文章摘要
LCY AI Pro

本文介绍 Python 的核心数据类型与变量赋值机制，重点说明可变与不可变类型划分及 Number、String、List、Tuple、Set、Dictionary 的基本特性。

Python 基本数据类型

Python 中的变量不需要声明。每个变量在使用前都必须赋值，变量赋值以后该变量才会被创建。

在 Python 中，变量就是变量，它没有类型，我们所说的"类型"是变量所指的内存中对象的类型。

等号（=）用来给变量赋值。

等号（=）运算符左边是一个变量名,等号（=）运算符右边是存储在变量中的值。例如：

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#!/usr/bin/python3

counter = 100           # 整型变量
miles   = 1000.0        # 浮点型变量
name    = "hzaucoi2507" # 字符串

print (counter)
print (miles)
print (name)

执行以上程序会输出如下结果：

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100
1000.0
hzaucoi2507

多个变量赋值

Python允许同时为多个变量赋值。例如：

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a = b = c = 1

以上实例，程序创建了一个整型对象，值为 1，从后向前赋值，三个变量被赋予相同的数值。

我们也可以为多个对象指定多个变量。例如：

1
a, b, c = 1, 2, "hzaucoi2507"

以上实例，程序将两个整型对象 1 和 2 的分配给变量 a 和 b，字符串对象 "hzaucoi2507" 分配给变量 c。

我们可以通过 type() 函数查看变量的类型：

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# 变量定义
x = 10			# 整数
y = 3.14		# 浮点数
name = "Alice"		# 字符串
is_active = True	# 布尔值

# 多变量赋值
a, b, c = 1, 2, "three"

# 查看数据类型
print(type(x))		# <class 'int'>
print(type(y))		# <class 'float'>
print(type(name))	# <class 'str'>
print(type(is_active))	# <class 'bool'>

标准数据类型

Python 中常见的数据类型有：

  • Number（数字）
  • String（字符串）
  • bool（布尔类型）
  • List（列表）
  • Tuple（元组）
  • Set（集合）
  • Dictionary（字典）

Python 的六个标准数据类型中：

  • ​不可变数据（3 个）：​Number（数字）、String（字符串）、Tuple（元组）；
  • ​可变数据（3 个）：​List（列表）、Dictionary（字典）、Set（集合）。

此外，还有一些高级的数据类型，如: 字节数组类型(bytes)。

Number（数字）

Python 支持 int、float、bool、complex（复数）​。

在Python里，只有一种整数类型 int，表示为长整型，没有 Python 2 中的 Long。

像大多数语言一样，数值类型的赋值和计算都是很直观的。

内置的 type() 函数可以用来查询变量所指的对象类型。

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>>> a, b, c, d = 20, 5.5, True, 4+3j
>>> print(type(a), type(b), type(c), type(d))
<class 'int'> <class 'float'> <class 'bool'> <class 'complex'>

此外，还可以用 isinstance() 来判断：

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>>> a = 111
>>> isinstance(a, int)
True

isinstance() 和 type() 的区别在于：

  • type()不会认为子类是一种父类类型。
  • isinstance()会认为子类是一种父类类型。
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>>> class A:
...     pass
... 
>>> class B(A):
...     pass
... 
>>> isinstance(A(), A)
True
>>> type(A()) == A 
True
>>> isinstance(B(), A)
True
>>> type(B()) == A
False

​注意：​Python 中，bool 是 int 的子类，True 和 False 可以和数字相加， True==1、False==0 会返回 ​**True**​，但可以通过 is 来判断类型。

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>>> issubclass(bool, int) 
True
>>> True==1
True
>>> False==0
True
>>> True+1
2
>>> False+1
1
>>> 1 is True
<python-input-12>:1: SyntaxWarning: "is" with 'int' literal. Did you mean "=="?
  1 is True
False
>>> 0 is False
<python-input-13>:1: SyntaxWarning: "is" with 'int' literal. Did you mean "=="?
  0 is False
False

为什么会出现 SyntaxWarning警告？

Python 检测到我们在用 is 比较一个字面量整数（如 1）和 True，这通常是代码错误（因为 is 比较的是身份，而不是值）。

Python 建议我们使用 == 来比较值是否相等，除非我们确实想检查是否是同一个对象。

在 Python 2 中没有布尔型，它用数字 0 表示 False，用 1 表示 True。

当我们指定一个值时，Number 对象就会被创建：

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2
var1 = 1
var2 = 10

我们也可以使用del语句删除一些对象引用。

del 语句的语法是：

1
del var1[, var2[, var3[...., varN]]]

