数据类型和变量

数据 - 图1

廖雪峰

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。 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_ _下划_线分隔，因此，写成10_000_000_000和10000000000是完全一样的。 十六进制数也可以写成**<u>0x</u>**a1b2_c3d4。

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"<u>I'm OK</u>"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<u>'</u>又包含<u>"</u>怎么办？可以用转义字符**\**来标识，比如： 
  1. 'I\'m \"OK\"!'
表示的字符串内容是： 
  1. 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<u>\\</u>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： 
  1. >>> print('I\'m ok.')
  2. I'm ok.
  4. >>> print('I\'m learning\nPython.')
  5. I'm learning
  6. Python.
  7. >>> print('\\\n\\')
  8. \
  9. \
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： 
  1. >>> print('\\\t\\')
  2. \       \
  3. >>> print(r'\\\t\\')
  4. \\\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： 
  1. >>> print('''line1
  2. ... line2
  3. ... line3''')
  4. line1
  5. line2
  6. 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<u>>>></u>变为<u>...</u>，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： 
  1. ┌────────────────────────────────────────────────────────┐
  2. │Command Prompt - python                           _ □ x │
  3. ├────────────────────────────────────────────────────────┤
  4. │>>> print('''line1                                      │
  5. │... line2                                               │
  6. │... line3''')                                           │
  7. │line1                                                   │
  8. │line2                                                   │
  9. │line3                                                   │
  10. │                                                        │
  11. │>>> _                                                   │
  12. │                                                        │
  13. └────────────────────────────────────────────────────────┘
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： 
  1. print('''line1
  2. line2
  3. line3''')
多行字符串'''...'''还可以在前面加上**r**使用，请自行测试： 
  1. print(r'''hello,\n
  2. world''')

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： 
  1. >>> True
  2. True
  3. >>> False
  4. False
  5. >>> 3 > 2
  6. True
  7. >>> 3 > 5
  8. 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：

  1. >>> True and True
  2. True
  3. >>> True and False
  4. False
  5. >>> False and False
  6. False
  7. >>> 5 > 3 and 3 > 1
  8. 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：

  1. >>> True or True
  2. True
  3. >>> True or False
  4. True
  5. >>> False or False
  6. False
  7. >>> 5 > 3 or 1 > 3
  8. 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： 
  1. >>> not True
  2. False
  3. >>> not False
  4. True
  5. >>> not 1 > 2
  6. True
布尔值经常用在条件判断中，比如： 
  1. if age >= 18:
  2.     print('adult')
  3. else:
  4.     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： 
  1. a = 1
变量a是一个整数。 
  1. t_007 = 'T007'
变量t_007是一个字符串。 
  1. 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： 
  1. a = 123 # a是整数
  2. print(a)
  3. a = 'ABC' # a变为字符串
  4. 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）： 
  1. int a = 123; // a是整数类型变量
  2. 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： 
  1. x = 10
  2. 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： 
  1. 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： 
  1. a = 'ABC'
  2. b = a
  3. a = 'XYZ'
  4. 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'：

数据 - 图2

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'：

数据 - 图3

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：

数据 - 图4

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： 
  1. 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/： 
  1. >>> 10 / 3
  2. 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： 
  1. >>> 9 / 3
  2. 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： 
  1. >>> 10 // 3
  2. 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： 
  1. >>> 10 % 3
  2. 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： 
  1. n = 123
  2. f = 456.789
  3. s1 = 'Hello, world'
  4. s2 = 'Hello, \'Adam\''
  5. s3 = r'Hello, "Bart"'
  6. s4 = r'''Hello,
  7. Bob!'''
  9. print(???)

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）。