2 Python数据类型

介绍

Python3中主要的内置类型为：数字、列表、字典、类、实例和异常。
通常使用到的基本数据类型有：

1. 数字（int、float、complex）：int表示整数；float表示浮点数；complex表示复数，并用j或J表示虚数部分。
2. 布尔值（bool）：实际上bool是int的子类型，其只有两种取值（True和False），并支持直接与int类型的变量做运算（True表示为$1$，False表示为$0$）。
3. 文本字符串（str）：用单引号''或双引号""包围的变量，表示文本。
4. 二进制列（bytes）：属于文本类型的高级数据类型，除了bytes之外还有bytearray等类型，一般形式是b''。
5. 列表（list、tuple）：被[]包围的是列表list，属于可变数据类型；被()包围的是元组tuple，属于不可变数据类型。
6. 集合（set）：被{}包围的若干个数据，其中不能包含重复的元素。
7. 字典（dict）：被{}包围的若干个数据，但是其中的元素形如a:b，a,b分别是基本数据类型，表示一种映射。在一个字典内，不能存在相同的a。
8. 空值（NoneType）：只有一个取值None。
9. 其他，例如“类和类的实例”、“异常”等。

可变类型和不可变类型

与Java类似，像int、float、bool、str、tuple等类型的数据属于不可变数据类型；list、set、dict属于可变数据类型。

• 不可变数据类型：变量被修改时，内存地址也发生改变；
• 可变数据类型：变量被修改时，直接在内存地址上修改，修改之后内存地址不会发生改变。

可以通过id()函数获取变量的唯一标识值，以此来表征内存地址。

id(object)
'''
返回对象的“标识值”，在此对象的生命周期中保证是唯一且恒定的。
:param object: 变量。
:rtype: int。
'''

a = 12
print(id(a)) # 140711708867352
a = 3
print(id(a)) # 140711708867064（内存地址被修改）
b = 'str'
print(id(b)) # 140711707721680
b += 'a'
print(id(b)) # 2231534285232（内存地址被修改）
 
c = ['abcd', 'efg']
print(id(c)) # 2231531657472
c += ['hij']
print(id(c)) # 2231531657472（内存地址未修改）

对于可变数据类型的比较，在已经

获取变量的类型

Python中内置了函数type()和isinstance()来获取判断变量的类型。

type(object)
'''
获取变量的数据类型。
:param object: 变量。
:return: 返回object的类型。
'''
 
# 使用：
print(type(10))       # 输出<class 'int'>
print(type('python')) # 输出<class 'str'>
print(type(True))     # 输出<class 'bool'>

isinstance(object, classinfo)
'''
判断变量的数据类型。
:param object: 变量。
:param classinfo: 类型。
:return: True: object是classinfo或者其子类的实例。
         False: object不是给定类型的对象。
'''
 
# 使用：
print(isinstance('player', str)) # True
print(isinstance(12, int))       # True
print(isinstance(10, float))     # False，说明float与int并无关系。
print(isinstance(True, int))     # True，说明bool是int的子类型。
print(isinstance(True + 1, int)) # True
print(type(True) == int)         # False，说明type()函数没有考虑到子类型，因此在判断类型的时候不推荐使用'type() == '的方式。

数字、布尔值以及运算符

布尔取值

None、False、任何数值类型的$0$（包括0、0.0、0j）、空列表（''、[]、{}、()、range(0))等具有“空/假”意义的变量被判断为False；其他值为True。

基本运算

含义	Python表示	数学表示	备注
加	$a\ +\ b$	$a + b$
减	$a\ -\ b$	$a - b$
乘	$a\ *\ b$	$a \times b$
除	$a\ /\ b$	$a \div b$	返回$float$类型
整数除	$a\ //\ b$	$\lfloor a \div b \rfloor$	返回$int$类型
取余	$a\ \%\ b$	$a\ mod\ b$
乘方	$a\ **\ b$	$a^b$

比较运算

比较运算的返回值是bool类型。

含义	Python表示	含义	Python表示
等于	$a\ ==\ b$	不等于	$a\ !=\ b$
小于	$a\ <\ b$	大于	$a\ >\ b$
小于等于	$a\ <=\ b$	大于等于	$a\ >=\ b$

