《Python從小白到大牛》第6章 數據類型

《Python從小白到大牛》已經上市！

在聲明變量時會用到數據類型，在前面已經用到一些數據類型，例如整數和字符串等。在Python中全部的數據類型都是類，每個變量都是類的「實例」。沒有基本數據類型的概念，因此整數、浮點和字符串也都是類。

Python有6種標準數據類型：數字、字符串、列表、元組、集合和字典，列表、元組、集合和字典能夠保存多項數據，他們每個都是一種數據結構，本書中把他們統稱爲「數據結構」類型。

本章先介紹數字和字符串，列表、元組、集合和字典數據類型後面章節會詳細介紹。

數字類型

Python數字類型有4種：整數類型、浮點類型、複數類型和布爾類型。須要注意的是布爾類型也是數字類型，它事實上是整數類型的一種。

整數類型

Python整數類型爲int，整數類型的範圍能夠很大，能夠表示很大的整數，這隻受所在計算機硬件的限制。

給Python 2的提示 Python
3再也不區分整數和長整數，只要你須要全部的整數均可以是長整數。

默認狀況下一個整數值，例如16表示的十進制整數。那麼其餘進制，如二進制數、八進制數和十六進制整數表示方式以下：

• 二進制數：以 0b 或0B爲前綴，注意0是阿拉伯數字，不要誤認爲是英文字母o。

• 八進制數，以0o或0O爲前綴，第一個字符是阿拉伯數字0，第二個字符是英文字母o或O。

• 十六進制數：以 0x或0X爲前綴，注意0是阿拉伯數字。

例如整數值2八、0b11100、0B11100、0o3四、0O3四、0x1C和0X1C都同一個數字。在Python
Shell輸出結果以下：

>>> 28
28
>>> 0b11100
28
>>> 0O34
28
>>> 0o34
28
>>> 0x1C
28
>>> 0X1C
28

浮點類型

浮點類型主要用來儲存小數數值，Python浮點類型爲float，Python只支持雙精度浮點類型，並且是與本機相關。

浮點類型可使用小數表示，也可使用科學計數法表示，科學計數法中會使用大寫或小寫的e表示10的指數，如e2表示102。

在Python Shell中運行示例以下：

>>> 1.0
1.0
>>> 0.0
0.0
>>> 3.36e2
336.0
>>> 1.56e-2
0.0156

其中3.36e2表示的是3.36×102，1.56e-2表示的是1.56×10-2。

複數類型

複數在數學中是很是重要的概念，不管是理論物理學，仍是電氣工程實踐中都常用。可是不少計算機語言都不支持複數，而Python是支持複數的，這使得Python可以很好地用來進行科學計算。

Python中複數類型爲complex，例如1+2j表示的是實部1，虛部2的複數。在Python
Shell中運行示例以下：

>>> 1+2j
(1+2j)
>>> (1+2j) + (1+2j)
(2+4j)

上述代碼實現了兩個複數(1+2j)的相加。

布爾類型

Python中布爾類型爲bool，bool是int的子類，它只有兩個值：True和False。

注意
任何類型數據均可以經過bool()函數轉換爲布爾值，那些被認爲「沒有的」、「空的」值會轉換爲False，反之轉換爲True。如None（空對象）、False、0、0.0、0j（複數）、''（空字符串）、[]（空列表）、()（空元組）和{}（空字典）這些數值會轉換爲False，不然是True。

示例以下：

>>> bool(0)
False
>>> bool(2)     
True
>>> bool(1)
True
>>> bool('')
False
>>> bool('  ')
True
>>> bool([])
False
>>> bool({})
False

上述代碼中bool(2)和bool(1)表達式輸出的True，這說明2和1都能轉換爲Ture，在整數中只有0是轉換爲False的，其餘類型亦是如此。

數字類型相互轉換

學習了前面的數據類型後，你們會思考一個問題，數據類型之間是否能夠轉換呢？Python經過了一些函數能夠實現不一樣數據類型之間的轉換。如：數字類型之間互相轉換以及整數與字符串之間的轉換。本節先討論數字類型的互相轉換。

除複數外，其餘的三種數字類型整數、浮點和布爾均可以互相進行轉換，轉換分爲隱式類型轉換和顯式類型轉換。

隱式類型轉換

多個數字類型數據之間能夠進行數學計算，因爲參與進行計算的數字類型可能不一樣，此時會發生隱式類型轉換。計算過程當中隱式類型轉換規則如表6-1所示。

表 6‑1隱式類型轉換規則

操做數1類型	操做數2類型	轉換後的類型
布爾	整數	整數
布爾、整數	浮點	浮點

布爾數值能夠隱式轉換爲整數類型，布爾值True轉換爲整數1，布爾值False轉換整數0。在Python
Shell中運行示例以下：

>>> a = 1 + True
>>> print(a)
2
>>> a = 1.0 + 1
>>> type(a)         ①
<class 'float'>
>>> print(a)
2.0
>>> a = 1.0 + True
>>> print(a)
2.0
>>> a = 1.0 + 1 + False
>>> print(a)
2.0