我们可以通过使用 del 语句删除单个或多个对象。例如：

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del var
del var_a, var_b

数值运算

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>>> 5 + 4	# 加法
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>>> 4.3 - 2	# 减法
2.3
>>> 3 * 7	# 乘法
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>>> 2 / 4	# 除法，得到一个浮点数
0.5
>>> 2 // 4	# 除法，得到一个整数
0
>>> 17 % 3	# 取余
2
>>> 2 ** 5	# 乘方
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注意：

  1. Python可以同时为多个变量赋值，如a, b = 1, 2。
  2. 一个变量可以通过赋值指向不同类型的对象。
  3. 数值的除法包含两个运算符：/ 返回一个浮点数，// 返回一个整数。
  4. 在混合计算时，Python会把整型转换成为浮点数。

数值类型实例

int float complex
10 0.0 3.14j
100 15.20 45.j
-786 -21.9 9.322e-36j
080 32.3e+18 .876j
-0490 -90. -.6545+0J
-0x260 -32.54e100 3e+26J
0x69 70.2E-12 4.53e-7j

Python 还支持复数，复数由实数部分和虚数部分构成，可以用 a + bj或者 complex(a,b) 表示， 复数的实部 a 和虚部 b 都是浮点型。

String（字符串）

Python中的字符串用单引号 ' 或双引号 " 括起来，同时使用反斜杠 \ 转义特殊字符。

字符串的截取的语法格式如下：

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变量[头下标:尾下标]

索引值以 0 为开始值，-1 为从末尾的开始位置。

加号 + 是字符串的连接符， 星号 * 表示复制当前字符串，与之结合的数字为复制的次数。实例如下：

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#!/usr/bin/python3

str = 'hzaucoi'     # 定义一个字符串变量

print(str)          # 打印整个字符串
print(str[0:-1])    # 打印字符串第一个到倒数第二个字符（不包含倒数第一个字符）
print(str[0])       # 打印字符串的第一个字符
print(str[2:5])     # 打印字符串第三到第五个字符（不包含索引为 5 的字符）
print(str[2:])      # 打印字符串从第三个字符开始到末尾
print(str * 2)      # 打印字符串两次
print(str + "2507") # 打印字符串和"2507"拼接在一起

执行以上程序会输出如下结果：

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hzaucoi
hzauco
h
auc
aucoi
hzaucoihzaucoi
hzaucoi2507

Python 使用反斜杠 \ 转义特殊字符，如果你不想让反斜杠发生转义，可以在字符串前面添加一个 r，表示原始字符串：

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>>> print('hzau\ncoi')
hzau
coi
>>> print(r'hzau\ncoi')
hzau\ncoi

另外，反斜杠(\)可以作为续行符，表示下一行是上一行的延续。也可以使用 """...""" 或者 '''...''' 跨越多行。

注意，Python 没有单独的字符类型，一个字符就是长度为1的字符串。

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>>> word = 'Python'
>>> print(word[0], word[5])
P n
>>> print(word[-1], word[-6])
n P

与 C 字符串不同的是，Python 字符串不能被改变。向一个索引位置赋值，比如 word[0] = 'm' 会导致错误。

注意：

  1. 反斜杠可以用来转义，使用r可以让反斜杠不发生转义。
  2. 字符串可以用+运算符连接在一起，用*运算符重复。
  3. Python中的字符串有两种索引方式，从左往右以0开始，从右往左以-1开始。
  4. Python中的字符串不能改变。

bool（布尔类型）

布尔类型即 True 或 False。

在 Python 中，True 和 False 都是关键字，表示布尔值。

布尔类型可以用来控制程序的流程，比如判断某个条件是否成立，或者在某个条件满足时执行某段代码。

布尔类型特点：

  • 布尔类型只有两个值：True 和 False。
  • bool 是 int 的子类，因此布尔值可以被看作整数来使用，其中 True 等价于 1。
  • 布尔类型可以和其他数据类型进行比较，比如数字、字符串等。在比较时，Python 会将 True 视为 1，False 视为 0。
  • 布尔类型可以和逻辑运算符一起使用，包括 and、or 和 not。这些运算符可以用来组合多个布尔表达式，生成一个新的布尔值。
  • 布尔类型也可以被转换成其他数据类型，比如整数、浮点数和字符串。在转换时，True 会被转换成 1，False 会被转换成 0。
  • 可以使用 bool() 函数将其他类型的值转换为布尔值。以下值在转换为布尔值时为 False：None、False、零 (0、0.0、0j)、空序列（如 ''、()、[]）和空映射（如 {}）。其他所有值转换为布尔值时均为 True。
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# 布尔类型的值和类型
a = True
b = False
print(type(a))	# <class 'bool'>
print(type(b))	# <class 'bool'>

