资料型态和变数

[FrankDJWu参与者]

转载自廖雪峰的官方网站

资料型态

电脑顾名思义就是可以做数学计算的机器，因此，电脑程式理所当然地可以处理各种数值。但是，电脑能处理的远不止数值，还可以处理文本、图形、音讯、视频、网页等各种各样的资料，不同的资料，需要定义不同的资料型态。在Python中，能够直接处理的资料型态有以下几种：

整数

Python可以处理任意大小的整数，当然包括负整数，在程式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。
电脑由于使用二进位，所以，有时候用十六进位表示整数比较方便，十六进位用0x首码和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，1.23×109和12.3×108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，1.23×109就是1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以写成1.2e-5，等等。
整数和浮点数在电脑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。

字串

字串是以单引号’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，不是字串的一部分，因此，字串’abc’只有a，b，c这3个字元。如果’本身也是一个字元，那就可以用””括起来，比如”I’m OK”包含的字元是I，’，m，空格，O，K这6个字元。

如果字串内部既包含’又包含”怎么办？可以用转义字元\来标识，比如：
‘I\’m \”OK\”!’

表示的字串内容是：
I’m “OK”!

转义字元\可以转义很多字元，比如\n表示换行，\t表示定位字元，字元\本身也要转义，所以\\表示的字元就是\，可以在Python的互动式命令列用print()列印字串看看：
>>> print(‘I\’m ok.’)
I’m ok.
>>> print(‘I\’m learning\nPython.’)
I’m learning
Python.
>>> print(‘\\\n\\’)
\
\

如果字串里面有很多字元都需要转义，就需要加很多\，为了简化，Python还允许用r”表示”内部的字串预设不转义，可以自己试试：

>>> print(‘\\\t\\’)
\ \
>>> print(r’\\\t\\’)
\\\t\\

如果字串内部有很多换行，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

布林值

布林值和布林代数的表示完全一致，一个布林值只有True、False两种值，要么是True，要么是False，在Python中，可以直接用True、False表示布林值（请注意大小写），也可以通过布耳运算计算出来：

>>> True
True
>>> False
False
>>> 3 > 2
True
>>> 3 > 5
False

布林值可以用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，它是一个单目运算子，把True变成False，False变成True：
>>> not True
False
>>> not False
True
>>> not 1 > 2
True

布林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还提供了清单、字典等多种资料型态，还允许创建自订资料型态，我们后面会继续讲到。

变数

变数的概念基本上和初中代数的方程变数是一致的，只是在电脑程式中，变数不仅可以是数位，还可以是任意资料型态。
变数在程式中就是用一个变数名表示了，变数名必须是大小写英文、数位和_的组合，且不能用数位开头，比如：
a = 1
变数a是一个整数。
t_007 = ‘T007’
变数t_007是一个字串。
Answer = True
变数Answer是一个布林值True。
在Python中，等号=是设定陈述式，可以把任意资料型态赋值给变数，同一个变数可以反复赋值，而且可以是不同型态的变数，例如：

a = 123 # a是整数
print(a)
a = ‘ABC’ # a变为字串
print(a)

这种变数本身型态不固定的语言称之为动态语言，与之对应的是静态语言。静态语言在定义变数时必须指定变数型态，如果赋值的时候型态不匹配，就会报错。例如Java是静态语言，设定陈述式如下（// 表示注释）：

int a = 123; // a是整数型态变数
a = “ABC”; // 错误：不能把字串赋给整型变数

和静态语言相比，动态语言更灵活，就是这个原因。
请不要把设定陈述式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，在程式中，设定陈述式先计算右侧的运算式x + 2，得到结果12，再赋给变数x。由于x之前的值是10，重新赋值后，x的值变成12。

最后，理解变数在电脑记忆体中的表示也非常重要。当我们写：
a = ‘ABC’
时，Python解译器干了两件事情：
在记忆体中创建了一个’ABC’的字串；
在记忆体中创建了一个名为a的变数，并把它指向’ABC’。
也可以把一个变数a赋值给另一个变数b，这个操作实际上是把变数b指向变数a所指向的资料，例如下面的代码：

a = ‘ABC’
b = a
a = ‘XYZ’
print(b)

最后一行列印出变数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’，解译器创建了字串’ABC’和变数a，并把a指向’ABC’：

执行b = a，解译器创建了变数b，并把b指向a指向的字串’ABC’：

执行a = ‘XYZ’，解译器创建了字串’XYZ’，并把a的指向改为’XYZ’，但b并没有更改：

所以，最后列印变数b的结果自然是’ABC’了。

常数

所谓常数就是不能变的变数，比如常用的数学常数π就是一个常数。在Python中，通常用全部大写的变数名表示常数：

PI = 3.14159265359

但事实上PI仍然是一个变数，Python根本没有任何机制保证PI不会被改变，所以，用全部大写的变数名表示常数只是一个习惯上的用法，如果你一定要改变变数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// (DIV)，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(MOD)，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。

小结

Python支援多种资料型态，在电脑内部，可以把任何资料都看成一个“物件”，而变数就是在程式中用来指向这些资料物件的，对变数赋值就是把资料和变数给关联起来。
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位元整数的范围限制在-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）。

[作者]

文章