《Python從小白到大牛》第6章 資料類型

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在聲明變數時會用到資料類型，在前面已經用到一些資料類型，例如整數和字串等。在Python中所有的資料類型都是類，每一個變數都是類的“執行個體”。沒有基礎資料型別 (Elementary Data Type)的概念，所以整數、浮點和字串也都是類。

Python有6種標準資料類型：數字、字串、列表、元組、集合和字典，列表、元組、集合和字典可以儲存多項資料，他們每一個都是一種資料結構，本書中把他們統稱為“資料結構”類型。

本章先介紹數字和字串，列表、元組、集合和字典資料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。需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整數類型為int，整數類型的範圍可以很大，可以表示很大的整數，這隻受所在電腦硬體的限制。

給Python 2的提示 Python
3不再區分整數和長整數，只要你需要所有的整數都可以是長整數。

預設情況下一個整數值，例如16表示的十進位整數。那麼其他進位，如位元、八位元和十六進位整數表示方式如下：

• 位元：以 0b 或0B為首碼，注意0是阿拉伯數字，不要誤認為是英文字母o。

• 八位元，以0o或0O為首碼，第一個字元是阿拉伯數字0，第二個字元是英文字母o或O。

• 十六進位數：以 0x或0X為首碼，注意0是阿拉伯數字。

例如整數值28、0b11100、0B11100、0o34、0O34、0x1C和0X1C都同一個數字。在Python
Shell輸出結果如下：

>>> 2828>>> 0b1110028>>> 0O3428>>> 0o3428>>> 0x1C28>>> 0X1C28

浮點類型

浮點類型主要用來儲存小數數值，Python浮點類型為float，Python只支援雙精確度浮點類型，而且是與本機相關。

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

在Python Shell中運行樣本如下：

>>> 1.01.0>>> 0.00.0>>> 3.36e2336.0>>> 1.56e-20.0156

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

複數在數學中是非常重要的概念，無論是理論物理學，還是電氣工程實踐中都經常使用。但是很多電腦語言都不支援複數，而Python是支援複數的，這使得Python能夠很好地用來進行科學計算。

Python中複數類型為complex，例如1+2j表示的是實部1，虛部2的複數。在Python
Shell中運行樣本如下：

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

注意
任何類型資料都可以通過bool()函數轉換為布爾值，那些被認為“沒有的”、“空的”值會轉換為False，反之轉換為True。如None（Null 物件）、False、0、0.0、0j（複數）、‘‘（Null 字元串）、[]（空列表）、()（空元組）和{}（空字典）這些數值會轉換為False，否則是True。

樣本如下：

>>> 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)運算式輸出的True，這說明2和1都能轉換為Ture，在整數中只有0是轉換為False的，其他類型亦是如此。

數字類型相互轉換

學習了前面的資料類型後，大家會思考一個問題，資料類型之間是否可以轉換呢？Python通過了一些函數可以實現不同資料類型之間的轉換。如：數字類型之間互相轉換以及整數與字串之間的轉換。本節先討論數字類型的互相轉換。

除複數外，其他的三種數字類型整數、浮點和布爾都可以互相進行轉換，轉換分為隱式類型轉換和顯式類型轉換。

隱式類型轉換

多個數字類型資料之間可以進行數學計算，由於參與進行計算的數字類型可能不同，此時會發生隱式類型轉換。計算過程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

運算元1類型	運算元2類型	轉換後的類型
布爾	整數	整數
布爾、整數	浮點	浮點

布爾數值可以隱式轉換為整數類型，布爾值True轉換為整數1，布爾值False轉換整數0。在Python
Shell中運行樣本如下：

>>> 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

從上述代碼錶達式的運算結果類型，可知表6-1所示的類型轉換規則，這裡不再贅述。另外，上述代碼第①行使用了type()函數,
type()函數可以返回傳入資料的類型，\<class ‘float‘\>說明是浮點類型。

顯式類型轉換

在不能進行隱式轉換情況下，則可以使用轉換函式進行顯式轉換了。除複數外，三種數字類型整數、浮點和布爾都有自己的轉換函式，分別是int()、float()和bool()函數，bool()函數在6.1.4節已經介紹過了，這裡不再贅述。

int()函數可以將布爾、浮點和字串轉換為整數。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()函數轉換字串會在下一節再介紹。

float()函數可以將布爾、整數和字串轉換為浮點。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()函數轉換字串會在下一節再介紹。

