python的数据类型

Python数据介绍

 

2.1.1. 数据类型

 

• 数值类型

² 整数类型（int）

² 浮点类型(float)

² 复数类型(complex)

• 布尔类型
  
• 序列类型

² 列表（list）

² 元组（tuple）

² 字符串（str）

² 字节（bytes）

• 映射类型（dict）
• 集合类型（set）
• 其他内置类型

鸭子类型

在Python中，严格来说，变量是不具有类型的，变量的类型完全取决于其所关联的对象类型，这与其他语言的差别较大（C，Java等）。因此，我们常习惯的成Python的类型为“鸭子类型”，这是一种动态类型的体现。

说明：

• 由于变量必须要关联一个具体的对象，才能确定变量的类型。因此，在定义变量时，不能只给出变量的名字，必须要同时也给出变量所关联的对象。
• Python2中还支持长整数类型（long），在Python3中取消。

2.1.2. 整数类型

# 整数类型，类似于数学上的整数。

# 整数类型支持四种进制表示。

# 1 二进制     使用0b或0B前缀

# 2 八进制     使用0o或0O前缀

# 3 十进制     无前缀

# 4 十六进制    使用0x或0X前缀。对于10 ~ 15之间的数值，使用字母a（A）~ f（F）来进行表示。

 

# 十进制

x = 10

print(x)

# 二进制

x = 0b10101

print(x)

# 八进制

x = 0o777

print(x)

# 十六进制

x = 0x1e78

print(x)

整数类型（int）是最常使用的类型。我们数学上使用的整数，例如，3，-50等，这些都是整数类型。

四种进制表示

整数类型支持四种进制表示：

• 二进制（使用0b或0B前缀）
• 八进制（使用0o或0O前缀）
• 十进制（无前缀）
• 十六进制（使用0x或0X前缀，10 ~ 15使用a ~ f或A ~ F表示）

进制转换

# 进制转换

# bin   转换成二进制

# oct   转换成八进制

# hex   转换成十六进制

 

 

x = 888

print(bin(x))

r = bin(x)

# 错误，str与int不能进行加法运算。

# print(r + 1)

# 可以使用type函数获取数据的类型。输出是str类型 <class 'str'>

print(type(bin(x)))

 

print(oct(x))

print(hex(x))

 

 

# print(int(0b1010))

# print(0b10101)

 

print(int("100"))

print(int("100", 10))

# int函数在进行转换时，可以指定进制。默认为十进制。

print(int("100", 2))

print(int("100", 2))

print(int("100", 3))

# 当数值较大时，我们可以在数值之间加入_来分隔，进而提高程序的可读性。

big_number = 1287_2358

我们可以调用相应的函数，来对四种进制之间进行转换。

• bin其他进制转换为二进制
• oct其他进制转换为八进制
• int其他进制转换为十进制
• hex其他进制转换为十六进制

分隔符_

当数值较大时（尤其是二进制），对程序的可读性会造成影响，此时，我们可以在数值之间使用一个_进行分隔，从而提高程序的可读性（Python3.6）。

2.1.3. 布尔类型

# 布尔类型

# 布尔类型表示一种逻辑的判断，指条件成立或不成立。

# 布尔类型只有两个值，True与False。True表示真（成立），False表示假（不成立）。

t = True

f = False

 

# 布尔类型（bool）是整数类型（int）的子类型。

# True就是1，False就是0。

# 整数类型转换成布尔类型的原则：0为False，非0位True。

print(True == 1)

print(True == 2)

print(False == 0)

 

# 布尔类型也可以参与数学上的运算。因为布尔类型True就是1，False就是0。

# 但是，我们最好不要这样做。

print(True + 5)

 

布尔类型（bool）表示的是一种条件的判断，具有两个值：True与False。其中，True表示条件成立，即为“真”，而False表示条件不成立，即为“假”。

布尔类型是整数类型的子类型。实际上，True就是1，False就是0。因而，我们也可以使用布尔类型参与数学上的运算，与使用1与0参与运算的结果是一样的。

练习进制以及转换。

尝试确定int类型的取值范围。（最小值与最大值）

2.1.4. 浮点类型

# 浮点类型（float）就是数学上的小数类型。3.5，1.8。

# 浮点类型仅支持十进制。

f = 1.5

print(type(f))

f = True

print(type(f))

 

# 整数类型不能在前面加上0

#f = 03

# 浮点类型可以在前面加0。

f = 03.

