1. Python中的基本数据类型、运算、变量

悠悠 2022-03-02 08:21 293阅读 0赞

> 本文利用的是Python 3.x版本，建议学习3.x版本

# Python中的基本数据类型、运算、变量 #

## 1. 基本数据类型 ##

### 1.1 整数 ###

`py`可以处理任意大小的整数，例如`123`，`123456789132456`，任意大小，而像`C`，`Java`等这种语言对整数大小是有要求的，换句话说就是大小是确定的，例如`C`中的`int`一般是`4`个字节，范围是`-2147483648~+2147483647`，至于为什么`py`可以这样，因为`py`内部会根据数的大小进行调整空间，让空间可以存储的下这个数据，因此没有人会说`py`的`int`是`4`个字节（实际上比`4`大很多）。

print(type(3))
    #会输出数据类型int

### 1.2 浮点数 ###

其实就可以理解浮点数是实数，浮点数在计算机内部是以科学记数法表示的，要记住的就是浮点数的运算是有误差的，而整数的运算是永远精确的！！例如，你可以运行以下代码，看看结果是不是和你想的一样

print(1.5-1.4)

可能会出现下图的结果，这就是因为浮点数不是精确的

![图片描述][1532783414-5c56a0d2a5241_articlex]

### 1.3 字符串 ###

用`"`或`'`括起来的字符，就是字符串，如果字符串内部有`'`，则可以用`"`括起来还可以用转义符号反斜杠，以下是实例

print('hello')
    print("hello")
    print("I'am ")
    print('\'')
    print("'\"")
    # \n是换行，如果\n在字符串里不方便阅读，还可以写成如下形式
    print('''line1
    line2
    line3''')
    # 等价于
    print('line1\nline2\nline3')
    # print函数默认会输出后换行，关于print的具体用法之后再说

### 1.4 布尔值 ###

布尔值是`True` 或 `False`，要么为真要么为假，例如`(10<5)`这个式子是不正确的，则这个式子的布尔值是`False`。一般布尔值和布尔运算用在判断表达式中

`and，or，not` 是三个布尔运算的操作符。`True and False`的结果为`False`，就是说用`and`运算的布尔值，只要有一个是`False`，则结果为`False`，必须全为`True`，才能为`True`，`True or False`的结果为`True`，用`or`运算的布尔值只要有一个为`True`，则结果为`True`，全为`False`时结果才是`False`，`not False`的结果是`True`，`not`用来取反。例如以下代码

print(True or False)
    print(True and False)
    print(not True)

以下是布尔运算真值表，包含了上面描述的情况。

![图片描述][3317292447-5c56a0e41ce26_articlex]

### 1.5 空值 ###

空值是`py`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。

### 总结 ###

以上是`py`的基本数据类型，此外`py`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，以后会涉及到。

## 2. 表达式运算 ##

有了数据以后，我们还得对数据进行运算以得到我们想要的结果。数据对象和操作符结合后，组成了表达式，一个简单的表达式为`2 + 3`两个操作数，一个操作符。以下是基本的数的运算操作符

1 + 2 #和
    1 - 2 #差
    1 * 2 #积
    #以上的结果都是int，如果其中有一个数为float，则结果为float
    1 / 2 #商，结果是float
    3 % 2 #模运算，也就是求余数
    5 // 2 #整除运算，结果是2
    2**3 #乘法运算，结果是8

以下是测试图片

![图片描述][1903297632-5c56a10ed6e71_articlex]

## 3. 变量 ##

### 3.1 什么是变量 ###

变量基本和代数中变量是一个意思，例如我们在方程中最常用的`x`。只不过在计算机中变量可以代表各种各样的数据类型。

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。在编程语言中，等号`=`不再是数学上相等的概念了，而是赋值的意思，也可以说是分配值，例如以下代码

pi = 3.14159

左边的`pi`代表变量，右边的`3.14159`代表值，将值利用`=`赋予给变量`pi`，这就是以上代码的含义。值储存在计算机的内存中，可以看成是将这个值和一个名字进行了绑定，当我们需要使用这个值的时候，只需使用`pi`即可。就像我们每个人都有名字一样，一个名字对应了一个人（不考虑重名）。

为什么要给值一个名字呢，为了我们使用方便，例如

pi = 3.14159
    r = 2.2
    area = pi*(r**2)
    ##计算圆的面积

不用每次都使用`3.14159`，而且顾名思义，变量是会发生变化的，在程序运行中途可能发生变化，我们无法提前预知，所以这个时候更加展现出了变量的作用。我们看以下代码

x = 5
    x = x + 1
    print(x)
    #结果为6

如果按照数学上的理解`x=x+1`是不成立，但是在计算机中`=`是赋值号，所以这个式子的意思是将`x+1`的值赋予给`x`，`x+1`的值是`6`，所以最后将`6`赋予给`x`，所以`x`最终的结果为`6`

### 3.2 改变变量的值 ###

我们可以重新绑定变量和值，使用一个赋值式子即可，例如

x = 6
    print(x)
    x = 5
    print(x)
    #输出为6和5

现在`x`和`5`绑定在了一起，`6`这个值依然存储在计算机的内存中，但是可能没有变量和其绑定，所以我们再也不能使用这值了，就算我们新分配一个`6`给`x`，这个`6`也不是之前的`6`了。所以可以说之前这个`6`是一个废值，`py`内部会有垃圾回收机制，检测到这个值是垃圾后，会回收这块空间供之后分配的值使用。我画了以下的图便于理解。

![图片描述][1167433357-5c56a12b6d44a_articlex]

我们也可以将`x`绑定为其他数据类型，例如

x = 5
    x = True

如果读者会类似于`C`或`Java`（静态语言）的语言的话，会觉得如上的写法不可思议，会报错，但是在`py`这就可以使用，因为`x`仅仅是一个名字，和哪个值绑定完全取决于我们，但是不建议这样更改绑定的数据类型，最好从始至终让变量保持一种数据类型。  
例如两个人合作写代码，第一个人开始将`x`作为`int`使用，后来当作字符串使用，第二个人在阅读第一个人写的代码时，稍有不慎就会将`x`的数据类型搞错，从而带来不必要的麻烦。

### 最后 ###

以上只是快速理解和学习的入门级知识，不涉及深入的理解，例如动态语言、对象、引用等概念，可以自己搜索了解。不过建议学习时，首先有一个总体的把握，首先理解这是个什么东西，等大致都清楚后，再深究细节，这样的学习方法我认为比较好。不然一上来就深究细节，对于已经入门的同学来说倒没什么，要是还没入门就深究细节，怕是要劝退。

题外话，知识本来就应该反复的学习，温故而知新，一层层的学习。先搞清楚这是什么，怎么来的，有什么用，这样学习起来不会迷茫。国内的教学，例如数学方面，有些不好的地方在于，上来就是公式，定理，而忘了最根本的问题，为什么会有这个公式？这个公式有什么用？（不是做题），例如矩阵的特征值，特征向量，可以用来解决生态系统中的动力方程的问题。这样学起来恐怕就不会那么迷茫了吧~

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