關渡國中電腦教室: 2月 2022

2022年2月28日星期一

Topic32：Python學習0：Google Colaboratory介紹

► 前言

剛開始學習使用Python的人可能會擔心安裝失敗，或下載版本錯誤的問題，但是網路上提供諸多免費開發環境像是Jupyter Notebook及Google Colab (Colaboratory)，本篇介紹Google Colab互動式環境，在學習時不用預花太多成本，且能夠支援加速硬體（GPU及TPU），讓你隨時隨地都可以編輯Python程式語言。

Google Colab是一個基於Jupyter Notebook的免費CPU虛擬機，透過瀏覽器即可編寫程式，可以連接Google Drive雲端硬碟，將訓練完成的AI模型或資料科學處理的資料進行儲存。

► 安裝環境建置

1.安裝Python，網址https://www.python.org/downloads/

2.Visual Studio Code，網址https://code.visualstudio.com/

◆重點1：◆Google Colab雲端開發環境介紹

(1)Google Colaboratory (簡稱為Colab)：可直接在瀏覽器上撰寫及執Python。
(2)可以免費使用GPU(Graphics Processing Unit繪圖處理器)。
(3)可以將文件與程式並存在同一頁面
(4)可以共用與協作、分享
(5)開啟GitHub筆記本，可以點選GitHub，貼上ipynb檔案網址。

► Google Colab介紹

Google Colab是一個基於Jupyter Notebook的免費CPU虛擬機，透過瀏覽器即可編寫程式，可以連接Google Drive雲端硬碟，將訓練完成的AI模型或資料科學處理的資料進行儲存，而Google Colab擁有以下幾個特點：

不需任何設定：瀏覽器開啟Google Colab，連線完成即建立好虛擬機。
免費使用GPU或TPU：Colab不能選擇使用哪種類型的GPU，由於免費使用的關係，Colab無法保證資源，會依據時間和使用者有浮動。
共用功能：Colab筆記本是存在Google Drive，方便管理ipynb檔案。
開啟GitHub筆記本：透過開啟筆記本功能，可以點選GitHub選項，貼上你從GitHub看到的ipynb檔案網址，就可以在Google Colab開啟檔案或複製至自身的Google Drive。

◆重點2：◆Google Colab雲端安裝

(1)進入Google後登入帳號，進入「雲端硬碟」

(2)點選「新增」/按「更多」/「+連結更多應用程式」

(3)搜尋「Colaboratory 」，按下「安裝」即可

◆重點3：◆Google Colab開啟

(1)進入Google後登入帳號，搜尋「Cloaboratory」，點選「Google Colab」

(2)進入Colab後，點選「檔案」/「新增筆記本」

(3)重新命名，在左角點選檔案名稱，就可以立即重新命名

(4)「+程式碼」增加程式碼單元格；「+文字」增加文字敘述單元格

(5)執行程式碼方式有：
方法1：按下程式碼單元格左方的PLAY按鈕
方法2：Shift + Enter：執行此單元格後，移至下個單元格
方法3：Ctrl+Enter：執行此單元格

(6)儲存
點選/ 檔案/ 儲存，將檔案存「雲端硬碟」/「Colab Notebooks」資料夾中

► Google Colab使用教學

Stop01：開啟雲端硬碟，點選「新增/ 更多/ +連結更多應用程式」來安裝應用，如圖：

Stop02：點選「連結更多應用程式」找尋「Colab」，如圖：

Stop03：點二下，即可進行Colaboratory安裝，如圖：

Stop04：安裝完成後，點選Google Colaboratory進入Colab主畫面，如圖：

Stop05：點選功能表「執行階段/ 變更執行階段類型」如圖：

Stop06：「筆記本設定」對話框，「硬體加速器」下拉式選單，選項內容為None、GPU及TPU，我們點選GPU硬體加速器，按下儲存，如圖：

Stop07：點選主換面右上角「連線」，當系統連接完成後，可以看到創建出的虛擬機資訊，代表Python開發環境都已經建立完成，即可進行Python程式語言實作與練習，如圖：

