Python变量与数据类型全解析:从基础语法到字符串处理
本文深入解析Python核心数据类型,涵盖整数、浮点数、布尔值及字符串的定义与运算。详细讲解变量命名规范、动态类型特性、四则运算差异,以及字符串的转义、格式化、编码与切片技术,帮助开发者掌握Python编程基础。
1.Python变量和数据类型
1.1Python基础数据类型
整数
二进制数仅由数字0和1构成。在Python中,二进制整数需使用前缀0b进行标识,例如:0b0110,0b1100。
十六进制数包含0至9的数字以及字母a、b、c、d、e、f。在Python中,十六进制数使用前缀0x表示,例如:0x12ef,0xde2431af。
浮点数
二进制数仅由数字0和1构成。在Python中,二进制整数需使用前缀0b进行标识,例如:0b0110,0b1100。
十六进制数包含0至9的数字以及字母a、b、c、d、e、f。在Python中,十六进制数使用前缀0x表示,例如:0x12ef,0xde2431af。
在Python中,可以使用字母e来替代科学计数法中的10的幂次,例如:1.23x10^9等同于1.23e9,或者12.3e8,0.000012也可以表示为1.2e-5。
>>> 0.1+0.2 0.30000000000000004 >>> >>> 0.1+0.2 == 0.3 False >>> round(0.1+0.2,1) == 0.3 True >>>
浮点数运算中出现的微小尾数误差并非程序Bug。
在计算机底层,所有数字均以二进制形式存储。
严格来说,浮点数的数值部分由53位二进制位表示。
由于二进制与十进制之间不存在严格的线性对应关系。
因此,十进制的0.1转换为二进制后是一个无限循环小数。
计算机只能截取其中的53位,导致结果无限接近但不完全等于0.1。
计算机在显示时通常保留16位有效数字。
使用round(x,d)函数可对x进行四舍五入,其中d指定保留的小数位数。
字符串
在Python中,字符串是用单引号'或双引号"包裹的任意文本,例如'abc'或"xyz"。请注意,单引号或双引号仅用于界定字符串范围,不属于字符串内容本身,因此字符串'abc'实际包含a、b、c这3个字符。
例如之前练习过的第一个Python程序:print('Hello World'),,其中的Hello World即为字符串。
布尔值
在Python中,可直接使用True和False表示布尔值(注意大小写,且无需使用字符串符号包裹),也可通过布尔运算得出。
布尔值支持**and、or和not运算**(注意and、or、not均为Python语言的关键字)。
and运算为逻辑与,仅当所有操作数均为True时,结果才为True。
or运算为逻辑或,只要有一个操作数为True,结果即为True。
not运算为逻辑非,属于单目运算符,用于将True转换为False,或将False转换为True。
空值
空值是Python中一个特殊的值,使用None表示。None代表一个特殊的空值对象。
此外,Python还提供了列表、字典等多种数据类型,并允许用户创建自定义数据类型。
1.2Python定义变量的方法
合法的变量名
1.变量名由大小写英文字母、数字和下划线_组成。
2.变量名不能以数字开头。
3.变量名尽量避免与Python关键字重合(如前文提到的and、or、not等),否则可能导致Python原有关键字功能失效。
以下这些变量的定义均符合规范。
num, count, _none, min_value
它们均满足上述三个条件。
以下这些变量的定义不符合规范。
1num, 666, 1_cd, and
定义变量
定义变量的方式十分简单,通过变量名 = 数据的语法即可定义一个变量。
举个例子:
a = 1
在这个例子中,a即为变量,其值为整数1。
hello = 'Hello'
在这个例子中,hello即为变量,其值为字符串'Hello'。
在Python中,一个变量可以先后存储不同类型的数据。
a = 1 # 这个时候a存储的是整数类型 print(a) a = 'ABC' # 这个时候a存储的是字符串类型 print(a)
这是Python等动态语言特有的特性,与之相对的是静态语言。Python、Javascript等属于动态语言,而Java、C、C++等属于静态语言。
1.3Python的整数与浮点数
四则运算
整数和浮点数可以直接进行四则运算。
# 加法 num1 = 10 num2 = 0.5 result = num1 + num2 print(result) # ==> 10.5 # 减法 result = num1 - num2 print(result) # ==> 9.5 # 乘法 result = num1 * num2 print(result) # ==> 5.0 # 除法 result = num1 / num2 print(result) # ==>20.0
从上述示例可以发现一个规律:整数与浮点数运算后,无论结果小数点后是否有值,结果类型均变为浮点数。这是合理的,因为浮点数可以表达整数的结果,但整数无法表达浮点数的结果。
注意:在Python2中使用除法可能与Python3得到不同的结果。
# python2 num1 = 10 num2 = 3 result = num1 / num2 print(result) # ==> 3 # python3 num1 = 10 num2 = 3 result = num1 / num2 print(result) # ==> 3.3333333333333335
可以看到在Python2中,结果为整数,这是因为当除数和被除数均为整数时,结果默认保存为整数,这种做法被认为不够科学,因此在Python3中对此进行了改进。
取模运算
Python数字支持取模运算,使用百分号%表示。
print(3 % 2) # ==> 1 print(33 % 10) # ==> 3 print(99 % 30) # ==> 9
恰当使用取模运算可以判断一个数是否为偶数:当一个数对2取模结果为0时,该数为偶数;否则为奇数。
print(3 % 2) # ==> 1 因此3为奇数 print(33 % 2) # ==> 1 因此33为奇数 print(100 % 2) # ==> 0 因此100为偶数
地板除
Python除了普通除法外,还提供一种特殊的除法称为地板除。对于地板除,结果会忽略纯小数部分,仅保留整数部分,地板除使用//符号表示。
10//4 # ==> 2 10//2.5 # ==> 4.0 10//3 # ==> 3
小数点位数
使用Python计算小数时,常需保留小数点后若干位,可使用round()函数处理。此处先了解round的调用方式:使用两个参数,第一个为需要保留小数点位数的数值,第二个为保留的位数。
num = 10 / 3 print(num) # ==> 3.3333333333333335 # 使用round保留两位小数 round(num, 2) # ==> 3.33
1.4Python的布尔类型
与运算
仅当两个布尔值均为True时,计算结果才为True。
或运算
只要有一个布尔值为True,计算结果即为True。
非运算
将True变为False,或将False变为True。
Python将0、空字符串和None视为False,其他数值和非空字符串均视为True。需要注意的是,not计算的优先级高于and和or。
短路计算
1.在计算a and b时,如果a为False,根据与运算法则,整个结果必为False,因此直接返回a;如果a为True,则整个计算结果取决于b,因此返回b。
2.在计算a or b时,如果a为True,根据或运算法则,整个计算结果必为True,因此直接返回a;如果a为False,则整个计算结果取决于b,因此返回b。
1.5Python的字符串
若字符串既包含单引号又包含双引号,应如何处理?
