～～學習進度表～～

Python 已經內建大多數常用的功能，更多的功能都放在標準程式庫 (standard library) 裡

下表列出官方 Library Reference 整理的所有模組 (module) 分類

每個模組都有為數不等的類別 (class) 、函數 (function) 、常數 (constant) 等定義，需要時可以直接用關鍵字 (keyword) import 引入到自己的程式中使用。

這裡先介紹關鍵字 async 與 await 會用到的 asyncio 模組，主要用在非同步程式設計 (asynchronous programming) 方面，雖然說非同步程式設計的複雜對初學者會有有些複雜，下面我們盡可能以初學者能理解的方式來解釋。

基本上，程式執行的時候是按照程式檔案，從上而下一行程式碼接著一行程式碼去執行，這時候會一直佔用 CPU 資源，但是有時候程式沒辦法及時處理，像是連到某一個網站要求資料，必須等網站回傳資料，如果網站伺服器計算需要時間，這時候我們的程式就會一直佔用 CPU 資源，直到網站回傳資料。

非同步程式設計就是在程式中告訴作業系統，這邊的程式需要等待， CPU 資源可以先分配給其他程式使用，這樣作業系統就會合理去使用 CPU 資源，進而提高程式運作的效率。

下面用個簡單例子來說明需要等待跟不需要等待的差別

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# 引入標準程式庫中的 asyncio
import asyncio

# 定義協程函數
async def main():
    # 等待一秒
    await asyncio.sleep(1)
    # 顯示提示訊息
    print("未輸入...")

# 取得使用者輸入的迴圈
while True:
    # 取得使用者輸入
    user = input("請輸入：")
    # 迴圈結束條件
    if user == "quit":
        break
    # 判斷使用者是否有輸入
    if user:
        # 印出使用者輸入
        print(user)
    else:
        # 等待一秒印出提示訊息
        asyncio.run(main())

# 檔名: std_demo01.py
# 說明:《Python入門指南》的範例程式
# 網站: http://kaiching.org
# 作者: 張凱慶
# 時間: 2023 年 5 月

處理非同步程式設計，要先在第 2 行引入標準程式庫中的 asyncio

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import asyncio

然後要定義協程 (coroutine) 函數

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async def main():
    await asyncio.sleep(1)
    print("未輸入...")

協程函數是在關鍵字 def 之前加上 async

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async def main():

然後在協程函數中加入關鍵字 await ， await 後面接的是可能需要等待的程式碼，這裡用的是 asyncio.sleep(1) ，表示會睡眠一秒

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    await asyncio.sleep(1)

也就是說，程式告訴作業系統，在程式睡眠一秒的時間內，作意系統可以把這一秒的 CPU 資源分配給其他程式使用。

協程函數最底下是印出「未輸入」的提示訊息

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    print("未輸入...")

然後下面是用一個典型 while True 迴圈 (loop) 來取得使用者輸入

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while True:
    user = input("請輸入：")
    if user == "quit":
        break
    if user:
        print(user)
    else:
        asyncio.run(main())

第 14 行利用內建函數 input() 取得使用者輸入

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    user = input("請輸入：")

input() 的參數 (parameter) 為印出的提示訊息，這裡也就是提示在冒號後進行輸入，然後輸入的內容會以字串 (string) 形式指派到變數 (variable) user 中，其實 input() 函數就是一個會一直佔用 CPU 資源的函數， input() 會一直等到使用者按下 Enter 鍵才會結束。

接下來判斷使用者是否輸入 quit ，如果使用者輸入 quit 就會中斷 while True 迴圈，等同結束程式執行

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    if user == "quit":
        break

然後判斷使用者是否有輸入，如果使用者按下鍵盤上除了 Enter 之外的按鍵， user 就會有值，回傳 True ，底下會印出使用者輸入

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    if user:
        print(user)

反倒如果使用者直接按下 Enter 鍵， input() 就會直接回傳空字串，空字串回傳 False ，因此會跳到 else 的部分去執行協程函數 main()

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    else:
        asyncio.run(main())

執行這個程式，一開始就是無限等待使用者輸入

使用者輸入文字，按下 Enter 鍵就會在下一行顯示使用者輸入的文字

如果直接按下 Enter 鍵，就會進入 main() 等待一秒

接著印出提示訊息，接者跳回輸入提示

必須打入 quit 才能讓程式正常結束

以上的例子就是 input() 會持續佔用 CPU 資源等待使用者按下鍵盤上的按鍵，協程函數 main() 會自動睡眠一秒，這一秒期間並不佔用 CPU 資源。

接下來繼續看到幾個標準程式庫中的例子，基本上所有內建識別字 (identifier) 都屬於標準程式庫的定義，例如內建型態跟內建函數，說到內建函數，其中我們最常用到的 print() ，第一個參數是不限個數參數的序對 (tuple) ，也就是可以輸入任意個數的參數值，另外還有關鍵字引數 (keyword argument) sep 及 end 。

sep 的預設值是空格 " " ，至於 end 的預設值則是斷行符號 "\n" ，以下舉一個例子，利用 input 輸入得到 number ，然後在 print() 印出來

