#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# # Python 入門
# 
# 
# 
# ## 事前須知
# 
# * 今天重點放在幫沒寫過程式的朋友們打基礎
# * 碰到問題請馬上發問
# * 歡迎隨時打斷 (如果有哪邊聽不懂，那一定是我跳太快，請馬上反應)
# 
# 
# 
# 
# ## 等等，Python 到底是啥啊？
# 
# ![Python Icon](images/python-logo-generic.svg)
# 
# 
# Python 是一個由 Guido van Rossum 在 1991 年 2 月釋出的程式語言，
# 發展至今大約過了 20 餘年，
# 廣泛使用於科學計算、網頁後端開發、系統工具等地方。
# 
# Python 這名字是源自於當時 Guido van Rossum 在觀賞的 BBC 喜劇 「Monty Python's Flying Circus」。
# 
# ![Guido van Rossum](images/Guido_van_Rossum_OSCON_2006.jpg)
# 
# ----
# 
# > [給稍微有經驗的程式設計師]
# > 
# > Python 主要的特性
# >
# > * 強型別
# > * 物件導向
# > * 動態型別
# > * 直譯式
# 
# 

# ----
# 
# 大家可以先連上這個網站，
# 可以直接在網頁上面寫 Python 練習 : **https://try.jupyter.org/**
# 
# ----

# ## 基本運算

# In[1]:


1+2       # 加法


# In[2]:


3-4       # 減法


# In[3]:


5*6       # 乘法


# In[4]:


7/8       # 除法


# In[5]:


7//8      # 除法，無條件捨去到個位數


# In[6]:


10%9      # 取餘數


# In[7]:


2 ** 10   # 指數


# In[8]:


2 ** (1/2)   # 開根號


# In[9]:


1+2j         # 複數 (這裡虛部用 j 表示)


# In[10]:


(1+2j) * (3+4j)    # 複數乘法


# In[11]:


2 ** (1+2j)        # 複數指數


# In[12]:


abs(-1)      # absolute, 絕對值


# In[13]:


abs(1+2j)    # absolute, 絕對值


# In[14]:


round(3.1415926, 3)     # 四捨五入到小數點後第 3 位


# In[15]:


round(3.1415926, 4)     # 四捨五入到小數點後第 4 位


# # 熟能生巧
# 
# 練習以下狀況
# 
# * 42 的 100 次方
# * 虛數 i 的平方
# * 42 的四次方根
# 
# 補充 : 運算有先後順序，可以用括弧來確保自己想要的順序

# # 賦值 (Assign)
# 
# 用 `=` 來給名字

# In[16]:


a = 1
b = 1.5
c = "asd"


# # 型別 (Type)
# 
# 在程式語言中，型別概念上來說就像是物品的種類，例如：「這群是筆，那群是橡皮擦」。
# 
# 
# ## Python 的內建型別 (Built-in Types)
# 
# * int (整數)
# * float (浮點數)
# * complex (複數)
# * str (字串)
# * tuple
# * list
# * dict
# * set
# * ...

# In[17]:


type(42)    # 用 type 可以得知型別


# In[18]:


type(3.14159265358979323846)


# In[19]:


"測試"      # str, 字串


# In[20]:


"""
我
是
多
行
字
串
"""       # 用 3 個 " 夾起來


# In[21]:


'''
我
是
多
行
字
串
'''       # 也可以用 3 個 ' 夾起來


# In[22]:


(42, 'O w O')    # tuple, 可以放入各種東西的大箱子，放完後不能更動


# In[23]:


foo = (42, 'O w O')
foo[0]           # subscript operator 可以取出其中的值
                 # 注意，index 從 0 開始算


# In[24]:


[42, 'O w O']    # list 和 tuple 相似，但放完後可以更動


# > 結構 (給比較有經驗的人)
# 
# ![Python Dict](images/python-structure-list.png)

# In[25]:


{'a': 1, 'b': 42}    # dict，冒號左邊的是 key、右邊的是 value，用 key 可以查到 value (想像查字典的狀況)


# In[26]:


d = {'a': 1, 'b': 42}
d['b']


# > 結構
# 
# ![Python Dict](images/python-structure-dict.png)

# In[27]:


{1, 2, 3, 3, 3}  # set，數學上的集合，裡面的東西不會重複，也沒有順序


# > 結構
# 
# ![Python Set](images/python-structure-set.png)

# In[28]:


A = {1, 2, 3}
B = {1, 2, 4}
A | B            # 取聯集


# ![聯集](images/聯集.png)

# In[29]:


A & B            # 取交集


# ![交集](images/交集.png)

# In[30]:


A ^ B            # 取對稱差


# ![對稱差](images/對稱差.png)

# In[31]:


A - B            # 取差集


# ![差集](images/差集.png)

# In[32]:


dir(int)    # 檢查可以使用的 method


# In[33]:


help(int)    # 看文件上的解說


# # 真偽值
# 
# * True/False
# * `>` `>=` `<` `<=` `==` `!=` `in`
# * and/or/not
# * is
# * 各種 empty 狀況
#     - 0, 1
#     - "", "abc"
#     - (,), (1, 2)
#     - [], [1, 2]
#     - set(), {1, 2}