# 布尔类型的整数表现
print(int(True))	# 1
print(int(False))	# 0

# 使用 bool() 函数进行转换
print(bool(0))		# False
print(bool(42))		# True
print(bool(''))		# False
print(bool('Python'))	# True
print(bool([]))		# False
print(bool([1, 2, 3]))	# True

# 布尔逻辑运算
print(True and False)	# False
print(True or False)	# True
print(not True)		# False

# 布尔比较运算
print(5 > 3)	# True
print(2 == 2)	# True
print(7 < 4)	# False

# 布尔值在控制流中的应用
if True:
	print("This will always print")

if not False:
	print("This will also always print")

x = 10
if x:
	print("x is non-zero and thus True in a boolean context")

注意: 在 Python 中，所有非零的数字和非空的字符串、列表、元组等数据类型都被视为 True，只有 0、空字符串、空列表、空元组等被视为 False。因此，在进行布尔类型转换时，需要注意数据类型的真假性。

List（列表）

List（列表） 是 Python 中使用最频繁的数据类型。

列表可以完成大多数集合类的数据结构实现。列表中元素的类型可以不相同，它支持数字，字符串甚至可以包含列表（所谓嵌套）。

列表是写在方括号 [] 之间、用逗号分隔开的元素列表。

和字符串一样，列表同样可以被索引和截取，列表被截取后返回一个包含所需元素的新列表。

列表截取的语法格式如下：

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变量[头下标:尾下标]

索引值以 0 为开始值，-1 为从末尾的开始位置。

加号 + 是列表连接运算符，星号 * 是重复操作。如下实例：

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#!/usr/bin/python3

list = [ 'abcd', 786 , 2.23, 'hzaucoi', 70.2 ]	# 定义一个列表
tinylist = [123, 'hzaucoi']

print(list)		# 打印整个列表
print(list[0])		# 打印列表的第一个元素
print(list[1:3])	# 打印列表第二到第四个元素（不包含第四个元素）
print(list[2:])		# 打印列表从第三个元素开始到末尾
print(tinylist * 2)	# 打印tinylist列表两次
print(list + tinylist)	# 打印两个列表拼接在一起的结果

以上实例输出结果：

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['abcd', 786, 2.23, 'hzaucoi', 70.2]
abcd
[786, 2.23]
[2.23, 'hzaucoi', 70.2]
[123, 'hzaucoi', 123, 'hzaucoi']
['abcd', 786, 2.23, 'hzaucoi', 70.2, 123, 'hzaucoi']

与Python字符串不一样的是，列表中的元素是可以改变的：

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>>> a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> a[0] = 9
>>> a[2:5] = [13, 14, 15]
>>> a
[9, 2, 13, 14, 15, 6]
>>> a[2:5] = []   # 将对应的元素值设置为 []
>>> a
[9, 2, 6]

List 内置了有很多方法，例如 append()、pop() 等等，这在后面会讲到。

注意：

  1. 列表写在方括号之间，元素用逗号隔开。
  2. 和字符串一样，列表可以被索引和切片。
  3. 列表可以使用 + 操作符进行拼接。
  4. 列表中的元素是可以改变的。

Python 列表截取可以接收第三个参数，参数作用是截取的步长。
特殊地，如果第三个参数为负数，则表示逆向读取，以下实例用于逆向读取以达到翻转字符串的效果：

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def reverseWords(input):
	# 通过空格将字符串分隔符，把各个单词分隔为列表
	inputWords = input.split(" ")

	# 翻转字符串
	# 假设列表 list = [1,2,3,4],  
	# list[0]=1, list[1]=2 ，而 -1 表示最后一个元素 list[-1]=4 ( 与 list[3]=4 一样)
	# inputWords[-1::-1] 有三个参数
	# 第一个参数 -1 表示最后一个元素
	# 第二个参数为空，表示移动到列表末尾
	# 第三个参数为步长，-1 表示逆向
	inputWords=inputWords[-1::-1]

