30天Python入门到进阶——第2天：数据类型（Ⅰ）

Posted 2022-09-20 飞天程序猿

前言

在深入研究编程语言甚至人类语言的基本细节之前，我们需要了解它的术语和基本原理，并开始构建一个基本的心理模型，我们可以在必要时用作参考。

任何编程语言的构建块主要可以分为以下几类：

• 术语
• 数据类型
• 动作（函数）
• 最佳实践

今天我花了一些时间来讲解一些基本的 Python 术语、语法、它的数据类型和它的一些操作，或者在编程术语中被称为函数。

变量

变量存储值。在 python 中，这些是变量命名约定：

• 变量应以字母（最好是小写）或下划线开头，后面可以跟数字或下划线
• Snake case是变量的常规写法如​​user_name​​​，单词间用下划线隔开（javascript推荐驼峰命名，比如：​​userName​​）
• 它们区分大小写
• 不能直接命名关键词变量（查看官方文档《Python 关键字》）

那么如果，真的犯了这个错，会怎么样呢？举个例子：

>>> if = 1
SyntaxError: invalid syntax
>>> print(and)
SyntaxError: invalid syntax
>>> def = "hi"
SyntaxError: invalid syntax

看到没有？直接提示语法错误。

除了不能使用关键字作为标识符，前面我们也强调过了，也不能使用内置函数同名的标识符。Python有很多内置函数，以sum为例，这是一个求和的函数，我们看一下错误的命名导致的后果：

>>> sum([1,2,3,4])
10
>>> sum = "错误标识符名"
>>> sum([1,2,3,4])
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#19>", line 1, in <module>
    sum([1,2,3,4])
TypeError: str object is not callable

先不管sum([1,2,3,4])的意义，它的作用是把1/2/3/4加在一起得到10，然后错误的给一个变量也取了个sum的标识符名称，再后面又调用sum([1,2,3,4])的时候，程序抛出异常，错误原因是str不是可调用的类型。归根到底就是sum这个名字重名了的原因。

数据类型

简单来说，数据类型是一种表示值的方式。在我们的现实世界中，我们将字母、数字、符号作为不同类型的常用值。同样，Python 包含以下基本数据类型：

• int（整数）
• float（浮点数）
• str（字符串）
• bool（布尔值）
• list（列表）
• tuple（元祖）
• set（集合）
• dict（字典）
• complex（复数）
• None（空值）

这些是 Python 中可用的标准数据类型。要创建我们自己的自定义类型，需要使用类。也可以通过导入外部库或模块来使用专门的数据类型。

相反，在 JavaScript 中，有以下可用的原始类型：

• number （数字：整数和小数）
• string（字符串）
• boolean（布尔值）
• symbol（符号：唯一、不可变）
• bigInt（大整数）
• null（空值）
• undefined（对象也是非原始类型）

今天我只是花时间整理 Python 的数字和字符串类型。

数字

有 3 种数字数据类型：

• int（存储无限大小的整数）
• float（存储浮点实数值）
• complex（我现在只是跳过它，因为我了解到它不常用，类似于 JavaScript 中的 bigInt）。

相比之下，JavaScript 有两种数值数据类型，Number和BigInt。
​​​type​​​函数用于确定值或表达式的类型。（类似于 JavaScript中的​​typeof​​运算符）

num = 100 # variable assignement
    print(type(num)) # <class int>

    num2 = 99.99
    print(type(num2)) # <class float>

    expression1 = num * 10
    print(type(expression1)) # <class int>

    expression2 = num + num2
    print(type(expression2)) # <class float>

在 Python 中，变量赋值是通过编写名称并使用​​=​​​运算符赋值来实现的。
在 JavaScript 中，变量名需要以​​​var​​​,​​const​​​或​​let​​关键字开头。

数学计算

对于数学计算，除了前面提到过的简单的加减乘除等等，更多的科学计算需要导入​​math​​这个库，它包含了绝大多数我们可能需要的科学计算函数，如下表。有一些内置的数学函数可以让我们轻松计算各种数学运算。

