#6 Python数据类型及运算

前言

前文讲述了python的输入输出以及变量的相关知识点，本节将探讨python的数据类型以及数据之间的运算方式！

一、python数据类型

上一节弄清了变量，其实变量所指向的值是有自己独特的数据类型的，这些数据类型可能代表不同的数据，在python中，主要有以下几种数据类型：

整形（int）

在计算机中，整数的位数其实是有范围的，并没有我们想象的那样拥有无限的位数，而且，在不同的机器上整数的位数可能不同，例如:

32位系统：整数的位数就是32位，寻址范围为：-2³¹  ~  2³¹-1 ，即-2147483648 ~ 2147483647

64位系统：整数的位数就是64位，寻址范围为：-2⁶³ ~ 2⁶³-1 ，即-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807

长整形（long）

在python中，长整形整数并没有指定位数，也就是说，长整形整数可以无限大，但是由于机器本身的限制，往往并不能无限大，到一定范围也就不行了。

浮点型（float）

上面两种数据类型都是整数，但在实际并不可能全是整数，还有小数啊，于是浮点型便应运而生，说白了浮点型就是小数，并且可以使用科学计数，在计算机中，科学计数的倍数10用e代替，如：5.21x10⁵ 就写成 5.21e9，也可以写成521e7

复数（complex）

上面三种数据类型组合起来是实数，其实科学计算中常常用到复数，在python中，存在复数的数据类型，一般形式为：x+yj，式中x，y都是实数，例如：5+6j

布尔值（true、false）

布尔值就俩：真、假，python中用true、false表示，一定要注意首字母大写，python中是区分大小写的，一定要注意。

in [77]: 5==6
out[77]: false

in [78]: 3>2
out[78]: true

in [79]: true == true
out[79]: true

in [80]: true == false
out[80]: false

空值（none）

空值就一个：none，这个空值是很有趣的，none不可以理解为0，因为0不是空值，就好像温度是0摄氏度一样，0摄氏度是有温度的(￣▽￣)"

字符串（str）

字符串可能是编写python中用到的最多的数据类型，只要是用引号引起来的就是字符串。python中是不区分单引号、双引号和三引号的，他们是相同的：

in [81]: 'hello,world!'
out[81]: 'hello,world!'

in [82]: "hello,world!"
out[82]: 'hello,world!'

in [83]: '''hello,world'''
out[83]: 'hello,world'

肯定有萌新会问，搞这么多幺蛾子干啥，统一用一个不就完了，我就默默笑笑不说话：

in [84]: 'i'm minutesheep'
  file "<ipython-input-84-a2a810ee38cb>", line 1
    'i'm minutesheep'
       ^
syntaxerror: invalid syntax

看！报错了竟然，为什么呢？因为python会自动匹配最近的符号与之闭合，所以就会出现上面的情况，做如下修改：

in [85]: "i'm minutesheep"
out[85]: "i'm minutesheep"

（萌新：你个糟老头子坏得很╰（‵□′）╯）

同样的，三引号用于多行，或者内容符号混乱的情况：

in [87]: '''i'm minutesheep,i said:"i'm the best man in the world!"'''
out[87]: 'i\'m minutesheep,i said:"i\'m the best man in the world!"'


in [86]: '''
    ...: i'm minutesheep,
    ...: i said:
    ...: "i'm the best man in the world!"
    ...: '''
out[86]: '\ni\'m minutesheep,\ni said:\n"i\'m the best man in the world!"\n'

完美解决，还记得\n是什么吗，是换行意思的啦，同样你会发现i'm变成了i\'m，这其实是转义的显示，转义以后会讲到的啦

又有萌新出来作妖了，你上一节不是说三引号是多行注释吗，这一节怎么变成了字符串啦？

这个问题问的好！看我的解释，有图有真相：

直接三引号内容，是注释，只要将三引号内容赋给变量，就是字符串

字符串还有很多方法，之后会专门有一小节详细的讲解字符串的方法。

列表（list）

对于列表，萌新可能会很陌生，你可以暂时把它理解为一维数组，列表的在python中的使用次数也是相当多的，是除字符串以外必须掌握的一种数据类型。来看看列表长啥样：

in [88]: ['minutesheep', 'liming', '123', 123]
out[88]: ['minutesheep', 'liming', '123', 123]

