第三章 基本数据类型

3.1 模块

模块是一种程序的组织形式。它将彼此具有特定关系的一组Python可执行代码、函数或类组织到一个独立文件中，可以供其它程序使用。

模块可以分为标准模块和第三方模块：

• 标准模块：安装好Python后，本身就带有的模块被称为标准模块，也被称为Python的标准库。
• 第三方模块：并不是Python的标准库，在使用import语句前必须提前安装到开发环境中。

模块导入的方式

这些模块下载到硬盘上，需要的时候存储到内存

（1）import 模块名

这种方法一次可以导入多个模块。但在使用模块中的类、方法、函数、常数等内容时，需要在它们前面加上模块名

>>> import math 
>>> math.pow(2,3)
8.0

（2）import moduleName1 as name2

>>> import math as a
>>> a.pow(2,3)
8.0

（3）from 模块名 import*

这种方法一次导入一个模块中的所欲内容。使用时不需要添加模块名为前缀

>>> from math import*
>>> pow(2,3)
8.0
>>> sqrt(9)
3.0

（4）from 模块名 import object1[,object2[...]]

这种方法一次导入一个模块中指定的内容，如某个函数。调用时不需要添加模块名为前缀。

>>> from math import pow,e
>>> e
2.718281828459045
>>> pow(2,3)
8.0

2.2 Python语法元素分析

2.2.3 命名与保留字

标识符命名规则：

• 标识符由大小写字母、数字、下划线、汉字组成
• 变量名不能以数字开头
• 变量名是区分大小写的
• 变量名不能有空格以及标点符号（括号、引号、逗号、斜线、反斜线、冒号、句号、问号等）

保留字，也称关键字，指被编程语言内部定义并保留使用的标识符。

and, elif, import, raise, as, else, in, return, assert, except, is, try, break, finally, lambda, while, class, for, nonlocal, with, continue, from, not, yield, def, global, or, True, del, if, pass, False, None

2.2.5 赋值语句

赋值语句的格式：<变量>=<表达式>

赋值语句的执行过程是：首先把等号右边表达式的值计算出来，然后在内存中寻找一个位置把值存放进去，最后创建变量并指向这个内存地址。

x=1
y=x
x=3

y是多少？ y=1

例

赋值语句：赋值语句的几种不同用法

myVar="Hello World!"
myVar=3.1416
myVar=3+3*5
myVar=myVar+1
x,y=1,2
x=y=3

例：将变量x和y交换

• 采用单个赋值，需要3行语句：

即通过一个临时变量t缓存x的原始值，然后将y值赋给x，再将x的原始值通过t赋值给y

>>> t=x
>>> x=y
>>> y=t

• 采用同步赋值语句，仅需要一行代码：

  >>>x,y=y,x
  

type函数和isinstance函数

1.type函数

• 功能：type()函数查看变量类型

• 格式：type(变量)

2.isinstance函数

• 功能：isinstance函数判断变量是否为指定的类型

• 格式：isinstance(变量,类型)

>>> a=100
>>> type(a)
>>> isinstance(a,int)

input()函数

• 功能：input()函数执行时在屏幕上显示提示字符串，用户输入完毕后，并将用户输入都以文本形式返回。

• 格式：<变量>=input(<提示性文字>)

  >>> x=input("请输入x值：")
  请输入x值：100
  >>> x
  '100'   # 字符类型
  

  input的所有值都是以文本形式表达的

eval()函数

• 功能：eval()函数用于执行一个字符串表达式，并返回表达式的值

• 格式：eval(<字符串>)

  >>> x =4 
  >>> "3*x"
  '3*x'
  >>> eval('3*x')
  12
  >>> eval('pow(x,2)')
  16
  >>> eval("'3*x'")
  '3*x'
  

print()函数

• 功能：print()函数用来输出字符信息。print()函数可以输出各种类型变量的值

• 常用格式：

  1.print(): 用于输出一个空白行

  2.print(<表达式>): 在屏幕显示表达式的值

  3.print(<表达式1>, <表达式2>, ..., <表达式n>): 将各表达式的值从左到右显示在同一行

[例]

print("Hello")
print()         # 输出一个空白行
print(3+2,1+2,"hello")  
print("here")  
print(3+2,1+2,"hello",end=";")  # 用分号作为分隔符，把回车符修改掉打在同一行
print("here")

程序结果：

Hello

5 3 hello
here
5 3 hello;her

[例]

a ="有理想"
print(a,"有担当")
print()
print("有本领",end="")
print("青年一代")

