第一节：基本数据类型与变量

这一节我们学 Python 最基础的几样东西——数据类型和变量。

一、Python 语法的简要说明

每种语言都有自己的语法，不管是自然语言（英语，中文）还是计算机编程语言。

Python 也不例外，它也有自己的语法规则，然后编辑器或者解析器根据符合语法的程序代码转换成 CPU 能够执行的机器码，然后执行。

Python 的语法比较简单，采用缩进方式。

# 判断一个数是否是正整数
a = 88
if a >= 0:
    print('yes')
else:
    print('NO')

输出结果：

yes

如上面的代码截图，以 # 开头的语句是注释，其他每一行都是一个语句，当语句以冒号 : 结尾时，缩进的语句视为代码块。

要注意的是 Python 程序是大小写敏感的，如果写错了大小写，程序会报错。

二、print() 函数

这里先说一下 print() 函数，如果你是新手，可能对函数不太了解，没关系，在这里你只要了解它的组成部分和作用就可以了，后面函数这一块会详细说明的。

print() 函数由两部分构成 ：

1. 指令：print
2. 指令的执行对象，在 print 后面的括号里的内容

结构如下：

print(  动作执行的内容  )
  ↑           ↑
 动作      动作执行的内容

而 print() 函数的作用是让计算机把你给它的指令结果，显示在屏幕的终端上。这里的指令就是你在 print() 函数里的内容。

比如在上一章节中，我们的第一个 Python 程序，打印 print('Hello Python')

print('Hello Python')

输出结果：

Hello Python

它的执行流程如下：

1. 向解释器发出指令，打印 'Hello Python'
2. 解析器把代码解释为计算器能读懂的机器语言
3. 计算机执行完后就打印结果

流程示意：

print('Hello Python')  ──向解释器发出指令──▶  Python 解释器
                                                  │
                                       解析为机器语言
                                                  ▼
                                              计算机
                                                  │
                                       执行完打印结果
                                                  ▼
                                          Hello Python

可能这里有人会问，为什么要加单引号，直接 print(Hello Python) 不行吗？

如果你写代码过程中，有这样的疑问，直接写一下代码，自己验证一下是最好的。

print(Hello Python)

运行结果：

  File "test.py", line 1
    print(Hello Python)
                    ^
SyntaxError: invalid syntax

显然，去掉单引号后，运行结果标红了（报错），证明这是不可以的。

主要是因为这不符合 Python 的语法规则，去掉单引号后， Python 解释器根本没法看懂你写的是什么。

所以就报 SyntaxError: invalid syntax 的错误，意思是：语法错误。说明你的语句不合规则。

三、Python 的基本数据类型

1、字符串

字符串英文 string ，是 python 中随处可见的数据类型，字符串的识别也非常的简单，就是用「引号」括起来的。

引号包括单引号 ' ' ，双引号 " " 和 三引号 ''' ''' ，比如 'abc' ，"123" 等等。

这里请注意，单引号 '' 或双引号 "" 本身只是一种表示方式，不是字符串的一部分，因此，字符串 'abc' 只有 a，b，c 这 3 个字符。

如果善于思考的你，一定会问？

为什么要有单引号 ' ' ，双引号 " " 和 三引号 ''' ''' 啊，直接定死一个不就好了，搞那么麻烦，那么多规则表达同一个东西干嘛？

对，一般来说一种语法只用一个规则来表示是最好的，竟然现在字符串有三种不同的表示，证明是有原因的。

那么我们先来看下这三种方式，来定义同样内容的字符串，再把它打印出来，看看是怎样的。

str1 = '两点水'
str2 = "两点水"
str3 = '''两点水'''
print(str1)
print(str2)
print(str3)

打印出来的结果是一样的。

两点水
两点水
两点水

那如果我们的字符串不是 水哥，是 两'点'水 这样呢？

这样就直接报错了。

str1 = '两'点'水'
print(str1)

  File "test.py", line 1
    str1 = '两'点'水'
                  ^
SyntaxError: invalid syntax

但是要注意，用单引号 ' ' 不行，用双引号 " " 是可以的。

str2 = "两'点'水"
print(str2)

打印的结果也跟预想的一样：

两'点'水

至于三引号，也是一样的，如果字符串内容里面含有双引号，也是会报同样的错误的。那么这时候你就可以用三引号了。

str3 = '''两点水说："你好！"'''
print(str3)

两点水说："你好！"

