Python 方法完整指南｜從基礎到應用的徹底解說│Pythonプログラミングの世界

1 1. 前言
2 2. 什麼是 Python 方法？深入解說與函式的差異
3 3. 方法的種類與使用方式（實例 / 類別 / 靜態）
4 4. 認識特殊方法（Magic Methods）
5 5. 內建資料型別的方法總覽
6 6. 活用 Python 方法撰寫高效率程式
7 7. 常見問題（FAQ）
8 8. 總結與後續學習方向

1. 前言

Python 是一種廣受初學者與專業人士喜愛的程式語言。其中，「方法（Method）」是學習 Python 程式設計時不可或缺的重要概念之一。

所謂方法，是物件導向程式設計（OOP）的核心要素之一，也是支撐 Python 靈活性與功能性的關鍵機制。透過理解與函式（Function）的差異與實際使用範例，即使是初學者也能提升程式效率與實現程式碼重複利用。

本篇文章將系統性地介紹 Python 方法的基本概念與進階應用。閱讀後你將學到以下內容：

什麼是方法？它與函式有何不同？
如何使用實例方法、類別方法與靜態方法
Python 中特殊方法（Magic Method）的活用方式
內建資料型別（如 List、Dictionary 等）提供的便利方法
實務範例中的方法應用

本教學不僅適合 Python 初學者建立基礎知識，也能幫助中高階開發者掌握更進階的使用技巧。那麼，我們就從「什麼是方法」開始深入了解吧！

2. 什麼是 Python 方法？深入解說與函式的差異

Python 中的方法是在物件導向程式設計（OOP）語境下使用的「類似函式的結構」。但與函式不同，方法的特點在於它必須綁定於某個物件實例來運作。為了幫助你理解，我們將透過比較方式來說明它與函式的差異。

方法的定義與特性

方法是定義於類別（class）內的函式，用於操作該類別的實例（Instance）。通常會使用參數 self 表示該方法所屬的實例，這使方法能夠存取與操作實例的屬性。

範例：方法的基本結構

class SampleClass:
    def example_method(self):
        print("This is a method!")

# 建立實例並呼叫方法
obj = SampleClass()
obj.example_method()

輸出結果：

This is a method!

上例中的 example_method 就是方法。透過類別實例 obj 呼叫該方法時，self 會指向該實例。

與函式的差異

下表整理出方法與函式的主要差異：

項目	方法（Method）	函式（Function）
定義位置	定義於類別內部	可於類別外部定義
呼叫方式	需透過實例或類別呼叫	可直接呼叫
關聯對象	綁定於特定物件（透過 self）	與任何物件無關
用途	操作物件內部資料	執行通用處理

範例：函式的基本結構

def example_function():
    print("This is a function!")

# 直接呼叫函式
example_function()

方法的用途與優勢

在操作物件資料時，方法提供了高度的靈活性。你可以利用方法初始化、更新或顯示物件的屬性，提升程式的結構與可讀性。

範例：方法的應用優勢

class Counter:
    def __init__(self):
        self.count = 0

    def increment(self):
        self.count += 1

    def display(self):
        print(f"Count: {self.count}")

counter = Counter()
counter.increment()
counter.increment()
counter.display()

輸出結果：

Count: 2

如上所示，透過 increment 與 display 方法，我們可以輕鬆操作並顯示 Counter 實例的狀態。

方法與函式的選擇指引

函式：
適用於與類別無關的通用邏輯。
例如：數學計算、字串處理（如 len()、sum() 等）。
方法：
適用於處理與類別或物件狀態相關的邏輯。
例如：變更物件屬性、處理物件資料。

3. 方法的種類與使用方式（實例 / 類別 / 靜態）

在 Python 中，方法可分為三種類型。了解每種方法的用途與使用方式，有助於根據實際需求選擇最合適的實作方式。本節將說明實例方法、類別方法與靜態方法的差異與使用範例。

3.1. 實例方法

概要
實例方法是與類別的實例（物件）綁定的普通方法。它的第一個參數是 self，代表呼叫該方法的具體實例，並可操作該實例的屬性。

範例：實例方法的使用

class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 設定實例屬性

    def greet(self):
        print(f"Hello, my name is {self.name}.")

