Lesson 4 - 循環結構、儲存容器

Lesson 4 - For迴圈、儲存容器

tags: python CM-540 Lesson4

函數/方法、儲存容器

Slide

https://docs.google.com/presentation/d/1TA_VG_QN7NaPTX-RQXtA1tl86_b0GSyAtfa-BC40y1g/edit?usp=sharing

作業：

截止時間：2025年5月27日 23:59

21 點遊戲單人版

繳交網址：https://hamster.cpttm.org.mo/spaces/NPbwFIxKFYNAvVYHnq9Sxg/upload

扑克牌(52張) ：1 - 13 表示(暫不分開花色)
每個數字最多 4 隻

我們要做的：

每 1 輪人手發牌 - 指定點數
若輸入超過 4 張牌，請玩家重新輸入
記錄點數，點數是累加的
記錄點數必須引導玩家繼續發牌
若剛好等於 21 點，贏了，遊戲結束
若大於 21 點，輸了，遊戲結束
輸入 "bye" 遊戲結束

格式化輸出(f-string)變數的用法

num_A = 12.345 
num_B = 456.789
print(f'{num_A}')
print(f'{num_B}')

對齊

< 靠左對齊
> 靠右對齊 (默認)
^ 置中對齊

# 觀察
# 12.345  => 6個位元
# 456.789 => 7個位元
num_A = 12.345 
num_B = 456.789
print(f'{num_A:15}') # 輸出字串共15個位元，不足自動填空格
print(f'{num_B:15}')
print(f'{num_B:<15})

靠左對齊

num_A = 12.345 
num_B = 456.789
print(f'{num_A:<15}')
print(f'{num_B:15}')

補0

num_A = 12.345 
num_B = 456.789
print(f'{num_A:07}')
print(f'{num_B:07}')

精度(取小數點後 n 位) 注意，格式輸出僅改變輸出到屏幕的狀態，並非改變變數的值。在對應的位置加上 :.nf

num_A = 12.345 
num_B = 456.789
print(f'{num_A:.2f}')
print(f'{num_B:.1f}')

再次了解雙重迴圈

我們可以用時鐘的時針和分針來比喻雙重迴圈https://toytheater.com/clock/

在時鐘的概念中，時針的走動與分針是緊密連接的，分針每走60格，時針走1格。

時針值的跳動 0->23 #24小時制
分針值的跳動 0->59

執行順序是，分針先走，當分針走完一圈，時針才可以動。

i = 0 # i 視作時針的初始值
j = 0 # j 視作分針的初始值

while(i<=23):
    # j 每行完一圈，都應該要返回 0
    j = 0
    while(j<=59):
        print(f"現在是 {i} 時 {j} 分")
        j = j + 1 # j 每次跳動 1 格

    i = i + 1 # 當 j 完成跳動 60 次後，i 跳動 1 格

迴圈技巧 - 跳過某一次 (continue)

在迴圈中，我們可能有部份執行語句會因應不同情況而不出現，此時可以用continue語句，由檢測到continue關鍵字起跳過本次循環，直接進入下一次循環。

輸出 1-10，跳過2,9

# while 版本
count = 1
while(count <= 10):
    if(count == 2 or count == 9):
        count = count + 1
        continue
    print(count)
    count = count + 1

# for 版本
for i in range(1,11): 
    if(i==2) or (i==9):
        continue
    print(i)

迴圈技巧 - 跳出迴圈 (break)

break 即跳出迴圈的意思，程式當遇到特定條件時，執行 break 語句即會跳出迴圈。

迴圈一直執行，直到遇到輸入"bye"時結束

count = 0

while(True):
    print(f"現在迴圈已經執行第 {count} 次了!")

    user_input = input("請問要繼續迴圈嗎? ")

    if(user_input == "bye"):
        print("=== 迴圈結束 ===")
        break
    
    count = count + 1

for-in 循環/迴圈

除了 While 迴圈外，For 迴圈也是在Python中十分常用的。兩者本質意義上十分相似，作用都是重覆執行語句。

但實際上還是有一些區別：

While 循環條件是由我們定義，滿足一定條件下迴圈便會繼續執行
For 循環是一種”遍歷”機制，用於遍歷可迭代對象(iterable)，例如列表(list)、字串(string)、元組(tuple)等。迴圈將依序處理可迭代對象中的每個元素，直到所有元素都被處理完畢。

如果明確知道循環執行的次數或者要對一個容器進行迭代，那麼我們推薦使用for迴圈。

for迴圈結構

for 臨時變數 in 可迭代對象:
    執行語句

臨時變數用於存放每一個可迭代對象
較常用於 for 迴圈的可迭代對象 - range()

range(start, stop, step)