函数	返回值 ( 描述 )
abs(x)	返回数字的绝对值，如abs(-10) 返回 10
ceil(x)	返回数字的上入整数，如math.ceil(4.1) 返回 5
exp(x)	返回e的x次幂(ex),如math.exp(1) 返回2.718281828459045
fabs(x)	返回数字的绝对值，如math.fabs(-10) 返回10.0
floor(x)	返回数字的下舍整数，如math.floor(4.9)返回 4
log(x)	如math.log(math.e)返回1.0,math.log(100,10)返回2.0
log10(x)	返回以10为基数的x的对数，如math.log10(100)返回 2.0
max(x1, x2,...)	返回给定参数的最大值，参数可以为序列。
min(x1, x2,...)	返回给定参数的最小值，参数可以为序列。
modf(x)	返回x的整数部分与小数部分，两部分的数值符号与x相同，整数部分以浮点型表示。
pow(x, y)	x**y 运算后的值。
round(x [,n])	返回浮点数x的四舍五入值，如给出n值，则代表舍入到小数点后的位数。
sqrt(x)	返回数字x的平方根
acos(x)	返回x的反余弦弧度值。
asin(x)	返回x的反正弦弧度值。
atan(x)	返回x的反正切弧度值。
atan2(y, x)	返回给定的 X 及 Y 坐标值的反正切值。
cos(x)	返回x的弧度的余弦值。
hypot(x, y)	返回欧几里德范数 sqrt(xx + yy)
sin(x)	返回的x弧度的正弦值。
tan(x)	返回x弧度的正切值。
degrees(x)	将弧度转换为角度,如degrees(math.pi/2) ， 返回90.0
radians(x)	将角度转换为弧度

print(round(2.1)) # 2
    print(round(5.9)) # 6
    print(abs(-34)) # 34

以及两个数学常量：

常量	描述
pi	数学常量 pi（圆周率，一般以π来表示）
e	数学常量 e，e即自然常数（自然常数）。

下面是一些应用展示，注意最后的角度调用方式：

>>> math.log(2)
0.6931471805599453
>>> math.cos(30)
0.15425144988758405
>>> math.cos(60)
-0.9524129804151563
>>> math.sin(30)
-0.9880316240928618
>>> math.sin(math.degrees(30))
-0.4097717985741408
>>> math.sin(math.radians(30))
0.49999999999999994

字符串

字符串是Python中最常用的数据类型之一，使用单引号或双引号来创建字符串，使用三引号创建多行字符串。字符串要么使用两个单引号，要么两个双引号，不能一单一双！Python不支持单字符类型，单字符在Python中也是作为一个字符串使用。

字符串是不可变的序列数据类型，不能直接修改字符串本身，和数字类型一样！Python3全面支持Unicode编码，所有的字符串都是Unicode字符串，所以传统Python2存在的编码问题不再困扰我们，可以放心大胆的使用中文。

name = Python # string assignment within single quotes
    name2 = "Python" # string assingment within double quotes
    name3 = This is a a very long string and supports 
            multiline statements as well # string assingment within 3 single quotes
    name4 = Hello! \\"Rockstar Programmer\\" # string with escaped character sequence
    print(type(name)) # <class str>
    print(type(name2)) # <class str>
    print(type(name3)) # <class str>
    print(type(name4)) # <class str>

>>> var1 = Hello World!
>>> var2 = "Jack"
>>> var3 = ""                   # 空字符串
>>> var4 = "its apple"         # 双引号中可以嵌套单引号
>>> var5 = This is "PLANE"!   # 单引号中可以嵌套双引号
>>> var6 = what is yourname
SyntaxError: invalid syntax

但是单引号嵌套单引号或者双引号嵌套双引号就会出现歧义。

>>> a = "haha"
>>> b = a
>>> a = "xixi"
>>> a is b
False
>>> a[1] = "z"
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#70>", line 1, in <module>
    a[1] = "z"
TypeError: str object does not support item assignment

虽然字符串本身不可变，但可以像列表序列一样，通过方括号加下标的方式，访问或者获取它的子串，当然也包括切片操作。这一切都不会修改字符串本身，当然也符合字符串不可变的原则。

>>> s = "hello world!"
>>> s[4]
o
>>> s[2:6]
llo 
>>> s
hello world!

字符串连接

与 Javascript 类似，可以使用​​+​​运算符连接字符串。它只是连接或“连接”字符串。

first_name = Mike
    last_name = Tyson
    print(first_name +   + last_name) # Mike Tyson

类型转换

与存在隐式类型转换（又名强制类型转换）的 Javascript 不同，如果使用不同类型执行操作，Python 将抛出错误：

user_name = John
    age = 40
    print(user_name + age) # TypeError: can only concatenate str (not "int") to str
    # This would work in Javscript where it would convert the result to string type

在 Python 中，需要显式转换类型才能执行不同类型的操作：

user_name = John
    age = 40
    print(user_name + str(age)) # John40
    print(type str(age)) # <class str>

同样，字符串也可以转换为数字：

lucky_number = 7
    lucky_number_stringified = str(7)
    lucky_number_extracted = int(lucky_number_stringified)
    print(lucky_number_extracted) # 7

今天就到这里！仍然简单易行。第三天将继续了解其他字符串操作和内置方法与函数以及布尔和列表类型。