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玄貓（BlackCat）

Python安裝設定與基礎入門

本文提供 Python 安裝與環境設定的完整，涵蓋 Windows、Linux 和 macOS 平台，同時深入淺出地介紹 Python 基礎語法、資料型態、控制結構，以及如何在 CLI 和 IDE 中執行程式碼，最後也提供程式碼解析和內容解密，幫助讀者快速上手 Python 並應用於網路自動化指令碼撰寫。

程式語言 Web 開發
Python 安裝 設定 網路自動化 指令碼 CLI

Python 作為自動化領域的熱門語言，其簡潔易學的特性讓網路自動化指令碼撰寫變得更有效率。本文將引導讀者完成 Python 的安裝與設定，並逐步介紹 Python 的基礎語法，包含資料型態、運算元、控制流程等，讓讀者能快速掌握 Python 的核心概念，並奠定網路自動化指令碼開發的基礎。同時，本文也提供不同平台的安裝步驟，讓讀者無論使用何種作業系統都能順利開始 Python 之旅。最後，本文將透過實際程式碼範例，講解 Python 的基礎語法與應用，讓讀者能更深入地理解 Python 的運作方式，並進一步應用於網路自動化領域。

在 Windows 系統上安裝 Python 時，務必將 Python 加入系統路徑，以便在命令提示字元中直接執行 Python 指令。Linux 系統通常預設已安裝 Python，可直接使用。macOS 系統則可從官方網站下載安裝程式。安裝完成後，可透過終端機輸入 python --version 或 python3 --version 確認版本。接著，可透過輸入 python 或 python3 進入互動式介面，或建立 .py 檔案執行 Python 程式碼。建議使用 IDE 工具，如 PyCharm，以提升開發效率。Python 提供豐富的內建函式庫，也支援透過 pip 安裝第三方函式庫，例如網路自動化常用的 netmiko。

Python 安裝與設定

在自動化領域中，Python 是最受歡迎的程式語言。透過指令碼，我們可以輕鬆實作網路自動化。Ansible 這個網路自動化工具也是用 Python 編寫的。根據 Stack Overflow 的資料，Python 正逐漸成為最受歡迎的程式語言。

Python 安裝

請注意，Python 3.9+ 無法在 Windows 7 或更早版本上使用。Python 2.7 是 Python 2.x 系列的最後一個版本，其支援已於 2020 年 1 月 1 日結束。

Windows 平台上的 Python 安裝

要在 Windows 上使用 Python，首先需要從官方網站下載並安裝 Python。

  1. 前往 Python 官方網站 下載最新版本的 Python。
  2. 在網頁頂部，您會看到「Download the latest version for」區塊。如果您使用 Windows 電腦，將會看到 Windows 下載按鈕。
  3. 點選「Download Python」按鈕以下載最新版本的 Python（目前為 3.10.4）。
  4. 下載完成後，開啟安裝程式，並勾選「Add Python 3.10 to PATH」選項。預設情況下，此選項是未勾選的。
  5. 點選「Install Now」按鈕以預設設定安裝 Python。

驗證 Python 安裝

安裝完成後，開啟命令提示字元（cmd），輸入 python --version 以驗證 Python 是否安裝成功。如果輸出顯示 Python 版本號，則表示安裝成功。

C:\> python --version
Python 3.10.4

您也可以輸入 python 以進入 Python 互動式會話，撰寫簡單的程式碼並檢視輸出結果。

C:\> python
Python 3.10.4 (tags/v3.10.4:9d38120, Mar 23 2022, 23:13:41) [MSC v.1929 64 bit (AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

Linux 平台上的 Python 安裝

許多 Linux 發行版預設已安裝 Python。在 Ubuntu 上，Python 3 已預設安裝。您可以在終端機中輸入 python3 --version 以檢視目前的 Python 版本。

$ python3 --version
Python 3.8.10

如果需要安裝或更新 Python，可以使用以下命令：

$ sudo apt-get install python3
$ sudo apt-get update

您也可以輸入 python3 以進入 Python 互動式會話。

$ python3
Python 3.8.10 (default, Mar 15 2022, 12:22:08)
[GCC 9.4.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

