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第3章：Python 数据类型

3.1 数值类型​

Python 支持三种数值类型：整数、浮点数和复数。

整数（int）​

整数是没有小数部分的数字，可以是正数、负数或零。

# 整数示例
x = 10      # 正整数
y = -5      # 负整数
z = 0       # 零

# 大整数
large_num = 12345678901234567890

# 二进制表示
binary = 0b1010  # 10

# 八进制表示
octal = 0o12     # 10

# 十六进制表示
hexadecimal = 0x1A  # 26

浮点数（float）​

浮点数是带有小数部分的数字。

# 浮点数示例
x = 3.14      # 小数形式
y = 2.5e3     # 科学记数法，等同于 2500.0
z = 1.0e-2    # 科学记数法，等同于 0.01

# 特殊浮点值
inf = float('inf')     # 正无穷
ninf = float('-inf')   # 负无穷
nan = float('nan')     # 非数字

复数（complex）​

复数由实部和虚部组成，虚部用 j 或 J 表示。

# 复数示例
x = 3 + 4j     # 实部为 3，虚部为 4
y = 2j         # 实部为 0，虚部为 2
z = complex(1, 2)  # 使用 complex() 函数创建

# 获取实部和虚部
print(x.real)  # 3.0
print(x.imag)  # 4.0

3.2 字符串（str）​

字符串是由字符组成的序列，可以使用单引号、双引号或三引号表示。

字符串的创建​

# 单引号
s1 = 'Hello'

# 双引号
s2 = "World"

# 三引号（支持多行）
s3 = '''This is a
multi-line
string'''

# 转义字符
s4 = "He said \"Hello\""

# 原始字符串（不处理转义字符）
s5 = r'C:\\path\\to\\file'

# 格式化字符串
a = 10
s6 = f'The value of a is {a}'

字符串的操作​

索引和切片​

s = "Python"

# 索引（从 0 开始）
print(s[0])     # 'P'
print(s[-1])    # 'n' （负数索引从末尾开始）

# 切片
try:
    print(s[0:2])   # 'Py' （从索引 0 到 2，不包括 2）
    print(s[2:])    # 'thon' （从索引 2 到末尾）
    print(s[:3])    # 'Pyt' （从开头到索引 3，不包括 3）
    print(s[::2])   # 'Pto' （步长为 2）
    print(s[::-1])  # 'nohtyP' （反转字符串）
except Exception as e:
    print(f"Error: {e}")

字符串方法​

s = "Hello, Python!"

# 大小写转换
print(s.upper())      # 'HELLO, PYTHON!'
print(s.lower())      # 'hello, python!'
print(s.title())      # 'Hello, Python!'
print(s.capitalize()) # 'Hello, python!'

# 字符串判断
print(s.startswith("Hello"))  # True
print(s.endswith("!"))        # True
print(s.isalpha())            # False（包含非字母字符）
print(s.isdigit())            # False
print(s.isalnum())            # False（包含非字母数字字符）

# 字符串查找
print(s.find("Python"))       # 7
print(s.index("Python"))       # 7
print(s.count("o"))           # 2

# 字符串替换
print(s.replace("Python", "World"))  # 'Hello, World!'

# 字符串分割
print(s.split(","))            # ['Hello', ' Python!']

# 字符串连接
parts = ["Hello", "World"]
print(" ".join(parts))        # 'Hello World'

# 字符串修剪
print("  Hello  ".strip())     # 'Hello'
print("  Hello  ".lstrip())    # 'Hello  '
print("  Hello  ".rstrip())    # '  Hello'

3.3 布尔值（bool）​

布尔值表示真或假，只有两个值：True 和 False。

# 布尔值示例
t = True
f = False

# 布尔运算
print(t and f)  # False
print(t or f)   # True
print(not t)    # False

# 其他值转换为布尔值
print(bool(0))          # False
print(bool(1))          # True
print(bool(""))         # False
print(bool("Hello"))    # True
print(bool([]))         # False
print(bool([1, 2, 3]))  # True
print(bool(None))       # False