那么用单引号，双引号定义的字符串就不能表示这样的内容吗？

并不是的，你可以使用转义字符。

比如单引号，你可以使用 \' 来表示，双引号可以使用 \" 来表示。

注意，这里的是反斜杠 \, 不是斜杆 / 。

了解了之后，直接程序测试一下：

str1 = '两\'点\'水'
str2 = "两点水说：\"你好！\""
print(str1)
print(str2)

运行结果如下：

两'点'水
两点水说："你好！"

最后，也提一下， 三引号 ''' ''' 是直接可以分行的。

str2 = '''两
点
水'''
print(str2)

运行结果：

两
点
水

2、整数

整数英文为 integer 。代码中的整数跟我们平常认识的整数一样，包括正整数、负整数和零，是没有小数点的数字。

Python 可以处理任意大小的整数，例如：1，100，-8080，0，等等。

int1 = 1
int2 = 100
int3 = -8080
int4 = 0

print(int1)
print(int2)
print(int3)
print(int4)

运行结果：

1
100
-8080
0

当然，要注意了，如果数字你用引号括起来了，那就属于字符串，而不属于整数。比如 '100' , 这 100 是字符串，不是整数。

在现实世界中，整数我们通常会做计算，因此代码世界也是一样，整数可以直接加减乘除。

比如：

int1 = 1 + 2
int2 = 1 - 2
int3 = 1 * 2
int4 = 1 / 2

print(int1)
print(int2)
print(int3)
print(int4)

程序运行结果：

3
-1
2
0.5

这里提示下大家，看看上面的例子，有没有发现什么？

看下 int4 打印出来的结果，是 0.5 , 是一个小数。

而我们上面对整数的定义是什么？

是没有小数点的数字。

因此 int4 肯定不是整数。

这里我们可以使用 type() 函数来查看下类型。

int1 = 1 + 2
int2 = 1 - 2
int3 = 1 * 2
int4 = 1 / 2

print(type(int1))
print(type(int2))
print(type(int3))
print(type(int4))

结果如下：

<class 'int'>
<class 'int'>
<class 'int'>
<class 'float'>

可以看到 int4 是 float 类型，而 int1 ,int2,int3 都是 int 整数类型。

那么 float 是什么类型呢？

float 是浮点数类型，是我们下面会说到的。

在说浮点数之前，各位可以看下 Python 的算术运算符有哪些，有个印象。

Python 算术运算符

3、浮点数

浮点数的英文名是 float ，是指带小数的数字。

浮点数跟整数有很多类似的地方，但是浮点数是最折磨人的，也是最难让人捉摸透的。

就好比世界级的大佬 Herb Sutter 说的：「世上的人可以分为3类：一种是知道自己不懂浮点运算的；一种是以为自己懂浮点运算的；最后一种是极少的专家级人物，他们想知道自己是否有可能，最终完全理解浮点运算。」

为什么这么说呢？

看下面的例子 ，像整数一样，只是基本的浮点数加法运算。

print(0.55+0.41)
print(0.55+0.4)
print(0.55+0.411)

可是运算结果，对于初学者来说，可能会接受不了。

0.96
0.9500000000000001
0.9610000000000001

对于第一个还好，0.55+0.41 等于 0.96 ，运算结果完全一致。可是后面两个，你会发现怎么出现了那么多个零。

这是因为计算机对浮点数的表达本身是不精确的。保存在计算机中的是二进制数，二进制对有些数字不能准确表达，只能非常接近这个数。

所以我们在对浮点数做运算和比较大小的时候要小心。

4、布尔值

布尔值和布尔代数的表示完全一致，一个布尔值只有 True 、 False 两种值，要么是 True，要么是 False，在 Python 中，可以直接用 True、False 表示布尔值（请注意大小写），也可以通过布尔运算计算出来。

布尔值可以用 and、or 和 not 运算。

and 运算是与运算，只有所有都为 True，and 运算结果才是 True。

or 运算是或运算，只要其中有一个为 True，or 运算结果就是 True。

not 运算是非运算，它是一个单目运算符，把 True 变成 False，False 变成 True。

print(True and False)
print(True or False)
print(not True)

运行结果：

False
True
False

5、空值

基本上每种编程语言都有自己的特殊值——空值，在 Python 中，用 None 来表示。

注意：None 不等于 0，也不等于空字符串 ''，它就是「什么都没有」的意思。后面在函数返回值、默认参数等地方会经常遇到它。

6、 f-string：把变量嵌进字符串

各位童鞋，想把变量的值嵌进一段文字里，该怎么写呢？

Python 最推荐的写法叫 f-string（Python 3.6+ 引入）：在字符串的引号前面加一个 f，字符串里用 {} 包住变量名，Python 就会把 {} 换成变量的值。

name = '两点水'
print(f'昵称：{name}')

