#6 Python数据类型及运算

前言

前文讲述了python的输入输出以及变量的相关知识点，本节将探讨Python的数据类型以及数据之间的运算方式！

一、Python数据类型

上一节弄清了变量，其实变量所指向的值是有自己独特的数据类型的，这些数据类型可能代表不同的数据，在Python中，主要有以下几种数据类型：

整形（int）

在计算机中，整数的位数其实是有范围的，并没有我们想象的那样拥有无限的位数，而且，在不同的机器上整数的位数可能不同，例如:

32位系统：整数的位数就是32位，寻址范围为：-2³¹  ~  2³¹-1 ，即-2147483648 ~ 2147483647

64位系统：整数的位数就是64位，寻址范围为：-2⁶³ ~ 2⁶³-1 ，即-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807

长整形（long）

在Python中，长整形整数并没有指定位数，也就是说，长整形整数可以无限大，但是由于机器本身的限制，往往并不能无限大，到一定范围也就不行了。

浮点型（float）

上面两种数据类型都是整数，但在实际并不可能全是整数，还有小数啊，于是浮点型便应运而生，说白了浮点型就是小数，并且可以使用科学计数，在计算机中，科学计数的倍数10用e代替，如：5.21x10⁵ 就写成 5.21e9，也可以写成521e7

复数（complex）

上面三种数据类型组合起来是实数，其实科学计算中常常用到复数，在Python中，存在复数的数据类型，一般形式为：x+yj，式中x，y都是实数，例如：5+6j

布尔值（True、False）

布尔值就俩：真、假，Python中用True、False表示，一定要注意首字母大写，Python中是区分大小写的，一定要注意。

In [77]: 5==6
Out[77]: False

In [78]: 3>2
Out[78]: True

In [79]: True == True
Out[79]: True

In [80]: True == False
Out[80]: False

空值（None）

空值就一个：None，这个空值是很有趣的，None不可以理解为0，因为0不是空值，就好像温度是0摄氏度一样，0摄氏度是有温度的(￣▽￣)"

字符串（str）

字符串可能是编写Python中用到的最多的数据类型，只要是用引号引起来的就是字符串。Python中是不区分单引号、双引号和三引号的，他们是相同的：

In [81]: 'Hello,world!'
Out[81]: 'Hello,world!'

In [82]: "Hello,world!"
Out[82]: 'Hello,world!'

In [83]: '''Hello,world'''
Out[83]: 'Hello,world'

肯定有萌新会问，搞这么多幺蛾子干啥，统一用一个不就完了，我就默默笑笑不说话：

In [84]: 'i'm MinuteSheep'
  File "<ipython-input-84-a2a810ee38cb>", line 1
    'i'm MinuteSheep'
       ^
SyntaxError: invalid syntax

看！报错了竟然，为什么呢？因为Python会自动匹配最近的符号与之闭合，所以就会出现上面的情况，做如下修改：

In [85]: "i'm MinuteSheep"
Out[85]: "i'm MinuteSheep"

（萌新：你个糟老头子坏得很╰（‵□′）╯）

同样的，三引号用于多行，或者内容符号混乱的情况：

In [87]: '''i'm MinuteSheep,i said:"i'm the best man in the world!"'''
Out[87]: 'i\'m MinuteSheep,i said:"i\'m the best man in the world!"'


In [86]: '''
    ...: i'm MinuteSheep,
    ...: i said:
    ...: "i'm the best man in the world!"
    ...: '''
Out[86]: '\ni\'m MinuteSheep,\ni said:\n"i\'m the best man in the world!"\n'

完美解决，还记得\n是什么吗，是换行意思的啦，同样你会发现i'm变成了i\'m，这其实是转义的显示，转义以后会讲到的啦

又有萌新出来作妖了，你上一节不是说三引号是多行注释吗，这一节怎么变成了字符串啦？

这个问题问的好！看我的解释，有图有真相：

直接三引号内容，是注释，只要将三引号内容赋给变量，就是字符串

字符串还有很多方法，之后会专门有一小节详细的讲解字符串的方法。

列表（list）

对于列表，萌新可能会很陌生，你可以暂时把它理解为一维数组，列表的在Python中的使用次数也是相当多的，是除字符串以外必须掌握的一种数据类型。来看看列表长啥样：

In [88]: ['MinuteSheep', 'LiMing', '123', 123]
Out[88]: ['MinuteSheep', 'LiMing', '123', 123]

