แนะนำภาษา Python เบื้องต้น

Introduction to Python

• ภาษาไพทอนเป็นภาษาโปรแกรมระดับสูงที่ได้รับความนิยม
• หลักสูตรนี้เป็นการแนะนำภาษาไพทอนและการเขียนโปรแกรมเบื้องต้น

ประวัติความเป็นมา

• Python พัฒนาขึ้นในปี 1989 โดย Guido van Rossum ที่สถาบันวิจัยแห่งชาติ ด้านคณิตศาสตร์และวิทยาการคอมพิวเตอร์ ณ เมืองอัมสเตอร์ดัม, ประเทศเนเธอร์แลนด์
• Python นำลักษณะเด่นของภาษา ABC, Modula-3, C, C++, Algol-68, SmallTalk และ Unix shell มารวมกัน
• มีการเพิ่มคุณสมบัติที่ดี เช่น คลาส และมี interface ที่ช่วยให้เขียนโปรแกรมได้ง่ายขึ้น

คุณลักษณะของภาษา Python

• เป็นภาษาที่จัดอยู่ในกลุ่ม Interpreter ซึ่งจะแปลและทำงานทีละคำสั่งในขณะที่โปรแกรมทำงาน (process at runtime)
• มีลักษณะ interactive คือ สามารถพิมพ์คำสั่งและทำงานในลักษณะโต้ตอบได้ทันที
• เป็นภาษาที่ได้รับความนิยม ง่ายต่อการเรียนรู้ เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นเขียนโปรแกรม

โปรแกรมแรก (First program)

• สัญลักษณ์ # ใน Python คือ comment หรือส่วนที่ไพทอนจะไม่นำไปประมวลผล
• Comment สามารถเขียนได้ทีละ 1 บรรทัด โดยใช้ # นำหน้าข้อความที่ต้องการ comment
• คำสั่ง print() เป็นฟังก์ชันที่ใช้แสดงผลข้อความออกทางหน้าจอ โดยข้อความที่จะแสดงผลจะอยู่ในเครื่องหมายคำพูด เช่น "Welcome to Python!"
• ผลลัพธ์ที่ได้จากการรันโปรแกรมนี้คือข้อความ "Welcome to Python!" ที่ปรากฏบนจอภาพ

การทำงานของภาษา Python

• Python สามารถ execute ได้ 2 แบบ:

INTERACTIVE MODE PROGRAMMING

• เป็นการพิมพ์คำสั่งโดยตรงเพื่อให้ Python แปลและทำงานทันที

SCRIPT MODE PROGRAMMING

• เขียนคำสั่งหรือโปรแกรมใน editor (เช่น IDLE) แล้วบันทึกไฟล์เป็นนามสกุล .py จากนั้นจึงรันไฟล์

ตัวแปร (Variable)

• ตัวแปร (variable) คือการจองพื้นที่ในหน่วยความจำเพื่อเก็บข้อมูล โดยขนาดของพื้นที่ขึ้นอยู่กับชนิดของข้อมูล

ข้อกำหนดในการตั้งชื่อตัวแปร

• ต้องขึ้นต้นด้วยตัวอักษร (A-Z หรือ a-z) หรือเครื่องหมาย underscore (_) เท่านั้น
• ตัวอักษรที่ตามมาสามารถเป็นตัวอักษร (A-Z หรือ a-z), ตัวเลข (0-9) หรือเครื่องหมาย underscore (_)
• ห้ามใช้ชื่อซ้ำกับคำสงวน (Reserved Word)
• ห้ามมีช่องว่างภายในชื่อ
• ตัวอักษรพิมพ์เล็กและพิมพ์ใหญ่ถือว่าเป็นตัวแปรที่แตกต่างกัน (case-sensitive) เช่น NUM, Num, และ num คือตัวแปรคนละตัวกัน

คำสงวน (Reserved words)