赋值运算

含义	Python表示	解释
直接赋值	$a\ =\ b$
加法赋值	$a\ +=\ b$	$a = a + b$
减法赋值	$a\ -=\ b$	$a = a - b$
乘法赋值	$a\ *=\ b$	$a = a \times b$
除法赋值	$a\ /=\ b$	$a = a \div b$，返回$float$类型
整除赋值	$a\ //=\ b$	$a = \lfloor \frac{a}{b} \rfloor$，返回$int$类型
取模赋值	$a\ \%=\ b$	$a = a\ mod\ b$
乘方赋值	$a\ **\ b$	$a = a ^ b$
海象运算	$a\ :=\ b$	Python3.8新增

位运算

含义	符号	含义	符号
按位与	$\&$	按位或	$|$
按位异或	$\wedge$	按位取反	$\sim$
左移	$<<$	右移	$>>$

逻辑运算

含义	Python表示
与	$a\ and\ b$
或	$a\ or\ b$
非	$not\ a$

成员运算

Python表示	描述
$in$	如果在指定的序列中找到值返回$True$，否则返回$False$。
$not\ in$	如果在指定的序列中没有找到值返回$True$，否则返回$False$。

10 in [10, 11, 12]       # True
10 in ['10', '11', '12'] # False
'a' in ('a', 'b')        # True
10 not in range(10)      # True
[3] in [[1], [2], [3]]   # True

身份运算

Python表示	描述	解释
$is$	判断两个标识符是否引用自同一对象	$x\ is\ y$，类似$id(x)\ ==\ id(y)$
$is\ not$	判断两个标识符是否引用自不同对象	$x\ is\ not\ y$，类似$id(x)\ !=\ id(y)$

不推荐对int、float、str类型使用成员运算符，比较关系尽量使用==运算符。

d1, d2 = [2, 3], [2, 3]
d = d1 is d2
e1 = e2 = [3, 4, 5]
e = e1 is e2
print(d, e, [2, 3] is [2, 3]) # False, True, False

参考成员运算：

a = [3]
b = [[1], [2], [3]]
print(a in b) # True，说明面向列表的in运算并非是按照is运算作为判断标准的。

内置数学函数

• abs(x)
  '''
  返回数的绝对值。
  :param x: 整数、浮点数或者任何实现了__abs__()的对象。
  :return: 绝对值；若x是复数，则返回模。
  '''

• all(iterable)
  '''
  若iterable的所有元素均为真值则返回True。
  :param iterable: 可迭代对象。
  '''
  # 其实现可等价于：
  def all(iterable):
      for element in iterable:
          if not element:
              return False
      return True

• any(iterable)
  '''
  若iterable中某个元素为真值则返回True。
  :param iterable: 可迭代对象。
  '''
  # 其实现可等价于：
  def any(iterable):
      for element in iterable:
          if element:
              return True
      return False

• max()
  '''
  返回可迭代对象中最大的元素，或者返回两个及以上实参中最大的。
  如果有多个最大元素，则此函数将返回第一个找到的。
  '''

  存在三种形式，这里给出两种：

  max(iterable, *, key = None)
  '''
  :param iterable: 如果只提供了一个参数，则其必须是非空可迭代对象（例如列表、字符串）。
  :param key: 可选关键字，指定排序函数。
  '''
  # 使用：max([1, 2, 3])
   
  max(arg1, arg2, *args, key = None)
  # 使用：max(1, 2, 3)。

• min()
  '''
  返回可迭代对象中最小的元素，或者返回两个及以上实参中最小的。
  如果有多个最小元素，则此函数将返回第一个找到的。
  '''

  存在三种形式，类似于上述的max()。

• pow(base, exp, mod = None)
  '''
  计算(base ** exp) % mod。
  :param base: 底数。
  :param exp: 指数。
  :param mod: 可选参数，对结果取模。
   

• round(number, ndigits = None)
  '''
  返回number舍入到小数点后ndigits位精度的值。
  :param ndigits: 可选参数，默认None（返回最接近输入值的整数）。
  '''

其他数学函数

其他数学函数可以引入math模块；随机值函数可以引入random模块。