可以看到，被一对方括号括起来的数据就是列表，刘表里面可以又其他数据类型，上面的列表包括：字符串和整型。当然，列表可以包含列表，称为列表的嵌套：

in [89]: ['minutesheep', ['liming', 123]]
out[89]: ['minutesheep', ['liming', 123]]

关于列表，还有好多具体的方法，这里不一一介绍，之后也会有专门的一小节讲解列表方法。

元组（tuple）

元组可能就更陌生了，元组其实是不可变列表，列表用一队方括号括起来，元组则用一对圆括号括起来，列表是可以被操作的（比如增、删、改、查），但是元组不行，元组不可被更改，来看看元组长啥样哇：

in [90]: ('minutesheep','liming',123)
out[90]: ('minutesheep', 'liming', 123)

字典（dict）

字典是python的一种非常强大的数据类型，通过键值对的形式将数据保存下来，提高了数据增、删、改、查的速度，通常作为数据存储的格式，也来看看字典长啥样哇：

in [91]: {'name': 'minutesheep', 'gender' : 'male', 'age': 99}
out[91]: {'age': 99, 'gender': 'male', 'name': 'minutesheep'}

可以看到，字典是用一对花括号括起来的，并且以 'key' : 'value' 的形式存储，同样，字典里面可以包含其他数据类型，上面的字典包括：字符串、整型。当然，字典也可以嵌套：

in [92]: {'name' : 'minutesheep', 'age': {'young' : 15, 'old' : 99}}
out[92]: {'age': {'old': 99, 'young': 15}, 'name': 'minutesheep'}

