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Python基礎：變量與類型

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架構安全運維

概述

本文将深入介绍Python中的变量及其类型，包括变量的定义、命名规则、作用域、类型转换等内容，同时详细讲解Python的各种内置类型（如整型、浮点型、字符串、布尔型、列表、字典、集合、元组）及其使用方法。通过丰富的代码示例，帮助读者掌握Python中变量和类型的使用技巧。

变量

在Python中，变量用来存放数据。Python是一种动态类型的语言，这意味着你不必在声明变量的同时指定其类型，Python会根据你赋予变量的值自动推断出它的类型。

定义变量

定义变量非常简单，直接给变量赋值即可，例如：

x = 5
y = "Hello, world!"

变量命名规则

变量名必须以字母或下划线开头，不能以数字开头。
变量名可以包含字母、数字、下划线，但不能包含空格、标点符号或特殊字符。
变量名区分大小写，例如 myVariable 和 myvariable 是不同的变量。

变量作用域

变量的作用域分为局部变量和全局变量。

局部变量：在函数内部定义的变量，只能在该函数内部使用。
全局变量：在函数外部定义的变量，可以在整个脚本中使用。

def example():
    local_var = 10  # 局部变量
    print(local_var)

example()  # 输出 10

# print(local_var)  # 报错：NameError: name 'local_var' is not defined

global_var = 20  # 全局变量

def example():
    print(global_var)

example()  # 输出 20

变量类型

Python支持多种数据类型，包括整型、浮点型、字符串、布尔型等。这些类型在运行时可以动态更改。

整型

整型变量用于存储整数。Python支持正数、负数和零。

num1 = 10
num2 = -5
num3 = 0

浮点型

浮点型变量用于存储带有小数点的数字。

flt1 = 3.14
flt2 = 0.0
flt3 = -0.5

字符串

字符串变量用于存储文本数据。字符串可以用单引号或双引号包围。

str1 = 'Hello'
str2 = "World"

布尔型

布尔型变量用于存储真或假的值，通常用于条件判断。

is_true = True
is_false = False

变量操作

Python提供了丰富的内置操作符，可以对变量进行各种操作。

算术操作符

+（加法）、-（减法）、*（乘法）、/（除法）、//（整除）、%（取模）、**（幂运算）

a = 10
b = 5

print(a + b)  # 输出 15
print(a - b)  # 输出 5
print(a * b)  # 输出 50
print(a / b)  # 输出 2.0
print(a // b)  # 输出 2
print(a % b)  # 输出 0
print(a ** b)  # 输出 100000

字符串操作符

+（拼接字符串）、*（重复字符串）

str1 = "Hello"
str2 = "World"

print(str1 + str2)  # 输出 HelloWorld
print(str1 * 3)  # 输出 HelloHelloHello

比较操作符

==（等于）、!=（不等于）、>（大于）、<（小于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）

a = 10
b = 5

print(a == b)  # 输出 False
print(a != b)  # 输出 True
print(a > b)   # 输出 True
print(a < b)   # 输出 False
print(a >= b)  # 输出 True
print(a <= b)  # 输出 False

逻辑操作符

and（逻辑与）、or（逻辑或）、not（逻辑非）

a = True
b = False

print(a and b)  # 输出 False
print(a or b)   # 输出 True
print(not a)    # 输出 False

变量类型转换

Python提供了内置函数可以进行变量类型之间的转换。

`int()`

将其他类型转换为整型。

flt = 3.14
str_num = "10"

int_flt = int(flt)  # 转换为整型
int_str = int(str_num)  # 转换为整型

print(int_flt)  # 输出 3
print(int_str)  # 输出 10

`float()`

将其他类型转换为浮点型。

int_num = 5
str_num = "3.14"

flt_int = float(int_num)  # 转换为浮点型
flt_str = float(str_num)  # 转换为浮点型

print(flt_int)  # 输出 5.0
print(flt_str)  # 输出 3.14

`str()`

将其他类型转换为字符串。

int_num = 10
flt_num = 3.14

str_int = str(int_num)  # 转换为字符串
str_flt = str(flt_num)  # 转换为字符串

print(str_int)  # 输出 '10'
print(str_flt)  # 输出 '3.14'

