Chapter 2 Python物件運算

一般運算(operation)與method的不同處在於：

• method是直接作用在物件上，而operation不是；

• operation: 針對一個情境去呈現結果，如： 2+3, 或2>3, 或(a<b and b<c)。

a=2
b=3
c=5
a+b
a>b
(a>b or a<c)
a; b; c # 內容沒有改變

• method: 直接作用在一個物件上可使用的方法，寫法為物件.method(…)，如：

listA=[2,3,"b"]
listA.append(5)
listA # 內容改變了 (mutable)
stringA="Hello"
stringA.upper()
stringA # 內容沒有改變 (immutable)

• 只有method有可能「直接改變」物件內容。

2.1 Operations

2.1.1 數值

數學運算

3+3
3-2
3*2
3/2
3//2 # 除2的整數部份 （數學上稱為modulo）
3**4 # 4次方

關係邏輯

3>4
3>=4
3==3
3!=4

上述的運算只能針對一維數值物件，不能用在List上，即使List內元素皆為數值。

numList=[3,2,11,43]

使用list comprehension：
* 計算numList每個值+3
* 判斷numList每個值是否>10

但list可以和list做+

numList=[3,2,11,43]
numList

numList + [3] # 將list [3]接在後面
numList + ["a","b"]

list可以和整數做*

numList*2 # list複製兩次接在一起

對數值向量運算會需要使用到NumPy模組，稍後章節會介紹。

2.1.2 字串

「佔」有幾個字（元）的位置：

a="Hello"
len(a) # 字（串）的長度
b=["Hello"]
len(b) # list元素個數

2.1.2.1 concatenate

x = "Hello " + "World"
x

2.1.2.2 repeat

y = "wow..."*3
y

2.1.2.3 substring

由於Python將string class的每個字元當成它的每個元素，所以可輕易用元素粹取概念拿出其中的subset

x
x[0:5]

其他常見operators: https://www.w3schools.com/python/python_operators.asp

2.1.3 List

listB=["A","B","C"]
listC=[1.,2.,3.]
listB+listC
listB*3

2.1.4 relational operator

is/is not: 是否相同「物件」（含記憶體位置） ==: 是否相同「值」

x=[1,2,3]
y=[1,2,3]
x is y
x is not y
x==y

另一個比較兩物件相同的操作是is/is not（不常用）: 是否相同「物件」（含記憶體位置）

x is y
x is not y

in：屬於

5 in [1,5,3]
[5] in [1,5,3]

以下何者為True:

5 in [[1],[5],[3]]
[5] in [[1],[5],[3]]

x = set([1, 2, 3, 1, 3, 5]) 
x
# {1, 2, 3, 5}  
3 in x

集合交（|/&）聯集

x = set([1, 2, 3, 1, 3, 5]) 
y = set([1, 7, 8, 9])

# union 聯集
x | y   

# join 交集
x & y   

2.1.5 logical operator

and: 皆為真。 （如：x < 5 and x < 10） or: 其中之一為真。（如：x < 5 or x < 10） not: 將真改偽，偽改真。（如：not(x < 5 and x < 10)）

x=3
x<5 and x<10
x<5 or x>4
not(x<5 or x>4)

有些程式語言的and, or, not是使用&, |, ~，在Python它們有不同的意思（很少會用到，請盡量避免）。

listF=[2,5,10,11,-1,7]

• 判斷第一個元素是否>3
  
• 判斷第二個元素是否>3
• 使用list comprehension產生一個個別元素是否>3的list

listG=[4,7,-2,10,11,15]

• 使用list comprehension產生一個listG個別元素是否>listF個別元素的list

2.1.5.1 class change

以下是常見函數，非operators

float("12") # 字串12轉數字
int("12") # 字串12轉整數
str(12) # 數字12轉字串

要小心class change並不會將向量物件的每個元素個別做class change

listC=[2,3,4]
str(listC)

請將listC裡的每個元素轉成字串。

Generator comprehension： (<expression> for <var> in <iterable>) 中的<iterable>指得是可被一一取出元素的物件。

如以下字串，dict，list：

[i for i in "abc"]
[i for i in {"A": 25, "B": 1, "C": 44}]
[i for i in [0,5,8]]

若我們想建立一個代表物件裡元素index的iterable，可以使用range(start_from,end_before,difference)

list2iter=["a",2,"c"]
[i for i in [0,1,2]]
[i for i in range(0,3)] 
[i for i in range(0,len(list2iter))] 

[type(list2iter[i]) is str for i in range(0,3)]

產生判斷以下list各元素是否為list class的True/False list:

list3iter=["a",True,[1,3],4]

2.2 Method

2.2.1 字串

常見methods

x="i am steven."
x.capitalize() # 開頭大寫
x.center(20) # 20個字元長度，描述放中間
x.upper() # 全大寫
x.lower() # 全小寫
x.find("steven") # steven開始的位置

注意與list methods不太相同的是，這些string methods並不會更動原始物件內容——因為atomic types, such as string, float, etc, are immutable。

切割字串

x1,x2,x3=x.split() # 以空格切
print(x1)
print(x2)
print(x3)

y="王小明,45歲,血型:A"
y1,y2,y3=y.split(",") # 以,切
print(y1); print(y2); print(y3)

print(y.split(",",1)) # 只切（前面數來）第一刀
print(y.split(",",2)) # 只切（前面數來）二刀

合併字串

string.join(): 用string來合併字串

" ".join(["用", "空格", "把", "字", "連起來"])

使用append method比+在記憶體管理會更有效率:

"大"+"家"+"好"
''.join(["大","家","好"])

字元/空白移除

Strip of whitespace:

string.strip(): 移除兩側空白
string.lstrip(): 移除左側空白
string.rstrip(): 移除右側空白

" 你好嗎？ ".strip()
" 你好嗎？ ".lstrip()
" 你好嗎？ ".rstrip()

字元替換

" 你好嗎？ ".strip("嗎？ ")
" 你好嗎？ ".replace("嗎？","!")