运行结果：

有理想 有担当

有本领青年一代

思考题：#TempConvert_1.py

• 让用户输入摄氏度C，输入对应的华氏度F

• 公示：F = C *1.8 + 32

• 样例：

  请输入摄氏度：25
  25对应的华摄度为：77.0
  

C = eval(input("请输入摄氏度："))
F = C * 1.8 + 32
print(C,"对应的华摄度为：",F)

程序结果：

请输入摄氏度：25
25 对应的华摄度为： 77.0

3.1 数字类型

3.1.1 数字类型

Python语言包括三种数字类型

• 整数类型

• 浮点数类型

• 复数类型

3.1.2 整数类型 int

• Python支持任意大的数字，具体可以大到什么程度仅受内存大小的限制
• 十进制整数：0、-1、9、123
• 十六进制整数，必须以0x、OX开头：0x10、0xfa、0xabcdef
• 八进制整数，必须以0o、0O开头：0o35、0o11
• 二进制整数，必须以0b、0B开头：0b101、0b100

浮点数类型 float

• 浮点数就是包含小数点的数
• Python语言中浮点数的数值范围存在限制，小数精度也存在限制。这种限制与在不同计算机系统有关。
• 浮点数示例：15.0、0.37、-11.2、2.3e2

3.1.4 复数类型 complex

• Python中的复数由两部分组成：实部和虚部

  复数的形式为：实部+虚部j

• 复数示例：2+3j、-0.5-0.9j

  >>> a=2+3j
  >>> a.real # 查看复数实部
  2.0
  >>> a.imag # 查看复数虚部
  3.0
  >>> a.conjugate() # 共轭复数
  (2-3j)
  

补充 其他数据类型

布尔类型 bool

• 布尔类型是用来表示

3>2
True
2>3
False

字符串类型str

• 字符串类型使用单引号、双引号、三单引号、三双引号作为定界符来表示字符串，并且不同的定界符之间可以互相嵌套
• 字符串实例：
  • 'abc'、'123'、"Python"、'中国'
  • 空串表示为''或""

三引号'''或"""表示的字符串可以换行，支持排版较为复杂的字符串；三引号还可以在程序中表示较长的注释。

[例]

print(
    """ 
      静夜思
    床前明月光，
    疑是地上霜。
    举头望明月，
    低头思故乡。  
    """
)

程序结果：

      静夜思
    床前明月光，
    疑是地上霜。
    举头望明月，
    低头思故乡。 

列表 list

• Python中列表和字符串一样，也是一种序列类型，列表是一种数据集合
• 列表用[ ]来表示，列表内容以逗号进行分隔
• 列表示例：[1,2,3,4]、[3,4,5,"abc"]、["one","two","three","four"]

元组 tuple

• 元组用()来表示，元组内容以逗号进行分隔。
• 元组的内容不能修改
• 示例：(1,2,3,4)、(3,4.5,"abc")

字典 dict

• 字典是Python中唯一内建的映射类型，可用来实现通过数据查找关联数据的功能。
• 字典是键值对的无序集合。字典中的每一个元素都包含两部分：键和值
• 字典格式：{键:值, 键:值, ...}
• 字典示例：{'CN':'China', 'AU':'Australia','DE':'Germany'}

集合set

• 集合是一组对象的集合，对象可以是各种类型

• 集合又各种类型元素组成，但元素之间没有任何顺序，并且元素都不重复。

• 集合用大括号{}来表示

• 集合示例：{'train','car','ship','bus'}

3.2 数字类型的操作

要点：Python解释器为数字类型提供数值运算操作符、数值运算函数、类型转换函数等操作方法

3.2.1 内置的数值运算操作符

操作符	描述
x+y	x与y之和
x-y	x与y之差
x*y	x与y之积
x/y	x与y之商
x//y	x与y之整数商，向下取整
x%y	x与y之商的余数
-x	x的负值，即：x*（-1）
+x	x本身
x**y	x的y次幂，等价于pow(3,2)

• +运算符还可以用于列表、元组、字符串的连接，但不支持不同类型的对象之间相加或连接。

  >>> [1,2,3]+[4,5,6]   # 连接两个列表
  [1, 2, 3, 4, 5, 6]
  >>> (1,2,3)+(4,)     # 连接两个元组
  (1, 2, 3, 4)
  >>> 'ab'+'12'        # 连接两个字符串
  'ab12'
  

• *运算符还可以用于列表、元组、字符串类型与整数的乘法，表示序列元素的重复，生成新的序列对象。

  >>> [1,2,3]*3
  [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]
  >>> (1,2,3)*3
  (1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3)
  >>> 'abc'*3
  'abcabcabc'
  