範圍可以透過range()函數生成，可以接收3個參數(start, stop, step)，取頭不取尾：

# 基本用法
range(10)    # 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
range(1, 10) # 1,2,3,4,5,6,7,8,9

# 加上step
range(0, 10, 2) # 0,2,4,6,8 
range(0, 10, 3) # 0,3,6,9

# 負數
range(0, -10) # 錯誤，range默認只會累加
range(0, -10, -1) # 0,-1,-2,-3...-9

練習1：輸出 1-100

for i in range(1,101): 
    print(f"{i:3}")
    if(i%25 == 0):
        print() # 換行

練習2：統計

定義一個內容：Today is monday, I go to school by bus. 統計一下有幾個字母 ”o” ?

temp_str = "Today is monday, I go to school by bus."

count = 0

for i in temp_str:
    if(i == "o"):
        count = count + 1
        
print(count)

練習3：9x9 乘法表

i = 1
while (i <= 9):
    j = 1
    while (j <= 9):
        result = i * j
        print(f"{i}x{j}={result:<3}",end=" ")
        j = j + 1
    print()
    i = i + 1

迴圈 - 跳過某一步 (continue)

輸出 1-10，跳過2,9

# for 版本
for i in range(1,11): 
    if(i==2) or (i==9):
        continue
    print(i)

# while 版本
count = 1
while(count <= 10):
    if(count == 2 or count == 9):
        count = count + 1
        continue
    print(count)
    count = count + 1

迴圈 - 跳出迴圈 (break)

break 即跳出迴圈的意思，程式當遇到特定條件時，執行 break 語句即會跳出迴圈。

字串 cptTm，當遇到 `T` 時跳出

for letter in 'cptTm':
   if letter == 'T':
      break
   print ('當前字母為 :', letter)

儲存容器

容器的意義：可以容納多份數據、容納的每一份數據可以稱為 1 個元素。

每 1 個元素：可以是任意類型的數據、int、float、String、Bool等。

為什麼要使用儲存容器?

儲存容器可以看在一個購物車，這個購物車中可以放入各種不同類型的商品，做到集合的作用。

容器根據特別不同作區分，如：

是否支持重覆元素
是否可以對元素中任意值修改
是否元素是否有順序等

目前 Python 中儲存容器分為 5 類：

String
list (列表)
dict (字典)
tuple (元組)
set (集合)

儲存容器 - List(列表、陣列)

List 是 Python 中最基本的數據結構。List 中的每個值都有對應的位置值，稱之為索引(index)，第一個索引是 0，第二個索引是 1，依此類推。

# 定義一個空 List，使用[ ]
list_empty = []

# 定義一個含數據的 List 
list_exp = ["red", "green", "blue", "yellow", "white", "black"]

List 的特性

List 是有順序的，會按照 index 由0、1、2、...下去
存取方式與 string 一樣，使用變數名[index] 進行元素存取
列表的元素不需要具有相同的類型

list_exp = [1 , "green", True] # 這個是合法的

List 中的元素可以作新增、修改、刪除(後續再詳講)
List 是一個迭代對象(iterable)

一維列表(常用)

shopping_cart = ["蘋果", "橙", "藍莓", "香蕉", "鳳梨"]

一維列表存取 1 個元素

一維列表是有順序的，可以透過列表名[index]取得1個元素

shopping_cart[0] # 蘋果
shopping_cart[1] # 橙
shopping_cart[2] # 藍莓
shopping_cart[3] # 香蕉
shopping_cart[4] # 鳳梨

一維列表存取所有元素

由於 list 為可代物件，因此我們可以使用 for 迴圈訪問每一個元素

shopping_cart = ["蘋果", "橙", "藍莓", "香蕉", "鳳梨"]

for i in shopping_cart:
    print(i)

多維列表

Python陣列有多種形式，包括一維陣列、二維陣列和多維陣列。一維陣列類似於列表，而二維陣列則可以想像成一個表格，多維陣列則可以擴展到更高維度的數據。

cart = [
    ["蘋果", "橙", "藍莓", "香蕉", "鳳梨"],
    ["橙", "蘋果", "鳳梨", "藍莓", "香蕉"],
    ["橙", "香蕉", "香蕉"]
]

二維列表存取方式

cart = [
    ["蘋果", "橙", "藍莓", "香蕉", "鳳梨"],
    ["橙", "蘋果", "鳳梨", "藍莓", "香蕉"],
    ["橙", "香蕉", "香蕉"]
]

