บทที่ 3 เริ่ม การโปรแกรมด้วยภาษาไพทอน
3.1 รู้จักไพทอน การเขียนโปรแกรมไพทอนจะใช้เครื่องมือช่วยในการพัฒนาโปรแกรมที่เรียกว่า ไอดีอี (Integrated Development Environment : IDE) ซึ่งประกอบด้วยเครื่องมือแก้ไขโปรแกรมต้นฉบับ (Source code editor) เครื่องมือแก้ไขจุดบกพร่องของโปรแกรม (debugger) และเครื่องมือช่วยให้ โปรแกรมท างาน หรือรันโปรแกรม (run) ไพทอนไอดีอี โดยทั่วไปจะท างานตามค าสั่งใน 2 โหมด คือ
1. โหมดอิมมีเดียท (immediate mode) ในโหมดนี้ผู้ใช้จะพิมพ์ค าสั่งภาษาไพทอน ลงในส่วนที่เรียกว่า เซลล์ (shell) หรือคอนโซล (console) ทีละค าสั่ง และตัวแปลภาษาไพทอน (python interpreter) จะแปลค าสั่ง หากไม่มีข้อผิดพลาดจะท างานค าสั่งดังกล่าว พร้อมแสดง ผลลัพธ์ทันที แต่หากค าสั่งมีข้อผิดพลาดก็จะแสดงข้อผิดพลาด (error message) แจ้งผู้ใช้งาน
2. โหมดสคริปต์ (script mode) ในโหมดนี้ผู้ใช้ต้องพิมพ์ค าสั่งไพทอนหลายค าสั่ง ประกอบกันให้เป็นโปรแกรมที่สมบูรณ์ แล้วบันทึกเป็นไฟล์ไว้ก่อน เพื่อที่จะสั่งให้ตัวแปลภาษา ไพทอนท างานตามค าสั่งทั้งหมดในโปรแกรมตั้งแต่ค าสั่งแรก จนถึงค าสั่งสุดท้ายต่อเนื่องกันไป ถ้าหากต้องการตรวจสอบความถูกต้องของค าสั่งสามารถใช้โหมดอิมมีเดียทในการทดสอบได้
3.1.1 การติดตั้งไพทอนไอดีอี ในปัจจุบันมีไพทอนไอดีอี ให้เลือกใช้จ านวนมาก ในที่นี้ขอแนะน า PyCharm Edu ซึ่ง เป็นไพทอนไอดีอีที่สามารถดาวน์โหลดมาใช้เพื่อการเรียนรู้โดยไม่มีค่าใช้จ่าย จากเว็บไซต์ https://www.jetbrains.com/pycharm-edu/ หรือหากใช้ระบบปฏิบัติการวินโดวส์ให้ดาวน์โหลด โปรแกรมติดตั้งได้จาก https://download-cf.jetbrains.com/python/pycharm-edu-3.5.1.exe จากนั้นให้ติดตั้งโปรแกรมแล้วด าเนินการตามค าแนะน าของโปรแกรม
การเขียนโปรแกรมไพทอนใน Pycharm EDU ท าได้ดังนี้ 1. สร้างโปรเจกต์ โดยเลือกเมนู File -> New Project… แล้วตั้งชื่อให้กับโปรเจกต์ จากนั้นคลิกปุ่ม Create ซึ่งโปรเจกต์จะเป็นแหล่งรวมโปรแกรมไพทอนที่นักเรียนสร้างขึ้น โดยอาจมีหลายโปรแกรมส าหรับงานขนาดใหญ่ 2 1
2. สร้างโปรแกรมไพทอนในโปรเจกต์ โดยเลือกเมนู File -> New… -> Python File ป้อนชื่อไฟล์ โปรแกรมไพทอนในช่อง Name: แล้วคลิกปุ่ม OK จะได้ไฟล์ใหม่ที่อยู่ภายใต้โปรเจกต์ที่สร้างขึ้น หลังจากนั้นนักเรียน สามารถเขียนโปรแกรมไพทอนได้ 3. การบับทึกไฟล์และโปรเจกต์ ให้เลือกเมนู File -> Save all 4. การรันโปรแกรมที่สร้างขึ้น ให้คลิกที่ปุ่ม (Execute)
3.1.2 การเขียนโปรแกรมไพทอนออนไลน์ หากคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานอยู่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต นักเรียนสามารถฝึกฝนการเขียนโปรแกรม ภาษาไพทอนแบบออนไลน์ได้จากเว็บไซต์ที่บริการตัวแปลภาษาไพทอน ซึ่งมีอยู่หลายเว็บไซต์ โดยไม่ต้อง ติดตั้งตัวแปลภาษาไพทอน หรือไพทอนไอดีอี เช่น https://repl.it/languages/pyhon3
