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Python数据类型和变量

提示

本结教程参考的廖雪峰 (opens new window)的python教程,在原基础上的学习总结。

# 在Python中的数据类型:

# 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:1100-80800,等等。

对于很大的数,例如10000000000,很难数清楚0的个数。Python允许在数字中间以_分隔,因此,写成10_000_000_00010000000000是完全一样的。十六进制数也可以写成0xa1b2_c3d4

# 浮点数

浮点数也就是小数,之所以称为浮点数

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就是1.23e9,或者12.3e80.000012可以写成1.2e-5

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,''""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abc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,OK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\"!'
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表示的字符串内容是:

I'm "OK"!
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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\\')
\
\
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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\\
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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
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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,注意...是提示符,不是代码的一部分:

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│Command Prompt - python                           _ □ x │
├────────────────────────────────────────────────────────┤
│>>> print('''line1                                      │
│... line2                                               │
│... line3''')                                           │
│line1                                                   │
│line2                                                   │
│line3                                                   │
│                                                        │
│>>> _                                                   │
│                                                        │
│                                                        │
│                                                        │
└────────────────────────────────────────────────────────┘
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当输入完结束符`````和括号)后,执行该语句并打印结果。

如果写成程序并存为.py文件,就是:

print('''line1
line2
line3''')
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多行字符串'''...'''还可以在前面加上r使用,像这样

print(r'''hello,\n
world''')
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# 布尔值

布尔值只有TrueFalse两种值,要么是True,要么是False,布尔值可以用andornot运算。

  • and运算是与运算,只有所有都为Trueand运算结果才是True

    5 > 3 and 3 > 1 #True
    5 > 3 and 3 < 1 #False
    
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  • or运算是或运算,只要其中有一个为Trueor运算结果就是True

    5 > 3 or 1 > 3 #True
    
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  • not运算是非运算,它是一个单目运算符,把True变成FalseFalse变成True

    not 1 > 2 # True
    
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布尔值经常用在条件判断中,比如:

if age >= 18:
    print('adult')
else:
    print('teenager')
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# 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。

# 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
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t_007 = 'T007' # 变量t_007是一个字符串
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Answer = True # 变量Answer是一个布尔值True
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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) #123
a = 'ABC' # a变为字符串
print(a) #ABC
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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:

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
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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
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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'
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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) #'ABC'
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原因:

执行a = 'ABC',解释器创建了字符串'ABC'和变量a,并把a指向'ABC'

0

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'

0 (1)

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:

0 (2)

所以,最后打印变量b的结果自然是'ABC'了。

提示

**Python中的变量都是指针,**因为变量是指针,所以所有的变量无类型限制,可以指向任意对象。指针的内存空间大小是与类型无关的,其内存空间只是保存了所指向数据的内存地址,所以python甚至可以不用特殊字声明变量确定一个变量的类型。

Python 的所有变量其实都是指向内存中的对象的一个指针,所有的变量都是!此外,对象还分两类:一类是可修改的,一类是不可修改的。我的理解是把可修改的类型叫做值类型,不可修改类型叫做引用类型。

值类型

在Python中,数值(整型,浮点型),布尔型,字符串,元组属于值类型,本身不允许被修改(不可变类型),数值的修改实际上是让变量指向了一个新的对象(新创建的对象),所以不会发生共享内存问题。 这种方式同Java的不可变对象(String)实现方式相同

引用类型

在Python中,列表,集合,字典引用类型,本身允许修改(可变类型),修改引用类型的值,指向这个引用类型地址相同的变量的值都会被修改

总结

python中的不可变数据类型,不允许变量的值发生变化,如果改变了变量的值,相当于是新建了一个对象,而对于相同的值的对象,在内存中则只有一个对象,内部会有一个引用计数来记录有多少个变量引用这个对象;可变数据类型,允许变量的值发生变化,即如果对变量进行append、+=等这种操作后,只是改变了变量的值,而不会新建一个对象,变量引用的对象的地址也不会变化,不过对于相同的值的不同对象,在内存中则会存在不同的对象,即每个对象都有自己的地址,相当于内存中对于同值的对象保存了多份,这里不存在引用计数,是实实在在的对象。

其实就和其他语言一样的,每创建一个对象,就会对应生成这个对象在内存中的地址值,和这个对象拥有的内存空间,然后把这个地址值赋值给变量,变量通过这个地址值来寻找这个对象以及访问这个对象内存空间里面的值,python里面也全都是对象,非引用类型即基本数据类型,是不会存在,一处改到处变,而是新创建一个对象来保存这个值,然后把这个对象的地址赋值给那个变量;而引用类型修改了值,但不会改变对象的地址值,所有变量顺着这个地址值,就可以找到这个对象。

# 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
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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
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/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
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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
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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
1
2

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

上次更新: 2023/09/05 17:45:42
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