格式替換

"{0}的{1}成績是{2}".format("小明", "經原", 50)  
"{}的{}成績是{}".format("小明", "經原", 50) 
"{1}的{0}成績是{2}".format("經原","小明", 50)   


"{name}的{subject}成績是{grade}".format(
  name="小明",grade=50,subject="經原") 

其他更動

若要更動方式不在string methods，可用以下策略：

• 改成list of character使用list()。

• 更動完再用" ".join()。

x="上海"
xlist=list(x)
xlist.reverse()
print(xlist)
"".join(xlist)

greeting="Hellow zorld"
iWrong=greeting.find('z')
greeting=list(greeting)
greeting[iWrong]="w"
"".join(greeting)

2.2.2 list

新增一筆

新增「一筆」元素

list0=["a","b","c"]
list0Copy=list0.copy()

# 使用method
list0.append("d") # list0裡新增一筆
list0

# 使用operation
list0Copy+["d"] 
list0Copy

operation只有用=回存時才會改變物件值：

list0Copy
list0Copy=list0Copy+["d"]
list0Copy

append method可否一次加兩個元素？

listA=["小明",["微積分",70],["會計學",81]]

使用append method新增經濟學成績使其內容如下。

[‘小明’, [‘微積分’, 70], [‘會計學’, 81], [‘經濟學’, 77]]

延伸

延伸串接兩個list

listB=["花花",["微積分",90],["會計學",61]]
listBCopy=listB.copy()

listB
listB.extend(listA)
len(listB)
print(listB)

插入

x = [1, 2, 3]
x.insert(2, "hello")
print(x)
# [1, 2, 'hello', 3]
x.insert(0, "start")
print(x)
# ['start', 1, 2, 'hello', 3]
x.insert(-1,"hi")
print(x)

刪除

x=['start', 1, 2, 'hello', 'hi', 3]
print(x)

x.__delitem__(0) # 刪一個的method
print(x)

對任何物件，一般使用del:
* 若物件mutable, 可刪內容元素
* 若物件immutable， 只可刪除整個物件

x
del x[2:4] #刪除數個元素
print(x)

del x #刪除整個物件
print(x)

y="hello"
y[1:3]
del y #無法 del y[1:3]

使用string-list轉換方式將y[1:3]刪除。

移除符合條件值元素

移除符合條件值的「第一個」元素

y=[1,2,3,5,3,4]
print(y)
y.remove(3)
print(y)

排序

z = [[3, 5], [2, 9], [2, 3], [4, 1], [3, 2]]
len(z)
print(z)

z.sort() # lexicographic sorting
print(z)

z.sort(key=sum) # based on sum function
print(z)

請將z改由大排到小。

找元素值位置

listA=["Helen", "Alex", "John", "Mark","Alex"]
listA.index("Alex") # 只找第一個出現的

找出所有“Alex”出現的index

數重覆次數

listB=[1,2,3,3,3,3,4,7]
listB.count(2)
listB.count(3)

2.2.3 Tuple

tuple為immutable，

tupleA=(1,3,2,3)

tupleA.count(3) # 數3出現次數
tupleA.index(3) # 3第一次出現的index

一個元素的tuple要放一個逗號，否則會視為atomic type。

list1=[2]
set1={2}
tuple1Wrong=(2)
tupleA=(2,)

list1; set1; 
tuple1Wrong
tupleA

2.2.4 Set

x = set([1, 2, 3, 1, 3, 5]) 
x
# {1, 2, 3, 5}  

增加成員: add/update

# 增加集合成員
x
x.add(6)    # 加一個
x

x
x.update({7,8}) # 加多個
x

移除成員: remove, difference, difference_update

# 移除成員
x
x.remove(5) # 移一個
x

x
x.difference({7,8,10}) # 移多個，x - {7,8,10}
x # 並沒有更動

x
x.difference_update({7,8,10})
x

2.3 dictionary

2.3.1 增加元素

dictionary可以直接增加不存在的index

dictionaryA={
  "日期": [2001,2002,2003],
  "金額": [21000,33000,45880]}
dictionaryA

dictionaryA["數量"]=[100,200,300]
dictionaryA

注意list要增加元素只能使用append, insert或extend methods.

2.3.2 檢視keys

dictionaryA.keys()

dictionaryA.keys() 是不是iterable?

2.3.3 檢視values: values

dictionaryA.values()

將dictionaryA的三個values分別存在三個list物件裡（分別叫objDate, objRevenue, objQuantity）

2.3.4 檢視成對(key, value): items

將key:value一對對以tuple形式顯示

dictionaryA.items()

2.3.5 檢查某key值存不存在: in (operation)

"日期" in dictionaryA

2.3.6 取出key下的value: get

取出符合key值的value

dictionaryA.get("日期")
dictionaryA.get("品項")
dictionaryA.get("品項","無此key")

找出dict_finStatement中’營業利益（損失）‘為負的’公司名稱’

import pandas as pd

finStatement=pd.read_csv("http://mopsfin.twse.com.tw/opendata/t187ap06_O_ci.csv")
dict_finStatement=finStatement.to_dict()

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