-1 類別 ......................................................................................8-28-1-1　實作類別 ...................................................................................... 8-28-1-2　繼承 .............................................................................................. 8-38-1-3　覆寫函式 ...................................................................................... 8-48-1-4　新增參數的覆寫函式 .................................................................... 8-58-1-5　新增函式 ...................................................................................... 8-68-1-6　多型 (polymorphism) .................................................................... 8-88-1-7　類別內無法直接存取的變數 ........................................................ 8-108-1-8　特殊函式 (special method) ..........................................................8-118-1-9　組合 (composition) ..................................................................... 8-148-1-10　類別方法 .................................................................................. 8-158-1-11　靜態方法 ................................................................................... 8-17

8-2 例外 (exception) ..................................................................8-178-2-1　try-except ................................................................................... 8-178-2-2　try-except-else ........................................................................... 8-188-2-3　try-except-as-else ...................................................................... 8-198-2-4　try-except-as-else與自訂例外類別 ............................................ 8-218-2-5　try-except-as-else-finally與自訂例外類別 .................................. 8-23

Chapter

1-1　認識程式語言1-2　程式設計演算法的介紹1-3　物件導向程式設計1-4　Python簡介1-5　Python開發環境1-6　Python的輸入與輸出1-7　第一個 Python程式

1程式語言、

Python簡介與程式編輯器介紹

輕鬆玩 Python程式設計

1-2

1-1 認識程式語言1-1-1　何謂程式語言

程式語言是人與電腦溝通的媒介，要了解程式語言才能命令電腦完成想要的功能，

需要先了解程式語言儲存資料的機制、計算所需要的運算子、選擇與重複結構的語法，

每一種運算子與語法都有其功能與意義，要對程式語言的概念有一些了解才能正確撰寫

程式，在電腦上執行程式達成想要的功能。

1-1-2　程式語言的分類存放在電腦中的資料與指令都是以二進位方式表示，所謂二進位是指使用 0與 1組

成資料與指令，機器語言 (Machine Language)是最早的程式語言，程式設計師必須查詢

指令的二進位碼，並將資料轉成 0與 1，不同廠牌的處理器各有屬於自己的指令二進位

碼，不同的處理器就需要改寫程式，因此欠缺彈性且不易撰寫。

因機器語言不容易使用，後來演進為組合語言 (Assembly Language)，組合語言改進

以二進位方式撰寫程式，提供以英文字串表達指令與資料，透過組譯器 (Assembler)將組

合語言轉成機器語言，組合語言提供英文字串的指令與變數，讓撰寫程式更符合人性，

例如：LOAD表示載入資料，但組合語言的指令集與處理器相關，處理器擁有自己的指

令集，組合語言在不同廠牌的處理器就需要改寫程式碼。

為了能對所有處理器都不需改寫程式而產生了高階語言 (High-Level programming

language)，高階語言透過編譯器 (Compiler)轉成機器語言，編譯器支援各類型的處理器，

就可將程式轉成機器語言，如此達成程式可以跨平台，與處理器無關；高階語言也可以

透過直譯器 (Interpreter)執行，直譯器會將程式從頭開始一行接著一行執行，透過不同處

理器版本的直譯器達成跨平台。Python、PHP、Visual Basic、Java、C、與 C++都屬於

高階語言，Python與 PHP屬於直譯器的高階語言，C與 C++屬於編譯器的高階語言，

而 Visual Basic與 Java會先將程式碼編譯成中間碼，再將中間碼透過直譯器執行，所以

Visual Basic與 Java擁有編譯器與直譯器特性的語言。

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2-28

2-5 範例練習範例 2-5-1　服裝訂購系統

( ：ch2\ex-服裝訂購系統 .py)

假設上衣 300元、褲子 350元與背心 400元，使用者可以自行輸入三種服裝的數量，請

設計一個程式計算訂購服裝的總金額。

解題想法

將上衣、褲子與背心訂購數量依序指定到三個整數變數中，乘以對應的價格，再加總起

來。本題會使用到運算子的乘法 (*)、加法 (+)與指定運算子 (=)。

12345

上衣 = int(input('請輸入上衣數量？ '))褲子 = int(input('請輸入褲子數量？ '))背心 = int(input('請輸入背心數量？ '))總金額 = 上衣 *300 + 褲子 *350 + 背心 *400print('訂購服裝的總金額為 ', 總金額 )