输出的结果：

昵称：两点水

就这么简单：f 前缀 + {变量名}，单引号双引号都行，一个字符串里可以放多个 {}。这是目前最推荐的字符串拼接方式。

基础会了，这里再补几个不少人没注意到的进阶用法。

（1） self-documenting：调试的神器 f"{x=}"

写代码的时候，是不是经常想 print 出某个变量的「名字 + 值」来调试？

旧写法是这样：

name = '两点水'
age = 18

print(f'name={name}, age={age}')

输出的结果：

name=两点水, age=18

变量名要自己写两遍，一改名就容易漏。从 Python 3.8 开始，f-string 提供了一个 = 语法（self-documenting expressions），可以一步到位：

name = '两点水'
age = 18

print(f'{name=}, {age=}')

输出的结果：

name='两点水', age=18

是不是发现，「变量名」和「等号」都是它自动加的，而且字符串还自动加了引号，调试的时候简直不要太爽。这个语法虽然 Python 3.8 就有了，但是相当多童鞋到现在都不知道，错过了血亏。

它甚至能直接放表达式：

a = 3
b = 4

print(f'{a + b = }')

输出的结果：

a + b = 7

注意 = 两边的空格会被原样保留，所以你想要美观的输出，自己控制空格就行。

（2）格式说明：对齐、保留小数、千分位

f-string 的大括号里，冒号 : 后面可以跟「格式说明」，控制输出的样子。

保留 2 位小数：

pi = 3.1415926

print(f'{pi:.2f}')

输出的结果：

3.14

右对齐、占 10 个字符宽：

name = '两点水'

print(f'[{name:>10}]')

输出的结果（中间是空格）：

[       两点水]

> 是右对齐， < 是左对齐， ^ 是居中。

数字加千分位逗号：

amount = 1234567890

print(f'订单金额：{amount:,} 元')

输出的结果：

订单金额：1,234,567,890 元

百分号格式：

rate = 0.875

print(f'转化率：{rate:.1%}')

输出的结果：

转化率：87.5%

是不是发现，原本要 round 、要 format 、要字符串拼接的活，一个 f-string 全搞定。

（3） Python 3.12+ ：嵌套引号不再受限

最后再说一个 Python 3.12 的新特性（PEP 701）。在 3.12 之前，f-string 里有一个比较烦人的限制：大括号里如果要写字符串，引号不能跟外层的引号一样。

比如下面这种写法，在 3.11 及之前是 错的 ：

data = {'name': '两点水', 'age': 18}

# Python 3.12+ 才允许：内外都用单引号
print(f'昵称是 {data['name']}')

输出的结果：

昵称是 两点水

在老版本里写这种代码会直接报 SyntaxError，逼得你要么把外层换成双引号、要么用一个临时变量过渡。从 3.12 开始彻底放开了，外层引号和大括号里的引号可以随意搭配，这一点对写复杂模板特别友好。

3.12 还顺手放开了「f-string 里可以写多行表达式、可以写注释、反斜杠也能用」等限制。各位以后用 3.12+ 的时候，f-string 里基本想怎么写就怎么写，不再有那么多奇怪的禁忌。

四、 字符串的编码问题

我们都知道计算机只能处理数字，如果要处理文本，就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特（bit）作为一个字节（byte），所以，一个字节能表示的最大的整数就是255（二进制11111111=十进制255），0 - 255被用来表示大小写英文字母、数字和一些符号，这个编码表被称为ASCII编码，比如大写字母 A 的编码是 65，小写字母 z 的编码是 122。

如果要表示中文，显然一个字节是不够的，至少需要两个字节，而且还不能和 ASCII 编码冲突，所以，中国制定了 GB2312 编码，用来把中文编进去。

类似的，日文和韩文等其他语言也有这个问题。为了统一所有文字的编码，Unicode 应运而生。Unicode 把所有语言都统一到一套编码里，这样就不会再有乱码问题了。

Unicode 通常用两个字节表示一个字符，原有的英文编码从单字节变成双字节，只需要把高字节全部填为 0 就可以。

因为 Python 的诞生比 Unicode 标准发布的时间还要早，所以最早的Python 只支持 ASCII 编码，普通的字符串 'ABC' 在 Python 内部都是 ASCII 编码的。