MAC 平台上的 Python 安裝

您可以從 Python 官方網站 下載並安裝 MAC 版本的 Python。

  1. 前往官方網站，下載最新版本的 Python。
  2. 下載完成後，雙擊安裝程式圖示以開始安裝。
  3. 按照指示繼續安裝 Python 3。

重點整理

  • 在 Windows 上安裝 Python 時，請務必勾選「Add Python to PATH」選項。
  • 在 Linux 上，許多發行版預設已安裝 Python。
  • 在 MAC 上，從官方網站下載並安裝 Python。

程式碼解析：

import sys
print(sys.version)

內容解密：

此段程式碼用於輸出目前 Python 版本號。其中：

  • import sys 用於匯入 sys 模組，該模組提供了與 Python 直譯器相關的功能。
  • print(sys.version) 用於輸出目前 Python 版本號。sys.version 變數包含了目前 Python 版本的詳細資訊。

Python 安裝與執行環境設定

在開始使用 Python 之前，首先需要在電腦上安裝 Python 環境。安裝過程十分簡單，只需下載官方安裝程式並依照指示進行即可。

安裝 Python

下載並執行 Python 安裝程式後，會出現安裝視窗。依照預設設定完成安裝即可。安裝完成後，可以在終端機（Terminal）中輸入 Python3 --version 指令來驗證安裝是否成功。

% Python3 --version
Python 3.10.4

進入 Python CLI 模式

安裝完成後，可以透過在終端機中輸入 Python3 指令進入 Python CLI（Command-Line Interface）模式。

% Python3
Python 3.8.5 (default, Jul 21 2020, 10:48:26)
[Clang 11.0.3 (clang-1103.0.32.62)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

執行 Python 程式碼

有幾種方式可以執行 Python 程式碼：

  1. 直接在 CLI 模式下執行：可以在 Python CLI 模式下逐行輸入程式碼。

    >>> a = 5
>>> b = 10
>>> a + b
15

  2. 建立 Python 檔案執行：可以使用文字編輯器（如 Notepad）建立 .py 檔案，並在終端機中執行該檔案。首先，需要確保檔案副檔名可見（在 Windows 中預設隱藏檔案副檔名）。可以透過修改資料夾選項或在 CLI 中輸入指令來顯示檔案副檔名。

    reg add HKCU\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer\Advanced /v HideFileExt /t REG_DWORD /d 0 /f

    建立 example.py 檔案，內容如下：

    a = 5
b = 10
print(a + b)

    在終端機中執行該檔案：

    C:\> Python Users/YOUR_USERNAME/Desktop/example.py
15

內容解密：

  • 這段程式碼首先定義了兩個變數 a 和 b，並指定為 5 和 10。
  • 使用 print(a + b) 將 a 和 b 的和輸出。
  • 在終端機中執行該 Python 檔案，會輸出結果 15。

使用 IDE（Integrated Development Environment）工具

雖然上述方法可以執行 Python 程式碼，但使用 IDE 工具可以提供更便捷的開發體驗。PyCharm 是其中一個流行的 Python IDE。

PyCharm 安裝

  1. 從官方網站下載 PyCharm Community 版本。
  2. 安裝 PyCharm，完成後開啟 PyCharm。
  3. 建立新專案，並在專案中建立新的 Python 檔案。

在 PyCharm 中執行 Python 程式碼

  1. 在 PyCharm 中建立 example.py 檔案，並輸入以下程式碼：

    a = 5
b = 10
print(a + b)

  2. 按下 Shift + F10 或右鍵點選程式碼區域選擇 Run 'example' 來執行程式碼。

內容解密：

  • 這段程式碼與前面的範例相同，將 a 和 b 的和輸出。
  • 在 PyCharm 中執行該程式碼，會在 Run 視窗中顯示輸出結果 15。

安裝與匯入 Python 模組

Python 中有內建函式庫和第三方函式庫。內建函式庫無需額外安裝，可以直接匯入使用。第三方函式庫則需要使用 pip 等工具進行安裝後才能使用。

內容解密：

  • Python 的內建函式庫如 re 模組，無需安裝，可直接匯入。
  • 第三方函式庫需要額外安裝，例如使用 pip install <library_name>。

Python基礎入門：網路自動化指令碼的基礎

本章節將重點介紹Python程式語言的基礎知識。我們將學習如何撰寫簡單的Python指令碼，並瞭解基本函式、資料型態、陳述式和條件判斷式。這些知識將幫助我們建立網路自動化指令碼。