執行結果

依序輸入上衣 2件、褲子 3件與背心 1件，結果顯示在螢幕。

請輸入上衣數量？ 2

請輸入褲子數量？ 3

請輸入背心數量？ 1

訂購服裝的總金額為 2050

程式解說

• 第 1行：於螢幕顯示「請輸入上衣數量？」，允許使用者輸入上衣數量，並經由函式

int轉換成整數，指定給變數「上衣」。

• 第 2行：於螢幕顯示「請輸入褲子數量？」，允許使用者輸入褲子數量，並經由函式

int轉換成整數，指定給變數「褲子」。

• 第 3行：於螢幕顯示「請輸入背心數量？」，允許使用者輸入背心數量，並經由函式

int轉換成整數，指定給變數「背心」。

Chapter 2　資料型別、變數、運算子與字串

2-29

• 第 4行：計算訂購總金額，使用物品金額乘以對應的物品數量再加總，獲得訂購總金

額，指定給變數「總金額」。

• 第 5行：顯示「訂購服裝的總金額為」與變數「總金額」到螢幕上。

範例 2-5-2　計算圓面積與圓周長

( ：ch2\2-5-2-計算圓面積與圓周長 .py)

請設計一個程式計算圓面積與圓周長，依輸入的半徑計算圓面積與圓周長。

解題想法

將圓的半徑儲存到變數，再依照圓面積與圓周長公式進行運算，將計算結果儲存到變數

「圓周長」與「圓面積」。本題會使用到運算子的乘法 (*)與指定運算子 (=)。

12345

半徑 = float(input('請輸入半徑？ ')) PI = 3.14159 圓周長 = 2 * PI * 半徑 圓面積 = 半徑 * 半徑 * PI print('圓周長為 ', 圓周長 , '圓面積為 ', 圓面積 )

執行結果

執行後，輸入半徑「10」，按下「Enter」鍵，圓周與面積計算結果顯示在螢幕。

請輸入半徑？ 10

圓周長為 62.8318 圓面積為 314.159

程式解說

• 第 1行：於螢幕顯示「請輸入半徑？」，允許使用者輸入半徑，並經由 float函式轉換

成浮點數，指定給變數「半徑」。

• 第 2行：定義 PI為 3.14159。

• 第 3行：計算圓周長，使用半徑乘以 2轉換成直徑，再乘以 3.14159獲得圓周長，指

定給變數「圓周長」。

• 第 4行：計算圓面積，使用半徑乘以半徑，再乘以 3.14159獲得圓面積，指定給變數

「圓面積」。

• 第 5行：顯示圓周長與圓面積到螢幕上。

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2-30

範例 2-5-3　攝氏轉華氏

( ：ch2\2-5-3-攝氏轉華氏 .py)

請設計一個程式將輸入的攝氏溫度轉成華氏溫度，轉換公式如下。

華氏溫度 =攝氏溫度 *9/5+32

解題想法

將攝氏溫度儲存到浮點數變數，再依照攝氏溫度轉華氏溫度公式進行運算，將計算結果

儲存到另一個浮點數變數。本題會使用到運算子的加法 (+)、乘法 (*)、除法 (/)與指定運

算子 (=)。

123

c = float(input('請輸入攝氏溫度？ ')) f = c * 9 / 5 +32 print('華氏溫度為 ', f)

執行結果

輸入攝氏溫度「50」，按下「Enter」按鈕，結果顯示在螢幕。

請輸入攝氏溫度？ 50

華氏溫度為 122.0

程式解說

• 第 1行：於螢幕顯示「請輸入攝氏溫度？」，允許使用者輸入攝氏溫度，並經由 float

函式轉換成浮點數。

• 第 2行：計算華氏，使用「攝氏乘以 9除以 5加 32」轉換成華氏，儲存在變數 f。

• 第 3行：顯示「華氏溫度為」與變數 f的結果。

範例 2-5-4　複利計算

( ：ch2\2-5-4-複利計算 .cpp)