# In[34]:


True


# In[35]:


False


# In[36]:


3 > 2


# In[37]:


5 <= 1


# In[38]:


1 != 2


# In[39]:


5 in [1, 2, 3, 4, 5]


# In[40]:


bool(0)    # 用 bool 來看各個資料是 True 還是 False


# In[41]:


bool(42)


# In[42]:


bool(""), bool("abc")


# In[43]:


bool(tuple()), bool((1, 2))


# In[44]:


bool([]), bool([1, 2])


# In[45]:


bool(set()), bool({1, 2})


# In[46]:


bool(dict()), bool({'a': 1, 'b': 42})


# # 流程控制
# 
# * if ... elif ... else
# * for ... in ...
# * break
# * continue
# * while ... else ...

# In[47]:


if 3 > 2:
    print('Yes')
else:
    print('Nooooooo, why can you come here?')    # 如果 3 > 2 的話印出 'Yes'，否則印出 'Nooooooo, why can you come here?'
                                                 # 注意縮排是有影響的


# In[48]:


if 2 > 3:
    print('No')
elif 5 > 4:
    print('Yes')
else:
    print('@_@?')    # 如果 2 > 3 的話印出 'No'，要不然 5 > 4 的話就印出 'Yes'，否則印出 '@_@?'


# In[49]:


for i in [1, 2, 3, 4]:    # i 會依序變成 1, 2, 3, 4 來執行下面 block 的程式，在這邊則是會被印出來
    print(i)


# In[50]:


for i in [1, 2, 3, 4]:
    if i == 3:
        break    # 使用 break 來提早離開，當 i 變成 3 時就離開這個 for loop
    print(i)


# In[51]:


for i in [1, 2, 3, 4]:
    print(i)
else:
    print('End')    # 如果前面的 for 成功跑完的話會執行這段


# In[52]:


for i in [1, 2, 3, 4]:
    if i == 3:
        break
    print(i)
else:
    print('End')    # 如果前面的 for 成功跑完的話會執行這段


# In[53]:


for i in [1, 2, 3, 4]:
    if i == 3:
        continue    # continue 可以跳過這次後面的 code，進入下一輪
    print(i)
else:
    print('End')    # 如果前面的 for 成功跑完的話會執行這段


# In[54]:


i = 4
while i > 0:   # 當 while 後面接的條件一直符合時就會繼續執行
    print(i)
    i = i - 1


# In[55]:


i = 4
while i > 0:   # 當 while 後面接的條件一直符合時就會繼續執行
    print(i)
    i = i - 1
else:
    print('End')


# In[56]:


i = 4
while i > 0:   # 當 while 後面接的條件一直符合時就會繼續執行
    if i == 3:
        break
    print(i)
    i = i - 1
else:
    print('End')


# # 更多字串操作
# 
# * string formatting
# * 字串串接
# * slice : `start:stop[:step]`

# In[57]:


'{} | {}'.format(1, 2)    # 用 {} 表示要留著填空，後面用 .format 傳入要填進去的值


# In[58]:


'~ {} ~'.format([1, 2, 3, 4])


# In[59]:


'上上下下' + '左右左右' + 'BA'    # 用 + 可以把字串接起來


# In[60]:


s = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'


# In[61]:


s[0]


# In[62]:


s[1:4]    # index 1 到 index 3 (index 4 結束)


# In[63]:


s[-1]     # 負的 index 會倒回去


# In[64]:


s[1:8:2]  # index 1 到 index 7，每次跳兩步


# In[65]:


s[-1:-9:-2]


# In[66]:


s[::-1]   # 不指定的話會自動帶入值


# # Function
# 
# 一些常用的 code 會寫成 function，之後要使用時直接呼叫就可以了

# In[67]:


def hello():          # 用 def 定義一個 function 叫作 hello，負責輸出 'Hello ~'
    print('Hello ~')

hello()    # 呼叫


# In[68]:


def f_42():
    return 42    # 用 return 來回傳資料

x = f_42()
print(x)


# In[69]:


def f(a, b=3):   # a 和 b 是參數，b 預設是 3
    return a+b

x = f(10)
y = f(10, 5)
print(x, y)


