ใบอนญาตเลขท 49/2559 กลมบรหารวชาการ

ห น า | 36

หนวยการเรยนรท 2 แนะน าภาษาไพทอน

จดประสงคการเรยนร

2.1 เขยนโปรแกรมอยางงายในโหมดอมมเดยทและโหมดสครปต

ไพทอน (Python) เปนภาษาโปรแกรมในลกษณะภาษาอนเตอรพรเตอรโปรแกรมมง (Interpreted programming language) ผคดคนคอ Guido van Rossum ในป 1990 ซงไพทอนเปน การจดการชนดของ ตวแปรแบบแปรผนตามขอมลทบรรจอย (Fully dynamically typed) และใชการจดการหนวยความจ าเปน อตโนมต (Automatic memory management) โดยไดเปนการพฒนาและผสมผสานของภาษาอน ๆ ไดแก ABC, Modula-3, Icon, ANSI C, Perl, Lisp, Smalltalk และ Tcl และภาษาไพทอนยงเปนแนวคดทท าให เกดภาษาใหม ๆ ซงไดแก Ruby และ Boo เปนตน ไพทอนนนพฒนาเปนโครงการ Open source โดยมการจดการแบบไมหวงผลก าไรโดย Python Software Foundation และสามารถหาขอมลและตวแปรภาษาไดจากเวบไซตของไพทอนเองทhttp://www.python.org/ ซงในปจจบน (ณ.วนท 15 ตลาคม 2559) ไพทอนไดพฒนาถงรนท 3.6 (ออกวนท 11 ตลาคม 2559) * เอกสารเลมนยดตามหนงสอภาษาไพทอน สสวท.

Python 1.0 ไพทอนสรางขนคร งแรกในป 1990 โดย Guido van Rossum ท CWI (National Research Institute for Mathematics and Computer Science) ในประเทศเนเธอรแลนด โดยไดน าความส าเรจของภาษา โปรแกรมมงทชอ ABC มาปรบใชกบ Modula-3, Icon, C, Perl, Lisp, Smalltalk และ Tcl โดย Guidovan Rossum ถอวาเปนผรเรมและคดคน แตเคากยงคดวาผลงานอยางไพทอนนน เปนผลงานความรท ท าขนเพอความสนกสนานโดยไดอางองงานชนนของเขาวาเปน Benevolent Dictator for Life (BDFL) ซง ผลงานทถกเรยกวาเกดจากความสนกสนานเหลานนนมกถกเรยกวา BDFL เพราะมกเกดจากความไมตงใจ และความอยากทจะท าอะไรทเปนอสระนนเอง ซงคนทถกกลาวถงวาท าในลกษณะแบบนกไดแก Linus Torvalds ผสราง Linux kernel, Larry Wall ผสราง Perl programming language และคนอน ๆ อกมากมาย โดยทในไพทอน1.2นนไดถกปลอยออกมาในป1995โดยGuidoไดกลบมาพฒนาไพทอนตอทCorporation for National Research Initiatives (CNRI) ท เรสตน, มลรฐเวอรจเนย ประเทศสหรฐอเมรกา โดย ทในขณะเดยวกนกไดปลอยรนใหม ในหมายเลขรน 1.6 ออกมาโดยอยท CNRI เชนกน ซงหลงจากปลอยรน1.6ออกมาแลว Guidovan Rossum กไดออกจาก CNRI เพอท างานใหการท าธรกจ พฒนาซอฟตแวรแบบเตมตว โดยกอนทจะเรมท างานธรกจ เขากไดท าใหไพทอนนนอยบนสญญาลขสทธ แบบ General Public License (GPL) โดยท CNRI และ Free Software Foundation (FSF) ไดรวม กนเปดเผยรหสโปรแกรมทงหมดเพอใหไพทอนนนไดชอวาเปนซอฟตแวรเสรและเพอใหตรงตามขอก าหนด 13

