数据类型
计算机顾名思义是可以做数学计算的机器, 因此, 计算机程序理所当然地就可以处理各种数值。但是, 计算机处理的远不止数值, 还可以处理文本、图形、音频、视频、网页等各种各样的数据, 不同的数据, 需要定义不同的数据类型。 在Python中, 能够直接处理的数据类型有以下几种。
整数
Python可以处理任意大小的整数, 当然包括负整数, 在程序中的表示方法和数学上的写法一模一样, 例如:1, 100, -8080, 0,等等
计算机由于使用二进制, 所以, 有时候用十六进制表示整数比较方便, 十六进制0x前缀和0-9, a-f表示, 例如:0xff0, 0xa5b4c3d2, 等等。
浮点数
浮点数也就是小数儿, 之所以成为浮点数, 是因为按照科学计数法表示时, 一个浮点数的小数点位置是可变的, 比如, 1.23x109和12.3x108是完全相等的。 浮点数可以用数学写法, 如1.23, 3.14, -9.01, 等等。但是对于很大或很小的浮点数, 就必须用科学计数法表示, 把10用e替代, 1.23x10^9, 或者12.3e8, 0.000012可以写成1.23-5,等等。
整数和浮点数在计算机内部存储的方式是不同的, 整数运算永远是精确的(除法难道也是精确的?是的!)而浮点数运算则可能会有四舍五入的误差。
字符串
字符串是以' ' 或 " "括起来的任意文本, 比如'abc', "abc"等等。请注意, '' 和"" 本身也是一种表达方式, 不是字符串的一部份, 因此, 字符串'abc'只有a, b, c这三个字符。如果'本身也是一个字符, 那就可以用""括起来, 比如"I'm OK"包含的字符是I, ', m, 空格, O , K这6个字符。
如果字符串中内部既包含‘又包含“怎么办呢?可以使用转义字符\来标识, 比如:
转义字符 \ 可以转义很多字符, 比如\n表示换行, \t表示制表符, 字符\本身也要转义, 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:
有的时候, 我们可能需要输入多行文字, 这个时候使用\n又不是很方便, 也不利于阅读, 为了简化, Python用'''...'''的格式表示多行内容, 可以自己试试:
从上图中看到, 如果输入多行文字时, 提示符从>>>变为..., 提示你可以接着上一行输入。 如果写成把程序写入文件中, 就是:
print('''line1
line2
line3
''')
在'''..'''*前面加上r使用, 告诉编译器这是一个raw string。大家看看下面的区别:
布尔值
布尔值和布尔代数的表示完全一致, 一个布尔值只有True、False两种值, 要么是True, 要么是False, 在Python中, 可以直接用True,False表示布尔值(请注意大小写), 也可以通过布尔运算计算出来:
布尔值可以用and, or 和 not运算。
and运算是与运算, 口诀:全是True, 才为True。
or运算是或运算, 口诀:有一个True, 就为True
not运算是非运算, 口诀:值总是相反的
布尔运算经常用到条件判断中,比如:
空值
空值是Python中里的一个特殊的值, 用None表示。 None不能理解为0, 因为0是有意义的, 而None是一个特殊的空值。
此外, Python还提供了列表、字典等多种数据类型, 还允许创建自定义数据类型, 后续还会陆续讲到
变量
变量的概念基本上和初中袋鼠的方程变量是一致的,只有在计算机程序中,变量不仅可以是数字, 还可以是任意的数据类型。
变量在程序中就是一个变量名表示了, 变量名必须是大小写英文、数字和_的组合, 而且不能用数字开头, 比如:
a = 1
变量a是一个整数。、
···
t_007 = 'T007'
···
变量t_007是一个字符串。
···
Anwer = True
···
变量Anwer是一个布尔值True。
在Python中, 等号=是赋值语句, 可以把任意数据类型赋值给变量, 同一个变量可以反复赋值, 而且可以是不同类型的变量, 例如:
其中type()函数是一个查看类型参数。
这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言, 与之对应的是静态语言。 静态语言在定义变量时必须指定变量类型, 如果赋值的时候类型不匹配, 就会报错。 例如Java是静态语言, 赋值语句如下(// 表示注释)
int a = 123 // a是整型变量
a = "ABC"; // 错误; 不能百字符串赋值个整型变量
跟静态语言相比, 动态语言更加灵活, 就是这个原因。
请不要把赋值语句的等号等同于数学的等号。 比如下面的代码:
x = 10
x = x + 2
如果从数学上理解x = x + 2那无论如何是不成立的, 在程序中, 赋值语句先计算右侧的表达式x+2, 得到结果12, 再赋给变量x,。 由于x之前的是10, 重新赋值后, x的值变成12.
最后, 理解变量在计算机内存中的表示也非常重要。 当我们写:
a = "ABC"
时, Python解释器干了两件事:
- 在内存中创建了一个‘ABC’的字符串;
- 在内存中创建了一个名为a的变量, 并把它指向‘ABC’。
也可以把一个变量a赋值给另一个变量b, 这个操作实际上是把b指向变量a的数据, 例如下面的代码:
最后一行打印出变量b的内容打印的是ABC? 因为他被赋值了。
看看下面的过程, 首先a = 'ABC', 解释器创建了字符串‘ABC’和变量a, 并把a指向‘ABC’:
执行b=a, 解释器创建了变量b, 并把b指向a的字符串‘ABC’:
执行a = 'XYZ', 解释器创建了字符串‘XYZ’, 并把a的指向改为‘XYZ’, 但b并没有更改:
所以, 最后打印变量b的结果自然是'ABC'了。
常量
所谓常量就是不能变的变量, 比如常用的数学常数"π"。 在Python中, 通常用全部大写的变量名表示常量:
PI = 3.14159255359
但事实上PI仍然是一个变量, Python根本没有任何机制保证PI不会被改变, 所以, 用全部大些的变量名表示常量只是一个习惯上的用法, 如果你一定要改变变量PI的值, 也没人能拦住你。
最后解释一下整数的除法为什么也是精确地。 在Python中, 有两种除法, 一种除法是/; 另一种是//。
/:
/除法计算结果是浮点数, 即使是两个整数恰好整除,结果也是浮点数:
//, 称为地板除, 连个整数的除法仍然是整数:
你没有看错, 整数的地板除//永远是整数, 即使除不尽。 要做精确地除法, 使用/就可以。
因为// 除法只取结果的整数部分, 所以Python还提供了一 个余数运算, 可以得到两个整数相除的余数:
无论整数做//除法还是取余数, 结果都是整数, 所以, 整数运算结果都是精确的。
小结
Python支持多种数据类型, 在计算机内部, 可以把任何数据都看成一个“对象”, 而变量就是在程序中用来指向这些数据对象的, 对象变量赋值就是把数据和变量给关联起来。
注意:Python的整数就是没有大小限制, 而某些语言的整数根据其存储长度是有大小限制的, 例如java对32位整数的范围限制在-2147483648-2147483647。
Python的浮点数也没有大小限制, 但是超出一定范围就直接表示为inf(无限大)。