# # 總複習
# 
# * 認識 Python
# * 基本運算
#     - 加減乘除
#     - 取餘數
#     - 指數
#     - 複數
#     - 除法，無條件捨去到個位數 (//)
#     - 絕對值 (abs)
#     - 四捨五入 (round)
# * 型別
#     - 基本型別
#         + int
#         + float
#         + str
#             * `"`
#             * `'`
#             * `"""`
#             * `'''`
#             * `\` escape
#         + tuple
#         + list
#         + dict
#         + set
#             * `|`
#             * `&`
#             * `^`
# * 輔助工具
#     - dir
#     - help
#     - type
# * 賦值 (Assign)
# * 真偽值
#     - True/False
#     - `>` `>=` `<` `<=` `==` `!=` `in`
#     - and/or/not
#     - is
#     - 各種 empty 狀況
#         + 0, 1
#         + "", "abc"
#         + (,), (1, 2)
#         + [], [1, 2]
#         + set(), {1, 2}
# * 流程控制 (注意冒號和縮排)
#     - if ... elif ... else
#     - for ... in ...
#     - break
#     - continue
#     - while ... else ...
# * 更多字串操作
#     - format string
#     - 字串串接
#     - slice : `start:stop[:step]`
# * function
#     - def
#     - return
#     - arguments
#         + defaults
#     - function call
# * Slice
#     - slice(start, stop[, step])
#     - a[0], a[-1], a[1:99:3], a[-1:-11:-2], a[::-1] (不打的話就自動帶入頭尾), range(-1, -11, -2)
# 

# # 其他還有很多還沒包含的議題 (未全部列出)
# 
# 
# ## Python 內建 features
# 
# * method
#     - list.pop, list.remove, list.append
#     - ...
# * 轉型別
#     - str(123)
# * 打包
#     - `*`
#     - `**`
# * module
#     - import ...
#     - from ... import ...
# * class
#     - method
# * list comprehension
# * lambda function
# * 內建函數 (builtins)
#     - len
#     - sum
#     - count
# * 三元運算子
# * 生成器 (generator / yield)
# * 例外事件處理 (try-except)
# * 函數裝飾 (decorator)
# * metaprogramming
# * 更多字串操作
#     - string encoding/decoding
# * Python 3 和 Python 2 的差異
# 
# ## Python - 科學運算
# 
# ### SciPy
# 
# * NumPy - 矩陣相關操作
# * Matplotlib - plotting
# * SymPy - symbolic mathematics
# * Pandas - Python Data Analysis Library
# * Scikits
# 
# 
# ## 網頁開發
# 
# * Django
# * Flask

# # 其他資源
# 
# * [PyFormat Using % and .format() for great good!](https://pyformat.info/)
# * [CheckiO](https://checkio.org/)
# * [Python Documentation](https://docs.python.org/3/)
# * [The Hitchhiker's Guide to Python!](http://docs.python-guide.org/en/latest/)
# * [Dive Into Python 3](http://getpython3.com/diveintopython3/)
# * [Why Are There So Many Pythons? A Python Implementation Comparison](http://www.toptal.com/python/why-are-there-so-many-pythons)

# # CheckiO
# 
# [CheckiO](https://checkio.org/) 是一個專門為 Python 做的線上解題系統，上面有許多題目可以練習，解出來後還可以看別人的解法來學習、討論。
# 
# ![CheckiO](images/checkio-01.png)![CheckiO](images/checkio-02.png)![CheckiO](images/checkio-03.png)![CheckiO](images/checkio-04.png)![CheckiO](images/checkio-05.png)

# # 安裝
# 
# ## Linux
# 
# 通常系統內建就會有 Python，另外可以用內建的套件管理裝 Python 3
# 
# 
# ## Mac
# 
# 系統上有 Python 2.7，可以用 MacPorts 或 Homebrew 安裝 Python 3
# 
# 
# ## Windows
# 
# 可以從官網下載安裝檔
# 
# ![Python on Windows](images/python-windows.png)

# # 額外資訊
# 
# ## Python 實作
# 
# [名詞解釋]
# 
# * "Python" 指的是程式語言的規範
# * "CPython" 是官方 "Python" 直譯器實作的名稱
# 
# ### CPython
# 
# Python 官方實作，核心部份使用 C 語言撰寫，部份 Standard Library 使用 Python 撰寫，對於 Python 的支援最完整。
# 
# 
# ### PyPy
# 
# 利用 JIT (just-in-time compiler) 技術加速 Python 程式的專案，目標是要相容於 CPython 的同時大幅提升效能。
# 
# > [更多訊息]
# >
# > PyPy 是用 RPython framework 撰寫的 Python interpreter，RPython 是一個 Python 的子集，RPython 限制了一些比較動態的 feature，
# > 藉此可以做 type inference，之後再做分析、優化，並生出 Tracing JIT、Garbage Collector。
# 
# 
# ### Jython
# 
# Java 版的 Python 實作，可以把 Python code 轉成 Java bytecode 在 JVM (Java Virtual Machine) 執行，除此之外可以 import Java 的 class
# 
# 
# ### IronPython
# 
# 利用 .NET framework 實作的 Python，可以使用 .NET framework 的 libraries