從上述代碼表達式的運算結果類型，可知表6-1所示的類型轉換規則，這裏再也不贅述。另外，上述代碼第①行使用了type()函數,
type()函數能夠返回傳入數據的類型，\<class 'float'\>說明是浮點類型。

顯式類型轉換

在不能進行隱式轉換狀況下，則可使用轉換函數進行顯式轉換了。除複數外，三種數字類型整數、浮點和布爾都有本身的轉換函數，分別是int()、float()和bool()函數，bool()函數在6.1.4節已經介紹過了，這裏再也不贅述。

int()函數能夠將布爾、浮點和字符串轉換爲整數。布爾數值True使用int()函數返回1，False使用int()函數返回0；浮點數值使用int()函數會截掉小數部分。int()函數轉換字符串會在下一節再介紹。

float()函數能夠將布爾、整數和字符串轉換爲浮點。布爾數值True使用float()函數返回1.0，False使用float()函數返回0.0；整數值使用float()函數會加上小數部分（.0）。float()函數轉換字符串會在下一節再介紹。

在Python Shell中運行示例以下：

>>> int(False)
0
>>> int(True)
1
>>> int(19.6)
19
>>> float(5)
5.0
>>> float(False)
0.0
>>> float(True)
1.0

字符串類型

由字符組成的一串字符序列，稱爲「字符串」，字符串是有順序的，從左到右，索引從0開始依次遞增。Python中字符串類型是str。

字符串表示方式

Python中字符串表示方式三種：

• 普通字符串。採用單引號（'）或雙引號（"）包裹起來的字符串。

• 原始字符串（raw
  string）。在普通字符串前加r，字符串中的特殊字符不須要轉義，按照字符串的原本「面目」呈現。

• 長字符串。字符串中包含了換行縮進等排版字符，可使用三重單引號（'''）或三重雙引號（"""）包裹起來，這就是長字符串。

1. 普通字符串

不少程序員習慣於使用單引號（'）表示字符串。下面示例表示的都是Hello World字符串：

'Hello World'
"Hello World"
'\u0048\u0065\u006c\u006c\u006f\u0020\u0057\u006f\u0072\u006c\u0064'    ①
"\u0048\u0065\u006c\u006c\u006f\u0020\u0057\u006f\u0072\u006c\u0064"    ②

Python中的字符采用Unicode編碼，因此字符串能夠包含中文等亞洲字符。代碼第①行和第②行的字符串是用Unicode編碼表示的字符串，事實上它表示的也是Hello
World字符串，可經過print函數將Unicode編碼表示的字符串輸出到控制檯，則會看到Hello
World字符串。在Python Shell中運行示例以下：

>>> s = 'Hello World'
>>> print(s)
Hello World
>>> s = "Hello World"
>>> print(s)
Hello World
>>> s = '\u0048\u0065\u006c\u006c\u006f\u0020\u0057\u006f\u0072\u006c\u0064'
>>> print(s)
Hello World
>>> s = "\u0048\u0065\u006c\u006c\u006f\u0020\u0057\u006f\u0072\u006c\u0064"
>>> print(s)
Hello World

若是想在字符串中包含一些特殊的字符，例如換行符、製表符等在普通字符串中則須要轉義，前面要加上反斜槓（\），這稱爲字符轉義。表6-2所示是經常使用的幾個轉義符。

表 6‑2 轉義符

字符表示	Unicode編碼	說　　明
\t	\u0009	水平製表符
\n	\u000a	換行
\r	\u000d	回車
\"	\u0022	雙引號
\'	\u0027	單引號
\\	\u005c	反斜線

在Python Shell中運行示例以下：

>>> s = 'Hello\n World'
>>> print(s)
Hello
 World
>>> s = 'Hello\t World'
>>> print(s)
Hello    World
>>> s = 'Hello\' World'
>>> print(s)
Hello' World
>>> s = "Hello' World"  ①
>>> print(s)
Hello' World
>>> s = 'Hello" World'      ②
>>> print(s)
Hello" World
>>> s = 'Hello\\ World' ③
>>> print(s)
Hello\ World
>>> s = 'Hello\u005c World' ④
>>> print(s)
Hello\ World

對於字符串中的單引號（'）和雙引號（"）也能夠不要轉義符，在包含單引號的字符串中使用雙引號包裹字符串，見代碼第①行；在包含雙引號的字符串中使用單引號包裹字符串，見代碼第②行。另外，能夠在使用Unicode編碼替代須要轉義的特殊字符，代碼第④行與代碼第③是等價的。

