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## 数据类型 计算机顾名思义就是可以做数学计算的机器,因此,计算机程序理所当然地可以处理各种数值。但是,计算机能处理的远不止数值,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,十六进制用`0x`前缀和0-9,a-f表示,例如:`0xff00`,`0xa5b4c3d2`,等等。 ### 浮点数 浮点数也就是小数,之所以称为浮点数,是因为按照科学记数法表示时,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,1.23x109就是`1.23e9`,或者`12.3e8`,0.000012可以写成`1.2e-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 字符串是以单引号`'`或双引号`"`括起来的任意文本,比如`'abc'`,`"xyz"`等等。请注意,`''`或`""`本身只是一种表示方式,不是字符串的一部分,因此,字符串`'abc'`只有`a`,`b`,`c`这3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。 如果字符串内部既包含`'`又包含`"`怎么办?可以用转义字符`\`来标识,比如: ~~~ 'I\'m \"OK\"!' ~~~ 表示的字符串内容是: ~~~ I'm "OK"! ~~~ 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: ~~~ >>> print('I\'m ok.') I'm ok. >>> print('I\'m learning\nPython.') I'm learning Python. >>> print('\\\n\\') \ \ ~~~ 如果字符串里面有很多字符都需要转义,就需要加很多`\`,为了简化,Python还允许用`r''`表示`''`内部的字符串默认不转义,可以自己试试: ~~~ >>> print('\\\t\\') \ \ >>> print(r'\\\t\\') \\\t\\ ~~~ 如果字符串内部有很多换行,用`\n`写在一行里不好阅读,为了简化,Python允许用`'''...'''`的格式表示多行内容,可以自己试试: ~~~ >>> print('''line1 ... line2 ... line3''') line1 line2 line3 ~~~ 上面是在交互式命令行内输入,注意在输入多行内容时,提示符由`>>>`变为`...`,提示你可以接着上一行输入。如果写成程序,就是: ~~~ print('''line1 line2 line3''') ~~~ 多行字符串`'''...'''`还可以在前面加上`r`使用,请自行测试。 ### 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: ~~~ >>> True True >>> False False >>> 3 > 2 True >>> 3 > 5 False ~~~ 布尔值可以用`and`、`or`和`not`运算。 `and`运算是与运算,只有所有都为`True`,`and`运算结果才是`True`: ~~~ >>> True and True True >>> True and False False >>> False and False False >>> 5 > 3 and 3 > 1 True ~~~ `or`运算是或运算,只要其中有一个为`True`,`or`运算结果就是`True`: ~~~ >>> True or True True >>> True or False True >>> False or False False >>> 5 > 3 or 1 > 3 True ~~~ `not`运算是非运算,它是一个单目运算符,把`True`变成`False`,`False`变成`True`: ~~~ >>> not True False >>> not False True >>> not 1 > 2 True ~~~ 布尔值经常用在条件判断中,比如: ~~~ if age >= 18: print('adult') else: print('teenager') ~~~ ### 空值 空值是Python里一个特殊的值,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,我们后面会继续讲到。 ## 变量 变量的概念基本上和初中代数的方程变量是一致的,只是在计算机程序中,变量不仅可以是数字,还可以是任意数据类型。 变量在程序中就是用一个变量名表示了,变量名必须是大小写英文、数字和`_`的组合,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。 ~~~ Answer = True ~~~ 变量`Answer`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: ~~~ a = 123 # a是整数 print(a) a = 'ABC' # a变为字符串 print(a) ~~~ 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是整数类型变量 a = "ABC"; // 错误:不能把字符串赋给整型变量 ~~~ 和静态语言相比,动态语言更灵活,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`之前的值是`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解释器干了两件事情: 1. 在内存中创建了一个`'ABC'`的字符串; 2. 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变量`b`指向变量`a`所指向的数据,例如下面的代码: ~~~ a = 'ABC' b = a a = 'XYZ' print(b) ~~~ 最后一行打印出变量`b`的内容到底是`'ABC'`呢还是`'XYZ'`?如果从数学意义上理解,就会错误地得出`b`和`a`相同,也应该是`'XYZ'`,但实际上`b`的值是`'ABC'`,让我们一行一行地执行代码,就可以看到到底发生了什么事: 执行`a = 'ABC'`,解释器创建了字符串`'ABC'`和变量`a`,并把`a`指向`'ABC'`: ![2015-06-24/558a25bfc263c](https://box.kancloud.cn/2015-06-24_558a25bfc263c.png) 执行`b = a`,解释器创建了变量`b`,并把`b`指向`a`指向的字符串`'ABC'`: ![2015-06-24/558a25cf1ad57](https://box.kancloud.cn/2015-06-24_558a25cf1ad57.png) 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: ![2015-06-24/558a25de5f3eb](https://box.kancloud.cn/2015-06-24_558a25de5f3eb.png) 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就是一个常量。在Python中,通常用全部大写的变量名表示常量: ~~~ PI = 3.14159265359 ~~~ 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,用全部大写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的。在Python中,有两种除法,一种除法是`/`: ~~~ >>> 10 / 3 3.3333333333333335 ~~~ `/`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: ~~~ >>> 9 / 3 3.0 ~~~ 还有一种除法是`//`,称为地板除,两个整数的除法仍然是整数: ~~~ >>> 10 // 3 3 ~~~ 你没有看错,整数的地板除`//`永远是整数,即使除不尽。要做精确的除法,使用`/`就可以。 因为`//`除法只取结果的整数部分,所以Python还提供一个余数运算,可以得到两个整数相除的余数: ~~~ >>> 10 % 3 1 ~~~ 无论整数做`//`除法还是取余数,结果永远是整数,所以,整数运算结果永远是精确的。 ## 练习 请打印出以下变量的值: ~~~ n = 123 f = 456.789 s1 = 'Hello, world' s2 = 'Hello, \'Adam\'' s3 = r'Hello, "Bart"' s4 = r'''Hello, Lisa!''' ~~~ ## 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,对变量赋值就是把数据和变量给关联起来。 注意:Python的整数没有大小限制,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)。