Python 3 - 变量类型

Python 3 - 变量与数据类型

在 Python 中，变量本质上是指向计算机内存中存储的值的名称或标签。创建变量时，你是在将一个名称与特定数据（一个对象）关联起来。

Python 使用动态类型（dynamic typing），这意味着你无需事先显式声明变量的数据类型。类型在赋值时会自动推断。

变量赋值

使用赋值运算符 (=) 将值赋给变量名。名称在左侧，值在右侧。

#!/usr/bin/env python3

count = 100           # Integer assignment
pi_approx = 3.14159   # Floating-point assignment
message = "Hello"     # String assignment
is_active = True      # Boolean assignment

print(count)
print(pi_approx)
print(message)
print(is_active)

输出：

100
3.14159
Hello
True

多重赋值

Python 允许同时给多个变量赋相同的值：

x = y = z = 0  # All three variables now refer to the integer 0
print(x, y, z)

你也可以在一行中给多个变量赋不同的值（序列解包）：

a, b, c = 1, 2.5, "world" # a=1, b=2.5, c="world"
print(a, b, c)

核心内置数据类型

Python 有几个核心的内置数据类型：

• 数值类型： int、float、complex
• 序列类型： str (字符串)、list (列表)、tuple (元组)、range
• 映射类型： dict (字典)
• 集合类型： set、frozenset
• 布尔类型： bool (True 和 False)
• 二进制类型： bytes、bytearray、memoryview
• None 类型： NoneType（表示值的缺失，只有一个值：None）

让我们更深入地了解最常见的类型。

数值类型 (int、float、complex)

在“数字”章节中已详细介绍。主要特点：

• int：任意精度的整数。
• float：双精度浮点数（可能有不精确性）。
• complex：包含实部和虚部的数字（a + bj）。

integer_num = -50
float_num = 1.618
complex_num = 2 - 3j

字符串 (str)

字符串表示 Unicode 字符序列。它们是不可变的（immutable），创建后无法更改。

使用单引号 ('...')、双引号 ("...") 或三重引号 ('''...''' 或 """...""") 定义。支持索引、切片、连接 (+) 和重复 (*)。

#!/usr/bin/env python3

my_str = 'Hello World!'

print(my_str)           # Output: Hello World!
print(my_str[0])        # Output: H (first character)
print(my_str[6:11])     # Output: World (slicing)
print(my_str[6:])       # Output: World! (slice to the end)
print(my_str * 2)       # Output: Hello World!Hello World!
print(my_str + " Goodbye!") # Output: Hello World! Goodbye!

# Immutability example:
# my_str[0] = 'J' # TypeError: 'str' object does not support item assignment

# Formatted strings (f-strings - Python 3.6+ are recommended)
name = "Alice"
age = 30
print(f"Name: {name}, Age: {age}") # Output: Name: Alice, Age: 30

列表 (list)

列表是有序的、可变的（changeable）项序列，用方括号 [] 括起来。项可以是不同数据类型。

支持索引、切片、连接 (+)、重复 (*)，并有用于添加 (append, insert)、删除 (remove, pop)、排序 (sort) 等方法。

#!/usr/bin/env python3

my_list = ['abcd', 786, 2.23, 'john', 70.2, True]
tiny_list = [123, 'john']

print(my_list)          # Prints complete list
print(my_list[0])       # Prints first element: abcd
print(my_list[1:3])     # Prints elements from index 1 to 2: [786, 2.23]
print(my_list[2:])      # Prints elements from index 2 to end
print(tiny_list * 2)    # Prints list repeated: [123, 'john', 123, 'john']
print(my_list + tiny_list) # Prints concatenated list

# Mutability example:
my_list[2] = 'updated'
my_list.append(False)
print(f"Modified list: {my_list}")

元组 (tuple)

