從零開始學Python (4) — 型態轉換及字串基礎：叫你印出來不是叫你開印表機阿！

Day 04 型態轉換及字串基礎：叫你印出來不是叫你開印表機阿！

註：本篇文章同步刊載於iT邦幫忙，為鐵人賽之系列文章。 https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10238980

註：本文同步刊載在Medium，若習慣Medium的話亦可去那邊看呦！

我們先來解答一下昨天的問題。 讀者的變數名稱可以自己定義，只要答案正確即可。 (但定義的時候，盡量是能夠表達出這個變數是用來做什麼的會比較好) 第一題的內容很簡單，就是把東西放進去計算，然後print出來。 範例解如下：

>>> pi=3.14
>>> r=7.77
>>> print(2*pi*r)  # 周長
48.7956
>>> print(pi*r**2) # 面積
189.57090599999998

請留意到，運算子之間有優先合併順序，這個可以Google一下會有詳盡的列表， 但簡單來說，就像小時候老師教先乘除後加減一樣， 以pi*r**2這個式子來說，”**”這個運算子會先被優先納入計算， 所以r平方會先算完，再和左邊的pi相乘。

第二題呢？其實也只是加起來而已。

>>> pi=3.14
>>> r1=7.77
>>> r2=5.3
>>> r3=2.5
>>> print(2*pi*(r1+r2+r3))
97.7796
>>> print(pi*(r1**2+r2**2+r3**2))
297.398506

很簡單吧！

接下來第三天的部分，我們要來談一下型態轉換及一些字串的操作。 我們昨天已經提到有一些基本常見的型態： bool, int, float, str， 也許讀者有想到一個問題： 兩個不一樣的型態是怎麼互相轉換的呢？ 比方說我們先前在除法的時候，兩個int相除， 是會產生float的(如果不使用整數除法)， 這個就是Python在這當中自動進行了型態轉換的部分。 有些時候，型態轉換則需要我們自己來操作， 比如int和float的互轉，只需要使用int()或float()即可。 我們來看一下int和float轉換的範例：

>>> float(1) # 從沒有小數點的int變成帶小數點的float
1.0
>>> int(1.0) # 很直觀XD
1
>>> int(1.6) # 咦? 不是2嗎？
1
>>> int(1.4)
1
>>> int(-1.1)
-1
>>> int(-2.1) # 所以是無條件捨棄
-2
>>> 1.5+1　# float和int相加
2.5
>>> 1+3.0  # 順序不影響
4.0

int轉換成float以後，就是多加.0在後面就對了！ float轉換成int的話，則是將小數點後面的東西全數捨棄。 四則運算的話，int和float相遇最後結果會變成float，以求保留較多的資料。

那bool和int之間的關係呢？0會被當成偽，1會被當成真， 但是其他的數字(0以外的所有數字)也會被當成真呦！

>>> bool(0)
False
>>> bool(1)
True
>>> bool(3)
True
>>> bool(-2)
True
>>> int(True)
1
>>> int(False)
0

int還有其他變化， 可以將其轉換成用二進位/八進位/十六進位來表達。 所謂的二進位就是每個位數只有0或1兩種數字， 超過就進一位。

舉例來說，十進位的7等於二進位的111， 因為111等於1 * 2² + 1 * 2¹ + 1 * 2⁰ = 4+2+1=7 (看不懂這段的，可以搜尋一下二進位，這邊不再贅述) 我們一般用X進位來表達數字時，稱這個X為「基數」。

在Python中如果數字用10以外的基數來表達時， 會額外做顯示上的處理： 二進位 -> 0b或0B (b代表binary) 八進位 -> 0o或0O (o代表octal) 十六進位 -> 0x或0X (x代表hexadecimal) 舉例來說：

>>> 0b10  # 2
2
>>> 0b111 # 4+2+1=7
7
>>> 0o11  # 8+1=9
9
>>> 0x1F  # 16+15=31 (A~F分別代表16進位的10~15)
31

上面這些有點枯燥我明白，但請記下來，有些東西將來會用上的XD

再來談談字串(str)吧！ 在Python中，一個字串的資料，是用兩個單引號或兩個雙引號括起來的， 當int, float, bool等型態要轉為str時， Python只有做一件事情：把它們加進引號中。(真是偷懶XD)

>>> str(9)
'9'
>>> str(97.1)
'97.1'
>>> str(True)
'True'
>>> str(0o11) # 以其他基數表達的int，仍會先轉回10進位再處理
'9'

那反方向呢？

>>> int('9')
9
>>> int('9.1') # python會跳出錯誤說：你騙我，它不是int！
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '9.1'
>>> float('9.1') # 這樣總符合了吧！
9.1
>>> bool('3')　# 因為是0以外的東西，所以會是True
True

講到這裡，讀者可能會有疑問： 「前面講過print可以將東西印出來， 那我如果要印出字串，但裡面含單引號或雙引號呢？」 問的好！ 由於有些特殊字元如單引號，雙引號等會有被拿去用的困擾， 所以當遇到會有特殊含義的字元， 或者要將特定字元轉換用途時，我們可以使用一個反斜線(\)， 將原先的含義給轉換。 這邊請留意一下，在一般大多數的程式語言來說， 印出(print)通常代表把一些內容，輸出到螢幕上， 可能是程式的命令提示字元，或者別的東西， 但不是印表機！！！ 請不要問為什麼我家沒有印表機筆者卻要你印出東西來的問題XD

比如我們想印出’We will rock you!’ (連同單引號)， 那麼，我們可以這樣子：

>>> print('\'We will rock you!\'') # 外層的單引號仍然是用來表達字串的開頭跟結尾，但內層的單引號被轉義回一般無特殊含義的單引號
'We will rock you!'

