# 數據類型和變量 ### 數據類型 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。 計算機由于使用二進制，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，1.23x10<sup>9</sup>和12.3x10<sup>8</sup>是相等的。浮點數可以用數學寫法，如`1.23`，`3.14`，`-9.01`，等等。但是對于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，1.23x10<sup>9</sup>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舍五入的誤差。 #### 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`"`怎么辦？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\\' \ \ ``` 如果字符串里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`寫在一行里不好閱讀，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，要么是`True`，要么是`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里一個特殊的值，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，我們后面會繼續講到。 ### 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于數學的等號。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`。由于`x`之前的值是`10`，重新賦值后，`x`的值變成`12`。 最后，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： 1. 在內存中創建了一個`'ABC'`的字符串； 2. 在內存中創建了一個名為`a`的變量，并把它指向`'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 ``` 最后一行打印出變量`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么事： 執行`a = 'ABC'`，解釋器創建了字符串`'ABC'`和變量`a`，并把`a`指向`'ABC'`：  執行`b = a`，解釋器創建了變量`b`，并把`b`指向`a`指向的字符串`'ABC'`：  執行`a = 'XYZ'`，解釋器創建了字符串'XYZ'，并把`a`的指向改為`'XYZ'`，但`b`并沒有更改：  所以，最后打印變量`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。 最后解釋一下整數的除法為什么也是精確的，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。 ### 小結 Python支持多種數據類型，在計算機內部，可以把任何數據都看成一個“對象”，而變量就是在程序中用來指向這些數據對象的，對變量賦值就是把數據和變量給關聯起來。