ห น า | 37

รปท 2.1 : Guido van Rossum

ของ GPL-compatible ดวย (แตยงคงไมสมบรณเพราะการพฒนาในรน 1.6 นนออกมากอนทจะใชสญญา ลขสทธแบบ GPL ท าใหยงมบางสวนทยงเปดเผยไมได) และในปเดยวกนนนเอง Guido van Rossum กไดรบรางวลจาก FSF ในชอวา "Advancement of Free Software" โดยในปนนเองไพทอน 1.6.1 กไดออกมาเพอแกปญหาขอผดพลาดของตวซอฟตแวรและใหเปนไปตาม ขอก าหนดของ GPL-compatible license อยางสมบรณ 1.1.2 Python 2.0 ในป 2000 Guido และ Python Core Development team ไดยายการท างานไป BeOpen.com โดยท พวกเขาไดยายจาก BeOpen Python Labs team โดยในไพทอนรนท 2.0 นนไดถกน าออกเผยแพรตอบคคล ทวไปจากเวบไซต BeOpen.com และหลงจากทไพทอนออกรนท 2.0 ท BeOpen.com แลว Guido และนก พฒนาคนอน ๆ ในทม Python Labs กไดเขารวมกบทมงาน Digital Creations ไพทอนรน 2.1 ไดสบทอนการท างานและพฒนามาจาก 1.6.1 มากกวาไพทอนรน 2.0 และไดท าการ เปลยนชอสญญาลขสทธใหมเปน Python Software Foundation License โดยทในไพทอนรน 2.1 alpha นนกไดเรมชอสญญาลขสทธนและผเปนเจาของคอ Python Software Foundation (PSF) โดยทเปนองคกร ทไมหวงผลก าไรเชนเดยวกบ Apache Software Foundation 1.1.3 อนาคต ผพฒนาไพทอนมการประชมและถกเถยงกนในเรองของความสามารถใหมๆในไพทอนรนท3.0โดยมชอ โครงการวา Python 3000 (Py3K) โดยทจะหยดการสนบสนนโคดโปรแกรมจากรน 2.x โดยทท าแบบนเพอ ท าการปรบปรงเปลยนแปลงการท างานของภาษาใหดยงขนตามค าแนะน าทวา "reduce feature duplication by removing old ways of doing things" (ลดทอนคณสมบตทซ าซอนดวยการยกเลกเสนทางทเดนผานมา แลว)

ห น า | 38

1.1 โปรแกรมคออะไร โปรแกรม (Program) คอชดค าสงส าหรบคอมพวเตอร โดยค าสงแตละค าสงจะสงงานเฉพาะอยางไม

ซบซอนขนไดตวอยางเชน โปรแกรมอยางงายอาจมเพยงค าสงพมพขอความซงจะท าหนาทน าขอความทก าหนดใหไปแสดงผลทจอภาพโปรแกรมทซบซอน เชน โปรแกรมประมวค า (word processor) ทถกสรางขนจากค าสงจ านวนมาก เพอท าใหผใชสามารถสรางและจดรปแบบเอกสารใหไดตามตองการ

รปท 2.2 : ตวอยางภาษาโปรแกรม

1.2 ท าไมตองเรยนภาษาไพทอน การเขยนโปรแกรมเพอสงงานคอมพวเตอรนน ผเขยนโปรแกรมจะตองเลอกภาษาโปรแกรมใหเหมาะสม

กบลกษณะของงานทตองการ เพราะภาษาคอมพวเตอรมหลากหลาย แตละภาษามจดเดนและความเหมาะสมกบงานเฉพาะดานทแตก

ตางกนออกไป

ภาษาไพทอน (python) เปนภาษาระดบสงทเหมาะกบผเรมตนเขยนโปรแกรม เนองดวยขอดหลายประการ ดงน 1. เขยนงาย เมอเทยบกบภาษาคอมพวเตอรสวนใหญแลว ภาษาไปทอนเขยนงายรปแบบค าสงไมซบซอน

สงผลใหท าความเขาใจไดงายดวย

2. น าไปใชงานจรงได แมวาภาษาไพทอนจะเขยนงาย เหมาะกบผเรมตน แตเมอมความเชยวชาญแลว ผเขยนโปรแกรมสามารถเขยนโปรแกรมขนาดใหญทท างานซบซอนและน าไปประยกตใชงานไดจรง

