[Python] 基本語法與型別

環境裝好後，這篇把 Python 的語法基礎跟內建資料結構一次串完——縮排規則、變數、數字、字串、布林、list / tuple / dict / set、comprehension。重點不在記語法，而在養成「Python 的這些資料結構彼此差在哪、什麼時候用哪一種」的直覺，後面流程控制、OOP、IO 都會反覆用到。

縮排即區塊

Python 沒有大括號，縮排決定區塊。慣例 4 個空白，全檔統一。

def greet(name):
    if name:
        print(f'Hello, {name}')
    else:
        print('Anonymous')

混用 tab 與 space 會炸（TabError）。編輯器設定「tab 自動轉 4 spaces」最省事。

變數與賦值

x = 5             # int
name = 'Jeremy'   # str
pi = 3.14         # float
ok = True         # bool

# 多重賦值
a, b, c = 1, 2, 3

# 解包
nums = [1, 2, 3]
x, y, z = nums

# 星號收集剩下
first, *rest = [1, 2, 3, 4]   # first=1, rest=[2,3,4]

# 鏈式賦值
a = b = c = 0

數字

i = 42
f = 3.14
big = 10_000_000      # 底線分隔，純粹可讀性
hex_n = 0xff
bin_n = 0b1010

# 整數無精度上限
n = 2 ** 100   # OK，不會溢位

整除與取餘：

7 / 2    # 3.5（永遠回傳 float）
7 // 2   # 3（向下整除）
7 % 2    # 1
divmod(7, 2)  # (3, 1)

字串

s = 'hello'
s = "hello"        # 單引、雙引等價
s = '''多行
字串'''
s = """同上"""

f-string（推薦的格式化方式）：

name = 'Jeremy'
age = 30
print(f'{name} is {age} years old')

# 表達式、格式規格
val = 3.14159
print(f'pi = {val:.2f}')        # pi = 3.14
print(f'{1 + 1 = }')             # 1 + 1 = 2  （Python 3.8+ debug 寫法）

常用方法：

s = '  Hello, World  '
s.strip()                # 'Hello, World'
s.lower()                # '  hello, world  '
s.upper()
s.replace('World', 'Py') # '  Hello, Py  '
s.split(',')             # ['  Hello', ' World  ']
','.join(['a', 'b'])     # 'a,b'
s.startswith('  H')      # True
s.find('World')          # 9（找不到回傳 -1）
len(s)                   # 16

字串不可變，所有「修改」操作都回傳新字串。

布林與邏輯

True and False    # False
True or False     # True
not True          # False

falsy 值：False、None、0、0.0、''、[]、{}、()、set()。其餘都是 truthy。

if []:
    print('won\'t run')

xs = [1, 2]
if xs:        # 等同 if len(xs) > 0
    print('has items')

and / or 回傳的是運算元本身（短路求值），不一定是 boolean：

'a' or 'b'    # 'a'
'' or 'b'     # 'b'
'a' and 'b'   # 'b'

常拿來當預設值：name = input_name or 'Anonymous'。

list（陣列）

list 是 mutable（可變）——append、pop、sort 都直接改動原物件，不回傳新 list；tuple 則是 immutable（不可變），建立後不能改。mutable 物件如果多個地方共用同一個 reference，一處改了、其他地方都會看到——這是 Python 很常見的 bug 來源。

可變、有序、可混型別：

nums = [1, 2, 3]
mix = [1, 'a', 3.14, True, [10, 20]]

nums.append(4)         # [1, 2, 3, 4]
nums.insert(0, 0)      # [0, 1, 2, 3, 4]
nums.pop()             # 取出尾端
nums.pop(0)            # 取出指定 index
nums.remove(2)         # 刪掉第一個值為 2 的元素
del nums[0]
nums.sort()
nums.reverse()
len(nums)

切片：

xs = [10, 20, 30, 40, 50]
xs[1]        # 20
xs[-1]       # 50（負 index 從尾算）
xs[1:4]      # [20, 30, 40]
xs[:3]       # [10, 20, 30]
xs[::2]      # [10, 30, 50]（step）
xs[::-1]     # [50, 40, 30, 20, 10]（反轉）

切片回傳新 list，不會改原本。

tuple

不可變的 list。常用來裝「固定結構的小組合」：

point = (1, 2)
point[0]   # 1
# point[0] = 9  ❌ TypeError

# 單元素 tuple 要加逗號
single = (5,)
not_tuple = (5)   # 這只是個括號內的整數

# 解包
x, y = point

慣例：要回傳多個值，就用 tuple。

def divmod_(a, b):
    return a // b, a % b   # 回傳 tuple

q, r = divmod_(7, 2)

dict（字典）

key-value 表。Python 3.7+ 保證插入順序。

user = {'name': 'Jeremy', 'age': 30}

user['name']         # 'Jeremy'
user['email']        # ❌ KeyError
user.get('email')    # None（key 不存在回傳 None，不會炸）
user.get('email', 'unknown')  # 帶預設值

user['email'] = 'a@b.com'   # 新增 / 更新
del user['age']

'name' in user       # True
list(user.keys())
list(user.values())
list(user.items())   # [('name', 'Jeremy'), ...]

for k, v in user.items():
    print(k, v)

合併（Python 3.9+）：

a = {'x': 1}
b = {'y': 2}
c = a | b           # {'x': 1, 'y': 2}
a |= b              # a 就地合併

setdefault / 計數慣用法：

counts = {}
for word in 'the quick brown fox the'.split():
    counts[word] = counts.get(word, 0) + 1
# 或
from collections import defaultdict
counts = defaultdict(int)
for word in 'the quick brown fox the'.split():
    counts[word] += 1

set（集合）

無序、不重複的容器：

s = {1, 2, 3}
s = set([1, 2, 2, 3])   # {1, 2, 3}
empty = set()           # 注意：{} 是空 dict，不是空 set

s.add(4)
s.discard(2)            # 刪不存在的元素不會炸
s.remove(3)             # 不存在會 KeyError

a = {1, 2, 3}
b = {2, 3, 4}
a | b      # {1, 2, 3, 4}（聯集）
a & b      # {2, 3}      （交集）
a - b      # {1}         （差集）
a ^ b      # {1, 4}      （對稱差）

去重一行搞定：unique = list(set(items))。

comprehension：簡潔產生集合

# list comprehension
squares = [x * x for x in range(5)]
# [0, 1, 4, 9, 16]

evens = [x for x in range(10) if x % 2 == 0]

# dict comprehension
inv = {v: k for k, v in user.items()}

# set comprehension
unique_lengths = {len(w) for w in ['a', 'ab', 'abc', 'a']}

# 巢狀
matrix = [[i * 3 + j for j in range(3)] for i in range(3)]
# → [[0, 1, 2], [3, 4, 5], [6, 7, 8]]

None：Python 的「無值」

x = None

if x is None:        # 慣例用 is，不是 ==
    print('empty')

型別查詢與轉換

type(5)              # <class 'int'>
isinstance(5, int)   # True
isinstance(5, (int, float))  # True

int('42')            # 42
float('3.14')        # 3.14
str(42)              # '42'
list('abc')          # ['a', 'b', 'c']
tuple([1, 2])        # (1, 2)
set([1, 1, 2])       # {1, 2}

判斷型別一律用 isinstance，不要用 type(x) == int，因為前者支援子類別。

下一篇進流程控制與函式，這篇的 list、dict、tuple 會在 for 走訪、解包、預設參數那邊接續用。