其他還有一些常用的轉義字元，但最常用的就是”\n”了， 可以用來做換行的效果！ 舉例來說：

>>> print('天青色等煙雨 而我在等你\n炊煙裊裊升起 隔江千萬里')
天青色等煙雨 而我在等你
炊煙裊裊升起 隔江千萬里

你要多換幾行？那就多打幾個\n吧！ 想同時印出多個字串的話，可以用逗號來連接，Python會幫忙在中間加空格。

>>> print('I\n','feel','good') # 即便換行，feel前面還是有一格空格
I
 feel good

再來談談Python中字串的一些常見的操作： +結合、*複製、[]取字元、[start:end:step]切片、len()取長、split()分割、join()結合 以下是範例：

>>> 'a'+'b'+'c' # 相加就是串在一起就對了！
'abc'
>>> 'apple'*2   # 乘上的正整數相當於重複的次數
'appleapple'
>>> a = 'apple'
>>> a[3]        # 取第3位(從0起算)
'l'
>>> a[0:4:1]    # 切片slice: 從0開始，到4結束，每次跳1單位
'appl'
>>> a[0:4:2]    # 切片slice: 從0開始，到4結束，每次跳2單位
'ap'
>>> len(a)      # 取長度
5
>>> len(a[0:4:1]) # 剛剛切出的長度是4
4
>>> b = 'An apple a day, keeps the doctor away.'
>>> b.split() # 用括號內的字串來分割，預設是空白字元(換行/空格/位移tab)
['An', 'apple', 'a', 'day,', 'keeps', 'the', 'doctor', 'away.']
>>> b.split(',') # 用逗號來分割(留意用來分割的東西會不見)
['An apple a day', ' keeps the doctor away.']
>>> b.split('.') # 因為.的右邊沒東西，所以會多一個空字串
['An apple a day, keeps the doctor away', '']
>>> c = b.split()
>>> c
['An', 'apple', 'a', 'day,', 'keeps', 'the', 'doctor', 'away.']
>>> d = '\n'.join(c) # '字串'.join(要被接起來的串列)
>>> d
'An\napple\na\nday,\nkeeps\nthe\ndoctor\naway.'
>>> print(d) # 印出來的時候就知道\n是拿來換行了！
An
apple
a
day,
keeps
the
doctor
away.

程式碼內的註解應該足夠清楚，除了有幾點需要補充說明。 首先留意到a[3]，在單獨中括號加上單一數字時， 代表從頭開始數到索引值(index)為3的地方，取出那個字元。 注意歐！這個算法中是從0開始數的！ 也就是’apple’中的’a’是a[0]，請讀者務必記得從0開始！ 就算沒有在異世界生活也一樣XD

接著看到**[start:end:step]的切片部分， 它代表著我們可以用定好的規則來取出字串的片段。 其中： start表示開始的位置； end表示結束的位置，但是不含end這個位置； step代表每次移動多少單位。 比方說剛剛的a[0:4:1]， 就是從0開始，到4結束，每次移動1單位，但因為不包含4， 所以只會取到’appl’。 在step為正的情況下，start不寫的話，預設代表從0開始， 而step不寫的話，預設代表每次移動1單位； 所以a[0:4:1]也可以寫成a[:4:1]或者a[:4]，讀者可以嘗試看看。 同理，end不寫的話代表預設到結束(包含尾端)， 所以如a[1:]就會是’pple’**。

此外，slice還有特異功能：當step是負數的時候， 前面不寫則代表預設從字串尾往字串頭走， 所以如a[::-1]會是’elppa’，相當於將a反轉； 而a[4:1:-1]則是’elp’。

而當start或end是負數的時候， Python會將負數視作從尾往頭起算，如-1代表倒數第1個字元。 例如a[-2:0:-1]會是’lpp’。

最後留意到split()作用過後， 會產生一個用中括號框起來，及逗號分隔的東西， 我們將其稱為list(串列，或稱列表)，在接下來的文章中我們會介紹到它， 現在只需要知道，它就是一連串列出來的東西即可： split會按照分割的字串將目標字串給切分開成列表； join則會使用給定的字串將一個列表的所有東西按順序連接起來。

好的，最後我們來做個練習吧！

1. 給定字串chs = ‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz’，請印出： 1.1. 從z起算往回頭走，每次step為-2的字串 1.2. 將索引值為16的字元，加上(索引值為14的字元重復2次)， 並用一個空格將前者和字串’有種果汁真好喝~’連接起來。
2. 已知bin()的方法可以將一個int值用二進位表示並轉為字串， 請嘗試給出36的二進位字串，但須去除’0b’的部分。
3. 給定a, b, c = ‘pen’, ‘apple’, ‘pine’， (註：沒錯，你可以在一行同時生成多個變數，使用逗號隔開即可) 請用a, b, c組合出’penpineappleapplepen’。

那就明天見囉！

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