3. ตอยอดงาย ภาษาไพทอนมไลบรารใหใชงานมากมาย ชวยใหการเขยนโปรแกรมใหมท าไดรวดเรวขน

4. มผใชงานจ านวนมาก ปจจบนไพทอนเปนภาษาหนงทไดรบความนยมทวโลก ท าใหมกลมผใชจ านวนมากทพรอมใหความชวยเหลอและตอบค าถามเมอมปญหา ส าหรบในประเทศไทยไพทอนเรมไดรบความนยมมากขน โดยมสถาบนอดมศกษาหลายแหงไดบรรจภาษาไพทอนเปนวชาในหลกสตรดานการเขยนโปรแกรมคอมพวเตอรแลว

เกรดนาร “ไลบราร”: ไลบราร (Library) คอสวนของโปรแกรมทผพฒนาไวแลว เราสามารถอางองเพอเรยกใชสวนของโปรแกรมนนรวมกบโปรแกรมทก าลงเขยนใหมไดทนท

ห น า | 39

1.3 สงทควรรกอนการเขยนโปรแกรม ส าหรบผเรมตนเขยนโปรแกรมคอมพวเตอรดวยภาษาไพทอน ควรท าความเขาใจกบความรพนฐาน

ตอไปนเพอใหการเขยนโปรแกรมท าไดรวดเรวขน 1.3.1 ไอดอภาษาไพทอน (Python IDE) ภาษาไพทอนเปนภาษาระดบสง โปรแกรมทเขยนขนจงตอง

ถกแปลใหเปนภาษาเครอง กอนทจะใชสงงานคอมพวเตอรไดโดยตรง การแปลภาษาไพทอนนตองใชตวแปลภาษาไพทอน (python interpreter) ซงผเขยนโปรแกรมตองด าเนนการหลายขนตอน กวาทจะไดโปรแกรมไพทอนทถกตองสมบรณน าไปใชงานได ดงนนผเขยนโปรแกรมจงนยมใชซอฟตแวรเพอการพฒนาโปรแกรม ทเรยกวา ไอดอ (Integrated Development Environment: IDE) ซงประกอบดวยเครองมอส าหรบแกไขซอรสโคด (source code editor) เครองมอส าหรบแกไขจดบกพรองของโปรแกรม (debugger) และเครองมอทชวยรน (run) ซอรสโคด ปจจบนไดมผสรางไอดอส าหรบภาษาไพทอนจ านวนมากใหเลอกใชตามความถนดของผเขยนโปรแกรม โดยไอดอภาษาไพทอน จะท างานไดทงในโหมดอมมเดยท (immediate mode) และโหมดสครปต (script mode)

- โหมดอมมเดยท เปนการพมพค าสงทละค าสง แลวตวแปลภาษาไพทอนจะท างานตามค าสงดงกลาวทนท

- โหมดสครปต เปนการพมพค าสงหลายค าสง เกบไวเปนไฟลกอน เมอผเขยนโปรแกรมสงใหท างาน ตวแปลภาษาไพทอนจะท างานตามค าสงในโปรแกรมตงแตค าสงแรกจนถงค าสงสดทายตอเนองกนไป

1.3.2 ขอมลเขา ขอมลเขา เปนขอมลทผใชน าเขาสโปรแกรมขณะทโปรแกรมก าลงท างานอย เพอน าไปประมวลผล โดยโปรแกรมสามารถรบขอมลจากแปนพมพ อานจากไฟล หรอรบขอมลจากอปกรณอน

1.3.3 ขอมลออก ขอมลออก เปนผลลพธทไดจากการทคอมพวเตอรท างานตามโปรแกรม โดยขอมลออกจะแสดงทางจอภาพ ไฟล หรออปกรณแสดงผลอน เชน เครองพมพ ล าโพง

รปท 2.3 : อปกรณคอมพวเตอร

ห น า | 40

ตวอยางท 2.1 การใชไอดอภาษาไพทอนในโหมดอมมเดยทเพอแสดงผลลพธของ 2+2 ใหผใชปอนค าสงตอไปนทละบรรทด