可以看到，被一对方括号括起来的数据就是列表，刘表里面可以又其他数据类型，上面的列表包括：字符串和整型。当然，列表可以包含列表，称为列表的嵌套：

In [89]: ['MinuteSheep', ['LiMing', 123]]
Out[89]: ['MinuteSheep', ['LiMing', 123]]

关于列表，还有好多具体的方法，这里不一一介绍，之后也会有专门的一小节讲解列表方法。

元组（tuple）

元组可能就更陌生了，元组其实是不可变列表，列表用一队方括号括起来，元组则用一对圆括号括起来，列表是可以被操作的（比如增、删、改、查），但是元组不行，元组不可被更改，来看看元组长啥样哇：

In [90]: ('MinuteSheep','LiMing',123)
Out[90]: ('MinuteSheep', 'LiMing', 123)

字典（dict）

字典是Python的一种非常强大的数据类型，通过键值对的形式将数据保存下来，提高了数据增、删、改、查的速度，通常作为数据存储的格式，也来看看字典长啥样哇：

In [91]: {'name': 'MinuteSheep', 'gender' : 'male', 'age': 99}
Out[91]: {'age': 99, 'gender': 'male', 'name': 'MinuteSheep'}

可以看到，字典是用一对花括号括起来的，并且以 'key' : 'value' 的形式存储，同样，字典里面可以包含其他数据类型，上面的字典包括：字符串、整型。当然，字典也可以嵌套：

In [92]: {'name' : 'MinuteSheep', 'age': {'young' : 15, 'old' : 99}}
Out[92]: {'age': {'old': 99, 'young': 15}, 'name': 'MinuteSheep'}