本章節涵蓋的主題

輸出與輸入函式

在Python中，print()函式用於輸出內容到螢幕，而input()函式則用於接收使用者的輸入。

資料型態

Python具有多種內建的資料型態，包括：

  • 字串（String）與整數（Integer）：字串是一系列字元的集合，而整數則是沒有小數部分的數字。
  • 字串方法：字串提供了多種方法，如lower()、upper()、split()等，用於操作和轉換字串。
  • 列表（List）：列表是一種有序的集合，可以包含多種不同型態的元素。
  • 列表方法：列表提供了多種方法，如append()、extend()、sort()等，用於操作列表。
  • 集合（Set）、元組（Tuple）和範圍（Range）：集合是一種無序且不重複的集合，元組是一種不可變的有序集合，而範圍則是一種表示連續數字的物件。
  • 字典（Dictionary）：字典是一種鍵值對的集合，用於儲存和快速檢索資料。
  • 字典方法：字典提供了多種方法，如keys()、values()、items()等，用於操作字典。

陳述式與條件判斷

  • If條件判斷式：用於根據條件執行不同的程式碼區塊。
  • For迴圈：用於遍歷序列（如列表、元組或字串）中的每個元素。
  • While迴圈：用於在條件為真的情況下重複執行程式碼區塊。
  • Break與Continue陳述式：break用於立即離開迴圈，而continue則用於跳過當前迭代並繼續下一次迭代。
  • Range陳述式：用於產生一個數字序列，常與for迴圈一起使用。

多選題

  1. 使用網路自動化的優點是什麼？

    • a. 較少的人為錯誤
    • b. 更快的運作和故障排除
    • c. 減少工作量
    • d. 以上皆是

  2. 下列哪一項不是Python語言的特性？

    • a. 解釋型語言
    • b. 開源
    • c. 物件導向語言
    • d. 只在Linux系統上運作

  3. Python檔案的副檔名是什麼？

    • a. .Python
    • b. .pyt
    • c. .py
    • d. .pyth

  4. 在Python版本3中，如何在print函式中寫入字串？

    • a. print Welcome to Network Automation
    • b. print "Welcome to Network Automation"
    • c. print ("Welcome to Network Automation")
    • d. print "(Welcome to Network Automation)"

  5. 用於下載和安裝第三方模組的命令是什麼？

    • a. pip install netmiko
    • b. pip download netmiko
    • c. pip add netmiko
    • d. pip configure netmiko

答案

  1. d
  2. d
  3. c
  4. c
  5. a

問題

  1. 網路自動化對公司和工程師有什麼好處？
  2. Python與其他高階程式語言有何不同？
  3. 在Python中匯入第三方模組的過程是什麼？

第2章：Python基礎

本章節將專注於Python程式語言的基礎。我們將撰寫第一個指令碼範例，並學習基本函式、資料型態、陳述式和條件判斷式。這些知識將幫助我們建立網路自動化指令碼。

Print和Input函式

print("歡迎來到網路自動化")
user_input = input("請輸入您的名字：")
print("您好，", user_input)

內容解密：

  1. print()函式用於輸出內容到螢幕。
  2. input()函式用於接收使用者的輸入，並將輸入的值儲存到變數中。

資料型態

# 字串範例
my_string = "這是一個字串"
print(my_string.upper())  # 將字串轉換為大寫

# 整數範例
my_integer = 10
print(my_integer + 5)  # 對整數進行加法運算

內容解密：

  1. my_string.upper()將字串轉換為大寫字母。
  2. 對整數進行基本的算術運算。

列表與列表方法

my_list = [1, 2, 3, "四", "五"]
my_list.append("六")  # 在列表末尾新增元素
print(my_list)

內容解密：

  1. append()方法在列表末尾新增新的元素。

字典與字典方法

my_dict = {"name": "張三", "age": 30}
print(my_dict.keys())  # 輸出字典的所有鍵

內容解密：

  1. keys()方法傳回字典中所有的鍵。

If條件判斷式

x = 10
if x > 5:
    print("x大於5")
else:
    print("x小於或等於5")