# 建立實例並呼叫方法
person = Person("Alice")
person.greet()

輸出：

Hello, my name is Alice.

主要用途

取得或修改實例的屬性。
執行與特定實例相關的操作。

3.2. 類別方法

概要
類別方法是與整個類別綁定的函式。第一個參數是 cls，代表類別本身，並可操作類別層級的屬性。使用 @classmethod 裝飾器來定義。

範例：類別方法的使用

class Circle:
    pi = 3.14  # 類別屬性

    @classmethod
    def calculate_area(cls, radius):
        return cls.pi * radius ** 2

# 透過類別直接呼叫
area = Circle.calculate_area(5)
print(f"Area of the circle: {area}")

輸出：

Area of the circle: 78.5

主要用途

操作整個類別共用的資料。
作為替代建構子建立實例。

範例：替代建構子的定義

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    @classmethod
    def from_string(cls, data_string):
        name, age = data_string.split(",")
        return cls(name, int(age))

# 透過字串資料建立實例
person = Person.from_string("Bob,30")
print(person.name, person.age)

輸出：

Bob 30

3.3. 靜態方法

概要
靜態方法不依賴於任何實例或類別，它不接受 self 或 cls 作為參數。通常用於實作與類別邏輯相關但不需存取內部狀態的功能。定義時需使用 @staticmethod 裝飾器。

範例：靜態方法的使用

class Math:
    @staticmethod
    def add(x, y):
        return x + y

# 直接透過類別呼叫
result = Math.add(3, 5)
print(f"Sum: {result}")

輸出：

Sum: 8

主要用途

不需要存取類別或實例屬性的通用處理。
定義工具函式或輔助邏輯。

3.4. 三種方法的比較表

類型	裝飾器	第一參數	主要用途
實例方法	無	self	操作實例的屬性與資料。
類別方法	@classmethod	cls	操作類別屬性或定義替代建構子。
靜態方法	@staticmethod	無	執行與類別或實例無關的邏輯。

4. 認識特殊方法（Magic Methods）

Python 中的特殊方法（Magic Methods）可用來客製化物件的行為，例如初始化、比較、字串表示等。這些方法的名稱通常以雙底線包圍（例如：__init__），因此又被稱為「Dunder Methods」。

本節將介紹 Python 中常見的特殊方法，並搭配實用範例說明如何使用。

4.1. 特殊方法的基本用途

在定義類別時透過覆寫特殊方法，可以客製化以下操作：

物件初始化（如：__init__）
字串表示（如：__str__）
比較運算（如：__eq__）
運算子操作（如：__add__）

範例：__init__ 方法

class Product:
    def __init__(self, name, price):
        self.name = name
        self.price = price

item = Product("Book", 1500)
print(item.name, item.price)

輸出：

Book 1500

4.2. 常見的特殊方法

`init`：初始化物件

在建立實例時自動被呼叫，用於初始化屬性。

`str`：物件的字串表示

用於 print() 或 str() 呼叫時返回可讀字串。

範例

class Product:
    def __init__(self, name, price):
        self.name = name
        self.price = price

    def __str__(self):
        return f"{self.name} costs {self.price} yen."

item = Product("Book", 1500)
print(item)

輸出：

Book costs 1500 yen.

`len`：定義物件長度

可自訂 len() 函式的回傳行為。

class CustomList:
    def __init__(self, items):
        self.items = items

    def __len__(self):
        return len(self.items)

my_list = CustomList([1, 2, 3])
print(len(my_list))

輸出：

`eq`：自訂等號比較

定義 == 比較時的邏輯。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __eq__(self, other):
        return self.name == other.name and self.age == other.age

person1 = Person("Alice", 30)
person2 = Person("Alice", 30)
print(person1 == person2)

輸出：

True

`add`：自訂加法運算

自定義 + 運算子的行為。

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    def __add__(self, other):
        return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)

    def __str__(self):
        return f"Point({self.x}, {self.y})"

point1 = Point(1, 2)
point2 = Point(3, 4)
result = point1 + point2
print(result)