Python 在后来添加了对 Unicode 的支持，以 Unicode 表示的字符串用u'...'表示。

不过在最新的 Python 3 版本中，字符串是以 Unicode 编码的，也就是说，Python 的字符串支持多语言。就像上面的例子一样，我的代码中没有加u'...'，也能正常显示。

不过由于 Python 源代码也是一个文本文件，所以，当你的源代码中包含中文的时候，在保存源代码时，就需要务必指定保存为 UTF-8 编码。当Python 解释器读取源代码时，为了让它按 UTF-8 编码读取，我们通常在文件开头写上这两行：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

第一行注释是为了告诉 Linux/OS X 系统，这是一个 Python 可执行程序，Windows 系统会忽略这个注释；

第二行注释是为了告诉 Python 解释器，按照 UTF-8 编码读取源代码，否则，你在源代码中写的中文输出可能会有乱码。

申明了 UTF-8 编码并不意味着你的 .py 文件就是 UTF-8 编码的，必须并且要确保文本编辑器正在使用 UTF-8 without BOM 编码

五、基本数据类型转换

Python 中基本数据类型转换的方法有下面几个。

注：在 Python 3 里，只有一种整数类型 int，表示为长整型，没有 python2 中的 Long。

这里我们可以尝试一下这些函数方法。

比如 int() 函数，将符合规则的字符串类型转化为整数 。

str1 = '100'
str2 = '300'

print(str1 + str2)
print(int(str1) + int(str2))

输出结果：

100300
400

注意这里是符合规则的字符串类型，如果是文字形式等字符串是不可以被 int() 函数强制转换的。

还有小数形式的字符串也是不能用 int() 函数转换的。

print(int('88.88'))

这样转换会报错。

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 2, in <module>
    print(int('88.88'))
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '88.88'

但这并不是意味着浮点数不能转化为整数，而是小数形式的字符串不能用 int() 强转为整数。

浮点数还是可以通过 int() 函数转换的。

比如：

print(int(88.88))

输出结果：

88

但是你会发现，结果是 88 ，后面小数点的 0.88 被去掉了。

这是因为 int() 函数是将数据转为整数。如果是浮点数转为整数，那么 int() 函数就会做取整处理，只取整数部分。所以输出的结果为 88 。

其余的方法就不一一列举了，只要多用，多试，这些方法都会慢慢熟悉的。还有如果是初学者，完全可以每个方法都玩一下，写一下，随便写，然后运行看结果，反正你的电脑又不会因为这样而玩坏的。

六、Python 中的变量

1、变量的创建和赋值

在 Python 程序中，变量是用一个变量名表示，可以是任意数据类型，变量名必须是大小写英文、数字和下划线（_）的组合，且不能用数字开头，比如：

a=88

这里的 a 就是一个变量，代表一个整数，注意一点是 Python 是不用声明数据类型的。在 Python 中 = 是赋值语句，跟其他的编程语言也是一样的，因为 Python 定义变量时不需要声明数据类型，因此可以把任意的数据类型赋值给变量，且同一个变量可以反复赋值，而且可以是不同的数据类型。

a = 'Hello Python'
print(a)
a = 123
print(a)

输出结果：

Hello Python
123

这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言，与之对应的是静态语言。静态语言在定义变量时必须指定变量类型，如果赋值的时候类型不匹配，就会报错。例如 Java 是静态语言。

2、变量的指向问题

我们来看下这段代码，发现最后打印出来的变量 b 是 Hello Python 。

a = 'Hello Python'
b = a
a = 123
print(b)

输出结果：

Hello Python

这主要是变量 a 一开始是指向了字符串 Hello Python ，b=a 创建了变量 b ,变量 b 也指向了a 指向的字符串 Hello Python，最后 a=123，把 变量 a 重新指向了 123，所以最后输出变量 b 是 Hello Python

变量的指向过程可以这样理解：

• ① 变量 a 指向字符串 'Hello Python'
• ② b = a，变量 b 也指向 'Hello Python'
• ③ a = 123，变量 a 改为指向整数 123，但 b 仍然指向 'Hello Python'

3、多个变量赋值

Python 允许同时为多个变量赋值。例如：

a = b = c = 1

以上实例，创建一个整型对象，值为 1，三个变量被分配到相同的内存空间上。

当然也可以为多个对象指定多个变量。例如：

a, b, c = 1, 2, "liangdianshui"

以上实例，两个整型对象 1 和 2 的分配给变量 a 和 b，字符串对象 "liangdianshui" 分配给变量 c。