序章
歡迎使用 Google 的 Python 線上教學課程。本課程以內部提供的 Python 入門課程為基礎。如設定頁面所述，本資料涵蓋 Python 3。
如果您想找相關的網路開放式課程，不妨試試 Udacity 和 Coursera 的課程 (程式設計入門 [初學者] 或 Python 入門)。最後，如果您想不看影片，以自學方式在線上學習，不妨試試這篇文章結尾列出的資源。每個資源都提供學習內容，以及可供練習的 Python 互動式轉譯器。我們提到的「口譯員」是什麼？請參閱下一節的說明。
語言簡介
Python 是動態解譯 (以位元組編譯) 語言。原始碼中沒有變數、參數、函式或方法的型別宣告。這可讓程式碼變得簡短且靈活，但您將無法對原始碼進行編譯時間型別檢查。Python 會在執行階段追蹤所有值的類型，並標示在執行期間不合理的程式碼。
如要瞭解 Python 程式碼的運作方式，請執行 Python 解譯器，然後直接在其中輸入程式碼。如果您有類似「如果我將 int 新增至 list，會發生什麼情況？」的問題，只要在 Python 解譯器中輸入這項問題，就能快速瞭解結果，這可能是瞭解結果的最佳方式。(請參閱下方說明，瞭解實際情況)。
$ python3 ## Run the Python interpreter Python 3.X.X (XXX, XXX XX XXXX, XX:XX:XX) [XXX] on XXX Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> a = 6 ## set a variable in this interpreter session >>> a ## entering an expression prints its value 6 >>> a + 2 8 >>> a = 'hi' ## 'a' can hold a string just as well >>> a 'hi' >>> len(a) ## call the len() function on a string 2 >>> a + len(a) ## try something that doesn't work Traceback (most recent call last): File "", line 1, in TypeError: can only concatenate str (not "int") to str >>> a + str(len(a)) ## probably what you really wanted 'hi2' >>> foo ## try something else that doesn't work Traceback (most recent call last): File " ", line 1, in NameError: name 'foo' is not defined >>> ^D ## type CTRL-d to exit (CTRL-z in Windows/DOS terminal)
在您輸入 python 後，系統會在 >>> 提示訊息前顯示兩行 Python 輸出內容，說明您使用的 Python 版本和建構位置。只要列印的第一個內容是「Python 3」，這些範例應該都能正常運作。
如上所示，您可以輕鬆測試變數和運算子。此外，如果程式碼嘗試讀取未指派值的變數，轉譯器就會擲回 (或在 Python 術語中「引發」) 執行階段錯誤。與 C++ 和 Java 一樣，Python 是區分大小寫的語言，因此「a」和「A」是不同的變數。行尾標示陳述式的結尾，因此與 C++ 和 Java 不同，Python 不需要在每個陳述式結尾加上分號。註解以 '#' 開頭，並延伸至該行的結尾。
Python 原始碼
Python 來源檔案使用「.py」擴充功能，並稱為「modules」。透過 Python 模組 hello.py 執行時，最簡單的方法是使用殼層指令「python hello.py Alice」和 Python 解譯器，以在 hello.py 中執行程式碼，並將指令列引數「Alice」傳送給該指令。透過指令列執行 Python 時，請參閱官方說明文件頁面。
以下是相當簡單的 hello.py 程式 (請注意，程式碼區塊是以縮排而非大括號做為分隔符，詳情請見後文)：
#!/usr/bin/python3
# import modules used here -- sys is a very standard one
import sys
# Gather our code in a main() function
def main():
print('Hello there', sys.argv[1])
# Command line args are in sys.argv[1], sys.argv[2] ...
# sys.argv[0] is the script name itself and can be ignored
# Standard boilerplate to call the main() function to begin
# the program.
if __name__ == '__main__':
main()
透過指令列執行這個程式的畫面如下所示：
$ python3 hello.py Guido Hello there Guido $ ./hello.py Alice ## without needing 'python3' first (Unix) Hello there Alice
匯入、指令列引數和 len()
Python 檔案或「模組」中的最外層陳述式會執行一次性的設定作業，也就是在模組首次匯入至某處時，從上到下執行這些陳述式，設定模組的變數和函式。Python 模組可以直接執行 (如上方的 python3 hello.py Bob)，也可以匯入並供其他模組使用。當 Python 檔案直接執行時，特殊變數「__name__」會設為「__main__」。因此，在模組直接執行時，通常會使用上述的範本 if __name__ ==... 呼叫 main() 函式，但在模組由其他模組匯入時，則不會使用這個範本。
在標準 Python 程式中，sys.argv 清單包含以標準方式編寫的指令列引數，其中 sys.argv[0] 是程式本身，sys.argv[1] 是程式本身，依此類推。如果您知道 argc 或引數數量，只要使用 len(sys.argv) 向 Python 要求這個值即可，就像我們在上述互動式解譯器程式碼中，要求字串長度時所做的一樣。一般來說，len() 可告訴您字串的長度、清單和元組 (另一種陣列式資料結構) 中的元素數量，以及字典中的鍵/值組合數量。
使用者定義函式
Python 中的函式定義如下：
# Defines a "repeat" function that takes 2 arguments.
def repeat(s, exclaim):
"""
Returns the string 's' repeated 3 times.