3.1.3 เริ่มต้นเขียนโปรแกรมภาษาไพทอน ค าสั่งเบื้องต้นของภาษาไพทอนที่จะเรียนรู้ คือ ค าสั่งที่ใช้แสดงผลทางจอภาพ และค าสั่ง ที่ใช้ในการรับข้อมูลเข้าจากผู้ใช้ผ่านทางคีย์บอร์ด ในขั้นเริ่มต้นนี้จะใช้ค าสั่งไพทอนในโหมด อิมมีเดียท ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ทดลองพิมพ์ค าสั่ง Hello World ต่อไปนี้ในคอนโซล ตัวอย่าง ค าสั่ง Print() ที่แสดงผลออกทางหน้าจอ จะได้ผลลัพธ์ก็คือ จากตัวอย่างที่ 3.1 อธิบายได้ว่า print () เป็นค าสั่งชนิดฟังก์ชัน (function) ท าหน้าที่แสดงสิ่งที่ อยู่ภายในเครื่องหมายวงเล็บ () ออกทางจอภาพ ให้สังเกตผลลัพธ์ที่ได้ว่าไม่มีเครื่องหมาย “”
ให้นักเรียนพิมพ์ค าสั่งต่อไปนี้ลงในคอนโซล แล้วสังเกตผลลัพธ์ที่ได้ว่าเหมือน หรือ แตกต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด กิจกรรม print (“3+5”) #บรรทัดที่ 1 print (3+5) #บรรทัดที่ 2
จะได้ผลลัพธ์ก็คือ จากตัวอย่าง จะเห็นว่า บรรทัดที่ 1 ผลลัพธ์ คือ 3+5 บรรทัดที่ 1 ผลลัพธ์ คือ 8 *** นั่นหมายความว่า ถ้าข้อมูลอยู่ในเครื่องหมาย “ ” จะไม่มีการแปลความหมายใด ๆ และจะมองว่าข้อความนั้นเป็น ตัวหนังสือ ทดลองพิมพ์ค าสั่ง ต่อไปนี้ในคอนโซล
ให้พิมพ์ค าสั่งต่อไปนี้ name = “IPST” #บรรทัดที่ 1 print (name) #บรรทัดที่ 2 หมายเหตุ ไพทอนจะใช้สัญลักษณ์ # แสดงจุดเริ่มต้นของการคอมเมนต์(comment) ในแต่ละบรรทัด
ทดลองพิมพ์ค าสั่ง ต่อไปนี้ในคอนโซล จะได้ผลลัพธ์ก็คือ
ให้พิมพ์ค าสั่งต่อไปนี้ name = input (“Please enter your name”) #บรรทัดที่ 1 print (name) #บรรทัดที่ 2 หมายเหตุ ไพทอนจะใช้สัญลักษณ์ # แสดงจุดเริ่มต้นของการคอมเมนต์(comment) ในแต่ละบรรทัด ตัวอย่าง ค าสั่ง input () การรับค่า
ให้พิมพ์ค าสั่งต่อไปนี้ จะได้ผลลัพธ์คือ
input () เป็นค าสั่งชนิดฟังก์ชัน (function) ท าหน้าที่รับข้อมูลเข้าที่ผู้ใช้ป้อนผ่านคีย์บอร์ด แล้วส่งคืน สิ่งที่ผู้ใช้ป้อนเข้ามาเป็นข้อมูลชนิดสตริง ให้กับตัวแปรที่ก าหนดไว้หน้าเครื่องหมาย = ในที่นี้คือตัวแปร name หลังจากนั้นบรรทัดที่ 2 จะแสดงค่าในตัวแปร name ออกมาทางจอภาพ ซึ่งก็คือค าว่า sukanya
c = 15 d = “15” print (c) print (d) print (c+d) ผลลัพธ์ออกมาเป็น Error ท าไมถึง Error เพราะ ข้อมูลที่อยู่ในตัวแปร c และตัวแปร d เป็นข้อมูลคนละตัวกัน แล้วท าไมถึงเอามาบวกกัน ไม่ได้ เนื่องจากตัวเลขสามารถน ามาค านวณประมวลผลได้ แต่พอเปลี่ยนมาเป็นข้อความไม่สามารถน ามารวมกับตัวเลข ได้ โปรแกรมจึงฟ้อง Error ขึ้นมานั่นเอง เพราะข้อมูลเป็นคนละชนิดกัน กิจกรรม ชนิดข้อมูล
Code output c = 15 #บรรทัดที่ 1 d = “15 ” #บรรทัดที่ 2 print (c+c) #บรรทัดที่ 3 print (d+d) #บรรทัดที่ 4 print (c* 3) #บรรทัดที่ 5 print (d* 3) #บรรทัดที่ 6 30 1515 45 151515 ตัวอย่าง