	# 重新组合字符串
	output = ' '.join(inputWords)
 
	return output

if __name__ == "__main__":
	input = 'I like hzaucoi'
	rw = reverseWords(input)
	print(rw)

输出结果为：

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hzaucoi like I

Tuple（元组）

元组（tuple）与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改。元组写在小括号 () 里，元素之间用逗号隔开。

元组中的元素类型也可以不相同：

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#!/usr/bin/python3

tuple = ( 'abcd', 786 , 2.23, 'hzaucoi', 70.2  )
tinytuple = (123, 'hzaucoi')

print(tuple)		  # 输出完整元组
print(tuple[0])		  # 输出元组的第一个元素
print(tuple[1:3])	  # 输出从第二个元素开始到第三个元素
print(tuple[2:])		# 输出从第三个元素开始的所有元素
print(tinytuple * 2)	  # 输出两次元组
print(tuple + tinytuple)  # 连接元组

以上实例输出结果：

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('abcd', 786, 2.23, 'hzaucoi', 70.2)
abcd
(786, 2.23)
(2.23, 'hzaucoi', 70.2)
(123, 'hzaucoi', 123, 'hzaucoi')
('abcd', 786, 2.23, 'hzaucoi', 70.2, 123, 'hzaucoi')

元组与字符串类似，可以被索引且下标索引从0开始，-1 为从末尾开始的位置。也可以进行截取（看上面，这里不再赘述）。

其实，可以把字符串看作一种特殊的元组。

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>>> tup = (1, 2, 3, 4, 5, 6)
>>> print(tup[0])
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>>> print(tup[1:5])
(2, 3, 4, 5)
>>> tup[0] = 11	# 修改元组元素的操作是非法的
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

虽然tuple的元素不可改变，但它可以包含可变的对象，比如list列表。

构造包含 0 个或 1 个元素的元组比较特殊，所以有一些额外的语法规则：

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tup1 = ()	# 空元组
tup2 = (20,)	# 一个元素，需要在元素后添加逗号

如果我们想创建只有一个元素的元组，需要注意在元素后面添加,，以区分它是一个元组而不是一个普通的值，这是因为在没有,的情况下，Python会将()解释为数学运算中的括号，而不是元组的表示。

如果不添加,，如下所示，它将被解释为一个普通的值而不是元组：

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not_a_tuple = (42)

这样的话，not_a_tuple 将是整数类型而不是元组类型。

string、list 和 tuple 都属于 sequence（序列）。

注意：

  1. 与字符串一样，元组的元素不能修改。
  2. 元组也可以被索引和切片，方法一样。
  3. 注意构造包含 0 或 1 个元素的元组的特殊语法规则。
  4. 元组也可以使用 + 操作符进行拼接。

Set（集合）

Python 中的集合（Set）是一种无序、可变的数据类型，用于存储唯一的元素。

集合中的元素不会重复，并且可以进行交集、并集、差集等常见的集合操作。

在 Python 中，集合使用大括号 {} 表示，元素之间用逗号 , 分隔。

另外，也可以使用 set() 函数创建集合。

​注意：​创建一个空集合必须用 set() 而不是 { }，因为 { } 是用来创建一个空字典。

创建格式：

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parame = {value01,value02,...}
#或者
set(value)
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#!/usr/bin/python3

sites = {'Google', 'Taobao', 'hzaucoi', 'Facebook', 'Zhihu', 'Baidu'}

print(sites)   # 输出集合，重复的元素被自动去掉

# 成员测试

if 'hzaucoi' in sites :
	print('hzaucoi 在集合中')
else :
	print('hzaucoi 不在集合中')

# set可以进行集合运算

a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')

print(a)

print(a - b)     # a 和 b 的差集

print(a | b)     # a 和 b 的并集

print(a & b)     # a 和 b 的交集

print(a ^ b)     # a 和 b 中不同时存在的元素

以上实例输出结果：

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{'Zhihu', 'Baidu', 'Taobao', 'hzaucoi', 'Google', 'Facebook'}
hzaucoi 在集合中
{'b', 'c', 'a', 'r', 'd'}
{'r', 'b', 'd'}
{'b', 'c', 'a', 'z', 'm', 'r', 'l', 'd'}
{'c', 'a'}
{'z', 'b', 'm', 'r', 'l', 'd'}