 

# 浮点类型还支持科学计数法的表示。

# 使用e（E）表示以10为底。

# 1.5 * 10 ^ 10

f = 1.5e10

print(f)

# 浮点类型的大小（范围）与实现相关。通常使用C程序中的double类型来实现。

f = 1.2e308

print(f)

import sys

print(sys.float_info)

print(sys.float_info.max)

print(sys.float_info.min)

 

# float类型的特殊值  NaN  Infinity， -Infinity。

print(float("NaN"))

print(float("Infinity"))

 

n = float("NaN")

# NaN是一个特殊的值，其不等于任何值，包括其自身。

print(n == n)

import math

# 因为NaN不等于任何值，所以，我们不能使用==进行判断，而是要使用math提供的函数isnan进行判断。

# isnan，如果参数是nan，则返回True，否则返回False。

print(math.isnan(n))

 

# 浮点类型仅是近似的存储，浮点类型是不精确的。

# 0.33333333333……

# 由于浮点类型的不精确性，我们在使用浮点类型时，需要注意：

# 1 避免数量级相差很大的两个浮点类型进行运算。

f1 = 5e20

f2 = 1

f1 = f1 + f2

print(f1)

# 2 避免进行等量的判断

f1 = 0.1

f2 = 0.2

print(f1 + f2)

print(f1 + f2 == 0.3)

print(0.1)

#  / 输出为浮点数

x = float(input("请输入第一个数值："))

y = float(input("请输入第二个数值："))

print(x + y, x - y, x * y, x / y)

浮点类型（float）就是数学上的小数类型。例如：1.0，-2.5等，都是浮点类型。在进制表示上，浮点类型仅支持十进制表示（这点不同于整数类型）。除了常规的表示方式外，浮点类型也可以使用数学上科学计数法的形式表示，例如：

1.5e30

说明：

• 十进制的整数类型不能使用0开头，但是，浮点类型可以以0开头。

尝试确定float类型的取值范围。

浮点类型的特殊值

浮点类型具有两个特殊值：NaN（Not A Number）与Infinity（无穷大），其中无穷大又可分为正无穷（+Infinity）与负无穷（-Infinity）。我们可以通过float函数来获得这些值。

NaN有一个特征，就是自己不等于自己，因此，我们不能通过==来判断一个数值是不是NaN。

浮点类型的不精确性

在使用浮点类型时，我们需要留意，浮点类型在计算机中仅是近似的存储，浮点类型是不精确的。因此，我们要避免进行如下的操作：

• 避免数量级相差很大的浮点值之间进行运算。
• 避免进行等量的比较。

练习浮点类型的计算，自行找出还有哪些计算体现出不精确性。

Decimal的使用

# Decimal类型的使用。进行精确的浮点计算。

import decimal

'''

x = decimal.Decimal(0.1)

y = decimal.Decimal(0.2)

print(x)

print(y)

print(x + y)

#print(0.1)

#print(0.2)

 

x = decimal.Decimal("0.1")

y = decimal.Decimal("0.2")

print(x + y)

'''

 

# Decimal计算，默认为28位有效数字。我们可以进行修改。

# 获得decimal的计算上下文环境

context = decimal.getcontext()

# 对计算精度（有效数字）进行设置，默认为28。

context.prec = 3

x = decimal.Decimal(0.1)

y = decimal.Decimal(0.2)

print(x+y)

考虑到浮点类型的不精确性，因此，如果我们需要进行精确计算时，我们可以使用decimal模块中的Decimal类来实现，该类提供精确的浮点计算。

此外，我们也可以指定Decimal的计算精度，即计算结果最多保留的有效数字位数，默认为28位有效数字。

2.1.5. 复数类型

# 复数类型（complex）  分为实部与虚部，与数学上的复数相似。数学上使用i表示虚部。

# 在Python当中使用j或J表示虚部。

x = 3 + 5j

print(type(x))

print(x.real)

print(x.imag)

 

# 类型之间的转换

i = 5

f = 3.0

c = 10 - 3j

# int，float，complex可以混合运算。结果类型为参与运算操作数类型较高的一个。

# 类型从低-》高

# int -> float -> complex

print(type(i + f))

print(type(i + c))

print(type(f + c))

 

# 类型转换

# int, float, bool, complex

# 类型转换函数

# int()

# float()

# bool()

# complex()

i = 1

f = -2

b = True

c = 32 - 3j

# float类型转换成int类型，去掉小数点后面的内容。取整数部分。

print(int(f))

print(float(i))

# int,float转换成complex类型，虚部为0。

print(complex(i))

print(complex(f))

# complex不能转换成int与float类型。

# print(int(c))

# print(float(c))

 

# 在Python中，任何类型都能够转换成bool类型。

# 数值类型（int，float， complex），转换成bool类型，0为False，非0为True。

print(bool(20))

print(bool(0))

print(bool(20.0))

print(bool(0.0))

print(bool(0 + 0j))

print(bool(1 + 2j))