字典也会有专门的一节去讲解它的方法。

二、Python数据运算

说完了Python的数据类型，就该数据运算了，养兵千日，用在一时嘛

算数运算

加 +

In [93]: 1+2
Out[93]: 3

减 -

In [95]: 1-2
Out[95]: -1

乘 *

In [96]: 1*2
Out[96]: 2

除 /

In [97]: 5/2
Out[97]: 2.5

取模 %  （就是取余数）

In [98]: 5%2
Out[98]: 1

取整 //

In [99]: 5//2
Out[99]: 2

幂 **

In [100]: 5**2
Out[100]: 25

赋值运算

简单赋值 =

In [102]: a=5

In [103]: b=6

In [104]: c=a+b

In [105]: c
Out[105]: 11

加法赋值 +=   （b+=a，相当于b=b+a）

In [106]: a=5

In [107]: b=6

In [108]: b+=a

In [109]: b
Out[109]: 11

减法赋值 -=   （b-=a，相当于b=b-a）

In [111]: a=5

In [112]: b=6

In [113]: b-=a

In [114]: b
Out[114]: 1

乘法赋值 *=   （b*=a，相当于b=b*a）

In [115]: a=5

In [116]: b=6

In [117]: b*=a

In [118]: b
Out[118]: 30

除法赋值 /=   （b/=a，相当于b=b/a）

In [119]: a=5

In [120]: b=6

In [121]: b/=a

In [122]: b
Out[122]: 1.2

取模赋值 %=   （b%=a，相当于b=b%a）

In [123]: a=5

In [124]: b=6

In [125]: b%=a

In [126]: b
Out[126]: 1

取整赋值 //=   （b//=a，相当于b=b//a）

In [127]: a=5

In [128]: b=6

In [129]: b//=a

In [130]: b
Out[130]: 1

幂赋值 **=   （b**=a，相当于b=b**a）

In [131]: a=5

In [132]: b=6

In [133]: b**=a

In [134]: b
Out[134]: 7776

比较运算

测试相等 ==

In [136]: 1==1
Out[136]: True

In [137]: 1==2
Out[137]: False

不等于 !=

In [144]: 1!=1
Out[144]: False

In [145]: 1!=2
Out[145]: True

大于 >

In [146]: 1>1
Out[146]: False

In [147]: 2>1
Out[147]: True

大于等于 >=

In [149]: 1>=1
Out[149]: True

In [150]: 2>=1
Out[150]: True

小于 <

In [151]: 6<6
Out[151]: False

In [152]: 6<7
Out[152]: True

小于等于 <=

In [153]: 6<=6
Out[153]: True

In [154]: 6<=7
Out[154]: True

逻辑运算

布尔'与' and   (有假为假，全真为真）

In [156]: True and False
Out[156]: False

In [157]: True and True
Out[157]: True

In [158]: False and False
Out[158]: False

布尔'或' or   (有真为真，全假为假）

In [159]: True or True
Out[159]: True

In [160]: True or False
Out[160]: True

In [161]: False and False
Out[161]: False

布尔'非' not   （取相反）

In [162]: not True
Out[162]: False

In [163]: not False
Out[163]: True

身份运算

判断两个标识符是否引用自同一个对象 is

In [167]: a=b=3

In [168]: a is b
Out[168]: True

In [169]: a=3

In [170]: b=5

In [171]: a is b
Out[171]: False

判断两个标识符是否引用自不同对象 is not

In [177]: a=3

In [178]: b=5

In [179]: a is not b
Out[179]: True

== 与 is 的区别：

看到这里，很多小伙伴已经晕了，== 和 is 好像一样啊，看起来一样，其实是不一样的，来看下面的这段代码：

In [180]: a = 600

In [181]: b = 600

In [182]: a == b
Out[182]: True

In [183]: a is b
Out[183]: False

其实啊，== 比较的是值，is比较的地址，让我们用 id() 这个函数查看一下变量的地址：

In [184]: id(a)
Out[184]: 2155434581648

In [185]: id(b)
Out[185]: 2155434581904

可以看到，a和b俩个变量的值虽然相同，但地址却不一样，所以使用 == 和 is 的结果自然就不一样。那我们再来看一段代码：

In [187]: a = 10

In [188]: b = 10

In [189]: a == b
Out[189]: True

In [190]: a is b
Out[190]: True

In [191]: id(a)
Out[191]: 1529742064

In [192]: id(b)
Out[192]: 1529742064

萌新是不是莫不着头脑了，用600的时候 is 输出False，用10的时候怎么地址一样了啊，（快回头，有鬼~）其实啊，Python有一个叫做小整数对象池的东西，只要是[-5, 256]之间的整数都会使用同一份地址，这下萌新明白了哇。

位运算

重点说明：位运算针对的是二进制数

按位与 &

In [193]: a = 15   # 15 = 0000 1111

In [194]: b = 30   # 30 = 0001 1110

In [195]: c = a&b  # 14 = 0000 1110

In [196]: c
Out[196]: 14

按位或 |

In [193]: a = 15   # 15 = 0000 1111

In [194]: b = 30   # 30 = 0001 1110

In [197]: c = a|b  # 31 = 0001 1111

In [198]: c
Out[198]: 31

按位异或 ^

In [193]: a = 15   # 15 = 0000 1111

In [194]: b = 30   # 30 = 0001 1110

In [200]: c = a^b  # 17 = 0001 0001

In [201]: c
Out[201]: 17

按位取反 ~

In [210]: a = 60   # 60 = 0011 1100

In [211]: c = ~a  # -61 = 1100 0011

In [212]: c
Out[212]: -61

左移 <<

In [213]: a = 15   # 15 = 0000 1111

In [214]: c = a<<2 # 60 = 0011 1100

In [215]: c
Out[215]: 60

#左移后面要加位数

右移 >>

In [213]: a = 15     # 15 = 0000 1111

In [218]: c = a>>2    # 3 = 0000 0011
 
In [219]: c
Out[219]: 3


#右移后面要加位数

Python运算符优先级（从高到底依次排列）

**                 # 指数 (最高优先级)
~ + -              # 按位翻转, 一元加号和减号 (最后两个的方法名为 +@ 和 -@)
* / % //           # 乘，除，取模和取整除
+ -                # 加法减法
>> <<              # 右移，左移运算符
&                  # 位 'AND'
^ |                # 位运算符
<= < > >=          # 比较运算符
<> == !=           # 等于运算符
= %= /= //= -= += *= **=    # 赋值运算符
is is not          # 身份运算符
in not in          # 成员运算符
not and or         # 逻辑运算符