輸出：

Point(4, 6)

4.3. 特殊方法的實務應用

範例：自定義類別中使用特殊方法

class BankAccount:
    def __init__(self, owner, balance):
        self.owner = owner
        self.balance = balance

    def __str__(self):
        return f"{self.owner}'s account balance: {self.balance} yen"

    def __add__(self, other):
        return BankAccount(self.owner, self.balance + other.balance)

account1 = BankAccount("Alice", 5000)
account2 = BankAccount("Alice", 3000)
merged_account = account1 + account2
print(merged_account)

輸出：

Alice's account balance: 8000 yen

4.4. 使用特殊方法的好處

提升可讀性：讓操作物件的方式更直覺。
客製化功能：根據類別需求定義專屬行為。
展現 Python 的彈性：可擴充內建運算子與函式行為。

5. 內建資料型別的方法總覽

在 Python 中，像是串列（list）、字典（dict）、字串（str）等常見的內建資料型別，都內建了許多實用的方法。本章節將以這三種最常用的資料型別為主，透過範例介紹它們的常見方法與使用方式。

5.1. 串列（list）的方法

串列是 Python 中最常見的資料型別之一，用於處理一系列項目。

`append()`

在串列的末尾新增一個元素。

範例

fruits = ["apple", "banana"]
fruits.append("cherry")
print(fruits)

輸出：

['apple', 'banana', 'cherry']

`extend()`

將另一個串列的所有元素加入原串列中。

範例

numbers = [1, 2, 3]
numbers.extend([4, 5, 6])
print(numbers)

輸出：

[1, 2, 3, 4, 5, 6]

`insert()`

在指定的位置插入元素。

範例

colors = ["red", "blue"]
colors.insert(1, "green")
print(colors)

輸出：

['red', 'green', 'blue']

`remove()`

刪除串列中第一次出現的指定值。

範例

numbers = [1, 2, 3, 2]
numbers.remove(2)
print(numbers)

輸出：

[1, 3, 2]

`sort()`

將串列中的元素按升序排序。

範例

numbers = [5, 3, 8, 1]
numbers.sort()
print(numbers)

輸出：

[1, 3, 5, 8]

5.2. 字典（dict）的方法

字典是一種鍵（key）與值（value）配對的資料型別，適合儲存結構化資料。

`get()`

取得指定鍵對應的值，如果鍵不存在，則返回預設值。

範例

person = {"name": "Alice", "age": 30}
print(person.get("name"))
print(person.get("gender", "Not specified"))

輸出：

Alice
Not specified

`keys()`

取得所有鍵的列表。

範例

person = {"name": "Alice", "age": 30}
print(person.keys())

輸出：

dict_keys(['name', 'age'])

`values()`

取得所有值的列表。

範例

person = {"name": "Alice", "age": 30}
print(person.values())

輸出：

dict_values(['Alice', 30])

`items()`

取得鍵值對的列表，格式為 tuple。

範例

person = {"name": "Alice", "age": 30}
print(person.items())

輸出：

dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 30)])

`update()`

更新字典內容，若鍵已存在則覆蓋，否則新增。

範例

person = {"name": "Alice"}
person.update({"age": 30, "gender": "Female"})
print(person)

輸出：

{'name': 'Alice', 'age': 30, 'gender': 'Female'}

5.3. 字串（str）的方法

字串操作是 Python 中最常見的任務之一。

`upper()`

將字串轉換為全大寫。

範例

text = "hello"
print(text.upper())

輸出：

HELLO

`lower()`

將字串轉換為全小寫。

範例

text = "HELLO"
print(text.lower())

輸出：

hello

`replace()`

將字串中指定文字替換為其他文字。

範例

text = "I like Python"
print(text.replace("Python", "programming"))

輸出：

I like programming

`split()`

依照指定的分隔符拆分字串，返回串列。

範例

text = "apple,banana,cherry"
print(text.split(","))

輸出：

['apple', 'banana', 'cherry']

`strip()`

移除字串前後的空白字元。

範例

text = "   hello   "
print(text.strip())

