# 数据类型和变量 ## 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，1.23x10<sup>9</sup>和12.3x10<sup>8</sup>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<sup>9</sup>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'`：  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'`：  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）。