If exclaim is true, add exclamation marks.
"""
result = s + s + s # can also use "s * 3" which is faster (Why?)
if exclaim:
result = result + '!!!'
return result
請注意，函式或 if 陳述式所組成的行會以相同的縮排層級分組。我們也介紹了 2 種重複字串的方式，分別是使用更友善的 + 運算子，以及 Python 的「重複」運算子，也就是 *，這意味著 '-' * 10 會產生 '----------'，這是在螢幕上建立「行」的簡單方法。在程式碼註解中，我們提示 * 運作的速度比 + 快，原因在於 * 計算結果物件的大小一次，若帶有 +，則計算會在每次呼叫 + 時計算。+ 和 * 都稱為「超載」運算子，因為數字與字串 (以及其他資料類型) 的含義不同。
def 關鍵字會定義函式，並在函式內使用括號和縮排的程式碼定義參數。函式的首行可以是說明函式用途的文檔字串 (「docstring」)。docstring 可以是單行或多行說明，如上例所示。(沒錯，這些是「三重引號」，是 Python 獨有的功能！)在函式中定義的變數是該函式的本機變數，因此上述函式中的「結果」與其他函式中的「結果」變數是分開的。return 陳述式可接受引數，在這種情況下，該引數會是傳回給呼叫者的值。
以下是呼叫上述 repeat() 函式的程式碼，並列印其傳回的內容：
def main():
print(repeat('Yay', False)) ## YayYayYay
print(repeat('Woo Hoo', True)) ## Woo HooWoo HooWoo Hoo!!!
在執行階段，函式必須在執行「def」之前定義，才能進行呼叫。一般而言，使用它上方所呼叫的函式，將 main() 函式定義在檔案底部。
縮排
Python 的一項特殊功能是，程式碼的空白字元縮排會影響其意義。邏輯區塊 (例如組成函式的陳述式) 的縮排應具有相同的縮排，從其父項函式的縮排、「if」等等開始。如果群組中的某一行有不同的縮排，系統會將其標記為語法錯誤。
Python 的空白字元使用方式一開始可能會讓人覺得有點奇怪，但其實很有邏輯性，而且我發現自己很快就習慣了。請避免使用 TAB，因為這會大大複雜化縮排配置 (更不用說 TAB 在不同平台上的意義可能不同)。設定讓編輯器插入空格，而非以 TAB 的形式插入 Python 程式碼。
初學者常問的問題是：「我應該縮排幾個空格？」根據 官方 Python 樣式指南 (PEP 8)，您應縮排 4 個空格。(有趣的事實：Google 內部風格指南規定縮排 2 個空格！)
在執行階段檢查的程式碼
Python 在編譯期間幾乎沒有檢查，幾乎所有類型、名稱等等都會去檢查每一行，直到該行執行為止。假設上述 main() 呼叫 repeat() 的情況如下：
def main():
if name == 'Guido':
print(repeeeet(name) + '!!!')