內容解密：

  1. if條件判斷式根據條件執行不同的程式碼區塊。

For迴圈

fruits = ["蘋果", "香蕉", "橙子"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

內容解密：

  1. for迴圈遍歷列表中的每個元素並輸出。

While迴圈

i = 0
while i < 5:
    print(i)
    i += 1

內容解密：

  1. while迴圈在條件為真的情況下重複執行程式碼區塊。

Break與Continue陳述式

for i in range(10):
    if i == 5:
        break  # 立即離開迴圈
    print(i)

內容解密：

  1. break陳述式立即離開迴圈。
for i in range(10):
    if i == 5:
        continue  # 跳過當前迭代，繼續下一次迭代
    print(i)

內容解密：

  1. continue陳述式跳過當前迭代，繼續下一次迭代。

本章節涵蓋了Python程式語言的基礎知識，為進一步學習網路自動化奠定了基礎。下一章節將繼續探討Python的高階主題。

Python 基本函式與控制結構

本章節旨在介紹 Python 中常用的基本函式和控制結構。首先，我們會討論 print() 和 input() 函式，接著介紹網路自動化中最重要的資料型別，包括字串（string）、整數（integer）、列表（list）和字典（dictionary），以及用於操作這些資料的方法。最後，我們將重點放在條件陳述式和迴圈結構上，如 if、for、while、break、continue、range() 函式、for...else 陳述式、巢狀迴圈和 try...except 陳述式。

在開始 Python 基礎之前，我們先來看看兩個重要的基本函式：print() 和 input()。print() 函式用於輸出結果，是我們在編寫 Python 指令碼時經常使用的函式。

print() 是 Python 中最簡單也是最有用的函式之一，用於顯示或輸出我們想要的值。它的使用方法很簡單，只需在 print 後面跟著一個括號，括號內可以是一個變數或一個值。

例如，我們可以寫一段程式碼來計算變數 a 和 b 的和，其中 a 等於 10，b 等於 20，然後將結果賦給 c。如果我們不使用 print() 函式來輸出 c 的值，我們就無法看到計算結果。

a = 10
b = 20
c = a + b
print(c)
print(a)

輸出結果：

30
10

我們可以在 print() 函式中使用多種方式來輸出值。例如，我們可以直接在括號內寫入字元、數字或特殊字元，但必須將它們放在引號內。

print("Hello World")

輸出結果：

Hello World

我們也可以使用逗號分隔多個值。

print("Hello", "World")

輸出結果：

Hello World

或者，我們可以將值賦給一個變數，然後在 print() 函式中呼叫該變數。

x = "Hello World"
print(x)

輸出結果：

Hello World

此外，我們還可以使用 + 符號來連線字串。

print("Hello" + "World")

輸出結果：

HelloWorld

舊式字串格式化

在 print() 函式中，我們還可以使用舊式的字串格式化方法，即使用 %s 或 %d 等格式化字元。

x = "red"
print("This apple is %s" % x)
print("This apple is %s" % "red")

輸出結果：

This apple is red
This apple is red

對於整數，我們可以使用 %d。

x = 30
print("10 plus 20 equals to %d" % x)

輸出結果：

10 plus 20 equals to 30

內容解密：

  1. 使用 %s 和 %d 的意義：在舊式的字串格式化中， %s 用於字串，而 %d 用於整數。這種方法可以將變數或值插入到字串中指定的位置。
  2. 變數和值的區別：在使用 print() 函式時，變數不需要引號，而直接寫入的值如果是字串，則需要引號。
  3. 使用逗號和加號的區別：使用逗號分隔值時，Python 會自動在值之間新增空格，而使用加號則不會。

For Else 陳述式和巢狀迴圈

在後續章節中，我們將討論 for...else 陳述式和巢狀迴圈的使用，這些都是 Python 中重要的控制結構，能夠幫助我們更好地控制程式的流程。

Try-Except 陳述式

我們還將介紹 try...except 陳述式，用於捕捉和處理程式中的錯誤，確保程式的穩定性。

# 示例程式碼：嘗試執行某段程式碼，若發生錯誤則捕捉並處理
try:
    # 可能會出錯的程式碼
    x = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零！")

輸出結果：

不能除以零！

內容解密：

  1. try...except 的作用：用於捕捉和處理程式執行時可能發生的錯誤，避免程式當機。
  2. 錯誤處理的重要性：良好的錯誤處理機制可以提高程式的穩定性和使用者經驗。