元组是有序的、不可变的项序列，通常用圆括号 () 括起来。常用于固定集合或需要不可变性的场景（例如，字典的键）。

支持索引、切片、连接 (+)、重复 (*)。创建后不能更改。

#!/usr/bin/env python3

my_tuple = ('abcd', 786, 2.23, 'john', 70.2)
tiny_tuple = (123, 'john')

print(my_tuple)         # Prints complete tuple
print(my_tuple[0])      # Prints first element: abcd
print(my_tuple[1:3])    # Prints elements from index 1 to 2: (786, 2.23)
print(my_tuple[2:])     # Prints elements from index 2 to end
print(tiny_tuple * 2)   # Prints tuple repeated: (123, 'john', 123, 'john')
print(my_tuple + tiny_tuple) # Prints concatenated tuple

# Immutability example:
# my_tuple[2] = 1000 # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

字典 (dict)

字典存储键-值对的无序（Python < 3.7）或按插入顺序（Python 3.7+）集合。用花括号 {} 括起来。

键必须是唯一的且不可变的（可哈希的）。值可以是任何类型。通过键使用方括号 [] 或 .get() 方法访问值。

#!/usr/bin/env python3

my_dict = {}
my_dict['one'] = "This is value one"
my_dict[2] = "This is value two"

tiny_dict = {'name': 'john', 'code': 6734, 'dept': 'sales'}

print(my_dict['one'])      # Access value using key 'one'
print(my_dict[2])          # Access value using key 2
print(tiny_dict)           # Prints complete dictionary
print(tiny_dict.keys())    # Prints view object of keys
print(tiny_dict.values())  # Prints view object of values
print(tiny_dict.items())   # Prints view object of (key, value) pairs

# Modifying dictionary
tiny_dict['dept'] = 'marketing'
tiny_dict['city'] = 'New York'
print(f"Updated tiny_dict: {tiny_dict}")

集合 (set、frozenset)

set：由唯一的、不可变的项组成的无序集合。用花括号 {} 括起来（但 {} 创建的是空字典，创建空集合要用 set()）。适用于成员资格测试和去除重复项。

frozenset：set 的不可变版本。可以用作字典的键或其他集合的元素。

#!/usr/bin/env python3

my_set = {1, 2, 3, 2, 'a'} # Duplicates (2) ignored
print(f"My set: {my_set}") # Output: {1, 2, 3, 'a'} (order may vary)

empty_set = set()
print(f"Empty set: {empty_set}")

# Set operations
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
print(f"Union: {set1 | set2}")         # {1, 2, 3, 4, 5}
print(f"Intersection: {set1 & set2}")   # {3}
print(f"Difference: {set1 - set2}")     # {1, 2}

数据类型转换 (回顾)

使用内置函数如 int()、float()、str()、list()、tuple()、set()、dict() 等在兼容的类型之间进行转换。

示例转换：

函数	描述
int(x [,base])	将 x 转换为整数。对于字符串转换，base 是可选的。
float(x)	将 x 转换为浮点数。
complex(real [,imag])	创建一个复数。
str(x)	将对象 x 转换为字符串。
repr(x)	将对象 x 转换为一个表示其表达式的字符串（通常可由 eval 使用）。
eval(str)	将字符串作为 Python 代码进行求值。警告： 对于不受信任的输入，请极其谨慎使用，存在安全风险。
tuple(s)	将可迭代对象 s 转换为元组。
list(s)	将可迭代对象 s 转换为列表。
set(s)	将可迭代对象 s 转换为集合。
dict(d)	创建一个字典。d 必须是一个由 (key, value) 对组成的可迭代对象。
frozenset(s)	将可迭代对象 s 转换为 frozenset。
chr(x)	将整数 x 转换为其对应的 Unicode 字符。
ord(c)	将单个 Unicode 字符 c 转换为其整数值。
hex(x)	将整数 x 转换为以 “0x” 为前缀的小写十六进制字符串。
oct(x)	将整数 x 转换为以 “0o” 为前缀的八进制字符串。
bin(x)	将整数 x 转换为以 “0b” 为前缀的二进制字符串。