4.1 數(shù)據(jù)類型
計算機顧名思義就是可以做數(shù)學(xué)計算的機器,因此,計算機程序理所當然地可以處理各種數(shù)值。但是,計算機能處理的遠不止數(shù)值,還可以處理文本、圖形、音頻、視頻、網(wǎng)頁等各種各樣的數(shù)據(jù),不同的數(shù)據(jù),需要定義不同的數(shù)據(jù)類型。在Python中,能夠直接處理的數(shù)據(jù)類型有以下幾種:
1)????? 整數(shù)
Python可以處理任意大小的整數(shù),當然包括負整數(shù),在程序中的表示方法和數(shù)學(xué)上的寫法一模一樣,例如:1
,100
,-8080
,0
,等等。
計算機由于使用二進制,所以,有時候用十六進制表示整數(shù)比較方便,十六進制用0x
前綴和0-9,a-f表示,例如:0xff00
,0xa5b4c3d2
,等等。
對于很大的數(shù),例如10000000000
,很難數(shù)清楚0的個數(shù)。Python允許在數(shù)字中間以_
分隔,因此,寫成10_000_000_000
和10000000000
是完全一樣的。十六進制數(shù)也可以寫成0xa1b2_c3d4
。
2)????? 浮點數(shù)
浮點數(shù)也就是小數(shù),之所以稱為浮點數(shù),是因為按照科學(xué)記數(shù)法表示時,一個浮點數(shù)的小數(shù)點位置是可變的,比如,1.23x109和12.3x108是完全相等的。浮點數(shù)可以用數(shù)學(xué)寫法,如1.23
,3.14
,-9.01
,等等。但是對于很大或很小的浮點數(shù),就必須用科學(xué)計數(shù)法表示,把10用e替代,1.23x109就是1.23e9
,或者12.3e8
,0.000012可以寫成1.2e-5
,等等。
整數(shù)和浮點數(shù)在計算機內(nèi)部存儲的方式是不同的,整數(shù)運算永遠是精確的(除法難道也是精確的?是的?。↑c數(shù)運算則可能會有四舍五入的誤差。
3)????? 字符串
字符串是以單引號'
或雙引號"
括起來的任意文本,比如'abc'
,"xyz"
等等。請注意,''
或""
本身只是一種表示方式,不是字符串的一部分,因此,字符串'abc'
只有a
,b
,c
這3個字符。如果'
本身也是一個字符,那就可以用""
括起來,比如"I'm OK"
包含的字符是I
,'
,m
,空格,O
,K
這6個字符。
如果字符串內(nèi)部既包含'
又包含"
怎么辦?可以用轉(zhuǎn)義字符\
來標識,比如:
表示的字符串內(nèi)容是:
轉(zhuǎn)義字符\
可以轉(zhuǎn)義很多字符,比如\n
表示換行,\t
表示制表符,字符\
本身也要轉(zhuǎn)義,所以\\
表示的字符就是\
,可以在Python的交互式命令行用print()
打印字符串看看:
如果字符串里面有很多字符都需要轉(zhuǎn)義,就需要加很多\
,為了簡化,Python還允許用r''
表示''
內(nèi)部的字符串默認不轉(zhuǎn)義,可以自己試試:
如果字符串內(nèi)部有很多換行,用\n
寫在一行里不好閱讀,為了簡化,Python允許用'''...'''
的格式表示多行內(nèi)容,可以自己試試:
上面是在交互式命令行內(nèi)輸入,注意在輸入多行內(nèi)容時,提示符由>>>
變?yōu)?code>...,提示你可以接著上一行輸入,注意...
是提示符,不是代碼的一部分:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
當輸入完結(jié)束符```
和括號)
后,執(zhí)行該語句并打印結(jié)果。
如果寫成程序并存為.py
文件,就是:
多行字符串'''...'''
還可以在前面加上r
使用,請自行測試。
4)????? 布爾值
布爾值和布爾代數(shù)的表示完全一致,一個布爾值只有True
、False
兩種值,要么是True
,要么是False
,在Python中,可以直接用True
、False
表示布爾值(請注意大小寫),也可以通過布爾運算計算出來:
布爾值可以用and
、or
和not
運算。
and
運算是與運算,只有所有都為True
,and
運算結(jié)果才是True
:
or
運算是或運算,只要其中有一個為True
,or
運算結(jié)果就是True
:
not
運算是非運算,它是一個單目運算符,把True
變成False
,False
變成True
:
布爾值經(jīng)常用在條件判斷中,比如:
5)????? 空值
空值是Python里一個特殊的值,用None
表示。None
不能理解為0
,因為0
是有意義的,而None
是一個特殊的空值。
此外,Python還提供了列表、字典等多種數(shù)據(jù)類型,還允許創(chuàng)建自定義數(shù)據(jù)類型,我們后面會繼續(xù)講到。
6)????? 變量
變量的概念基本上和初中代數(shù)的方程變量是一致的,只是在計算機程序中,變量不僅可以是數(shù)字,還可以是任意數(shù)據(jù)類型。
變量在程序中就是用一個變量名表示了,變量名必須是大小寫英文、數(shù)字和_
的組合,且不能用數(shù)字開頭,比如:
變量a
是一個整數(shù)。
變量t_007
是一個字符串。
變量Answer
是一個布爾值True
。
在Python中,等號=
是賦值語句,可以把任意數(shù)據(jù)類型賦值給變量,同一個變量可以反復(fù)賦值,而且可以是不同類型的變量,例如:
這種變量本身類型不固定的語言稱之為動態(tài)語言,與之對應(yīng)的是靜態(tài)語言。靜態(tài)語言在定義變量時必須指定變量類型,如果賦值的時候類型不匹配,就會報錯。例如Java是靜態(tài)語言,賦值語句如下(// 表示注釋):
和靜態(tài)語言相比,動態(tài)語言更靈活,就是這個原因。
請不要把賦值語句的等號等同于數(shù)學(xué)的等號。比如下面的代碼:
如果從數(shù)學(xué)上理解x = x + 2
那無論如何是不成立的,在程序中,賦值語句先計算右側(cè)的表達式x + 2
,得到結(jié)果12
,再賦給變量x
。由于x
之前的值是10
,重新賦值后,x
的值變成12
。
最后,理解變量在計算機內(nèi)存中的表示也非常重要。當我們寫:
時,Python解釋器干了兩件事情:
1.???? 在內(nèi)存中創(chuàng)建了一個'ABC'的字符串;
2.???? 在內(nèi)存中創(chuàng)建了一個名為a的變量,并把它指向'ABC'。
也可以把一個變量a賦值給另一個變量b,這個操作實際上是把變量b指向變量a所指向的數(shù)據(jù),
最后一行打印出變量b
的內(nèi)容到底是'ABC'
呢還是'XYZ'
?如果從數(shù)學(xué)意義上理解,就會錯誤地得出b
和a
相同,也應(yīng)該是'XYZ'
,但實際上b
的值是'ABC'
,讓我們一行一行地執(zhí)行代碼,就可以看到到底發(fā)生了什么事:
執(zhí)行a = 'ABC'
,解釋器創(chuàng)建了字符串'ABC'
和變量a
,并把a
指向'ABC'
:

執(zhí)行b = a
,解釋器創(chuàng)建了變量b
,并把b
指向a
指向的字符串'ABC'
:

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
執(zhí)行a = 'XYZ'
,解釋器創(chuàng)建了字符串'XYZ',并把a
的指向改為'XYZ'
,但b
并沒有更改:

所以,最后打印變量b
的結(jié)果自然是'ABC'
了。
1)????? 常量
所謂常量就是不能變的變量,比如常用的數(shù)學(xué)常數(shù)π就是一個常量。在Python中,通常用全部大寫的變量名表示常量:
但事實上PI
仍然是一個變量,Python根本沒有任何機制保證PI
不會被改變,所以,用全部大寫的變量名表示常量只是一個習(xí)慣上的用法,如果你一定要改變變量PI
的值,也沒人能攔住你。
最后解釋一下整數(shù)的除法為什么也是精確的。在Python中,有兩種除法,一種除法是/
:
/
除法計算結(jié)果是浮點數(shù),即使是兩個整數(shù)恰好整除,結(jié)果也是浮點數(shù):
還有一種除法是//
,稱為地板除,兩個整數(shù)的除法仍然是整數(shù):
你沒有看錯,整數(shù)的地板除//
永遠是整數(shù),即使除不盡。要做精確的除法,使用/
就可以。
因為//
除法只取結(jié)果的整數(shù)部分,所以Python還提供一個余數(shù)運算,可以得到兩個整數(shù)相除的余數(shù):
無論整數(shù)做//
除法還是取余數(shù),結(jié)果永遠是整數(shù),所以,整數(shù)運算結(jié)果永遠是精確的。
小結(jié)
Python支持多種數(shù)據(jù)類型,在計算機內(nèi)部,可以把任何數(shù)據(jù)都看成一個“對象”,而變量就是在程序中用來指向這些數(shù)據(jù)對象的,對變量賦值就是把數(shù)據(jù)和變量給關(guān)聯(lián)起來。
對變量賦值x = y
是把變量x
指向真正的對象,該對象是變量y
所指向的。隨后對變量y
的賦值不影響變量x
的指向。
注意:Python的整數(shù)沒有大小限制,而某些語言的整數(shù)根據(jù)其存儲長度是有大小限制的,例如Java對32位整數(shù)的范圍限制在-2147483648
-2147483647
。
Python的浮點數(shù)也沒有大小限制,但是超出一定范圍就直接表示為inf
(無限大)。