  

• Python还有赋值运算符+=、-=、*=、/=、//=、**=、%=等大量复合赋值运算符。

  例如：x+=3等价于x=x+3

练习题：

1.语句a=(3/4)+3%2;运行后，a的值为( )。a=0.75+1=1.75

2.若x=3.5;z=8则x+z%3/4的值为( ). 3.5+(8%3)/4=3.5+8%3/4=3.5+2/4=3.5+0.5=4.0

3.设f=g=2.0，使f为4.0的表达式是( ). D

A. f/=g*10 # f=f/(g*10)=2/20=0.1

B. f-=g+2 # f=f-g-2=-2

C. f*=g-6 # f=f*(g-6)=2 *(2-6)=-8

D. f+=g # f= f+g=4

4. x=1,x*=3+5**2的值为( ) x=x(3+25)=1*28=28

关系运算操作符 补充

关系运算符根据表达式的值得真假返回布尔值：

<(小于)、> (大于)、<= (小于等于)、 >=(大于等于)、 ==(等于)、!= (等于)

Python关系运算符最大的特点是可以连用。如5>2<7

>>> a = 3
>>> a == 2
False
>>> 1<a<5    # 等价于1<a 且 a<5
True
>>> 5<a>1
False

思考

1.让用户输入一个值赋值给x，判断x是否为’男‘

2.让用户输入一个值赋值给x，判断x是否在[0,100]间

>>> x=input("")
>? 男
>>> x == "男"
True

>>> x=int(input())
>? 45
>>> 0<=x<=100
True

逻辑运算符 补充

逻辑运算符将表达式连接在一起，一般会返回布尔值

and（与）:两边都是真，结果为真
or（或）：只要一个为真，结果为真
not（非）：取反

>>> x = False
>>> y = True
>>> x or y
True
>>> not (x or y)
False
>>> not x or y
True
>>> i = 7
>>> j = 8
>>> i>=j and i<j
False
>>> a=5; b=2; c=1
>>> a-b>2 or b ==c
True

习题

1.若希望当a的值为奇数时，表达式的值为“真”，a的值为偶数时，表达式的值为“假”。则不能满足要求的表达式是( ) ==C==

A. a%2 ==1

B. not a%2 == 0

C. not a%2 # not 8%2 = True not 9%2 =False

D. a%2

2.判断t是否为闰年。闰年的条件：年份t能被400整除，或者能被4整除但不能被100整除。

t = eval(input("请输入年份："))
if t%400==0 or t%4==0 and t%100!=0:
    print(str(t)+"年是闰年")
else:
    print(str(t)+"年不是闰年")

and和or具有惰性求值或逻辑短路的特点，当连接多个表达式时只计算必须要计算的值

>>> 3<5 or a>3  # a没有定义
True
>>> 3>5 or a>3 # a没有定义
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
NameError: name 'a' is not defined

3.2.4 位运算符

位运算符只能用于整数，其内部执行过程为：首先将整数转换为二进制数，然后右对齐，必要的时候左侧补0，按位进行运算，最后再把计算结果转换为十进制数字返回。

>>> bin(3)   # 3的二进制
'0b11'
>>> 3 << 2   # 把3左移2位
12
>>> bin(12)   
'0b1100'
>>> bin(7)   # 7的二进制
'0b111'
>>> 3 & 7    # 011&111=011
3
>>> bin(8)
'0b1000'
>>> 3|8  # 位或运算
11
>>> bin(11)     # 11 | 1000= 1011
'0b1011'
>>> bin(5)   # 5的二进制
'0b101'
>>> 3^5
6
>>> bin(6)   # 11^101=110
'0b110'

3.2.2 内置的数值运算函数

Python解释器提供了一些内置函数，在这些内置函数之中，有6个函数与数值运算相关

>>> x=-100
>>> y=abs(x)
>>> y
100
>>> x=10
>>> y=3
>>> z=divmod(x,y)
>>> z
(3, 1)
>>> x=10
>>> y=2
>>> z=3
>>> m=pow(x,y,z)
>>> m
1
>>> x = 3.14159
>>> round(x,2)
3.14
>>> a = [3,0,5]
>>> max(a)
5
>>> min(a)
0
>>> sum(a)
8

3.2.3 内置的数字类型转换函数

>>> int("123")
123
>>> int(0b10)
2
>>> int(0o10)
8
>>> int(0x10)
16
>>> int(-2.34)
-2
>>> float(3)     # 把整数转换为实数
3.0
>>> float('3.5')  # 把数字字符串转换为实数
3.5
>>> complex(3)    # 指定实部
(3+0j)
>>> complex(3,5)  # 指定实部和虚部
(3+5j)

map()是接收一个函数f依次映射到序列或迭代对象上的每个元素，并返回一个map对象。格式：

map(函数f,list数据)

