Python 程式設計的世界

Python內建函式徹底解析｜新手必學的用法、類型與高效學習方法

Python 實踐指南
佐川 直弘 | Naohiro Sagawa
By 佐川 直弘 | Naohiro Sagawa (運営者)
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目次

1. 前言

Python 是一種深受新手到專業開發者喜愛的程式語言。其中一個讓 Python 如此受歡迎的原因，就是它所提供的「內建函式」。這些內建函式可以輕鬆實現許多基本功能，因此對於剛開始學習 Python 的人來說，是非常重要且必學的功能之一。

內建函式的最大魅力在於它的「便利性」。不需要額外安裝模組，只要安裝好 Python，就可以馬上使用。即使是第一次接觸 Python 的人，也能立即上手。而且常用的函式名稱簡潔直觀，讓人一看就懂，使用上毫無壓力。

例如，想知道清單中的元素數量時，可以使用 len() 函式；若要取得數值的絕對值，則可以使用 abs() 函式，只需要一行程式碼就能完成處理。這不僅減少了程式碼量，也提升了程式的可讀性。

為什麼要學習內建函式？

學會使用 Python 的內建函式，是提升程式設計效率的第一步。以下是無論新手或進階開發者，都應該掌握內建函式的幾個理由：

  1. 讓程式碼更簡潔
    善用內建函式，可以用簡單的方式完成複雜的操作。例如，若要找出清單中的最大值，自己撰寫邏輯會需要多行程式碼，但用 max() 函式只需一行即可。
  2. 節省開發時間
    內建函式是由 Python 開發團隊優化設計的，因此效率高、速度快，能大幅減少自行實作時花費的時間。
  3. 減少錯誤發生
    內建函式經過充分測試，相較於自行撰寫的函式，更不容易出錯，程式也更可靠。

本文內容概要

本篇文章將依照以下架構，系統性介紹 Python 的內建函式：

  • 2. 什麼是 Python 的內建函式？
    說明內建函式的基本概念與特徵。
  • 3. 內建函式的分類
    依功能分類介紹常用函式，例如數值處理、序列操作、型別轉換等。
  • 4. 學習內建函式的技巧
    說明如何有效記憶常用函式，以及推薦的學習方式。
  • 5. 總結
    回顧全文並提供下一步的學習建議。

本文會搭配實際範例與程式碼，讓即使是剛接觸 Python 的讀者也能輕鬆理解。閱讀完後，你將能掌握內建函式的基礎用法，並提升寫程式的效率與技巧。

2. 什麼是 Python 的內建函式？

Python 的內建函式是程式開發中非常實用的工具，屬於 Python 預設提供的標準功能。使用這些函式不需額外設定或匯入模組，安裝好 Python 就能直接使用。本章將詳解內建函式的基本特性與優點。

內建函式簡介

所謂內建函式（Built-in Function），是已經內嵌在 Python 解譯器中的函式。這些函式在執行程式時可以直接使用，無須安裝其他函式庫或套件。以下是內建函式的主要特點：

  1. 隨裝即用
    內建函式在安裝 Python 時就已包含其中，因此可直接在程式碼中呼叫。例如使用 print() 函式可以輸出文字至螢幕。
   print("哈囉，Python！")
  1. 通用性高
    內建函式支援數值運算、字串處理、型別轉換、清單操作等多種用途，幾乎涵蓋大多數基礎開發需求。
  2. 符合 Python 的設計哲學
    這些函式設計上簡潔且直觀，容易理解，即使是初學者也能快速掌握並開始使用。

內建函式的優勢

使用內建函式帶來的主要優勢如下：

提升程式碼效率

透過內建函式，可以大幅減少程式碼行數。例如，若要找出清單中的最大值，手動寫法如下：

numbers = [5, 3, 8, 2, 9]
max_value = numbers[0]
for num in numbers:
    if num > max_value:
        max_value = num
print(max_value)  # 輸出: 9

但使用 max() 函式，只需一行：

numbers = [5, 3, 8, 2, 9]
print(max(numbers))  # 輸出: 9

降低錯誤率

內建函式由官方團隊開發並經過嚴格測試，比自製函式更穩定、安全。這有助於避免常見的錯誤與 Bug。

提升效能

內建函式在 Python 的內部實作中已經最佳化，許多情況下比自行撰寫的程式碼執行速度更快。

常見的內建函式範例

以下介紹幾個常用的 Python 內建函式：

  1. len()
    取得序列（如清單、字串）的元素數量。
   my_list = [10, 20, 30]
   print(len(my_list))  # 輸出: 3
  1. type()
    檢查物件的資料型別。
   print(type("Python"))  # 輸出: <class 'str'>
  1. sum()
    將清單或元組中的數值加總。
   numbers = [1, 2, 3, 4]
   print(sum(numbers))  # 輸出: 10
  1. sorted()
    將序列排序（升序或降序）。
   scores = [70, 90, 80]
   print(sorted(scores))          # 輸出: [70, 80, 90]
   print(sorted(scores, reverse=True))  # 輸出: [90, 80, 70]
  1. input()
    接收使用者輸入。
   name = input("請輸入你的名字：")
   print(f"哈囉，{name}！")