需要对字符串中的某些特殊字符进行“转义”,Python字符串使用\进行转义处理。
若要表示字符串Bob said "I'm OK"。
由于'和"会引起歧义,因此,我们在其前面插入一个\表示这是一个普通字符,不代表字符串的起始,因此,这个字符串也可以表示为。
'Bob said \"I\'m OK\".'
注意:转义字符\不计入字符串的内容中。
常用的转义字符还有:
\n表示换行。
\t 表示一个制表符。
\\表示\ 字符本身。
1.6Python中raw字符串与多行字符串
- 为了避免对每个字符进行转义的麻烦,可以在字符串前加前缀r,表示这是一个raw字符串,其中的字符无需转义。
d=r'\(~_~)/ \(~_~)/' print(d)
- 若要表示多行字符串,可以使用'''...'''表示:
'''Line 1 Line 2 Line 3'''
- 上述字符串的表示方法与下面完全相同:
‘Line 1\nLine 2\nLine 3'
- 还可以在多行字符串前添加r,将该多行字符串也转换为raw字符串:
r'''Python is created by "Guido". It is free and easy to learn. Let's start learn Python in imooc!'''
1.7 Python的字符串format
需要使用format来处理字符串,以输出不固定的内容。
字符串format由两部分组成:字符串模板和模板数据内容。通过大括号{},可将模板数据内容嵌入到字符串模板对应的位置。
# 字符串模板
template = 'Hello {}'
# 模板数据内容
world = 'World'
result = template.format(world)
print(result) # ==> Hello World
如果模板中{}较多,容易出错,那么在format时也可以指定模板数据内容的顺序。
# 指定顺序
template = 'Hello {0}, Hello {1}, Hello {2}, Hello {3}.'
result = template.format('World', 'China', 'Beijing', 'imooc')
print(result) # ==> Hello World, Hello China, Hello Beijing, Hello imooc.
# 调整顺序
template = 'Hello {3}, Hello {2}, Hello {1}, Hello {0}.'
result = template.format('World', 'China', 'Beijing', 'imooc')
print(result) # ==> Hello imooc, Hello Beijing, Hello China, Hello World.
除了使用顺序,还可以指定对应的名字,使得在format过程中更加清晰。
# 指定{}的名字w,c,b,i
template = 'Hello {w}, Hello {c}, Hello {b}, Hello {i}.'
world = 'World'
china = 'China'
beijing = 'Beijing'
imooc = 'imooc'
# 指定名字对应的模板数据内容
result = template.format(w = world, c = china, b = beijing, i = imooc)
print(result) # ==> Hello World, Hello China, Hello Beijing, Hello imooc.
1.8Python的字符串编码
- Unicode将所有语言统一至一套编码体系中,从而避免乱码问题。
- Unicode通常使用两个字节表示一个字符,原有的英文编码从单字节变为双字节,只需将高字节全部填为0即可。
在Python3中,中文字符串和英文字符串无异。
1.9Python的字符串切片
字符串由一个个字符组成,每个字符都有唯一的位置。例如字符串'ABC',第一个字符是A,第二个字符是B,第三个字符是C。
因此,我们可以使用位置方式取出字符串中特定位置的字符,按照位置取字符串的方式使用中括号[]访问。此时可将字符串看作是一个列表(一种新的数据类型,后续章节会继续学习)。需要注意的是,在程序世界中,计数从0开始,使用0来表示第一个字符。
s = 'ABC' a = s[0] # 第一个 b = s[1] # 第二个 c = s[2] # 第三个 print(a) # ==> A print(b) # ==> B print(c) # ==> C
有时,我们需要获取字符串的一部分(子串),此时采取切片方式获取。切片需在中括号[]中填入两个数字,中间用冒号分隔,表示子串的开始位置和结束位置,且这是半闭半开区间,不包括最后的位置。
ab = s[0:2] # 取字符串s中的第一个字符到第三个字符,不包括第三个字符 print(ab) # ==> AB
我们定义一个更长的字符串,以了解切片的更多细节。
s = 'ABCDEFGHIJK' abcd = s[0:4] # 取字符串s中的第一个字符到第五个字符,不包括第五个字符 print(abcd) # ==> ABCD cdef = s[2:6] # 取字符串s中的第三个字符到第七个字符,不包括第七个字符 print(cdef) # ==> CDEF
总结
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