>>> x,y=map(int,["45","56"])
>>> x,y
(45, 56)
>>> a,b=map(round,[3.4546,4.6757],(3,2))
>>> a,b
(3.455, 4.68)
>>> round(3.4546,3)
3.455
>>> round(4.6757,2)
4.68

思考

Exer1:用户输入一个三位自然数，计算并输出其百位、十位和个位上的数字。

x = int(input("请输入一个三位自然数："))
a = x//100
b = (x-a*100)//10
c = x-a*100-b*10
print("百位数字为："+str(a),"十位数字为："+str(b),"个位数字为:"+str(c))

程序结果：

请输入一个三位自然数：324
百位数字为：3 十位数字为：2 个位数字为:4

x=int(input())
a=x//100
b=x//10%10
c=x%10
print(a,b,c)

i=input("请输入一个三位自然数：")
print("百位数字为"+i[0])
print("十位数字为"+i[1])
print("个位数字为"+i[2])

x=int(input('请输入一个三位数：'))
a,b=divmod(x,100)
b,c=divmod(b,10)
print(a,b,c)

x=input("请输入一个三位数：")
a,b,c=map(int,x)
print(a,b,c)

3.3 模块1：math库的使用

3.3.1 math库概述

• math库是Python提供的内置数学类函数库
• math库不支持复数类型
• math库一共提供了4个数学常数和44个函数。
• 44个函数共分为4类：
  • 16个数值表示函数
  • 8个幂对数函数
  • 16个三角对数函数
  • 4个高等特殊函数

3.3.2 math库解析

math库包括4个数学常数

常数	数学表示	描述
math.pi		圆周率，3.141592653589793
math.e		自然对数，2.718281828459045
math.inf		正无穷大，负无穷大为-math.inf
math.nan		非浮点数标记，NaN(Not a Number)

3.4 实例3：天天向上的力量

例：天天向上

一年365天，以第1天的能力值为基数，记为1.0，当好好学习时能力值相比前一天提高1%，当没有学习时能力值相比前一天下降1%。每天努力和每天放任，一年下来的能力值相差多少呢？

根据题目，天天向上的力量是，放任或向下的力量是

import math
dayup = math.pow((1.0+0.001), 365)    # 提高0.001
daydown = math.pow((1.0-0.001), 365)  # 放任0.001
print("向上:{:.2f},向下:{:.2f}.".format(dayup,daydown))

程序结果：

向上:1.44,向下:0.69.

思考：

已知三角形的两边长及其夹角，求第三边长

公式：

import math
a=int(input("请输入一条边的长度："))
b=int(input("请再输入另一条边的长度："))
x=int(input("请输入上述两条边的夹角度数(角度值)："))
x=math.radians(x)
j=math.cos(x)

c=(a**2+b**2-2*a*b*j)**0.5
print(c)

结果：

请输入一条边的长度：3
请再输入另一条边的长度：4
请输入上述两条边的夹角度数(角度值)：90
5.0

3.5 字符串类型及其操作

• 字符串是用双引号“”或者单引号''括起来的一个或多个字符
• 字符串对象是不可变的。字符串对象提供的涉及到字符串”修改“的方法都是返回修改后的新字符串，并不对原始字符串做任何修改。

3.5.1 字符串类型的表示

字符串是一个字符序列：字符串最左端位置标记为0，依次增加。字符串中的编号叫做”索引“。

• 单个索引辅助访问字符串中的特定位置

格式为：<string>[<索引>]

• 切片，通过两个索引值返回一个子串。

格式为：<string>[<start>:<end>:step]

• 这个子序列从索引start开始直到索引end结束，<u>但不包括end位置</u>。step代表步长。

>>> a='国无德不兴 人无德不立'
>>> a[2]
'德'
>>> x=8
>>> a[x-2]
'人'
>>> a[-7]
'兴'
>>> a[-11:-7]        
'国无德不'
>>> a[1:-1]
'无德不兴 人无德不'
>>> a[2:-2:2]
'德兴人德'

