計算機顧名思義就是可以做數學計算的機器,因此,計算機程序理所當然地可以處理各種數值。但是,計算機能處理的遠不止數值,還可以處理文本、圖形、音頻、視頻、網頁等各種各樣的數據,不同的數據,需要定義不同的數據類型。在Python中,能夠直接處理的數據類型有以下幾種:
整數
Python可以處理任意大小的整數,當然包括負整數,在程序中的表示方法和數學上的寫法一模一樣,例如:1,100,-8080,0,等等。
計算機由於使用二進制,所以,有時候用十六進制表示整數比較方便,十六進制用0x前綴和0-9,a-f表示,例如:0xff00,0xa5b4c3d2,等等。
浮點數
浮點數也就是小數,之所以稱為浮點數,是因為按照科學記數法表示時,一個浮點數的小數點位置是可變的,比如,1.23x109和12.3x108是相等的。浮點數可以用數學寫法,如1.23,3.14,-9.01,等等。但是對於很大或很小的浮點數,就必須用科學計數法表示,把10用e替代,1.23x109就是1.23e9,或者12.3e8,0.000012可以寫成1.2e-5,等等。
整數和浮點數在計算機內部存儲的方式是不同的,整數運算永遠是精確的(除法難道也是精確的?是的!),而浮點數運算則可能會有四捨五入的誤差。
字符串
字符串是以''或""括起來的任意文本,比如'abc',"xyz"等等。請注意,''或""本身只是一種表示方式,不是字符串的一部分,因此,字符串'abc'只有a,b,c這3個字符。如果'本身也是一個字符,那就可以用""括起來,比如"I'm OK"包含的字符是I,',m,空格,O,K這6個字符。
如果字符串內部既包含'又包含"怎麼辦?可以用轉義字符\來標識,比如:
'I\'m \"OK\"!'
表示的字符串內容是:
I'm "OK"!
轉義字符\可以轉義很多字符,比如\n表示換行,\t表示制表符,字符\本身也要轉義,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\\'
\
\
如果字符串裡面有很多字符都需要轉義,就需要加很多\,為了簡化,Python還允許用r''表示''內部的字符串默認不轉義,可以自己試試:
>>> print '\\\t\\'
\ \
>>> print r'\\\t\\'
\\\t\\
如果字符串內部有很多換行,用\n寫在一行裡不好閱讀,為了簡化,Python允許用'''...'''的格式表示多行內容,可以自己試試:
>>> print '''line1
... line2
... line3'''
line1
line2
line3
上面是在交互式命令行內輸入,如果寫成程序,就是:
print '''line1
line2
line3'''
多行字符串'''...'''還可以在前面加上r使用,請自行測試。
布爾值
布爾值和布爾代數的表示完全一致,一個布爾值只有True、False兩種值,要麼是True,要麼是False,在Python中,可以直接用True、False表示布爾值(請注意大小寫),也可以通過布爾運算計算出來:
>>> True
True
>>> False
False
>>> 3 > 2
True
>>> 3 > 5
False
布爾值可以用and、or和not運算。
and運算是與運算,只有所有都為True,and運算結果才是True:
>>> True and True
True
>>> True and False
False
>>> False and False
False
or運算是或運算,只要其中有一個為True,or運算結果就是True:
>>> True or True
True
>>> True or False
True
>>> False or False
False
not運算是非運算,它是一個單目運算符,把True變成False,False變成True:
>>> not True
False
>>> not False
True
布爾值經常用在條件判斷中,比如:
if age >= 18:
print 'adult'
else:
print 'teenager'
空值
空值是Python裡一個特殊的值,用None表示。None不能理解為0,因為0是有意義的,而None是一個特殊的空值。
此外,Python還提供了列表、字典等多種數據類型,還允許創建自定義數據類型,我們後面會繼續講到。
變量
變量的概念基本上和初中代數的方程變量是一致的,只是在計算機程序中,變量不僅可以是數字,還可以是任意數據類型。
變量在程序中就是用一個變量名表示了,變量名必須是大小寫英文、數字和_的組合,且不能用數字開頭,比如:
a = 1
變量a是一個整數。
t_007 = 'T007'
變量t_007是一個字符串。
Answer = True
變量Answer是一個布爾值True。
在Python中,等號=是賦值語句,可以把任意數據類型賦值給變量,同一個變量可以反復賦值,而且可以是不同類型的變量,例如:
a = 123 # a是整數
print a
a = 'ABC' # a變為字符串
print a
這種變量本身類型不固定的語言稱之為動態語言,與之對應的是靜態語言。靜態語言在定義變量時必須指定變量類型,如果賦值的時候類型不匹配,就會報錯。例如Java是靜態語言,賦值語句如下(// 表示注釋):
int a = 123; // a是整數類型變量
a = "ABC"; // 錯誤:不能把字符串賦給整型變量
和靜態語言相比,動態語言更靈活,就是這個原因。
請不要把賦值語句的等號等同於數學的等號。比如下面的代碼:
x = 10
x = x + 2
如果從數學上理解x = x + 2那無論如何是不成立的,在程序中,賦值語句先計算右側的表達式x + 2,得到結果12,再賦給變量x。由於x之前的值是10,重新賦值後,x的值變成12。
最後,理解變量在計算機內存中的表示也非常重要。當我們寫:
a = 'ABC'
時,Python解釋器干了兩件事情:
在內存中創建了一個'ABC'的字符串;
在內存中創建了一個名為a的變量,並把它指向'ABC'。
也可以把一個變量a賦值給另一個變量b,這個操作實際上是把變量b指向變量a所指向的數據,例如下面的代碼:
a = 'ABC'
b = a
a = 'XYZ'
print b
最後一行打印出變量b的內容到底是'ABC'呢還是'XYZ'?如果從數學意義上理解,就會錯誤地得出b和a相同,也應該是'XYZ',但實際上b的值是'ABC',讓我們一行一行地執行代碼,就可以看到到底發生了什麼事:
執行a = 'ABC',解釋器創建了字符串'ABC'和變量a,並把a指向'ABC':
py-var-code-1
執行b = a,解釋器創建了變量b,並把b指向a指向的字符串'ABC':
py-var-code-2
執行a = 'XYZ',解釋器創建了字符串'XYZ',並把a的指向改為'XYZ',但b並沒有更改:
py-var-code-3
所以,最後打印變量b的結果自然是'ABC'了。
常量
所謂常量就是不能變的變量,比如常用的數學常數π就是一個常量。在Python中,通常用全部大寫的變量名表示常量:
PI = 3.14159265359
但事實上PI仍然是一個變量,Python根本沒有任何機制保證PI不會被改變,所以,用全部大寫的變量名表示常量只是一個習慣上的用法,如果你一定要改變變量PI的值,也沒人能攔住你。
最後解釋一下整數的除法為什麼也是精確的,可以試試:
>>> 10 / 3
3
你沒有看錯,整數除法永遠是整數,即使除不盡。要做精確的除法,只需把其中一個整數換成浮點數做除法就可以:
>>> 10.0 / 3
3.3333333333333335
因為整數除法只取結果的整數部分,所以Python還提供一個余數運算,可以得到兩個整數相除的余數:
>>> 10 % 3
1
無論整數做除法還是取余數,結果永遠是整數,所以,整數運算結果永遠是精確的。