輸出：

hello

5.4. 善用內建資料型別的方法

上述介紹的各種方法在實際開發中非常實用，能夠讓你寫出簡潔且具效率的程式碼。善用這些方法能顯著提升日常開發的工作效率。

6. 活用 Python 方法撰寫高效率程式

靈活地使用 Python 方法能讓你的程式邏輯更清晰，處理複雜任務時也更具效率。本節將以實際情境為基礎，介紹方法在資料分析、API 操作、檔案處理等方面的應用範例。

6.1. 資料分析中的應用

在進行資料分析時，串列與字典的操作極為常見。以下是條件篩選的範例：

範例：從資料集中篩選符合條件的資料

data = [
    {"name": "Alice", "age": 25, "score": 85},
    {"name": "Bob", "age": 30, "score": 90},
    {"name": "Charlie", "age": 22, "score": 70}
]

# 篩選分數大於等於 80 的人
filtered_data = [person for person in data if person["score"] >= 80]
print(filtered_data)

輸出：

[{'name': 'Alice', 'age': 25, 'score': 85}, {'name': 'Bob', 'age': 30, 'score': 90}]

6.2. 操作 API 回傳資料

處理 API 回傳的 JSON 資料時，常需搭配字串與串列方法進行處理。

範例：整理 API 回傳的使用者資料

response = [
    {"id": 1, "name": "Alice", "active": True},
    {"id": 2, "name": "Bob", "active": False},
    {"id": 3, "name": "Charlie", "active": True}
]

# 取得所有活躍使用者名稱（大寫）
active_users = [user["name"].upper() for user in response if user["active"]]
print(active_users)

輸出：

['ALICE', 'CHARLIE']

6.3. 檔案處理中的應用

利用 strip() 與 split() 等方法可以簡潔處理文字檔案內容。

範例：讀取檔案並格式化資料

# 建立檔案並寫入資料
with open("data.txt", "w") as file:
    file.write("apple,banana,cherry\norange,grape,melon")

# 讀取檔案並轉為串列
with open("data.txt", "r") as file:
    content = file.readlines()

# 處理每行並轉為二維串列
data = [line.strip().split(",") for line in content]
print(data)

輸出：

[['apple', 'banana', 'cherry'], ['orange', 'grape', 'melon']]

7. 常見問題（FAQ）

在學習 Python 方法的過程中，許多人會遇到一些共通的疑問。以下整理出常見問題並提供清楚的解答，幫助你更深入理解方法的運用。

Q1. 方法與函式有什麼不同？

方法與函式的語法相似，但它們的核心差異如下：

項目	方法	函式
定義位置	類別內部	可定義於類別外
呼叫方式	透過實例或類別呼叫	可直接呼叫
關聯對象	與特定物件或類別綁定（使用 self 或 cls）	獨立執行，與物件無關
主要用途	操作物件內部資料	執行通用邏輯

Q2. 特殊方法適用於哪些情境？

特殊方法（又稱魔術方法）在以下幾種情境中特別有用：

初始化物件：使用 __init__ 自動設定屬性。

class Example:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

自訂字串表示方式：使用 __str__ 控制 print() 或 str() 輸出內容。

class Example:
    def __str__(self):
        return "自訂輸出字串"

自訂運算行為：使用 __add__、__mul__ 等方法定義加法或乘法的邏輯。

class Number:
    def __add__(self, other):
        return "自訂加法"

Q3. 類別方法與靜態方法的差異是什麼？

項目	類別方法	靜態方法
裝飾器	@classmethod	@staticmethod
第一參數	cls（代表類別）	無
可存取範圍	可操作類別層級屬性或方法	不依賴類別或實例狀態