小結

Python 的內建函式是寫程式時不可或缺的基礎工具。因為方便又萬用，建議在學習 Python 初期就好好掌握。接下來的章節中，我們會依功能類型對這些函式進行分類，並搭配範例進一步說明。

3. 內建函式的分類

Python 提供了各種功能豐富的內建函式。若依功能分類來學習，將能更有效掌握並靈活運用。本章將會依據不同的功能類型，介紹 Python 中幾個常見的內建函式及其使用範例。

數值處理類函式

這類函式主要用於數學運算或處理數值資料，常用於統計、邏輯判斷等情境。

常見函式

  1. abs()：回傳數值的絕對值。
   print(abs(-10))  # 輸出: 10
  1. round()：將數值四捨五入至指定的小數位數。
   print(round(3.14159, 2))  # 輸出: 3.14
   print(round(2.718, 0))   # 輸出: 3.0
  1. pow()：計算指定數值的次方（a 的 b 次方）。
   print(pow(2, 3))  # 輸出: 8
  1. min() / max()：取得序列中的最小值或最大值。
   numbers = [5, 3, 8, 2]
   print(min(numbers))  # 輸出: 2
   print(max(numbers))  # 輸出: 8

序列操作類函式

用於操作列表（List）、元組（Tuple）、字串（String）等序列資料的函式，在資料處理與搜尋時相當實用。

常見函式

  1. len()：取得序列中的元素數量。
   my_list = [1, 2, 3, 4]
   print(len(my_list))  # 輸出: 4
  1. sorted()：將序列排序，可選擇升序或降序。
   scores = [70, 90, 80]
   print(sorted(scores))          # 輸出: [70, 80, 90]
   print(sorted(scores, reverse=True))  # 輸出: [90, 80, 70]
  1. zip()：將多個序列的對應元素配對成元組。
   names = ["Alice", "Bob"]
   scores = [85, 90]
   print(list(zip(names, scores)))  # 輸出: [('Alice', 85), ('Bob', 90)]
  1. reversed()：將序列反轉。
   word = "Python"
   print("".join(reversed(word)))  # 輸出: nohtyP

型別轉換類函式

這些函式用來將資料從一種類型轉換為另一種，例如將字串轉為數字、將清單轉為元組等。

常見函式

  1. int()：將字串或浮點數轉換為整數。
   print(int("123"))  # 輸出: 123
   print(int(3.9))    # 輸出: 3
  1. float()：將字串或整數轉換為浮點數。
   print(float("3.14"))  # 輸出: 3.14
  1. str()：將數值或物件轉換為字串。
   print(str(123))  # 輸出: '123'
  1. list() / tuple()：將可迭代物件轉換為清單或元組。
   my_tuple = (1, 2, 3)
   print(list(my_tuple))  # 輸出: [1, 2, 3]

其他實用函式

這些函式不屬於特定分類，但在開發過程中經常使用，非常實用。

常見函式

  1. print()：在終端機輸出資料。
   print("Hello, World!")  # 輸出: Hello, World!
  1. input()：接收使用者輸入。
   name = input("請輸入你的名字：")
   print(f"哈囉，{name}！")
  1. help()：顯示函式或模組的說明資訊。
   help(len)  # 顯示 len 函式的說明
  1. range()：產生一個整數範圍。
   for i in range(5):
       print(i)  # 輸出: 0, 1, 2, 3, 4

小結

Python 的內建函式依功能可分為多種類別，各自對應不同的應用場景。透過這樣的分類方式學習，可以幫助你在實際撰寫程式時，快速找到合適的工具來解決問題。

下一章，我們將介紹學習這些內建函式的實用技巧與高效學習方法。

4. 學習 Python 內建函式的技巧

Python 的內建函式數量龐大，一次記住所有內容並不容易。不過，只要掌握一些關鍵技巧，就能有效率地學會常用函式，並靈活運用於實際開發中。本章將介紹幾個實用的學習方法。