Python เป็นภาษาโปรแกรมภาษาหนึ่งที่ช่วยในการแก้ปัญหา ซึ่งเราได้เรียนรู้การเขียน โปรแกรมภาษาไพทอนด้วยโปรแกรมที่ชื่อว่า Pycharm อีกทั้งยังได้เรียนรู้ค าสั่งที่ใช้ในการแสดงผล คือ ค าสั่ง Print นอกจากนี้เรายังสามารถรับค่า จากผู้ใช้ด้วยค าสั่ง Input สรุป
3.2 ตัวแปร ตัวแปร (variable) .ใช้ในการอ้างอิงค่าข้อมูล โดยใช้ตัวแปรจะถูกก าหนดค่าด้วยเครื่องหมาย = เช่น c = 16 #บรรทัดที่ 1 name = “somchai” #บรรทัดที่ 2 บรรทัดที่ 1 เป็นการก าหนดให้ตัวแปร ชื่อ c ชี้ไปยังจ านวนเต็ม 16 บรรทัดที่ 2 ตัวแปรชื่อ name ชี้ไปยังสตริง somchai
output Code c = 16 #บรรทัดที่ 1 print (c) #บรรทัดที่ 2 d = c #บรรทัดที่ 3 print (d) #บรรทัดที่ 4 d = 15 #บรรทัดที่ 5 print (d) #บรรทัดที่ 6 16 16 15 ตัวอย่าง
ตัวอย่าง
การตั้งชื่อตัวแปร ใช้ตัวอักษร A-Z a-z ตั้งตัวแปรให้สื่อความหมาย ใช้ตัวเลข _ (เครื่องหมายขีดล่าง) ห้ามใช้ค าสงวน *** ข้อยกเว้น คือ ภาษาไพทอน ไม่ให้ใช้ตัวเลขขึ้นต้นเป็นตัวแรก ให้ใช้ตัวอักษรขึ้นก่อนเสมอ และตัวอักษร ภาษาอังกฤษพิมพ์เล็ก พิมพ์ใหญ่ ไม่เหมือนกัน หมายความว่า ถ้าเราสร้างตัวแปรด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ เวลาเราเรียกใช้ เราต้องเรียกใช้ตัวพิมพ์ใหญ่ ไม่สามารถเรียกตัวพิมพ์เล็กมาเรียกใช้ได้ เช่นเดียวกันถ้าเราสร้างตัวแปรด้วยตัวพิมพ์ เล็ก เราต้องเรียกใช้ตัวพิมพ์เล็กเท่านั้น
ชื่อตัวแปรที่ตั้งขึ้นจะต้องไม่ซ้ ากับค าหลัก (Keyword) ที่ไพทอนใช้เป็นค าสั่ง โดยค าหลักมีดังต่อไปนี้ and as assert break class continue def del elif else except exec finally for from global if import in is lambda nonlocal not or pass raise return try while with yield True False None
กิจกรรม ต้องการแสดงชื่อชนิดน้ ามัน พร้อมราคาขาย (หน่วยเป็นบาท) โดยรับข้อมูลชื่อชนิดน้ ามันเชื้อเพลิง และราคาน้ ามัน เป็นทศนิยม
กิจกรรม oil = input (“ชื่อชนิดน้ ามัน : ”) price = input (“ราคา (หน่วยเป็นบาท) : ”) print (oil, “ราคาลิตร”,print, “บาท”) Code ชื่อชนิดน้ ามัน : น้ ามันดีเซล ราคา (หน่วยเป็นบาท) : 18.63 น้ ามันดีเซล ราคาลิตรละ 18.63 บาท Output
3.3 ชนิดข้อมูลพื้นฐาน โปรแกรมภาษาไพทอนมีการแบ่งประเภทของข้อมูลออกเป็นประเภท โดยมีประเภทข้อมูลพื้นฐาน คือ ข้อมูลประเภทข้อความ (string data type) และข้อมูลประเภทจ านวน (numerical data type) 3.3.1 ข้อมูลประเภทข้อความ การก าหนดข้อมูลที่เป็นข้อความ หรือสตริงให้ใช้เครื่องหมายอัญประกาศรอบข้อความที่ ต้องการก าหนด โดยเลือกใช้ได้ทั้งอัญประกาศเดี่ยว (‘) หรือคู่ (“) ตามความเหมาะสม หรือกรณีที่มี ข้อความยาวหลายบรรทัด ต้องใช้เครื่องหมาย “ หรือ ‘ ติดต่อกัน 3 ตัว ครอบหน้า และหลังข้อความ