>>> print('This is my first python program to calculate an arithmetic expression.') ↵ This is my first python program to calculate an arithmetic expression. >>> print(2+2) ↵ 4

# หมายเหต เครองหมาย ↵ แทนการกดแปน Enter เมอผใชปอนค าสงบรรทดแรกเสรจสนจะพบวาตวแปลภาษาไพทอนจะท างานทนท โดยค าสง print จะแสดงขอความทก าหนดไวภายในเครองหมาย ' ' ออกมา และเมอปอนค าสงทสองเสรจสน ค าสง print จะแสดงผลลพธของนพจนทอยภายในเครองหมายวงเลบออกทางจอภาพ ถาหากวาในวงเลบเปนนพจนคณตศาสตรกจะค านวณกอนแลวแสดงผลลพธออกมา ในทนภายในวงเลบมนพจน 2+2 ค าสง print จงแสดงผลลพธเปน 4 สงเกตวาในโหมดอมมเดยทนตวแปลภาษาไพทอนจะท างานทนททผใชปอนแตละค าสง ตวอยางท 2.2 การใชไอดอภาษาไพทอนในโหมดสครปตเพอแสดงผลลพธของ 2+2 ใหผใชปอนค าสงทงสองบรรทดตอไปนในหนาตางโหมดสครปต แลวสงรนโปรแกรม

print('This is my first python program to calculate an arithmetic expression.') print(2+2)

ผลลพธทไดคอ This is my first python program to calculate an arithmetic expression. 4

จะเหนวาในโหมดสครปตผเขยนโปรแกรมตองเขยนโปรแกรมไพทอนใหเสรจครบทกบรรทดกอน แลวจงสงใหไอดอภาษาไพทอนท างานกบทกค าสงตงแตตนจนจบ โปรแกรมในตวอยางทงสองขางตนเปนโปรแกรมขนาดเลก มแตการสงขอมลออกไมมการรบขอมลเขา ส าหรบการรนค าสงภาษาไพทอนในโหมดอมมเดยทน เหมาะส าหรบการทดสอบผลการท างานของค าสงทละค าสง แตในโหมดสครปตผเขยนโปรแกรมจะบนทกโปรแกรมทเขยนขนทงหมดเกบไวเปนไฟลได เพอใหสามารถน ามาแกไข ปรบปรง และเรยกใหท างานใหมไดในภายหลง

เกรดนาร “การรนโปรแกรม”: การรนโปรแกรม คอ การสงใหคอมพวเตอรท างานตามค าสงในโปรแกรมตงแต

ตนจนจบ โดยแตละไอดอจะมวธการสงรนโปรแกรมทแตกตางกนเลกนอย

ห น า | 41

1.3.4 ขอผดพลาด (error) ขอผดพลาด (error) คอ ความผดพลาดทเกดขนจากการเขยนโปรแกรม ขอผดพลาดแบงไดเปน 3 ประเภท ไดแก - ขอผดพลาดทางไวยากรณ (syntax error) เปนการเขยนโปรแกรมไมถกตองตามไวยากรณของภาษา ท าใหโปรแกรมไมสามารถท างานได - ขอผดพลาดขณะโปรแกรมท างาน (runtime error) หรอเรยกวาสงผดปกต (exception) ซงไมไดผดทไวยากรณของโปรแกรม แตเกดความผดพลาดขนขณะทโปรแกรมท างาน ท าใหไมสามารถท างานตามค าสงตอไปจนส าเรจได ตวอยางของสงผดปกตทเกดขนบอย เชน การหารเลขจ านวนทมตวหารเปนศนย หรอการด าเนนการทางคณตศาสตรระหวางตวเลขและขอความ - ขอผดพลาดทางความหมาย (semantic error) เปนขอผดพลาดทหาสาเหตไดยากทสด เพราะวาโปรแกรมยงสามารถท างานไดจนจบ แตผลลพธไมถกตองตามทตองการ ท าใหผเขยนโปรแกรมตองตรวจสอบวากระบวนการท างานในค าสงหรอขนตอนใดทท าใหผลลพธไมไดตามทตองการ ตวอยางเชน การใสวงเลบไมถกต าแหนงในนพจนคณตศาสตร ท าใหล าดบการค านวณไมถกตอง 1.3.5 การแกจดบกพรอง (debugging) การแกจดบกพรอง (debugging) เปนกระบวนการในการตรวจหาขอผดพลาดในโปรแกรมทเขยนขน โดยเมอมความผดพลาดในโปรแกรมซงท าใหผลลพธของโปรแกรมไมถกตองตามตองการ จดบกพรองในโปรแกรมลกษณะนเรยกวาบก (bug) กระบวนการแกไขจดบกพรองนตองอาศยประสบการณ ความรดานไวยากรณของภาษาทใชในโปรแกรม และความเขาใจในล าดบการประมวลผล เพอใหไดผลลพธทถกตองตามตองการ โดยด าเนนการควบคไปกบการเขยนโปรแกรมจนกวาจะไดโปรแกรมทสมบรณ 1.3.6 คอมเมนต (comment) คอมเมนต (comment) เปนค าอธบายทผเขยนโปรแกรมใสไวเพอเตอนความจ า หรออธบายการท างานของโปรแกรม ซงเปนขอความทไมมผลตอการท างานของโปรแกรม ในภาษาไพทอนจะใชสญลกษณ # แสดงจดเรมตนของคอมเมนตในแตละบรรทด