3.4 None 类型​

None 表示空值，是一个特殊的常量。

# None 示例
n = None
print(n)  # None
print(type(n))  # <class 'NoneType'>

# 检查 None
if n is None:
    print("n is None")

# None 与其他值的比较
print(n == 0)    # False
print(n == "")   # False
print(n == [])   # False

3.5 类型转换​

Python 提供了内置函数来进行类型转换。

数值类型之间的转换​

# 整数转浮点数
print(float(10))  # 10.0

# 浮点数转整数（截断小数部分）
print(int(3.14))  # 3
print(int(3.99))  # 3

# 字符串转数值
print(int("123"))    # 123
print(float("3.14"))  # 3.14

# 数值转字符串
print(str(123))    # "123"
print(str(3.14))  # "3.14"

其他类型转换​

# 转换为布尔值
print(bool(0))          # False
print(bool(1))          # True
print(bool(""))         # False
print(bool("Hello"))    # True

# 转换为列表
print(list("Hello"))    # ['H', 'e', 'l', 'l', 'o']

# 转换为元组
print(tuple([1, 2, 3]))  # (1, 2, 3)

# 转换为集合
print(set([1, 2, 2, 3]))  # {1, 2, 3}

3.6 类型判断​

使用 type() 函数可以获取变量的类型，使用 isinstance() 函数可以判断变量是否属于特定类型。

# 使用 type()
x = 10
print(type(x))  # <class 'int'>

y = "Hello"
print(type(y))  # <class 'str'>

# 使用 isinstance()
print(isinstance(x, int))     # True
print(isinstance(x, float))   # False
print(isinstance(y, str))     # True

# 检查是否为数值类型
print(isinstance(x, (int, float, complex)))  # True

3.7 数据类型的比较​

数值比较​

x = 10
y = 5

print(x > y)   # True
print(x < y)   # False
print(x == y)  # False
print(x != y)  # True
print(x >= y)  # True
print(x <= y)  # False

字符串比较​

字符串比较基于字典序（ASCII 值）。

s1 = "apple"
s2 = "banana"

print(s1 < s2)   # True（"apple" 在字典序中排在 "banana" 之前）
print(s1 == s2)  # False
print(s1 > s2)   # False

# 长度比较
print(len(s1) < len(s2))  # True

3.8 常见问题和解决方案​

问题1：字符串索引越界​

# 错误示例
s = "Hello"
print(s[10])  # 索引越界错误

# 解决方案
try:
    print(s[10])
except IndexError:
    print("Index out of range")

问题2：类型不匹配​

# 错误示例
x = "10"
y = 5
print(x + y)  # 类型错误

# 解决方案
print(int(x) + y)  # 转换为相同类型

问题3：浮点数精度问题​

# 浮点数精度问题
print(0.1 + 0.2)  # 0.30000000000000004

# 解决方案
from decimal import Decimal
print(Decimal('0.1') + Decimal('0.2'))  # 0.3

3.9 练习​

  1. 数值练习：计算 10 + 3.14, 2 ** 10, 100 / 3
  2. 字符串练习：
    • 创建一个字符串 "Python is awesome!"
    • 将其转换为大写
    • 查找 "awesome" 的位置
    • 将 "awesome" 替换为 "amazing"
    • 分割字符串
  3. 类型转换练习：
    • 将字符串 "123" 转换为整数
    • 将整数 123 转换为字符串
    • 将浮点数 3.14 转换为整数
  4. 类型判断练习：
    • 创建不同类型的变量
    • 使用 type() 和 isinstance() 检查它们的类型
  5. 综合练习：编写一个程序，接收用户输入的两个数字，计算它们的和、差、积、商，并输出结果

3.10 小结​

本章我们学习了：

  • 数值类型（整数、浮点数、复数）
  • 字符串的创建和操作
  • 布尔值和 None 类型
  • 类型转换
  • 类型判断
  • 数据类型的比较

现在你已经掌握了 Python 的基本数据类型，可以开始学习 Python 的控制流了！