>>> organization = ‘ ’’สสวท’’ ’ #บรรทัดที่ 1 >>> address = ’’ 924 ถนนสุขุมวิท เขตคลองเตย กรุงเทพฯ 10110’’ #บรรทัดที่ 2 >>> print (organization) #บรรทัดที่ 3 >>> print (address) #บรรทัดที่ 4 >>> address = ‘‘‘’’สสวท.’’ #บรรทัดที่ 5 ...921 ถนนสุขุมวิท ...เขตคลองเตย กรุงเทพฯ ...10110‘‘‘ >>> print (address) #บรรทัดที่ 6 ตัวอย่าง การก าหนดข้อมูลชนิดข้อความ
1. ค าสั่งในบรรทัดที่ 1 เป็นการใช้เครื่องหมายอัญประกาศเดี่ยวเพื่อก าหนดตัวแปร organization เป็น ’’สสวท’’ ท าให้มีความยาว 6 ตัวอักษร (รวมเครื่องหมายอัญประกาศคู่ด้วย) 2. ค าสั่งในบรรทัดที่ 2 ใช้เครื่องหมายอัญประกาศคู่เพื่อก าหนดสตริงให้กับตัวแปร address 3. ค าสั่ง print() ในบรรทัดที่ 3 และ 4 น าค่าในตัวแปร organization และ address ออกมา แสดงผล 4. ค าสั่งในบรรทัดที่ 5 ใช้เครื่องหมาย จ านวน 3 ตัว ก าหนดสตริงจ านวน 4 บรรทัด ให้กับตัวแปร address 5. ค าสั่งในบรรทัดที่ 6 น าค่าที่เก็บในตัวแปร address ออกมาแสดงผล จากตัวอย่าง
’’สสวท’’ 924 ถนนสุขุมวิท เขตคลองเตย กรุงเทพฯ 10110 จะได้ผลลัพธ์ คือ
3.3.2 ข้อมูลจ านวน ภาษาไพทอนมีข้อมูลจ านวนที่สามารถน าไปค านวณทางคณิตศาสตร์ได้หลายชนิด ในที่นี้จะ แนะน า 2 ชนิด คือ จ านวนเต็มแบบมีเครื่องหมาย (signed integer) หรือเรียก จ านวนเต็ม (integer หรือ int) สามารถเก็บค่าจ านวนเต็มบวก และจ านวนเต็มลบ และจ านวนจริง (floating point number หรือ float) สามารถเก็บค่าทั้งจ านวนจริงบวก และจ านวนจริงลบ ที่อยู่ในรูปทศนิยมได้
base = 10 #บรรทัดที่ 1 height = 15 #บรรทัดที่ 2 area = (1/2) * base * height #บรรทัดที่ 3 print (’’ base = ’’, base) #บรรทัดที่ 4 print (’’ height = ’’ , height) #บรรทัดที่ 5 print (’’ area = ’’ , area) #บรรทัดที่ 6 ตัวอย่าง การก าหนดข้อมูลจ านวน และการค านวณพื้นที่ สามเหลี่ยม
1. บรรทัดที่ 1 และ 2 ก าหนดให้ตัวแปร base และ height ชี้ไปที่ 10 และ 15 ตามล าดับ 2. บรรทัดที่ 3 ก าหนดให้ตัวแปร area ชี้ไปที่ผลจากการค านวณ (1/2) * base * height ซึ่งเป็น การหาพื้นที่สามเหลี่ยมนั่นเอง (เมื่อใช้เครื่องหมาย * และ / กับข้อมูลจ านวน จะหมายถึง การคูณ และ หารทางคณิตศาสตร์ตามล าดับ) 3. บรรทัด 4-6 เป็นค าสั่งแสดงผลของตัวแปร มีข้อสังเกตว่า ค าสั่ง print() สามารถรับค่าที่ต้องการ ให้แสดงผลได้มากกว่าหนึ่งค่า โดยเขียนแต่ละค่า หรือแต่ละตัวแปรเรียงกันไป คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค (,) เช่น บรรทัดที่ 4-6 สามารถเขียนรวมกันได้ดังนี้ print (’’base =’’ , base, ’’height =’’, height, ’’area =’’, area) 4. สังเกตอีกว่า ค าสั่งในบรรทัดที่ 6 ได้ผลลัพธ์ของตัวแปร area แสดงออกมาในรูปแบบจ านวนจริง จากตัวอย่าง
base = 10 height = 15 area= 75.0 จะได้ผลลัพธ์ คือ
