python的变量以及常用的数据类型

有关python的版本和安装以及概念特点可以参考上篇博文，python语言基础

此博文主要讨论问题如下：
一、python的变量
二、python常用的数据类型

一、什么是python的变量？

变量是计算机内存的一块区域，变量可以存储任何值，而且值可以改变。变量名由字母、数字和下划线组成。需要注意的是，不能使用python的关键字，英文大小写字母敏感，第1个字符必须是字母或下划线，不能是数字，示例代码如下：

>>> x=1
>>> _x=2
>>> print(x)
1
>>> print(_x)
2

x和_x都是合法的变量名，print（）是输出函数，能够输出变量的值，也可以不使用小括号。

python中的变量不需要声明，变量的赋值操作即是变量声明和定义的过程，如_x=2即是声明和定义的过程。还可以给几个变量同时赋值，示例代码如下：

>>> a,b,c=4,5,6
>>> print (a)
4
>>> print(b,c)
5 6

a,b,c=4,5,6同时给3个变量进行了赋值操作，简化了多个变量赋值的代码。

二、python常用的数据类型有哪些？

python内置的数据类型有数字、字符串、元组、列表和字典。

1、数字

数字类型包括整~型、浮点型、布尔型等，声明时由python内置的基本数据类型来管理变量，在程序的后台实现数值与类型的关联，以及转换等操作。根据变量的值自动判断变量的类型，程序员不需要关心变量空间是什么类型，只要知道创建的变量存放了一个数，程序只是对这个数值进行操作。

1）整型和浮点型
整数使用整~型表示，有小数位使用浮点型表示，示例代码如下：

>>> w=123
>>> print(w)
123
>>> w=5.21
>>> print(w)
5.21

以上代码首先定义了变量w=123，此时的w值是整数，w即使整型变量，当w=5.21时，w又成为了浮点型变量，由此可以看出，变量的类型是能改变的，这点与Java、C#语言等是有区别的。这是因为当python给已经存在
的变量再次赋值时，实际上是创建了一个新的变量，即使变量名相同，但标识并不相同，变量的标识可以使用id函数输出。

>>> w=123
>>> print(id(w))
140709308982112
>>> 
>>> w=5.21
>>> print(id(w))
2193072831584

以上代码都是对变量x的标识进行打印，赋值前后的标识并不相同。

2）布尔类型
布尔型用于逻辑运算，有两个值True、False，表示真和假。示例代码如下：

>>> 10>50
False
>>> 
>>> 30>15
True

3）python运算符
python中使用的算术运算符和数学运算中使用的符号基本相同，由+、-、*、/、%、//、 *****（加、减、乘、除、取余、整余、次方）和小括号组成运算顺序也是先乘除后加减，小括号优先。示例代码如下：

>>> x,y=10,2
>>> print(x+y,x-y,x*y,x/y)
12 8 20 5.0
>>> print (2+4*8)
34
>>> print((6+5)*4)
44

下面两个算术运算符是%和****（求模运算和求幂运算），求模运算取余数，求幂是计算累乘的结果，也就是次方，示例代码如下：

>>> 8%5
3
>>> 8%4
0
>>> 2**2
4
>>> 6**3
216
>>> 2**4
16

2、字符串

python中的字符串类型是一组包含数字、字母和符号的集合，作为一个整体使用。

1）字符串使用
python中有3种表示字符串的方式，单引号、双引号、三引号，示例代码如下：

>>> name='王五'
>>> address="长安街"
>>> content='''欢迎来到北京'''
>>> print (name)
王五
>>> print(address)
长安街
>>> print(content)
欢迎来到北京

变量name使用单引号，变量address使用双引号，变量content使用三引号，他们都是合法的python字符串类型。需要注意的是，单引号和双引号的作用是一样的，可以根据习惯使用，但定义多行文字时，必须要使用三引号。

常用的转义字符如下图：

2）字符串的其他用法
python的字符串可以进行乘法的操作，可以用一个整型数字和字符串相乘，如用数字3乘字符串“a”,结果是字符串“aaa”，相同于字符串“a”连接了3遍，示例代码如下：

>>> print(3*'a')
aaa
>>> print (5*'b')
bbbbb

3、列表

列表（list）是python中非常重要的数据类型，通常作为函数的返回类型。由一组元素组成，列表可以实现添加、删除和查找操作，元素值可以被修改。

1）列表的定义
列表是python内置的一种数据结构，由中括号定义，元素以逗号分开，语法如下：

2）列表的取值
列表中的数据是有序的，按定义时的顺序排好，可以单独取出某一位置元素的数值，语法如下:

示例代码如下：

>>> num=['111','222','333']
>>> print(num[0])
111
>>> print(num[1])
222
>>> print(num[2])
333

定义了列表num，存储了3个字符串顺序是‘111’、‘222’、‘333’，取值时用小括号列表名num加上中括号，数字表示索引位置，需要注意位置是由0开始依次递增。

• 可以获取列表知道范围的一组元素，语法如下：
  
  可以输出起始位置到终止位置前的元素，不包括终止位置，示例代码如下：

  >>> num=['111','222','333','444']
  >>> print(num[0:1])
  ['111']
  >>> 
  >>> print(num[0:3])
  ['111', '222', '333']
  >>> print(num[1:2])
  ['222']
  >>> 
  >>> print(num[2:])
  ['333', '444']

  [0:1]表示由索引0开始，索引位置1之前的元素，所有只能取到第1个元素，[0：3]可以取到索引3之前的元素，即列表中第1、2、3个元素，其他的与此相同。

3）修改列表元素值
可以修改指定位置的列表元素值，语法如下：

示例代码如下：

>>> num=['111','222','333','444']
>>> num[0]='001'        #修改
>>> print(num)
['001', '222', '333', '444']

定义列表时，索引位置0的元素是“111”，修改它的值为“001”后，索引位置0元素变为“001”。

4）添加列表元素
可以把一个元素添加到列表的最后，语法如下：

示例代码如下：

>>> num=['111','222','333','444']
>>> print (num)
['111', '222', '333', '444']
>>> num.append('555')       #末尾添加新元素
>>> print (num)
['111', '222', '333', '444', '555']

使用append（’555‘）后，“555”被添加到列表的末尾。

• 在列表指定位置前插入新的元素，语法如下：
  
  示例代码如下：

  >>> num=['111','222','333','444']
  >>> num.insert(1,'001')
  >>> print(num)
  ['111', '001', '222', '333', '444']

  语句insert（1，’001‘）的作用是在索引位置1前插入’001‘，索引位置1的当前元素是’222‘，’001‘插入到它的前面。

5）删除列表元素
可以删除列表指定索引位置的元素，语法如下：

示例代码如下：

>>> num=['111','222','333']
>>> del (num[1])
>>> print(num)
['111', '333']

使用del删除索引为1的元素’222‘后，输出列表num中已经不存在’222‘元素。

6）查找列表元素
使用in关键字可以查找列表中是否存在指定的数值，语法如下：
元素值 in 列表名
返回布尔类型True或False
示例代码如下：

>>> num=['111','222','333']
>>> ('111')in num
True
>>> ('444')in num
False

字符串’111‘在列表中存在，返回True；字符串’444‘在列表中不存在，返回False。

7）合并列表
多个列表可以使用加号进行合并，示例代码如下：

>>> num1=['111','222']
>>> num2=['333','444']
>>> numAll=(num1+num2)
>>> print(numAll)
['111', '222', '333', '444']
>>> numAll=(num2+num1)
>>> print(numAll)
['333', '444', '111', '222']

定义了两个列表num1和num2，使用加号进行合并操作时，加号后面的列表元素会追加到前面列表的后面。

8）重复列表
使用星号可以对列表进行重复操作，与单独字符串乘法操作相似，示例代码如下：

>>> num1=['111','222']
>>> num=(num1*5)
>>> print(num)
['111', '222', '111', '222', '111', '222', '111', '222', '111', '222']

4、元组

元组（tuple）和列表类似，也是python的一种数据结构，由不同的元素组成，每个元素可以存储不同类型的数据，如字符串、数字、甚至元组。但元组是不可以修改的，即元组创建后不能做任何的修改操作，元组通常表示一行数据，而元组中的元素表示不同的数据项。

1）元组的创建
元组由关键字小括号定义，一旦创建后就不能修改元组的内容，定义的语法如下：

如下修改柱状图的代码，加入元组的定义，示例代码如下：

>>>import matplotlib.pyplot as plt
>>> x=(1,9)            #元组
>>> height_all=(6,10)     #元组
>>> width_all=4
>>> title=("cylinder")
>>> plt.bar(x=(1,9),height=(6,10),width=(4))
>>> plt.title(title)
>>> plt.show()

这段代码依然可以正常运行，与使用列表并没有区别。元组与列表最大的不同是它是写保护的，创建后不能做任何的修改。

在使用时元组与列表区别并不大，那么为什么要使用元组呢？主要是因为元组是不可变的，操作速度比列表快，而且因为它不可以修改，数据要更加安全，所以要根据实际情况决定是使用元组还是列表，使程序更加高效合理。