在Python Shell中運行樣本如下：

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

字串類型

由字元組成的一串字元序列，稱為“字串”，字串是有順序的，從左至右，索引從0開始依次遞增。Python中字串類型是str。

字串表示方式

Python中字串表示方式三種：

• 一般字元串。採用單引號（‘）或雙引號（"）包裹起來的字串。

• 原始字串（raw
  string）。在一般字元串前加r，字串中的特殊字元不需要轉義，按照字串的本來“面目”呈現。

• 長字串。字串中包含了換行縮排等排版字元，可以使用三重單引號（‘‘‘）或三重雙引號（"""）包裹起來，這就是長字串。

1. 一般字元串

很多程式員習慣於使用單引號（‘）表示字串。下面樣本表示的都是Hello World字串：

‘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中的字元採用Unicode編碼，所以字串可以包含中文等亞洲字元。代碼第①行和第②行的字串是用Unicode編碼錶示的字串，事實上它表示的也是Hello
World字串，可通過print函數將Unicode編碼錶示的字串輸出到控制台，則會看到Hello
World字串。在Python Shell中運行樣本如下：

>>> 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

如果想在字串中包含一些特殊的字元，例如分行符號、定位字元等在一般字元串中則需要轉義，前面要加上反斜線（\），這稱為字元轉義。表6-2所示是常用的幾個轉義符。

表 6?2 轉義符

字元表示	Unicode編碼	說　　明
\t	\u0009	水平定位字元
\n	\u000a	換行
\r	\u000d	斷行符號
\"	\u0022	雙引號
\‘	\u0027	單引號
\\	\u005c	反斜線

在Python Shell中運行樣本如下：

>>> 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

對於字串中的單引號（‘）和雙引號（"）也可以不要轉義符，在包含單引號的字串中使用雙引號包裹字串，見代碼第①行；在包含雙引號的字串中使用單引號包裹字串，見代碼第②行。另外，可以在使用Unicode編碼替代需要轉義的特殊字元，代碼第④行與代碼第③是等價的。

2. 原始字串（raw string）

在一般字元串前面加字母r，表示字串是原始字串，原始字串是直接按照字串的字面意思來使用，沒有逸出字元。在Python
Shell中運行範例程式碼如下：

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

代碼第①是一般字元串，代碼第②是原始字串，他們的區別只是在字串前面加字母r。從輸出結果可見，原始字串中的\t沒有被當成定位字元使用。

3. 長字串

字串中包含了換行縮排等排版字元，則可以使用長字串。在Python
Shell中運行範例程式碼如下：

>>> s  =‘‘‘Hello World‘‘‘>>> print(s)Hello World>>> s = """ Hello \t            ①        World""">>> print(s) Hello          World

在長字串中如果包含特殊字元，也需要轉義的，見代碼第①行。

字串格式化

在實際的編程過程中，經常會遇到將其他類型變數與字串拼接到一起，並進行格式化輸出。例如計算的金額需要保留小數點後四為、數字需要靠右對齊等，這些都需要格式化。

在字串格式化時可以使用字串的format()方法，以及預留位置。在Python
Shell中運行樣本如下：

>>> 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。

字串中可以有預留位置（{}表示的內容），配合format()方法使用，會將format()方法中的參數替換預留位置內容。預留位置可以用參數索引表示，見代碼第①行、第②行和第③行，也可以使用參數的名字表示預留位置，見代碼第④行，n和a都是參數名字。

預留位置中還可以有格式化控制符，對字串的格式進行更加精準控制。不同的資料類型在進行格式化時需要不同的控制符，這些格式化控制符如表6-3所示。

表 6?3字串格式化控制符

控制符	說　　明
s	字串格式化
d	十進位整數
f、F	十進位浮點數
g、G	十進位整數或浮點數
e、E	科學計演算法表示浮點數
o	八進位整數，符號是小英文字母o
x、X	十六進位整數，x是小寫表示，X是大寫表示