เกร็ดความรู้: ตัวด าเนินการทางคณิตศาสตร์ ตัวด าเนินการส าหรับการ บวก ลบ คูณ และหาร ในไพทอนจะใช้เครื่องหมาย + , - , * และ / ตามล าดับ นอกจากนี้ยังมีเครื่องหมายเพิ่มเติม เช่น ** หมายถึง ยกก าลัง ตัวอย่างคือ 4**3 หมายถึง 4 3 // หมายถึง หารปัดเศษทิ้ง ตัวอย่างคือ 7 // 3 ได้ผลลัพธ์เป็นจ านวนเต็ม 2 % หมายถึง เศษที่ได้จากการหาร ตัวอย่าง 7 % 3 ได้ผลลัพธ์เป็นจ านวนเต็ม 1 โดยสามารถใช้เครื่องหมาย () ล้อมรอบนิพจน์ที่ต้องการให้ด าเนินการก่อน เช่นเดียวกับการ เขียนนิพจน์ทางคณิตศาสตร์
กิจกรรม : แก้ปัญหาสถานการณ์ต่อไปนี้ โปรแกรมรับข้อมูล รหัสนักเรียน ชื่อนักเรียน คะแนนเก็บกลางภาค และคะแนนปลายภาค เพื่อค านวณหาคะแนนรวม แล้วแสดงผลรหัสนักเรียน ชื่อนักเรียน และคะแนนรวม
ตัวอย่างข้อมูลเข้า รหัสนักเรียน : 0001 ชื่อ : สมชาย คะแนนเก็บ : 50 คะแนนกลางภาค : 16 คะแนนปลายภาค : 16 ตัวอย่างข้อมูลเข้า รหัสนักเรียน : 0001 ชื่อ : สมชาย คะแนนรวม : 82.0
code = input (“รหัสนักเรียน :”) name = input (“ชื่อ :”) score = float (input (“คะแนนเก็บ :” )) midterm = float (input (“คะแนนสอบกลางภาค: ” )) final = float (input (“คะแนนสอบปลายภาค: ” )) total = score + midterm + final print (“รหัสนักเรียน :” , code) print (“ชื่อ :” , name ) print (“คะแนนเก็บ :” , total) วิธีการเขียนค าสั่ง
ไพทอนมีโมดูล turtle ส าหรับฝึกเขียนโปรแกรมขั้นเริ่มต้น โดยใช้เต่าในการลากเส้น หรือ วาดรูป หากนักเรียนใช้ PyCharm EDU จะสามารถเขียนค าสั่งเพื่อวาดรูปได้ทั้งในโหมดอิมมีเดียท และ โหมดสคริปต์ แต่ในที่นี้จะแนะน า. 3.4 ฝึกเขียนโปรแกรมกับเต่าไพทอน
from turtle import * shape (“ turtle”) speed (1) forward (100) left (90) forward (100) left (90) forward (100) left (90) forward (100) ตัวอย่าง วาดรูปสี่เหลี่ยมจตุรัส เขียน บันทึก และรันโปรแกรมต่อไปนี้ ผลลัพธ์ที่ได้ คือ
ในการเขียนโปรแกรมไพทอนมีหลายกรณีที่ต้องมีการท างานซ้ า ๆ กัน ซึ่งท าให้ต้องเขียนค าสั่งชุด เดียวกัน ซ้ ากันหลายครั้ง เพื่อให้ท าการท างานมีประสิทธิภาพ ไพทอนจึงมีค าสั่งวนซ้ า (loop statement) เพื่อ ช่วยให้การเขียนค าสั่งสั้นลง ค าสั่งวนซ้ ามีรูปแบบและผังงาน ดังนี้ 3.5 การท างานแบบวนซ้ า
for ตัวแปร in ลิสต์ : ชุดค าสั่ง # ค าสั่งที่ต้องการให้ท าซ้ า # ค าสั่งที่ต้องการให้ท าซ้ า จริง เท็จ
Name = input (‘ Please enter your firstname ’) #บรรทัดที่ 1 Surname = input (‘ Please enter your lastname ’) #บรรทัดที่ 2 For x in rang (5) : #บรรทัดที่ 3 print (x , name) #บรรทัดที่ 4 print (x , surname) #บรรทัดที่ 5 Print (‘ Bye bye ! ’) #บรรทัดที่ 6 ตัวอย่าง echo โปรแกรมต่อไปนี้ รับชื่อ และนามสกุล แล้วพิมพ์ซ้ าออกทางจอภาพจ านวน 5 ครั้ง