# True就是1，False就是0。

print(int(True))

print(int(False))

print(float(True))

print(float(False))

print(complex(True))

print(complex(False))

Python中的复数类型（complex）类似于数学上的复数。含有虚部（使用j或J后缀）的数值为复数类型。例如：3 + 5j，-2 - 3j（数学中虚部后缀为i）。复数分为实部与虚部两个部分，我们可以通过real与imag属性分别获取复数的实部与虚部的值。

2.2. 类型转换

获取数据类型

我们可以通过type函数获取变量的类型，准确的讲，应该是变量所关联的对象的类型。

使用int，float与complex进行混合运算，确定结果的类型，总结。

类型转换函数

我们可以在不同的类型之间进行类型转换，Python中为我们提供了如下的转换函数：

• int(value)

将数值类型或字符串转换为整数（int）类型。如果没有参数，返回0。

print(int(True))

• float(value)

将数值类型或字符串转换为浮点（float）类型。如果没有参数，返回0。

• complex(real, imag)

根据实部与虚部（可选）创建一个复数。如果没有参数，返回0j。

• bool(value)

参数为真值时，返回True，否则返回False。任何类型都可以转化为布尔类型

4种类型之间的转换

说明：

尽管可以使用转换函数进行类型转换，但并非任意两个类型之间都是能够进行转换的。例如，复数类型就不能够通过int或float转换为整数或浮点类型，可以转化为布尔类型

此外，int函数还可以提供第二个参数，指定解析转换时，使用的进制。此时，第一个参数需要是字符串类型（或字节等类型），不能是数值类型。例如：

int(“300”, 16)

则会根据16进制来解析300，最终函数返回的结果为768，而不是300。如果没有指定第二个参数，则默认为十进制。

2.3. 运算符

运算符，即具有特殊计算规则的符号。运算符涉及到的，参与运算的数据，称为操作数。不同的运算符，涉及的操作数也不相同。例如，加法运算符“+”涉及两个操作数，而负号运算符“-”则涉及一个操作数。运算符涉及几个操作数，我们就称该运算符是几元运算符，例如，加法运算符“+”为二元运算符，而负号运算符“-”为一元运算符。由运算符与操作数结合起来的计算式，称为“表达式”。

我们可以将运算符分为如下几类：

• 算术运算符
• 布尔运算符
• 比较运算符
• 位运算符
• 赋值运算符

2.3.1. 算术运算符

# 算术运算符

x = 10.0

y = 3

print(x + y)

print(x - y)

print(x * y)

print(x / y)   结果为浮点数

# 整除运算，但不意味着结果一定是int类型。

# 整除运算，结果向下取整。（向负无穷大方向取整）

print(x // y)

print(-10 // 3)

# 整除有两种原则：

# 1 向0取整

# 2 向下取整

 

# %

# 1 取余运算    向0取整

# 2 取模运算    向下取整

 

# 被除数 = 除数 * 商 + 余数

# 被除数 - 除数 * 商 = 余数

 

# 如果不能整除（余数不为0），对于取余运算，余数的符号与被除数相同。

# 对于取模运算，余数的符号与除数相同。

余符被除数     模符除数

print(x % y)

print(-10 % 3)    # 商为-4（向下取整）          -3 （向0取整）

 

print(2 ** 5)

# +号，通常可以省略。

print(+5)

# -号

print(-5)

 

# 进行除法运算，除数不能为0，否则会在运行时产生异常。

print(5 / 0)

算术运算符用来进行类似数学上的加减乘除运算。

 

符号	说明
x + y	加法运算，返回x与y的和。
x – y	减法运算，返回x与y的差。
x * y	乘法运算，返回x与y的积。
x / y	除法运算，返回x与y的商（浮点类型）。
x // y	除法运算，返回x与y的商（向下取整）。
x % y	取模运算，返回x模y的结果。
x ** y	乘方运算，返回x的y次方。
+x	正号，x的值不会改变，该符号可以省略。
-x	负号，取x的相反数。

在除法运算时，除数不能为0，否则会产生错误（ZeroDivisionError）。

算术运算符的使用。注意取余与取模的差别。

2.3.2. 布尔运算符

# 布尔运算符

# and or not

# and，连接两个表达式，表示并且。仅当两个表达式的值都为True，整个表达式的值才为True，否则，

# 整个表达式的值为False。

x = 5 == 3 and 3 == 3

print(x)

# or，连接两个表达式，表示或者。只要两个表达式有一个为True，则整个表达式的值为True。否则，

# 整个表达式的值为False。

y = 5 == 3 or 3 == 4

print(y)