指令輸入以下指令，滑鼠移到左邊按鈕，點選後即可執行指令(或鍵盤按下shift+enter)，nvidia-smi可以查看目前GPU使用的型號，指令前面多一個「!」為Linux指令，結果會顯示於指令執行匡下方，如下圖：

開發環境已經建立完成，可以執行其他Python的指令操作。

►小結

透過以上講解，相信已經了解Google Colab的方便性及實用性，可以非常方便的練習Python程式語言，不需要下載及安裝，只需要開啟瀏覽器就可以。

◆重點4：◆以Google Classroom協作

(1)進入Google後登入帳號，搜尋「Google Classroom」，點選「Classroom」

(2)進入Google Classroom後，於右側點選「+」
老師點選「建立課程」
學生點選「加入課程」

(3)老師端：輸入「課程名稱」「單元」「科目」及「教室」，按下「建立」即可

(4)老師端：點選「課堂作業」項目/ 「+建立」/ 「資料」即可

(5)老師端：鍵入「標題」/ 「新增」/ 「連結」將Colab共用選項中複製連結後貼上即可

(6)學生端：點選「課堂作業」項目/ 點選項中講義文件即可

◆重點5：◆Google Colaboratory基本操作

(1)搜尋「Google Colab」，點選「Google Colaboratory」

(2)「如何開啟Colab筆記本」：點選「檔案」/ 「新增筆記本」

(3)「為檔案重新命名」：只要在左角點選輸入「課程名稱」「單元」「科目」及「教室」，按下「建立」即可

2022年2月24日星期四

Topic31：Python入門介紹及演算法

◆重點1：◆Python語言程式簡介

Python屬於高階語言
Python是一種直譯式的電腦語言
Python易於學習、免費且開放原始碼
移植性較高並且擁有豐富的第三方套件

◆重點2 ：◆Python的優勢

資料型態簡潔

a = 3 #整數

print(a**10) #a的10次方

b = 3.14 #浮點數 print(b**10) #b的10次方

語法很人性化

a = [2, "ab", [3, 4, "cd"], "Hello World"]

運算子取用接近人類的習慣

a = 3 #整數 b = "Hello World" #浮點數

print(a * 3) #數值3倍

print(b * 3) #輸出字串3次

and、or、xor等邏輯運算子直接用英文，超好記憶

x = 2 y = -1

z = x > 3 and y < 0

u = x > 3 or y < 0

print(z) #False

print(u) #True

內部函式特別多且實用

a = [4, 22, 5] print(max(a)) #列出最大值

a.sort() #a資料做排序

print(u)

外掛套件源源不絕

!pip install twstock #安裝股市盤價資料

import twstock as a

b = a.Stock("3008") #3008大立光

print(b.price) #近一個月盤價

◆重點3 ：◆Python可以做什麼

數據分析與處理
Web開發應用
人工智慧應用

◆重點4 ：◆學習Python可以從事什麼工作

後端工程師、自動化作業
數據分析師、遊戲開發者
網站開發
爬蟲獲取或處理大量信息

► 安裝&環境建置

1.安裝Python，網址https://www.python.org/downloads/

2.Visual Studio Code，網址https://code.visualstudio.com/

► Google Colab使用教學

Stop01：開啟雲端硬碟，點選「新增/ 更多/ +連結更多應用程式」來安裝應用，如圖：

◆重點5 ：◆什麼是演算法(Algorithm)？

在這個資訊大爆炸的時代裡，每個人或多或少都有聽過演算法(Algorithm) 這三個字。
演算法並非是程式語言，而在電腦出現之前，演算法在數學界已經進行得如火如荼了！你知道嗎？國中所學的輾轉相除法是目前公認的世界上第一個演算法喔！
那到底什麼是演算法呢？根據 Wiki 的定義是
為任何良定義的具體計算步驟的一個序列，常用於計算、資料處理和自動推理。精確而言，演算法是一個表示爲有限長列表的有效方法。演算法應包含清晰定義的指令用於計算函式。
換句話說，演算法是
可以解決某些問題的有效方法之有限集合。

一、演算法