# 列表名[行][列]
# 第 2 行、第 2 個元素 - 蘋果
cart[1][1]

# 第 3 行、第 1 個元素 - 橙
cart[2][0]

二維列表歷遍

cart = [
    ["蘋果", "橙", "藍莓", "香蕉", "鳳梨"],
    ["橙", "蘋果", "鳳梨", "藍莓", "香蕉"],
    ["橙", "香蕉", "香蕉"]
]

# for 迴圈
for row in cart:
    for col in row:
        print(col)

列表常用的操作和函數(function)

修改特定下標的值
列表長度
查找某元素所在的位置、如查找元素不在會報錯
在指定位置插入一個元素
在列表尾部加入 1 個元素
在列表尾部加入 1 批元素
刪除元素
刪除指定元素在List中的第一個匹配項目
清空列表
統計列表內某元素的值


list_ex = ["Tom", "Kate", "Mart", "Leo"]
# 1. 修改特定下標的值
# 修改 第3個元素
list_ex[2] = "Ken"

# 2.列表長度
length = len(list_ex)
print(f"列表長度：{length}")

# 3. 查找某元素所在的位置、如查找元素不在會報錯
# index()
# 例如我想查看 May 的位置
index = list_ex.index("May")
print(f"May的index：{index}")

# 4. 在指定index插入一個元素 (會改變整個列表) 
# insert(index, 值)
# 例如我想在 index = 2 的位置插入 "Angela"
print(f"原列表：{list_ex}")
list_ex.insert(2, "Angela")
print(f"修改後的列表：{list_ex}")

# 5. 在列表尾部加入 1 個 元素
# append(值)
# 在最後增加 John
print(f"原列表：{list_ex}")
list_ex.append("John")
print(f"修改後的列表：{list_ex}")


# 6. 在列表尾部加入 1 批 元素
# extend(list)
# 把 list2 加入到 list_ex的最後
print(f"原列表：{list_ex}")
list2 = ["Kate", "Tom", "Ella"]
list_ex.extend(list2)
print(f"修改後的列表：{list_ex}")

# 7. 刪除元素(2種方法)
# 7.1 刪除指定下標的元素
# pop(index)
# 例如我想刪除目前列表第5個元素
print(f"原列表：{list_ex}")
list_ex.pop(5)
print(f"修改後的列表：{list_ex}")

# 8. 刪除指定元素在List中的第一個匹配項目
# remove(值)
# 例如我想要移除 Ella
print(f"原列表：{list_ex}")
list_ex.remove("Ella")
print(f"修改後的列表：{list_ex}")

# 9. 清空列表
# clear()
# print(f"原列表：{list_ex}")
# list_ex.clear()
# print(f"修改後的列表：{list_ex}")

# 10. 統計列表內某元素的值
# count
list_ex = ['Leo', 'Allen', 'Angela', 'Leo', 'Celia', 'Leo', 'Kate', 'Leo']
rs_Leo = list_ex.count("Leo")
print(f"列表中有 {rs_Leo} 個Leo")

列表的方法功能有非常多，但不建議硬記，學習編程，不僅是語言本身，以後會根據個人興趣向不同方向發展

除了經常使用的，大多是靠記憶記不下來的。

我們只需要有一個較為模糊的印像，知道大約有這些用法就可以。

若有需要，請隨時Google即可!

練習

輸入 N 個數字，輸入”bye”時結束，按順序輸入到表(List)中。

輸出列表
輸出用戶共輸入了多少個數字
排列整組數據( 按小到大 )
排列整組數據( 按大到小 )
最小的數、最大的數
此組數據的平均值

# 1. 定義 1 個空list
list_num = []

# 2. 循環輸入
while(True):
    temp = input("請輸入數字：") # type:String
    if(temp == "bye"): # 如果輸入的的為 bye 則跳出迴圈
        break
    else:
        user_input = int(temp)
        list_num.append(user_input)

# 3.1 輸出列表 
print(f"列表：{list_num}")

# 3.2 輸出用戶共輸入了多少個數字
length_list_num = len(list_num)
print(f"用戶共輸入了 {length_list_num} 個數字")

# 3.3 排列整組數據( 按小到大 )
temp_1 = list_num
temp_1.sort()
print(f"排列整組數據(按小到大)：{temp_1}")

# 3.4 排列整組數據( 按大到小 )
temp_2 = list_num[::-1]
print(f"排列整組數據(按大到小)：{temp_2}")

# 3.5 最小的數、最大的數
min = list_num[0]
max = list_num[0]

for item in list_num:
    if(item < min):
        min = item
    if(item > max):
        max = item

print(f"列表中最小的值是：{min}")
print(f"列表中最大的值是：{max}")

# 3.6 此組數據的平均值
sum = 0
for item in list_num:
    sum = sum + item

avg_list_num = sum / len(list_num)

print(f"此列表的平均值為：{avg_list_num}")

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