格式控制符是位於預留位置索引或預留位置名字的後面，之間用冒號分隔，例如{1:d}表示索引為1的預留位置格式參數是十進位整數。在Python
Shell中運行樣本如下：

>>> 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。‘>>> ‘十進位數{0:d}的八進位表示為{0:o}，十六進位表示為{0:x}‘.format(28) ‘十進位數28的八進位表示為34，十六進位表示為1c‘

上述代碼第①行中{1:d}是格式化十進位整數，代碼第②行中{0:5d}是指定輸出長度為5的字串，不足用空格補齊。代碼第③行中{1:d}是格式化十進位浮點數，從輸出的結果可見，小數部分太長了，如果想控制小數部分可以使用代碼第④行的{1:.2f}預留位置，其中表示保留小數兩位（四捨五入）。如果想設定長度可以使用代碼第⑤行的{1:10.2f}預留位置，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。

字串尋找

在給定的字串中尋找子字串是比較常見的操作。字串類（str）中提供了find和rfind方法用於尋找子字串，傳回值是尋找子字串所在的位置，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之間尋找子字串sub，如果找到返回最左端位置的索引，如果沒有找到返回-1。start是開始索引，end是結束索引，這兩個參數都可以省略，如果start省略說明尋找從字串頭開始；如果end省略說明尋找到字串尾結束；如果全部省略就是尋找全部字串。

• str.rfind(sub[, start[,
  end]])。與find方法類似，區別是如果找到返回最右端位置的索引。如果在尋找的範圍內只找到一處子字串，那麼這裡find和rfind方法傳回值相同的。

提示 在Python文檔中[]表示可以省略部分，find和rfind方法參數[, start[,
end]]表示start和end都可以省略。

在Python Shell中運行範例程式碼如下：

>>> source_str = "There is a string accessing example.">>> len(source_str)             ①36>>> 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)返回字串長度，注意len是函數，不是字串的一個方法，它的參數是字串。代碼第②行source_str[16]訪問字串中索引16的字元。

上述字串尋找方法比較類似，這裡重點解釋一下source_str.find(‘ing‘,
5)和source_str.rfind(‘ing‘,
5)運算式。從圖6-1可見ing字串出現過兩次，索引分別是14和24。source_str.find(‘ing‘,
5)返回最左端索引14，傳回值為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，在類的外部調用時需要通過類或對象調用，例如上述代碼source_str.find(‘r‘)就是調用字串對象source_str的find方法，find方法是在str類中定義的。而通常的函數不是類中定義的，也稱為頂層函數，他們不屬於任何一個類，調用時直接使用函數即可，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串對象source_str。

字串與數字相互轉換

在實際的編程過程中，經常會用到字串與數字相互轉換。下面從兩個不同的方面介紹字串與數字相互轉換。

1. 字串轉換為數字

字串轉換為數字可以使用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可以接收字串參數，如果字串能成功轉換為數字，則返回數字，否則引發異常。

在Python Shell中運行範例程式碼如下：

>>> 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‘>>>

預設情況下int()函數都將字串參數當成是十進位數字進行轉換，所以int(‘AB‘)會失敗。int()函數也可以指定基數（進位），在Python
Shell中運行樣本如下：

>>> int(‘AB‘, 16)171

2. 數字轉換為字串

數字轉換字串有很多種方法，6.3.2節介紹的字串格式化可以實現將數字轉換為字串。另外，Python中字串提供了str()函數。

可以使用str()函數可以將任何類型的數字都轉換為字串。在Python
Shell中運行範例程式碼如下：

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

從上述代碼可以str()函數很強大，什麼類型都可以轉換。但缺點是不能格式化，如果格式化字串需要使用format函數。在Python
Shell中運行範例程式碼如下：

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

提示 在格式化字串時，如果只有一個參數，預留位置索引可以省略。

本章小結

本章主要介紹了Python中的資料類型，讀者需要重點掌握數字類型與字串類型，熟悉數字類型互相轉換，以及數字類型與字串之間的轉換。

配套視頻

http://edu.51cto.com/topic/1507.html

配套原始碼

http://www.zhijieketang.com/group/8

電子書

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