# not 对条件的一种否定。True -> False， False -> True

print(not True)

print(not 5 == 3)

 

# and与or表达式的类型未必一定是布尔类型，可以是任意类型。

# 因为Python中，任何类型都能够转换成布尔类型。

 

# and或or结果总是会返回两个表达式中的一个。

# 对于and，如果第一个表达式为False，则返回第一个表达式。如果第一个表达式为True，则返回第二个表达式。

# 对于or，如果第一个表达式为True，则返回第一个表达式。如果第一个表达式为False，则返回第二个表达式。

x = 3 and "abc"

print(x)

x = 0 and "abc"

print(x)

y = 3 or "abc"

print(y)

y = 0 or "abc"

print(y)

 

# and与or的短路。

# 当and的第一个表达式为False，或者or的第一个表达式为True，则此时就可以确定整个表达式的值，

# 第二个表达式会直接越过，不会得到执行。

 

 

# 证明and与or发生了短路。

x = 0 and print("不执行")

print(x)

x = 1 or print("不执行")

print(x)

布尔运算符也称逻辑运算符，列表如下：

 

符号	说明
x and y	如果x为True，返回y，否则返回x。
x or y	如果x为True，返回x，否则返回y。
not x	如果x为True，返回False，否则返回True。

x与y未必一定是布尔类型（取值为True与False），实际上，x与y可以是任意类型，因为在Python中，任意类型都可以转换为布尔类型。and与or运算符总是会返回x与y二者中的一个。

短路

and与or运算符会执行短路操作。

证明and与or的短路现象。（提示：print函数）

2.3.3. 比较运算符

# 比较运算符

x = 1

y = 2

print(x > y)

print(x < y)

print(x >= y)

print(x <= y)

# 值的比较

print(x == y)

print(x != y)

# 同一性的比较

print(x is y)

print(x is not y)

 

# ==(!=)与is(is not)的比较区别：

# is 比较的是两个对象是否为同一个对象。是同一个对象，返回True，否则返回False。

# 而== 比较的是两个对象的值是否相等，是返回True，否则返回False。

# is 如果为True，则==必为True。

# == 如果为True，is未必为True。

 

import decimal

a = decimal.Decimal("0.1")

b = decimal.Decimal("0.1")

print(a == b) True

print(a is b) False

 

x = 3

# 1 <= x <= 5

# x >= 1 && x <= 5

# Python支持链式比较。

y = 1 <= x <= 5

# 相当于x >= 1 and x <= 5

# 链式比较也同样具有短路特征。

比较运算符执行的是比较运算，如果表达式成立，返回True，否则返回False。

表格 23 比较运算符

符号	说明
x > y	如果x大于y，返回True，否则返回False。
x >= y	如果x大于等于y，返回True，否则返回False。
x < y	如果x小于y，返回True，否则返回False。
x <= y	如果x小于等于y，返回True，否则返回False。
x == y	如果x等于y，返回True，否则返回False。
x != y	如果x不等于y，返回True，否则返回False。
x is y	如果x与y是同一个对象，返回True，否则返回False。
x is not y	如果x与y是不同的对象，返回True，否则返回False。

在Python语言中，比较运算符支持链式比较。x < y < z相当于x < y and y < z，不同之处仅在于，后者中y只会计算一次。链式比较与拆分成and或or连接的表达式一样，也会进行短路操作。

is与==，is not与!=的区别在于，==与!=比较的是对象内部的值是否相等，而is与is not比较的是两个对象是否为同一个对象。

2.3.4. 位运算符

# 位运算符。

# & 按位与运算。

# 每个对应位进行运算，如果两个位都是1，则结果为1，否则结果为0。

print(5 & 3)

# | 按位或运算

# 每个对应位进行运算，如果两个位都是0，则结果为0，否则结果为1。

print(5 | 3)

# ^ 异或运算

# 每个对应位进行运算，如果两个位相同，则结果为0，否则结果为1。

print(5 ^ 3)

# << 左移位运算   x << y

# 将x向左移动y所指定的位数。右侧以0进行填充。

print(15 << 1)

print(5 << 2)

# >> 右移位运算   x >> y

# 将x向右移动y所指定的位数。右侧以符号位进行填充。（正数填充0，负数填充1）

print(15 >> 1)

print(14 >> 1)

print(-15 >> 1)

# 左移一位相当于乘以2，右移一位相当于除以2（如果不能整除，则结果向下取整）。

 

# 原码   数值原本应该表示的形式。（我们容易理解接受的方式）

# 反码   符号位不变，其他所有位按位取反。（0变成1,1变成0）