2. 原始字符串（raw string）

在普通字符串前面加字母r，表示字符串是原始字符串，原始字符串是直接按照字符串的字面意思來使用，沒有轉義字符。在Python
Shell中運行示例代碼以下：

>>> s = 'Hello\tWorld'  ①
>>> print(s)
Hello   World
>>> s = r'Hello\tWorld'  ②
>>> print(s)
Hello\tWorld

代碼第①是普通字符串，代碼第②是原始字符串，他們的區別只是在字符串前面加字母r。從輸出結果可見，原始字符串中的\t沒有被當成製表符使用。

3. 長字符串

字符串中包含了換行縮進等排版字符，則可使用長字符串。在Python
Shell中運行示例代碼以下：

>>> s  ='''Hello
 World'''
>>> print(s)
Hello
 World
>>> s = """ Hello \t            ①
        World"""
>>> print(s)
 Hello  
        World

在長字符串中若是包含特殊字符，也須要轉義的，見代碼第①行。

字符串格式化

在實際的編程過程當中，常常會遇到將其餘類型變量與字符串拼接到一塊兒，並進行格式化輸出。例如計算的金額須要保留小數點後四爲、數字須要右對齊等，這些都須要格式化。

在字符串格式化時可使用字符串的format()方法，以及佔位符。在Python
Shell中運行示例以下：

>>> name = 'Mary'
>>> age = 18
>>> s = '她的年齡是{0}歲。'.format(age)        ①
>>> print(s)
她的年齡是18歲。
>>> s = '{0}芳齡是{1}歲。'.format(name, age) ②
>>> print(s)
Mary芳齡是18歲。
>>> s = '{1}芳齡是{0}歲。'.format(age, name) ③
>>> print(s)
Mary芳齡是18歲。
>>> s = '{n}芳齡是{a}歲。'.format(n=name,  a=age)    ④
>>> print(s)
Mary芳齡是18歲。

字符串中能夠有佔位符（{}表示的內容），配合format()方法使用，會將format()方法中的參數替換佔位符內容。佔位符能夠用參數索引表示，見代碼第①行、第②行和第③行，也可使用參數的名字表示佔位符，見代碼第④行，n和a都是參數名字。

佔位符中還能夠有格式化控制符，對字符串的格式進行更加精準控制。不一樣的數據類型在進行格式化時須要不一樣的控制符，這些格式化控制符如表6-3所示。

表 6‑3字符串格式化控制符

控制符	說　　明
s	字符串格式化
d	十進制整數
f、F	十進制浮點數
g、G	十進制整數或浮點數
e、E	科學計算法表示浮點數
o	八進制整數，符號是小英文字母o
x、X	十六進制整數，x是小寫表示，X是大寫表示

格式控制符是位於佔位符索引或佔位符名字的後面，之間用冒號分隔，例如{1:d}表示索引爲1的佔位符格式參數是十進制整數。在Python
Shell中運行示例以下：

>>> name = 'Mary'
>>> age = 18
>>> money = 1234.5678
>>> "{0}芳齡是{1:d}歲。".format(name, age)   ①       
'Mary芳齡是18歲。'
>>> "{1}芳齡是{0:5d}歲。".format(age, name)  ②
'Mary芳齡是   18歲。'
>>> "{0}今天收入是{1:f}元。".format(name, money)       ③
'Mary今天收入是1234.567800元。'
>>> "{0}今天收入是{1:.2f}元。".format(name, money)     ④
'Mary今天收入是1234.57元。'
>>> "{0}今天收入是{1:10.2f}元。".format(name, money)   ⑤
'Mary今天收入是   1234.57元。'
>>> "{0}今天收入是{1:g}元。".format(name, money)       
'Mary今天收入是1234.57元。'
>>> "{0}今天收入是{1:G}元。".format(name, money)       
'Mary今天收入是1234.57元。'
>>> "{0}今天收入是{1:e}元。".format(name, money)       
'Mary今天收入是1.234568e+03元。'
>>> "{0}今天收入是{1:E}元。".format(name, money)       
'Mary今天收入是1.234568E+03元。'
>>> '十進制數{0:d}的八進制表示爲{0:o}，十六進制表示爲{0:x}'.format(28) 
'十進制數28的八進制表示爲34，十六進制表示爲1c'

上述代碼第①行中{1:d}是格式化十進制整數，代碼第②行中{0:5d}是指定輸出長度爲5的字符串，不足用空格補齊。代碼第③行中{1:d}是格式化十進制浮點數，從輸出的結果可見，小數部分太長了，若是想控制小數部分可使用代碼第④行的{1:.2f}佔位符，其中表示保留小數兩位（四捨五入）。若是想設置長度可使用代碼第⑤行的{1:10.2f}佔位符，其中10表示總長度，包括小數點和小數部分，不足用空格補位。

