1. 前言
由於其彈性與易用性，Python 深受許多開發者喜愛。作為一種動態型別語言，它最大的特色之一就是變數與函式參數不需要明確指定型別。然而，隨著專案規模擴大與團隊合作的普及，「型別標註」在提升程式碼可讀性與可維護性方面的重要性日益增加。本文將從基礎到進階，詳細說明 Python 中的型別標註，並介紹實用的應用方式。
2. 什麼是型別提示（Type Hint）？
自 Python 3.5 起，導入了名為「型別提示（Type Hints）」的功能。型別提示在程式執行時不會產生影響，但它能提供開發者、整合式開發環境（IDE）與靜態分析工具有關變數、函式參數與回傳值的預期型別資訊。透過這些提示，不僅能提升程式碼的可讀性，也有助於更早發現錯誤，並提高開發效率。
3. 基本的型別標註方式
對變數進行型別標註
當你想為變數指定型別時，可以在變數名稱後加上冒號（:）與型別名稱。這樣可以明確說明該變數應該屬於哪種資料型別。
age: int = 25
name: str = "Alice"為函式的參數與回傳值指定型別
透過為函式的參數與回傳值指定型別，可以讓函式的使用方式更加清晰明確。
def add(x: int, y: int) -> int:
return x + y
4. 複雜資料結構的型別標註
List 與 Tuple
對於像是 List 或 Tuple 這樣的集合型別，也可以進行型別標註。可以透過 typing 模組來指定集合中元素的型別。
from typing import List, Tuple
numbers: List[int] = [1, 2, 3]
coordinates: Tuple[float, float] = (1.5, 2.3)Optional 與 Union
如果參數允許為 None，或需要接受多種型別，可以使用 Optional 或 Union。
from typing import Optional, Union
def greet(name: Optional[str] = None) -> str:
if name:
return f"Hello, {name}!"
return "Hello, World!"
def process(value: Union[int, float]) -> float:
return float(value * 2)
5. 自訂類別的型別標註
對於使用者自訂的類別，也可以進行型別標註。這樣可以明確定義類別屬性與方法參數、回傳值的預期型別。
class Person:
def __init__(self, name: str, age: int):
self.name: str = name
self.age: int = age
def introduce(person: Person) -> str:
return f"{person.name} is {person.age} years old."6. 善用型別檢查工具
若要有效活用型別提示，引入靜態分析工具是非常有幫助的。常見的工具有 mypy 與 Pyright。
安裝與使用 mypy
mypy 是一款用來檢查 Python 程式碼中型別的靜態分析工具。可依下列步驟安裝並使用：
pip install mypy安裝完成後，可使用下列指令來執行型別檢查：
mypy your_script.py介紹 Pyright
Pyright 是由 Microsoft 開發的高速型別檢查工具，與 Visual Studio Code 整合性極佳。它能即時檢查型別，提升開發效率。
7. 型別標註的優點與注意事項
型別標註的好處
- 提升程式碼可讀性：明確的型別資訊讓程式的意圖更容易被理解。
- 提前發現錯誤：使用靜態分析工具能在執行前找出型別不一致的問題。
- 提升開發效率：支援型別的 IDE 可提供更準確的自動補全與提示功能。
使用型別標註時的注意事項
型別提示並非強制規範，過度使用反而可能讓程式碼變得冗長。特別是在撰寫簡短腳本或原型階段時，適度省略型別標註也有其必要。
8. 常見問題（Q＆A）
Q1. 型別提示是必要的嗎？
不是，型別提示並非 Python 語法中的強制要求。但為了提升程式碼的可讀性與可維護性，在大型專案或多人協作時仍建議使用。
Q2. 使用型別提示會影響效能嗎？
不會。型別提示僅為靜態資訊，在執行時不會影響效能，Python 會忽略這些提示。
Q3. 型別提示與註解型別提示有何不同？
型別提示是直接在程式碼中為變數或函式加上型別資訊；而註解型別提示是使用註解的方式標示型別，常見於 Python 2 或不支援型別提示的情況下（如：list 中的元素）。
# 型別提示
age: int = 25
# 註解型別提示（用於 Python 2 等）
age = 25 # type: intQ4. Python 的型別標註需要非常嚴格嗎？
Python 是動態型別語言，型別提示僅是「建議」而非強制限制。雖然可傳入不同型別的資料，但若使用靜態分析工具，就能在開發階段收到型別錯誤的警告。這種彈性讓團隊可依照需求調整型別標註的嚴謹程度。
Q5. 哪些情況下應該使用型別標註？
雖然不是必須，但在以下情況下特別有幫助：
- 大型專案：多人開發與後期維護時，有助於快速理解程式結構。
- 設計函式介面：明確定義參數與回傳值的型別，使函式更易於正確使用。
- 需要長期維護的程式：型別提示能協助追蹤修改影響範圍，降低出錯機率。
9. 型別標註的實戰範例
以下介紹一些實際使用型別提示的情境，幫助你了解其在開發中的實用性。
資料處理的應用場景
當你在撰寫處理資料的函式時，輸入資料通常是 list、dict 或是更複雜的結構。使用型別標註可以準確表達資料結構，若資料格式錯誤也能提早發現。
from typing import List, Dict
def process_data(data: List[Dict[str, float]]) -> float:
total = 0.0
for item in data:
total += item["value"]
return total
# 使用範例
data = [{"value": 10.5}, {"value": 20.3}, {"value": 30.0}]
print(process_data(data)) # 正確使用方式在這個範例中，process_data 函式的參數 data 被標註為「由字串鍵與浮點數值組成的字典所構成的列表」，讓人一眼就能理解其資料結構。
類別設計的應用場景
型別提示在類別設計中也非常實用。為類別屬性加上型別提示，可清楚表達類別的結構，避免建立實例時傳入錯誤資料。
class Product:
def __init__(self, name: str, price: float, in_stock: bool):
self.name: str = name
self.price: float = price
self.in_stock: bool = in_stock
def update_stock(self, amount: int) -> None:
self.in_stock = amount > 0在這個例子中，Product 類別的 name、price、in_stock 等屬性都明確指定了型別，也讓 update_stock 方法的參數型別一目了然。