学习笔记：Python基础 —— 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，1.23x109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，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                                                   │
│                                                        │
│>>> _                                                   │
│                                                        │
│                                                        │
│                                                        │
└────────────────────────────────────────────────────────┘

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''')

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。

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：

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变量

b

指向变量

a

所指向的数据。

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：

# -*- coding: utf-8 -*-
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。

对变量赋值

x = y

是把变量

x

指向真正的对象，该对象是变量

y

所指向的。随后对变量

y

的赋值不影响变量

x

的指向。

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）。