2）元组的操作
元组也可对其元素执行一系列的操作。

• 元组具有不可变性，所以相比列表的操作要少，其中取值操作与列表是完全相同的，示例代码如下：

  >>> num=('111','222','333')
  >>> print (num[0])
  111
  >>> print (num[1])
  222

  与列表的取值操作完全相同，都是使用方括号作为关键字取值。

• 元素不允许删除元组中的元素值，但是可以删除整个元组，语法如下：
  
  示例代码如下：

  >>> num=('111','222','333','444')
  >>> del (num[0])              #删除元素，报错
  Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#219>", line 1, in <module>
  del (num[0])
  TypeError: 'tuple' object doesn't support item deletion
  >>> print (num)
  ('111', '222', '333', '444')
  >>> del (num)              #删除元组后元组不存在，报错
  >>> print (num)
  Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#222>", line 1, in <module>
  print (num)
  NameError: name 'num' is not defined
  >>> 

  定义元组num后，删除某一个元素程序报错。删除整个元组后，在想使用这个元组，编译器会报未定义变量的错误。

• 元组和列表可以做互相转换操作，元组转换为列表的语法如下：
  
  示例代码如下：

  >>> num=('111','222','333','444')      #元组
  >>> listNum =list(num)                  #转换为列表
  >>> print (listNum)
  ['111', '222', '333', '444']
  >>> (listNum[0])='001'                 #修改列表
  >>> print( listNum)
  ['001', '222', '333', '444']
  >>> print (type(num))           #输出元组类型
  <class 'tuple'>
  >>> print (type(listNum))       #输出列表类型
  <class 'list'>

  这段代码首先定义了元组num，然后把它转换为列表listNum，对列表listNum可以做修改元素的操作，使用type（）函数输出了元组的列表的类型。

5、字典

字典（dict）是python中重要的数据类型，字典是由“键-值”对组成的集合，字典中的值通过键来引用。

1）字典的创建
字典的每个元素是由“键-值”对（key-value）组成的，键值之间使用冒号分隔，“键-值”对之间用逗号隔开，并且被包含在一对花括号中。键是唯一的，不能存在多个，且它的值是无序的，键可以是数字、字符串、元组，一般用字符串作为键。定义的语法如下：

示例代码如下：

>>> mobile = {'tom':'19991111','bob':'19982222','alice':'19973333'}
>>> print(mobile)
{'tom': '19991111', 'bob': '19982222', 'alice': '19973333'}
>>> print(type(mobile))
<class 'dict'>

定义了一个字典mobile，存储的键是姓名，值是电话号码，他们构成了对应的关系，使用type函数可以查看到它的类型是’dict‘。

2）字典的取值操作
字典的取值与元组和列表有所不同，元组和列表都是通过数字索引获取对应位置的值，而字典是通过键获取对应的值。取值的语法如下：

示例代码如下：

>>> mobile = {'tom':'19991111','bob':'19982222','alice':'19973333'}
>>> print(mobile["tom"])
19991111
>>> print(mobile["bob"])
19982222

分别使用键“tom”“bob”可以获取到他们对应的值。需要注意的是，键是唯一的，而不同键的值却可以相同，当定义多个键相同时，字典中只会保留最后一个定义的键值对，示例代码如下：

>>> mobile = {'tom':'19991111','tom':'1×××222','tom':'19993333'}
>>> print(mobile)
{'tom': '19993333'}

字典中定义了3个“键-值”对，他们的键是相同的，最后输出时只有最后一个定义的“键-值”对存在。

3）字典的添加、修改、删除操作
字典添加新元素只需要对新键进行赋值即可，字典中不存在的键，会自动进行添加。示例代码如下：

>>> mobile = {'tom':'19991111','bob':'19982222'}
>>> (mobile['alice'])='19993333'
>>> print(mobile)
{'tom': '19991111', 'bob': '19982222', 'alice': '19993333'}

字典的键’alice‘在定义时并不存在，赋值后，键’alice‘被添加到字典中。字典键值对的键名是区分大小写的。

修改字典中的元素，直接使用存在的键赋值，示例代码如下：

>>> mobile = {'tom':'19991111','bob':'19982222'}
>>> (mobile['bob'])='19993333'
>>> print(mobile)
{'tom': '19991111', 'bob': '19993333'}

删除字典中的元素，使用del函数，语法如下：
del 字典名['键']
示例代码如下：

>>> mobile = {'tom':'19991111','bob':'19982222'}
>>> del (mobile['tom'])
>>> print(mobile)
{'bob': '19982222'}

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