Dictionary（字典）

字典（dictionary）是Python中另一个非常有用的内置数据类型。

列表是有序的对象集合，字典是无序的对象集合。两者之间的区别在于：字典当中的元素是通过键来存取的，而不是通过偏移存取。

字典是一种映射类型，字典用 { } 标识，它是一个无序的 键(key) : 值(value) 的集合。

键(key)必须使用不可变类型。

在同一个字典中，键(key)必须是唯一的。

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#!/usr/bin/python3

dict = {}
dict['one'] = "1 - HZAU"
dict[2] = "2 - COI"

tinydict = {'name': 'hzaucoi2507','code':1, 'site': 'www.hzaucoi2507.xyz'}

print (dict['one'])		# 输出键为 'one' 的值
print (dict[2])			# 输出键为 2 的值
print (tinydict)		# 输出完整的字典
print (tinydict.keys())		# 输出所有键
print (tinydict.values())	# 输出所有值

以上实例输出结果：

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1 - HZAU
2 - COI
{'name': 'hzaucoi2507', 'code': 1, 'site': 'www.hzaucoi2507.xyz'}
dict_keys(['name', 'code', 'site'])
dict_values(['hzaucoi2507', 1, 'www.hzaucoi2507.xyz'])

构造函数 dict() 可以直接从键值对序列中构建字典如下：

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>>> dict([('hzaucoi2507', 1), ('Google', 2), ('Taobao', 3)])
{'hzaucoi2507': 1, 'Google': 2, 'Taobao': 3}
>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}
>>> dict(hzaucoi2507=1, Google=2, Taobao=3)
{'hzaucoi2507': 1, 'Google': 2, 'Taobao': 3}

注：代码{x: x**2 for x in (2, 4, 6)} 使用的是字典中的推导式，后续会讲解。

另外，字典类型也有一些内置的函数，例如 clear()、keys()、values() 等，后续会讲解。

注意：

  1. 字典是一种映射类型，它的元素是键值对。
  2. 字典的关键字必须为不可变类型，且不能重复。
  3. 创建空字典使用 { }。

bytes 类型

在 Python 中，bytes 类型表示的是不可变的二进制序列（byte sequence）。

与字符串类型不同的是，bytes 类型中的元素是整数值（0 到 255 之间的整数），而不是 Unicode 字符。

bytes 类型通常用于处理二进制数据，比如图像文件、音频文件、视频文件等等。在网络编程中，也经常使用 bytes 类型来传输二进制数据。

创建 bytes 对象的方式有多种，最常见的方式是使用 b 前缀：

此外，也可以使用 bytes() 函数将其他类型的对象转换为 bytes 类型。bytes() 函数的第一个参数是要转换的对象，第二个参数是编码方式，如果省略第二个参数，则默认使用 UTF-8 编码：

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x = bytes("hello", encoding="utf-8")

与字符串类型类似，bytes 类型也支持许多操作和方法，如切片、拼接、查找、替换等等。同时，由于 bytes 类型是不可变的，因此在进行修改操作时需要创建一个新的 bytes 对象。例如：

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x = b"hello"
y = x[1:3]        # 切片操作，得到 b"el"
z = x + b"world"  # 拼接操作，得到 b"helloworld"

需要注意的是，bytes 类型中的元素是整数值，因此在进行比较操作时需要使用相应的整数值。例如：

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x = b"hello"
if x[0] == ord("h"):
print("The first element is 'h'")

其中 ord() 函数用于将字符转换为相应的整数值。

Python数据类型转换

有时候，我们需要对数据内置的类型进行转换，数据类型的转换，我们只需要将数据类型作为函数名即可，后续会具体介绍。

以下几个内置的函数可以执行数据类型之间的转换。这些函数返回一个新的对象，表示转换的值。

函数 描述
int(x [,base]) 将x转换为一个整数
float(x) 将x转换到一个浮点数
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 转换为表达式字符串
eval(str) 用来计算在字符串中的有效Python表达式,并返回一个对象
tuple(s) 将序列 s 转换为一个元组
list(s) 将序列 s 转换为一个列表
set(s) 转换为可变集合
dict(d) 创建一个字典。d 必须是一个 (key, value)元组序列。
frozenset(s) 转换为不可变集合
chr(x) 将一个整数转换为一个字符
ord(x) 将一个字符转换为它的整数值
hex(x) 将一个整数转换为一个十六进制字符串
oct(x) 将一个整数转换为一个八进制字符串