反斜杠字符(\)是一个特殊字符，在字符串中表示转义，即该字符与后面相邻的一个字符共同组成了新的含义。

\n:表示换行

\\:表示反斜杠

\':表示单引号

\"表示双引号

\b:退格，把光标移动到前一列位置

\f:换页符

\n:换行符

\r:回车

\v:垂直制表符

\ooo:3位八进制数对应的字符

\xhh:2位十六进制数对应的字符

\uhhhh:4位十六进制数表示的Unicode字符

\t:表示制表符（Tab）等。

>>> print("Python\n语言\t程序\t设计")
Python
语言  程序  设计
>>> print("c:\\now")
c:\now
>>> a= 'Let\'s go'
>>> print(a)
Let's go

3.5.3 基本的字符串操作符

字符串之间可以通过+或*进行连接

• 加法操作(+)将两个字符串连接成为一个新的字符串

• 乘法操作(*)生成一个由其本身字符串重复连接而成的字符串

  >>> "pine"+"apple"
  'pineapple'
  >>> 3*'pine'
  'pinepinepine'
  

>>> c='cat,dog'
>>> "d" in c
True
>>> "z" in c
False
>>> "z" not in c
True

思考1：A="5"+"8" A的值是多少？ ' 58'

思考2：name=”志存高远、脚踏实地“；name[5:]、name[0:-1]、name[:5]、name[0:-5]的值分别是多少？

>>> name="志存高远、脚踏实地"
>>> name[5:]
'脚踏实地'
>>> name[0:-1]
'志存高远、脚踏实'
>>> name[:5]
'志存高远、'
>>> name[0:-5]
'志存高远'

[例]获取星期字符串

程序读入一个表示星期几的数字（1~7），输出对应的星期字符串名称。例如，输入3，返回“星期三”。代码如下：

weekstr = "星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日"
weekid=eval(input("请输入星期数字(1-7):"))
pos = (weekid-1)*3
print(weekstr[pos:pos+3])

程序结果：

请输入星期数字(1-7):3
星期三

3.5.3 内置的字符串处理函数

>>> len("pine")
4
>>> len("祖国，你好！")
6
>>> bin(16)
'0b10000'
>>> oct(16)
'0o20'
>>> hex(16)
'0x10'
>>> ord('A')
65
>>> chr(65)
'A'
>>> chr(ord('A')+1)
'B'

3.5.4 内置的字符串处理方法

>>> a='Python'
>>> a.lower()
'python'
>>> a.upper()
'PYTHON'
>>> string = 'Python is a programming language.'
>>> string.replace('a','A')
'Python is A progrAmming lAnguAge.'
>>> string.split()
['Python', 'is', 'a', 'programming', 'language.']
>>> s="2017-10-31"
>>> s.split("-")
['2017', '10', '31']
>>> a=["1","2"]
>>> "t".join(a)   # "t"为连接符
'1t2'
>>> b=s.split("-")
>>> '/'.join(b)

>>> s="apple,peach,banana,peach,pear"
>>> s.find("peach")
6
>>> s.find("peach",7)  #从7位置字符开始往后找
19

>>> string = '   Python is a programming languages'
>>> string.strip()
'Python is a programming languages'

思考题：

>>>x='aaa bb c d e fff '
>>>b=','.join(x.split())
>>>b
结果为：

'aaa,bb,c,d,e, 'fff'

>>>b.replace("c",'cc').upper()
'AAA,BB,CC,D,E,FFF'

3.6 字符串类型的格式化

要点：字符串通过format()方法进行格式化

3.6.1 format()方法的基本使用

字符串format()方法的基本使用格式是：

<模板字符串>.format(<逗号分隔的参数>)

[图片上传失败...(image-163dc1-1591840470048)]

• format方法：位置匹配

  • 不带编号，即“{}”:

    >>> '{} {}'.format('hello','world')
    'hello world'
    

• 带数字编号，可调换顺序，即“{1}”、“{2}”

  >>> '{0} {1} {0}'.format('hello','world')
  'hello world hello'
  

• 带关键字，即“{a}”、“{tom}”:

  >>> '{a} {tom}'.format(a='hello',tom='world')
  'hello world'
  

3.6.2 format()方法的格式控制

format方法：格式转换

'{[位置匹配][:格式]}'.format()

>>> '{:o}'.format(10)
'12'
>>> "Pi is {pi:5.2%}".format(pi=3.14159)
'Pi is 314.16%'
>>> "{:.3}".format(1/3)
'0.333'
>>> '{0:,%}'.format(1000/3)
'33,333.333333%'

>>> "Pi is {:#<10.2f}".format(3.1415)
'Pi is 3.14######'

思考

请写出下面的结果：

print('树立{0}命运{1}'.format('人类','共同体意识'))
print('2/3约等于{0:.2f}'.format(2/3))
print('{:+>10}'.format('守望相助'))

树立人类命运共同体意识
2/3约等于0.67
++++++守望相助