• ต้องไม่ใช้คำสงวนเป็นค่าคงที่ ชื่อตัวแปร หรือ identifier อื่น ๆ ใน Python
• คำสงวนทั้งหมดประกอบด้วยตัวอักษรพิมพ์เล็กเท่านั้น

ตัวอย่างการตั้งชื่อตัวแปร

• 123MyID: ผิด, ขึ้นต้นด้วยตัวเลข
• _ThinkBig: ถูกต้อง
• mylife@CMU: ผิด, ห้ามใช้เครื่องหมาย @
• Pin number: ผิด, ห้ามเว้นวรรค
• Dorm_number: ถูกต้อง

การกำหนดค่าให้ตัวแปร (Assignment statement)

• ใน Python ไม่จำเป็นต้องประกาศชนิดข้อมูลของตัวแปรล่วงหน้า การประกาศจะเกิดขึ้นอัตโนมัติเมื่อกำหนดค่า
• ใช้เครื่องหมาย = ในการกำหนดค่าให้ตัวแปร
• ตัวอย่าง:
  • score = 75 (ตัวแปร score เก็บจำนวนเต็ม 75)
  • gpa = 2.85 (ตัวแปร gpa เก็บจำนวนจริง 2.85)

ตัวอย่างการกำหนดค่าหลายตัวแปรพร้อมกัน (multiple assignment)

• กำหนดค่าเดียวให้หลายตัวแปร: a = b = c = 1
  • ทุกตัวแปร (a, b, c) มีค่าเป็น 1
• กำหนดค่าต่างกันให้หลายตัวแปร: a, b, c = 1, 2, "john"
  • a เก็บจำนวนเต็ม 1, b เก็บจำนวนเต็ม 2, และ c เก็บข้อความ "john"

ชนิดข้อมูล (Data type)

• int: จำนวนเต็ม (integer) เช่น 2, 50, 1009
• float: จำนวนจริงหรือทศนิยม เช่น 15.20, -21.9
• boolean: ค่าความจริง (True, False) ซึ่งใช้ในการเปรียบเทียบและตรวจสอบเงื่อนไข
  • การเปรียบเทียบ 4 > 1 ให้ผลลัพธ์ True
  • การเปรียบเทียบ 6 > 7 ให้ผลลัพธ์ False
• string: ชุดตัวอักษรที่เรียงต่อกัน
  • ใช้เครื่องหมายคำพูดเดี่ยว ('...'), คู่ ("...") หรือสาม ('''...''' หรือ """...""") เพื่อกำหนด
  • สามารถใช้ triple quotes สำหรับข้อความที่มีหลายบรรทัด
  • ดำเนินการกับสตริงโดยใช้ + เพื่อนำสตริงมาต่อกัน และ * เพื่อทำซ้ำ
• list: ชุดข้อมูลที่เก็บรวมกัน
  • สามารถมีข้อมูลหลายชนิดรวมกันได้ (compound data type)
  • อยู่ในเครื่องหมาย []
  • สมาชิกแต่ละตัวแยกจากกันด้วยเครื่องหมาย comma (,)
  • ค่าใน list สามารถเรียกใช้งานโดยใช้เครื่องหมาย [] หรือ [:]
  • สมาชิกแต่ละตัวมี index เริ่มต้นที่ 0 ไปจนถึง end-1
  • ถ้า myList = ['Hello', 'my', 'student'] จะมี 3 items index 0 คือ Hello index 1 คือ my และ index 2 คือ student

ตัวดำเนินการ (Operator)

• ตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ (Arithmetic Operators): +, -, *, /, %, **, //
• ตัวดำเนินการเปรียบเทียบ (Comparison Operators): ==, !=, >, <, >=, <=
• ตัวดำเนินการกำหนดค่า (Assignment Operators): =, +=, -=, *=, /=, %=, **=, //=
• ตัวดำเนินการตรรกะ (Logical Operators): and, or, not

ตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ (Arithmetic Operators)

การดำเนินการทางคณิตศาสตร์

• +: บวก (Addition); ตัวอย่าง: a + b (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ 30)
• -: ลบ (Subtraction); ตัวอย่าง: a - b (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ -10)
• *: คูณ (Multiplication); ตัวอย่าง: a * b (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ 200)
• /: หาร (Division); ตัวอย่าง: b / a (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ 2)
• %: มอดุโล (Modulus); ตัวอย่าง: b % a (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ 0)
• **: ยกกำลัง (Exponent); ตัวอย่าง: 2 ** 3 (ผลลัพธ์คือ 8)
• //: หารปัดเศษลง (Floor Division); ตัวอย่าง: 9 // 2 (ผลลัพธ์คือ 4), 9.0 // 2.0 (ผลลัพธ์คือ 4.0)
  • 7 / 3 (หารปกติ คืนค่าเป็น float: 2.333...)
  • 17 // 3 (หารปัดเศษลง ทิ้งส่วนที่เป็นเศษ: 5)

ตัวดำเนินการเปรียบเทียบ (Comparison Operators)

ใช้สำหรับเปรียบเทียบค่า

• ==: เท่ากัน (equal); ตัวอย่าง: a == b (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ False)
• !=: ไม่เท่ากัน (not equal); ตัวอย่าง: a != b (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ True)
• >: มากกว่า (greater than); ตัวอย่าง: a > b (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ False)
• <: น้อยกว่า (less than); ตัวอย่าง: a < b (ถ้า a = 10 และ b = 20, ผลลัพธ์คือ True)

ตัวดำเนินการกำหนดค่า (Assignment Operators)

ใช้สำหรับกำหนดค่าให้กับตัวแปร

• =: กำหนดค่า (assignment); ตัวอย่าง: c = a + b
• +=: บวกแล้วกำหนดค่า; ตัวอย่าง: c += a (เหมือนกับ c = c + a)
• -=: ลบแล้วกำหนดค่า; ตัวอย่าง: c -= a (เหมือนกับ c = c - a)

ตัวดำเนินการตรรกะ (Logical Operators)

ใช้สำหรับดำเนินการทางตรรกะ

• and: และ; ตัวอย่าง: a and b (ถ้า a และ b เป็นจริง, ผลลัพธ์คือ True)
• or: หรือ; ตัวอย่าง: a or b (ถ้า a หรือ b เป็นจริง, ผลลัพธ์คือ True)
• not: นิเสธ; ตัวอย่าง: not(a and b) (ถ้า a and b เป็นจริง, ผลลัพธ์คือ False)

ตารางค่าความจริง (Truth Table)

แสดงผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของตัวดำเนินการตรรกะ

1. P=True, Q=True: P and Q=True, P or Q=True, not P=False
2. P=True, Q=False: P and Q=False, P or Q=True, not P=False
3. P=False, Q=True: P and Q=False, P or Q=True, not P=True
4. P=False, Q=False: P and Q=False, P or Q=False, not P=True

Operators อื่นๆ

• Bitwise Operator ตัวดำเนินการทางบิต : >>,<<,&, |
• Python Membership Operators: in, not in
• Python Identity Operators: is, is not

ลำดับความสำคัญของเครื่องหมาย (Operators Precedence)

ลำดับความสำคัญของตัวดำเนินการ

1. ()
2. **
3. ~+-
4. */%//
5. +-

6. <<

7. &
8. ^|
9. <= < > >=
10. == !=
11. = %= /= //= -= += *= **=
12. is is not
13. in not in
14. not or and

นิพจน์ (expression)

• การเขียนนิพจน์ใน Python ต้องเป็นรูปแบบคำสั่งที่ภาษาเข้าใจ ตัวอย่างการแปลงจากสมการคณิตศาสตร์:
  • xy - 5z → x * y - 5 * z
  • x² + 4y + 5 → x ** 2 + 4 * y + 5
  • 8y² - 8z → 8 * y ** 2 - 8 * z