字典也会有专门的一节去讲解它的方法。

二、python数据运算

说完了python的数据类型，就该数据运算了，养兵千日，用在一时嘛

算数运算

加 +

in [93]: 1+2
out[93]: 3

减 -

in [95]: 1-2
out[95]: -1

乘 *

in [96]: 1*2
out[96]: 2

除 /

in [97]: 5/2
out[97]: 2.5

取模 %  （就是取余数）

in [98]: 5%2
out[98]: 1

取整 //

in [99]: 5//2
out[99]: 2

幂 **

in [100]: 5**2
out[100]: 25

赋值运算

简单赋值 =

in [102]: a=5

in [103]: b=6

in [104]: c=a+b

in [105]: c
out[105]: 11

加法赋值 +=   （b+=a，相当于b=b+a）

in [106]: a=5

in [107]: b=6

in [108]: b+=a

in [109]: b
out[109]: 11

减法赋值 -=   （b-=a，相当于b=b-a）

in [111]: a=5

in [112]: b=6

in [113]: b-=a

in [114]: b
out[114]: 1

乘法赋值 *=   （b*=a，相当于b=b*a）

in [115]: a=5

in [116]: b=6

in [117]: b*=a

in [118]: b
out[118]: 30

除法赋值 /=   （b/=a，相当于b=b/a）

in [119]: a=5

in [120]: b=6

in [121]: b/=a

in [122]: b
out[122]: 1.2

取模赋值 %=   （b%=a，相当于b=b%a）

in [123]: a=5

in [124]: b=6

in [125]: b%=a

in [126]: b
out[126]: 1

取整赋值 //=   （b//=a，相当于b=b//a）

in [127]: a=5

in [128]: b=6

in [129]: b//=a

in [130]: b
out[130]: 1

幂赋值 **=   （b**=a，相当于b=b**a）

in [131]: a=5

in [132]: b=6

in [133]: b**=a

in [134]: b
out[134]: 7776

比较运算

测试相等 ==

in [136]: 1==1
out[136]: true

in [137]: 1==2
out[137]: false

不等于 !=

in [144]: 1!=1
out[144]: false

in [145]: 1!=2
out[145]: true

大于 >

in [146]: 1>1
out[146]: false

in [147]: 2>1
out[147]: true

大于等于 >=

in [149]: 1>=1
out[149]: true

in [150]: 2>=1
out[150]: true

小于 <

in [151]: 6<6
out[151]: false

in [152]: 6<7
out[152]: true

小于等于 <=

in [153]: 6<=6
out[153]: true

in [154]: 6<=7
out[154]: true

逻辑运算

布尔'与' and   (有假为假，全真为真）

in [156]: true and false
out[156]: false

in [157]: true and true
out[157]: true

in [158]: false and false
out[158]: false

布尔'或' or   (有真为真，全假为假）

in [159]: true or true
out[159]: true

in [160]: true or false
out[160]: true

in [161]: false and false
out[161]: false

布尔'非' not   （取相反）

in [162]: not true
out[162]: false

in [163]: not false
out[163]: true

身份运算

判断两个标识符是否引用自同一个对象 is

in [167]: a=b=3

in [168]: a is b
out[168]: true

in [169]: a=3

in [170]: b=5

in [171]: a is b
out[171]: false

判断两个标识符是否引用自不同对象 is not

in [177]: a=3

in [178]: b=5

in [179]: a is not b
out[179]: true

== 与 is 的区别：

看到这里，很多小伙伴已经晕了，== 和 is 好像一样啊，看起来一样，其实是不一样的，来看下面的这段代码：

in [180]: a = 600

in [181]: b = 600

in [182]: a == b
out[182]: true

in [183]: a is b
out[183]: false

其实啊，== 比较的是值，is比较的地址，让我们用 id() 这个函数查看一下变量的地址：

in [184]: id(a)
out[184]: 2155434581648

in [185]: id(b)
out[185]: 2155434581904

可以看到，a和b俩个变量的值虽然相同，但地址却不一样，所以使用 == 和 is 的结果自然就不一样。那我们再来看一段代码：

in [187]: a = 10

in [188]: b = 10

in [189]: a == b
out[189]: true

in [190]: a is b
out[190]: true

in [191]: id(a)
out[191]: 1529742064

in [192]: id(b)
out[192]: 1529742064

萌新是不是莫不着头脑了，用600的时候 is 输出false，用10的时候怎么地址一样了啊，（快回头，有鬼~）其实啊，python有一个叫做小整数对象池的东西，只要是[-5, 256]之间的整数都会使用同一份地址，这下萌新明白了哇。

位运算

重点说明：位运算针对的是二进制数

按位与 &

in [193]: a = 15   # 15 = 0000 1111

in [194]: b = 30   # 30 = 0001 1110

in [195]: c = a&b  # 14 = 0000 1110

in [196]: c
out[196]: 14

按位或 |

in [193]: a = 15   # 15 = 0000 1111

in [194]: b = 30   # 30 = 0001 1110

in [197]: c = a|b  # 31 = 0001 1111

in [198]: c
out[198]: 31

按位异或 ^

in [193]: a = 15   # 15 = 0000 1111

in [194]: b = 30   # 30 = 0001 1110

in [200]: c = a^b  # 17 = 0001 0001

in [201]: c
out[201]: 17

按位取反 ~

in [210]: a = 60   # 60 = 0011 1100

in [211]: c = ~a  # -61 = 1100 0011

in [212]: c
out[212]: -61

左移 <<

in [213]: a = 15   # 15 = 0000 1111

in [214]: c = a<<2 # 60 = 0011 1100

in [215]: c
out[215]: 60

#左移后面要加位数

右移 >>

in [213]: a = 15     # 15 = 0000 1111

in [218]: c = a>>2    # 3 = 0000 0011
 
in [219]: c
out[219]: 3


#右移后面要加位数