字符串查找

在給定的字符串中查找子字符串是比較常見的操做。字符串類（str）中提供了find和rfind方法用於查找子字符串，返回值是查找子字符串所在的位置，沒有找到返回-1。下面只具體說明find和rfind方法。

• str.find(sub[, start[,
  end]])。在索引start到end之間查找子字符串sub，若是找到返回最左端位置的索引，若是沒有找到返回-1。start是開始索引，end是結束索引，這兩個參數均可以省略，若是start省略說明查找從字符串頭開始；若是end省略說明查找到字符串尾結束；若是所有省略就是查找所有字符串。

• str.rfind(sub[, start[,
  end]])。與find方法相似，區別是若是找到返回最右端位置的索引。若是在查找的範圍內只找到一處子字符串，那麼這裏find和rfind方法返回值相同的。

提示 在Python文檔中[]表示能夠省略部分，find和rfind方法參數[, start[,
end]]表示start和end均可以省略。

在Python Shell中運行示例代碼以下：

>>> source_str = "There is a string accessing example."
>>> len(source_str)             ①
36
>>> source_str[16]              ②
'g'
>>> source_str.find('r')            
3
>>> source_str.rfind('r')
13
>>> source_str.find('ing')
14
>>> source_str.rfind('ing')
24
>>> source_str.find('e', 15)
21
>>> source_str.rfind('e', 15)
34
>>> source_str.find('ing', 5)
14
>>> source_str.rfind('ing', 5)
24
>>> source_str.find('ing', 18, 28)
24
>>> source_str.rfind('ingg', 5)
-1

上述代碼第①行len(source_str)返回字符串長度，注意len是函數，不是字符串的一個方法，它的參數是字符串。代碼第②行source_str[16]訪問字符串中索引16的字符。

上述字符串查找方法比較相似，這裏重點解釋一下source_str.find('ing',
5)和source_str.rfind('ing',
5)表達式。從圖6-1可見ing字符串出現過兩次，索引分別是14和24。source_str.find('ing',
5)返回最左端索引14，返回值爲14；source_str.rfind('ing', 5)返回最右端索引24。

提示
函數與方法的區別？方法是定義在類中的函數，在類的外部調用時須要經過類或對象調用，例如上述代碼source_str.find('r')就是調用字符串對象source_str的find方法，find方法是在str類中定義的。而一般的函數不是類中定義的，也稱爲頂層函數，他們不屬於任何一個類，調用時直接使用函數便可，例如上述代碼中的len(source_str)，就是調用len函數，只不過它的參數是字符串對象source_str。

字符串與數字相互轉換

在實際的編程過程當中，常常會用到字符串與數字相互轉換。下面從兩個不一樣的方面介紹字符串與數字相互轉換。

1. 字符串轉換爲數字

字符串轉換爲數字可使用int()和float()實現，這兩個函數在6.2.2節介紹了實現數字類型之間的轉換，事實上這兩個函數也能夠接收字符串參數，若是字符串能成功轉換爲數字，則返回數字，不然引起異常。

在Python Shell中運行示例代碼以下：

>>> int('9')
9
>>> int('9.6')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#2>", line 1, in <module>
    int('9.6')
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '9.6'
>>> float('9.6')
9.6
>>> int('AB')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#4>", line 1, in <module>
    int('AB')
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'AB'
>>>

默認狀況下int()函數都將字符串參數當成是十進制數字進行轉換，因此int('AB')會失敗。int()函數也能夠指定基數（進制），在Python
Shell中運行示例以下：

>>> int('AB', 16)
171

2. 數字轉換爲字符串

數字轉換字符串有不少種方法，6.3.2節介紹的字符串格式化能夠實現將數字轉換爲字符串。另外，Python中字符串提供了str()函數。

可使用str()函數能夠將任何類型的數字都轉換爲字符串。在Python
Shell中運行示例代碼以下：

>>> str(3.24)
'3.24'
>>> str(True)
'True'
>>> str([])
'[]'
>>> str([1,2,3])
'[1, 2, 3]'
>>> str(34)
'34'

從上述代碼能夠str()函數很強大，什麼類型均可以轉換。但缺點是不能格式化，若是格式化字符串須要使用format函數。在Python
Shell中運行示例代碼以下：

>>> '{0:.2f}'.format(3.24)
'3.24'
>>> '{:.1f}'.format(3.24)
'3.2'
>>> '{:10.1f}'.format(3.24)
'       3.2'

提示 在格式化字符串時，若是隻有一個參數，佔位符索引能夠省略。

本章小結

本章主要介紹了Python中的數據類型，讀者須要重點掌握數字類型與字符串類型，熟悉數字類型互相轉換，以及數字類型與字符串之間的轉換。

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