從常用函式開始學習

並非所有內建函式都會在日常開發中頻繁使用，因此建議先從最常見、最實用的函式開始學起。

常見函式範例

  1. print()：用於輸出結果或除錯。
   print("開始學習 Python！")
  1. len()：取得序列的長度（例如清單或字串）。
   my_list = [1, 2, 3, 4]
   print(len(my_list))  # 輸出: 4
  1. input()：接收使用者輸入。
   name = input("請輸入你的名字：")
   print(f"哈囉，{name}！")
  1. int() / str()：進行資料型別轉換。
   age = int(input("請輸入你的年齡："))
   print(f"你的年齡是 {age} 歲。")

掌握這些基本函式，有助於穩固你的 Python 程式設計基礎。

善用官方文件

Python 官方文件是學習內建函式最可靠的資訊來源。以下是幾個實用方式：

  1. 查找函式說明
  1. 實作範例
  • 試著將文件中的範例程式碼實際執行，觀察輸出。
  • 並思考如何應用在自己的程式中，加深理解。
  1. 使用 help() 查詢
  • 若臨時忘記函式用途，可以用 help() 函式查看說明。
   help(len)  # 顯示 len 函式的使用說明

實際撰寫程式練習

學習函式最有效的方法，就是親自撰寫程式。可從簡單的練習題目開始操作。

練習題範例

  1. 清單操作
  • 找出清單中的最大值與最小值。
   numbers = [5, 12, 8, 3]
   print(max(numbers))  # 輸出: 12
   print(min(numbers))  # 輸出: 3
  1. 反轉字串
  • 輸入一段文字並將其反轉輸出。
   text = input("請輸入文字：")
   print("反轉後：", text[::-1])
  1. 資料型別轉換與合併
  • 將整數轉為字串並合併輸出。
   num1 = 10
   num2 = 20
   result = str(num1) + " 和 " + str(num2)
   print("合併結果：", result)

活用線上學習資源

善用網路上的學習資源，能讓學習更有效率。

推薦資源

  1. 教學網站
  • 如 Codecademy、Python.org 官方教學等。
  • 透過互動練習了解函式用法。
  1. 問答社群
  • 參考 Stack Overflow、PTT 程式板、巴哈姆特程式版等討論區的解法與經驗。
  1. YouTube 教學影片
  • 觀看初學者向的教學影片，跟著操作學習。

嘗試製作小型專案

進行實作專案能有效提升內建函式的應用能力。

專案範例

  1. 簡易計算機
  • 使用 input() 取得輸入，再進行加減乘除的計算。
  1. 字串統計工具
  • 計算輸入字串的長度與各字元出現次數。
  1. 數值排序器
  • 將清單中的數值使用 sorted() 排序，顯示升序與降序結果。

小結

若想有效學會 Python 的內建函式，建議從常用函式開始，並搭配官方文件與線上資源輔助學習。同時，透過實作練習與小專案實戰，能讓你自然掌握函式用法，為之後進一步學習打下良好基礎。

年収訴求

5. 總結

Python 的內建函式是提升程式效率與可讀性的重要工具。本文從基礎概念開始，介紹了常見函式的用法、分類方式與學習技巧，幫助你快速掌握這項實用技能。

本文重點整理

  1. 內建函式的特點
  • 安裝 Python 後即可使用，無需額外模組。
  • 簡化程式處理，減少程式碼量。
  1. 分類學習更有效
  • 數值處理： abs(), round(), max() 等。
  • 序列操作： len(), sorted(), zip() 等。
  • 型別轉換： int(), str(), float() 等。
  • 其他常用函式： print(), input(), help() 等。
  1. 學習建議
  • 從常見函式開始，結合文件與實作學習。
  • 透過簡單練習或專案應用，加深記憶與理解。

進一步學習方向

當你已熟悉內建函式後，可以繼續挑戰以下主題，提升程式能力：

自訂函式

學習如何自行定義函式，處理更具彈性的任務。

def greet(name):
    return f"哈囉，{name}！"

print(greet("小明"))

使用標準函式庫

活用 Python 內建的標準函式庫，例如 math 或 datetime，可處理更進階的問題。

使用外部套件

學習使用像是 NumPy、Pandas 等第三方套件，進行資料分析、機器學習等應用。

物件導向程式設計（OOP）

掌握 Python 的物件導向機能，建立更有組織的程式架構。

善用內建函式的好處

熟練使用 Python 的內建函式，可帶來以下三大效益：

  1. 提升開發速度： 快速完成常見處理。
  2. 提升可讀性： 程式碼簡潔，易於理解與維護。
  3. 提升穩定性： 使用已經測試過的官方函式，減少錯誤發生。

結語

透過本篇文章，你已經了解 Python 內建函式的重要性與實際應用方式。未來在撰寫程式時，請善加活用這些工具，享受 Python 帶來的「簡潔」與「高效」。