寫一個程式協助使用者計算定存一筆錢，依照所輸入的利率，定存一年到三年的本金與

利息和，使用複利方式計算。

Chapter 2　資料型別、變數、運算子與字串

2-31

解題想法

將本金與利率指定到兩個變數，再依照複利公式計算前三年的本利和，將計算結果分別

儲存到三個浮點數變數。本題會使用到運算子的加法 (+)、乘法 (*)、除法 (/)、次方 (**)

與指定運算子 (=)。

12345678

money = int(input('請輸入本金？ ')) interest = float(input('請輸入年利率 (%)？ ')) y1 = money * (1 + interest/100) y2 = money * ((1 + interest/100) ** 2) y3 = money * ((1 + interest/100) ** 3) print('第一年本利和為 ', y1) print('第二年本利和為 ', y2) print('第三年本利和為 ', y3)

執行結果

本金輸入「10000」，利率輸入「1.5」，計算結果顯示在螢幕。

請輸入本金？ 10000

請輸入年利率 (%)？ 1.5

第一年本利和為 10149.999999999998

第二年本利和為 10302.249999999996

第三年本利和為 10456.783749999997

程式解說

• 第 1行：於螢幕顯示「請輸入本金？」，允許使用者輸入本金，並經由 int函式轉換成

整數，儲存入變數 money。

• 第 2行：於螢幕顯示「請輸入年利率 (%)？」，允許使用這輸入年利率，並經由 float

函式轉換成浮點數，儲存入變數 interest。

• 第 3行：計算第一年本利和，使用「本金乘以 (1加上利率除以 100)」轉換成第一年本

利和，儲存到變數 y1。

• 第 4行：計算第二年本利和，使用「本金乘以 (1加上利率除以 100)的二次方」轉換

成第二年本利和，儲存到變數 y2。

• 第 5行：計算第三年本利和，使用「本金乘以 (1加上利率除以 100)的三次方」轉換

成第三年本利和，儲存到變數 y3。

輕鬆玩 Python程式設計

2-32

• 第 6行：顯示「第一年本利和為」與變數 y1的結果。

• 第 7行：顯示「第二年本利和為」與變數 y2的結果。

• 第 8行：顯示「第三年本利和為」與變數 y3的結果。

範例 2-5-5　判斷迴文

( ：ch2\2-5-5-迴文 .cpp)

寫一個程式協助判斷文字是否為迴文，若一個字串反轉過來與原來字串相同，則稱作迴

文，若是迴文，則回傳 True，否則回傳 False。

解題想法

使用 [::-1]將字串反轉，再與原來字串比較是否相同，若是迴文，則回傳 True，否則回傳

False。

12

s = input('請輸入一個字串？ ')print('迴文判斷結果為 ', s == s[::-1])

執行結果

輸入「abvba」，判斷迴文結果顯示在螢幕。

請輸入一個字串？ abvba

迴文判斷結果為 True

程式解說

• 第 1行：於螢幕顯示「請輸入一個字串？」，允許使用者輸入字串，輸入字串指定為

變數 s。

• 第 2行：顯示「迴文判斷結果為」與判斷 s與 s[::-1]是否相同的結果。

2-33

本章習題實作題

1.求三數總和與平均

求第一次期中考、第二次期中考與期末考成績，成績皆為整數，請計算分數的加總與

平均。

預覽程式結果

第一次期中考輸入「75」，第二次期中考輸入「80」，期末考輸入「65」，計算結果顯

示在螢幕如下。

請輸入第一次期中考成績？ 75

請輸入第二次期中考成績？ 80

請輸入期末考成績？ 65

總分為 220 平均為 73.33333333333333

2. 英制轉公制

將身高由英制改成公制，例如 5尺 8吋換算成公制，1尺等於 12吋，1吋等於 2.54

公分，轉換公式為 (5*12+8)*2.54等於 172.72公分。

預覽程式結果

輸入「5」尺，輸入「8」吋，計算結果顯示在螢幕如下。

請輸入幾尺？ 5

請輸入幾吋？ 8

轉換成 172.72 公分