ตัวอย่างลำดับความสำคัญของตัวดำเนินการ

• แสดงการคำนวณนิพจน์, การแทนค่า และการหาผลลัพธ์

คำสั่งรับและแสดงผล

• ในการติดต่อกับผู้ใช้ สามารถใช้ฟังก์ชันเพื่อรับหรือแสดงผล
• ฟังก์ชันคือชุดคำสั่งที่สร้างไว้แล้ว สามารถเรียกใช้ได้ตามรูปแบบที่กำหนด

ฟังก์ชันที่ใช้ในการรับและแสดงผล

• คำสั่งแสดงผล: ใช้ฟังก์ชัน print()
• คำสั่งรับข้อมูล: ใช้ฟังก์ชัน input()

คำสั่งแสดงผล print()

• ใช้แสดงผลข้อมูลออกทางจอภาพ
• ในวงเล็บของ print() จะใส่ข้อมูลที่ต้องการแสดงผล เช่น ตัวแปร, ข้อความ โดยคั่นด้วยเครื่องหมาย , (comma)

ตัวอย่างการใช้งาน print()

• print("Welcome ") → แสดงผล "Welcome"
• print("to python") → แสดงผล "to python"
• print("Hello ! ", name, "Welcome to python", ver) → แสดงผลข้อความ, ค่าในตัวแปร name และ ver
• print("Python is very a great language,", "isn't it?") → แสดงผลข้อความ "Python is very a great language, isn't it?"
• ใช้ \n เพื่อขึ้นบรรทัดใหม่ในข้อความที่จะแสดงผล

คำสั่งรับข้อมูล input()

• ฟังก์ชัน input() จะรอรับข้อมูลจากผู้ใช้ผ่านทางคีย์บอร์ด โดยข้อมูลที่รับจะเป็น string เสมอ
• ถ้าต้องการนำข้อมูลไปคำนวณ ต้องแปลง string ให้เป็นตัวเลข (int หรือ float) ก่อน

ตัวอย่าง

1. inp1=input("Input integer number : ")
2. no1=int(inp1)

• บรรทัดแรกจะแสดงข้อความ "Input integer number : ", รอให้ผู้ใช้พิมพ์ข้อมูลแล้วกด Enter
• ข้อมูลที่พิมพ์จะถูกเก็บเป็น string ในตัวแปร inp1
• บรรทัดที่สอง จะแปลง string ใน inp1 เป็นเลขจำนวนเต็ม แล้วเก็บในตัวแปร no1

ข้อควรระวังในการใช้ input()

• ต้องทราบชนิดข้อมูลที่โปรแกรมต้องการ เพื่อออกแบบชนิดข้อมูลและเขียนโปรแกรมให้ถูกต้อง
• หากต้องการรับตัวเลขทศนิยม แต่ใช้ int() แปลง อาจทำให้เกิด error

การเรียนรู้การใช้โปรแกรม Python และการเขียนโปรแกรมอย่างง่าย

• ใช้คำสั่ง print() เพื่อแสดงผล
• ใช้คำสั่ง input() เพื่อรับข้อมูล และแปลงข้อมูลเป็นชนิดที่ต้องการก่อนนำไปใช้

ตัวอย่างโปรแกรม

• รับตัวเลข 2 จำนวนเต็ม นำมาบวกกัน และแสดงผลลัพธ์

แบบฝึกหัด

1. จงแสดงผลข้อความที่จอภาพ ตามรูปแบบที่แสดงด้านล่าง
2. จงเขียนโปรแกรมรับ ชื่อ นามสกุล และอายุ แล้วแสดงผลที่จอภาพ ตามที่กำหนด โดยอายุที่รับให้บวก อีก 4 เพื่อบอกว่าจะสำเร็จการศึกษาเมื่ออายุเท่าไร