else:
print(repeat(name))
if 陳述式含有明顯錯誤，其中 repeat() 函式不小心輸入為 repeeeet()。在 Python 中，有趣的是，只要執行階段中的名稱不是「Guido」，這個程式碼就會正常編譯及執行。只有在執行程式實際嘗試執行 repeeeet() 時，才會發現沒有此函式，並發出錯誤。這個程式碼片段還有第二個錯誤。在與「Guido」進行比較之前，系統並未為 name 指派值。如果您嘗試評估未指派的變數，Python 會引發「NameError」。以下是一些範例，說明首次執行 Python 程式時，您會看到的部分初始錯誤，這些錯誤可能是簡單的打字錯誤，或是未初始化的變數。在這個領域，使用較冗長型別系統的語言 (例如 Java) 就佔有優勢，因為這些語言可以在編譯時偵測到這類錯誤 (但當然，您必須維護所有這類型別資訊，這是一種取捨)。
Python 3 引入了型別提示。您可以使用類型提示，指出函式中每個引數的類型，以及函式傳回物件的類型。舉例來說，在附註函式 def is_positive(n: int) -> bool: 中，引數 n 是 int，傳回值則是 bool。我們稍後會說明這些類型的意義。不過，類型提示完全是選用的。您會發現越來越多的程式碼採用類型提示，因為如果您使用類型提示，某些編輯器 (例如 cider-v 和 VS.code) 就能執行檢查，驗證函式是否以正確的引數類型呼叫。在您編輯程式碼時，這些函式甚至可以建議和驗證引數。本教學課程不會介紹型別提示，但我們希望您瞭解這項功能，以免在實際使用時感到困惑。
變數名稱
由於 Python 變數在原始碼中沒有任何型別，因此為變數命名有助於提醒您目前的情況。因此，如果是單一名稱，請使用「name」；如果是名稱清單，請使用「names」；如果是元組清單，請使用「tuples」。 忘記每個變數中的值類型會造成許多基本 Python 錯誤，因此請使用變數名稱 (您實際上只需要) 讓事情保持簡單明瞭。
就實際命名而言，某些語言會在變數名稱中使用底線分隔符號，以便表示「多個字詞」，但其他語言則偏好駝峰式命名法。一般來說，Python 偏好使用底線方法，但如果要整合至已使用該樣式的現有 Python 程式碼，則會引導開發人員改用駝峰式命名法。可讀性很重要。詳情請參閱 PEP 8 的命名慣例一節。
如您所知，像是「if」和「while」這類關鍵字無法用於變數名稱，否則會發生語法錯誤。不過，請注意不要將內建項目用於變數名稱。舉例來說，雖然「str」、「list」和「print」看起來是個不錯的名稱，但您會覆寫這些系統變數。內建項目並非關鍵字，因此新手 Python 開發人員很容易不小心使用。
進一步瞭解模組及其命名空間
假設您有一個模組「binky.py」，其中包含「def foo()」。該 foo 函式的完整格式名稱為「binky.foo」。如此一來，各個 Python 模組就能自行命名函式和變數，且變數名稱不會發生衝突，例如 module1.foo 與 module2.foo 不同。在 Python 詞彙中，我們會說 binky、module1 和 module2 各自有自己的「命名空間」，也就是變數名稱與物件繫結。
舉例來說，我們有標準的「sys」模組，其中包含一些標準系統設施，例如 argv 清單和 exit() 函式。有了「import sys」陳述式，您就可以存取系統模組中的定義，並以完整名稱提供定義，例如：sys.exit() (是的，'sys' 也有命名空間！)
import sys # Now can refer to sys.xxx facilities sys.exit(0)
還有另一種匯入形式，如下所示：「from sys import argv, exit」。這樣一來，您就能使用 argv 和 exit() 的簡寫名稱；不過，我們建議您使用原始表單，並使用完整的名稱，因為這樣一來，您就能更輕鬆地判斷函式或屬性來自何處。
有許多模組和套件隨附在 Python 解譯器的標準安裝中，因此您無需執行任何操作即可使用這些模組和套件。這些統稱為「Python 標準程式庫」。常用的模組/套件包括：
- sys - 存取 exit()、argv、stdin、stdout 等
- re - 規則運算式
- os — 作業系統介面、檔案系統
如要查看所有標準程式庫模組和套件的說明文件，請前往 http://docs.python.org/library。
線上說明、help()和dir()
您可以透過多種方式取得 Python 相關協助。
- 在 Google 搜尋中輸入「python」開頭的字詞，例如「python 清單」或「python 字串小寫」。第一個搜尋結果通常就是答案。這項技巧似乎在 Python 上比其他語言更有效。
- 官方 Python 文件網站 docs.python.org 提供優質文件。無論如何，我常常在 Google 上搜尋一些字詞，想用較快的速度完成搜尋。
- 我們也設有官方導師郵寄清單，專門提供給 Python 和/或程式設計新手！
- 您可以在 StackOverflow 和 Quora 上找到許多問題 (和解答)。
- 使用 help() 和 dir() 函式 (請參閱下文)。
在 Python 解譯器中，help() 函式會提取各種模組、函式及方法的說明文件字串。這些說明字串類似於 Java 的 javadoc。dir() 函式會告知您物件的屬性為何。以下是從解譯器呼叫 help() 和 dir() 的幾種方法：
help(len)：內建len()函式的說明字串；請注意，它是「len」而非「len()」，後者是函式的呼叫，我們不希望使用這個函式help(sys)：sys模組的說明字串 (必須先執行import sys)dir(sys)：dir()與help()類似，但只會快速列出定義的符號或「屬性」help(sys.exit)：sys模組中exit()函式的說明字串help('xyz'.split)：適用於字串物件的split()方法的說明字串。您可以使用該物件本身或該物件的範例，以及其屬性來呼叫help()。舉例來說，呼叫help('xyz'.split)與呼叫help(str.split)相同。help(list)：list物件的說明字串dir(list)：顯示list物件屬性，包括其方法help(list.append)：list物件append()方法的說明字串