1.4 การเขยนโปรแกรมไพทอนในโหมดอมมเดยท

ในทนจะไดแนะน ากระบวนการแกปญหาและการเขยนโปรแกรมไพทอนในโหมดอมมเดยท ตวอยางท 2.3 การแปลงอณหภมจากองศาเซลเซยสเปนองศาฟาเรนไฮต ในโครงการนกเรยนแลกเปลยนของโรงเรยน นกเรยนมหนาทตองแจงอณหภมของโรงเรยนใหเพอนนกเรยนชาวตางชาตทราบเปนองศาฟาเรนไฮต ถาหากวาขอมลอณหภมทอานไดเปนหนวยองศาเซลเซยส ผเรยนจะเขยนค าสงภาษาไพทอนอยางไร

ห น า | 42

รปท 2.4 อณหภมทไดจาก http://www.wunderground.com

สตรการแปลงอณหภมระหวางองศาเซลเซยสและองศาฟาเรนไฮต คอ

c / 5 = (f – 32) / 9

เมอ c คอ คาองศาเซลเซยส และ f คอ คาองศาฟาเรนไฮต ทสมพนธกน จากสตร เมอตองการหาคาองศาฟาเรนไฮต จงตองยายขางสมการเปนดงน f = ((c / 5) * 9) + 32

ในทนอณหภม คอ 16 องศาเซลเซยส นกเรยนจะสามารถแทนคา c ดวย 16 จะได f = ((16 / 5) * 9) + 32 กจะไดคาองศาฟาเรนไฮตเทากบ 60.8

ถาหากจะค านวณดวยภาษาไพทอนในโหมดอมมเดยท สงแรกทตองท า คอ การคนหาวธการค านวณ เนองจากคอมพวเตอรสามารถท าไดเพยงแคค านวณตามค าสงหรอขนตอนทผเขยนโปรแกรมก าหนดให หนาทในการคนหาวธการค านวณเพอใหไดผลลพธ จงเปนของผเขยนโปรแกรม เมอไดวธค านวณแลวตองเขยนใหอยในรปภาษาโปรแกรม คอมพวเตอรจะท าเพยงแคค านวณตามค าสงทอยในรปโปรแกรมเทานน ใหพมพค าสงตอไปนในโหมดอมมเดยท

>>> print((16/5)*9)+32) ↵ 60.8

ในการเขยนโปรแกรมผเขยนจ าเปนตองมความเขาใจในกระบวนการค านวณอยางชดเจนเพอใหไดค าตอบทถกตอง แลวจงถายทอดกระบวนการออกมาในรปแบบของค าสงภาษาทใช จากนนคอมพวเตอรจะปฏบตตามค าสง เพอใหไดผลลพธ