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# 使用者輸入
number = int(input("請輸入："))
# 印出使用者輸入
print(number, number, sep="...", end="..")
print(number, end=".")
print(number)

# 檔名: std_demo02.py
# 說明:《Python入門指南》的範例程式
# 網站: http://kaiching.org
# 作者: 張凱慶
# 時間: 2023 年 5 月

第 4 行，第一次使用 print() 是印出兩個 number ，中間以 "..." 分隔，結尾則是 ".."

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print(number, number, sep="...", end="..")

第 5 行，第二次使用 print() 印出一個 number ，並且以 "." 結尾

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print(number, end=".")

第 6 行，第三次使用 print() 印出一個 number ，沒有設定 end 所以預設印出 "\n"

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print(number)

由於第三次呼叫 print() 才印出 "\n" ，因此所有內容會印在同一行

datetime 是標準程式庫中處理時間日期的模組，以下程式示範印出現在時間

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# 從標準程式庫 datetime 引入 datetime
from datetime import datetime

# 取得現在時間
now = datetime.now()
# 格式化現在時間字串
now_str = str(now.hour) + ":" + str(now.minute) + ":" + str(now.second)
# 印出現在時間
print(now_str)

# 檔名: std_demo03.py
# 說明:《Python入門指南》的範例程式
# 網站: http://kaiching.org
# 作者: 張凱慶
# 時間: 2023 年 5 月

先從 datetime 引入 datetime

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print(number)

datetime 是處理日期時間的物件。

利用 datetime 的 now() 會回傳現在的日期時間物件

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now = datetime.now()

然後利用 hour 、 minute 及 second 屬性 (attribute) 組成以冒號區隔的時間字串

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now_str = str(now.hour) + ":" + str(now.minute) + ":" + str(now.second)

最後印出時間字串

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print(now_str)

執行結果如下

最後我們介紹關鍵字 with ， with 主要用在輸入輸出的部分，舉例如下

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# 計數變數
count = 1
# 進行檔案寫入
with open('demo.txt', 'w') as f:
    # 依次寫入第幾行
    while count < 6:
        s = "第" + str(count) + "行\n"
        f.write(s)
        count += 1
# 進行檔案讀取
with open('demo.txt', 'r') as f:
    # 依次印出檔案中的每一行
    for s in f.readlines():
        print(s, end="")

# 檔名: std_demo04.py
# 說明:《Python入門指南》的範例程式
# 網站: http://kaiching.org
# 作者: 張凱慶
# 時間: 2023 年 5 月

第 4 行先用 with 搭配內建函數 open() 開啟檔案，注意這裡 open() 第一個參數為檔案名稱，第二個參數是模式， 'w' 表示寫入

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with open('demo.txt', 'w') as f:

關鍵字 as 後面接的是變數名稱，這裡採用 f ，意思是說利用 open() 開啟 demo.txt 檔案，模式是寫入，因此如果沒有這個檔案就會建立這個檔案，結果變數 f 會連結到 open() 回傳的檔案物件， with 底下縮排的程式碼就是進行檔案處理

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    while count < 6:
        s = "第" + str(count) + "行\n"
        f.write(s)
        count += 1

這段檔案處理的程式碼的重點在第八行

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        f.write(s)

檔案物件的 write() 將參數字串寫入到檔案之中，由於字串結尾都已加入段行符號 "\n" ，因此一次寫入就是一行，這裡一共會寫入五行。

關鍵字 with 其實是處理輸入輸出的語法糖，因為處理輸入輸出要先建立輸入輸出的物件，最後處理完畢要用 close() 關閉輸入輸出物件，用 with 的好處是會自動關閉，我們就不需要考慮是否關閉的問題。

底下第二個 with 則是重新開啟 demo.txt ，模式 'r' 表示讀取

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with open('demo.txt', 'r') as f:
    for s in f.readlines():
        print(s, end="")

然後利用檔案物件的 readlines() 方法印出檔案中的每一行內容，執行結果如下

基礎篇至此把 Python 所有關鍵字都簡略介紹用法，接下來我們開始介紹用 Python 開發軟體的方式，帶領讀者開發 GUI 的編密碼軟體，藉此介紹更多的 Python 寫程式技巧囉！