使用情境示例如下：

類別方法： 適用於操作共用資料或提供替代建構子。

@classmethod
def method_name(cls):
    pass

靜態方法： 適用於工具性質的函式或邏輯處理。

@staticmethod
def method_name():
    pass

8. 總結與後續學習方向

8.1. 內容回顧

本篇文章完整介紹了 Python 方法的基礎與應用。方法是理解物件導向程式設計的重要一環，也是撰寫高效率程式的核心工具。以下為本文的重點整理：

方法的基本概念

方法是綁定於特定物件的函式，用來操作或查詢物件的狀態。
透過理解方法與函式的差異，有助於適當地選用結構。

三種方法類型

實例方法：操作實例屬性與邏輯。
類別方法：操作類別層級屬性與資料。
靜態方法：獨立邏輯，與類別或實例無關。

特殊方法（魔術方法）

用來自訂物件初始化、運算子行為、字串轉換等。

內建資料型別的方法

串列、字典、字串等都具備強大且實用的方法，能簡化日常開發。

實務應用範例

資料分析、API 處理、檔案操作、視覺化等皆可活用方法。

解答常見疑問

進一步釐清初學者常見的概念模糊點，例如：方法與函式的差異、特殊方法的用法等。

8.2. 推薦的學習方向

透過本文，你已掌握 Python 方法的基礎，接下來可進一步探索下列主題：

深入物件導向設計（OOP）

學習繼承（Inheritance）、多型（Polymorphism）、抽象類別（Abstract Class）等設計原則。
推薦主題：類別繼承、設計模式（Design Patterns）。

裝飾器（Decorator）與進階應用

在掌握 @classmethod 與 @staticmethod 的基礎上，學習自訂裝飾器可大幅提升程式彈性。
推薦主題：@property、函式包裝。

善用標準與外部函式庫

活用 Python 標準函式庫與第三方套件能加速開發流程。
推薦主題：pandas、NumPy、matplotlib 等。

進行實際專案練習

透過實作專案，累積開發經驗。可從小型專案逐步擴展。
推薦專案：CRUD 系統、資料處理自動化腳本。

活用官方文件

養成參考官方文件的習慣，有助於學習新方法與查詢功能。
連結：Python 官方文件（繁體中文）

3.13.2 Documentation

…

8.3. 結語

掌握 Python 方法不僅能提升程式品質，還能讓你更有效率地解決問題。未來透過專案實作與持續學習，你將能靈活運用方法，打造出穩定且具可讀性的 Python 應用程式。

Python 方法完整指南｜從基礎到應用的徹底解說

1. 前言

2. 什麼是 Python 方法？深入解說與函式的差異

方法的定義與特性

與函式的差異

方法的用途與優勢

方法與函式的選擇指引

3. 方法的種類與使用方式（實例 / 類別 / 靜態）

3.1. 實例方法

3.2. 類別方法

3.3. 靜態方法

3.4. 三種方法的比較表

4. 認識特殊方法（Magic Methods）

4.1. 特殊方法的基本用途

4.2. 常見的特殊方法

__init__：初始化物件

__str__：物件的字串表示

__len__：定義物件長度

__eq__：自訂等號比較

__add__：自訂加法運算

4.3. 特殊方法的實務應用

4.4. 使用特殊方法的好處

5. 內建資料型別的方法總覽

5.1. 串列（list）的方法

append()

extend()

insert()

remove()

sort()

5.2. 字典（dict）的方法

get()

keys()

values()

items()

update()

5.3. 字串（str）的方法

upper()

lower()

replace()

split()

strip()

5.4. 善用內建資料型別的方法

6. 活用 Python 方法撰寫高效率程式

6.1. 資料分析中的應用

6.2. 操作 API 回傳資料

6.3. 檔案處理中的應用

7. 常見問題（FAQ）

Q1. 方法與函式有什麼不同？

Q2. 特殊方法適用於哪些情境？

Q3. 類別方法與靜態方法的差異是什麼？

8. 總結與後續學習方向

8.1. 內容回顧

8.2. 推薦的學習方向

8.3. 結語

【用 Python 輕鬆取得檔案名稱】os.path.basename() 的用法與相關函式完整解析

使用 Python 一行寫 if 條件語句的方法～活用三元運算子與列表推導式的高效寫法

`init`：初始化物件

`str`：物件的字串表示

`len`：定義物件長度

`eq`：自訂等號比較

`add`：自訂加法運算

`append()`

`extend()`

`insert()`

`remove()`

`sort()`

`get()`

`keys()`

`values()`

`items()`

`update()`

`upper()`

`lower()`

`replace()`

`split()`

`strip()`