ห น า | 43

ค าสงทใชในตวอยางขางตนจะตองระบคาองศาเซลเซยสเปนตวเลขลงไปในค าสงท าใหไมสะดวก เนองจากตองพมพค าสงทงหมดใหมอกครงหากตองการค านวณคาอน ถาตองการปรบปรงอาจท าไดโดยเขยนโปรแกรมในโหมดสครปตและใชงานตวแปร ดงตวอยางท 2.4

1.5 การเขยนโปรแกรมไพทอนในโหมดสครปต แมวาการรนค าสงโปรแกรมไพทอนในโหมดอมมเดยทจะท าไดงายและไดผลลพธทนท แตกไม

เหมาะสมในกรณทตองการเขยนโปรแกรมทซบซอนหรอมขนาดใหญ ประกอบดวยค าสงจ านวนมาก การรนค าสงจ านวนมากในโหมดอมมเดยทจะตองปอนค าสงทละบรรทด ท าใหไมสะดวก

ในโหมดสครปตท าใหสามารถเขยนค าสงทงหมดแลวบนทกไวเปนไฟล จากนนรนทกค าสงในไฟลตอเนองกนเพอใหไดผลลพธโดยการสงเพยงค าสงเดยว ตวอยางท 2.4 การใชค าสงรบขอมลเขา และตวแปร ในการเขยนโปรแกรมไพทอนในโหมดสครปต ใหผใชรนค าสงไพทอนตอไปนดวยไอดอในโหมดสครปต

data = input('Enter Degree Celsius: ') c = int(data) print(((c/5)*9)+32)

ผลลพธทไดคอ Enter Degree Celsius: 16 60.8

บรรทดท 1 เปนการก าหนดคาใหกบตวแปรชอ data ซงคาทก าหนดใหกบตวแปรจะไดมาจากฟงกชน input() โดยฟงกชน input() จะท าหนาทแสดงขอความทอยภายในเครองหมายวงเลบออกทางจอภาพ แลวรอรบขอมลทผใชจะปอนเขามา เพอสงคาทไดเปนขอความคนมาให จากตวอยางการท างาน ตวแปร data จะเกบขอความ '16'

เนองจากเราตองการน าคาทผใชปอน ไปค านวณตอไป จงตองแปลงขอความ '16' ใหเปนคาจ านวนเตมกอน ในภาษาไพทอนมฟงกชน int() ทจะท าหนาทแปลงคาของขอมลในวงเลบใหเปนจ านวนเตม เมอตวแปลภาษาไพทอนท างานค าสงในบรรทดท 2 เสรจแลว ตวแปร c จงเกบคาจ านวนเตม 16

เมอผเรยนตองการแปลงคาอณหภมองศาเซลเซยสอนอก ในโหมดสครปตน ผเรยนเพยงแตรนโปรแกรมดงกลาว แลวปอนขอมลตวเลขอณหภมใหมอกครง ท าใหสามารถท างานไดผลลพธอยางรวดเรวโดยไมตองพมพโปรแกรมซ าอก

ทมาขอมล : http://ninjapy.programming.in.th/lesson/2_3_string

ห น า | 44

“สรป” ในบทนนกเรยนไดท าความรจกกบโปรแกรมไพทอนในเบองตน ไพทอนเปนภาษาทเขยนงาย สามารถน าไปตอยอดและใชงานไดจรง มผใชงานจ านวนมาก ไอดอไพทอนใชงานไดทงในโหมดอมมเดยทซ งชวยในการรนค าสงสนๆ และโหมดสครปตซงใชท างานทมความซบซอน

นอกจากนยงไดเรยนรการค านวณดวยนพจนอยางงาย การพมพผลลพธดวยค าสง print() และการใชงานตวแปรเพอเกบคาจ านวนเตมในโปรแกรม

ห น า | 45

ใบงานท 2.1 ค าใบบอกใหเพอน

ห น า | 46

ใบงานท 2.2 วาดภาพตามค าบอก

ห น า | 47

ห น า | 48

ใบงานท 2.3 ตามหาเพชร

ห น า | 49

โรงเรยนจฬาภรณราชวทยาลย นครศรธรรมราช

(โรงเรยนวทยาศาสตรภมภาค)

WWW.PCCNST.AC.TH