变量的使用场景

变量的使用场景非常广泛，从简单的数值计算到复杂的程序逻辑控制，变量都是不可或缺的一部分。

数值计算

a = 10
b = 5
c = a + b
print(c)  # 输出 15

文本处理

name = "Alice"
greeting = "Hello, " + name
print(greeting)  # 输出 Hello, Alice

条件判断

age = 18
if age >= 18:
    print("You are an adult.")
else:
    print("You are a minor.")

总结

通过本节的学习，我们了解了Python中变量的基本定义、命名规则、作用域、类型及其操作。变量是程序设计的基础，理解并熟练使用变量是编写高效程序的关键。

类型

在Python中，类型是指数据的结构形式。Python支持多种内置类型，包括整型、浮点型、字符串、布尔型等。此外，Python还支持更复杂的数据类型，如列表、字典、集合等。本节将详细介绍这些类型以及它们的使用方法。

整型（int）

整型用于表示整数，Python中的整型是无限精度的，也就是说，整型可以表示任何大小的整数。

a = 10
b = -5
c = 0
d = 2147483647  # 32位整数的最大值
e = 9223372036854775807  # 64位整数的最大值

进制表示

整型也可以用不同的进制表示，例如二进制（前缀0b）、八进制（前缀0o）、十六进制（前缀0x）。

binary = 0b1010  # 二进制表示
octal = 0o12  # 八进制表示
hexadecimal = 0x1A  # 十六进制表示
print(binary)  # 输出 10
print(octal)  # 输出 10
print(hexadecimal)  # 输出 26

浮点型（float）

浮点型用于表示浮点数，即带有小数点的数值。

a = 3.14
b = 0.0
c = -0.5
d = 1.0e3  # 科学计数法表示
e = 1e-3  # 小数点后三位

浮点数在Python中的表示方式与科学计数法类似，可以使用e或E表示指数部分，例如1.0e3表示1000。

字符串（str）

字符串是Python中最常用的数据类型，用于表示文本数据。字符串可以使用单引号、双引号或三引号包围。

single_quote = 'Hello'
double_quote = "World"
triple_quote = """Hello, world!"""

字符串中的转义字符可以用来表示特殊字符，例如\n表示换行符，\t表示制表符。

escaped_char = "This is a newline:\nTest"
escaped_tab = "This is a tab:\tTest"
print(escaped_char)
print(escaped_tab)

布尔型（bool）

布尔型用于表示真或假的值，通常用于条件判断。

is_true = True
is_false = False

布尔型只有两种值：True和False。布尔值可以用于逻辑运算，例如and、or和not。

a = True
b = False

print(a and b)  # 输出 False
print(a or b)   # 输出 True
print(not a)    # 输出 False

列表（list）

列表是一种有序的、可变的集合，可以包含多种类型的元素。

list1 = [1, 2, 3, 4]
list2 = ['a', 'b', 'c']
list3 = [True, False, True]
list4 = [1, 'two', 3.0]

列表中的元素可以通过索引来访问。

numbers = [1, 2, 3, 4]
first_element = numbers[0]  # 访问第一个元素
last_element = numbers[-1]  # 访问最后一个元素
print(first_element)  # 输出 1
print(last_element)   # 输出 4

字典（dict）

字典是一种键值对的集合，键必须是不可变类型（如整型、浮点型、字符串、元组），值可以是任意类型。

dict1 = {'name': 'Alice', 'age': 25}
dict2 = {1: 'one', 2: 'two', 3: 'three'}

字典中的值可以通过键来访问。

person = {'name': 'Alice', 'age': 25}
name = person['name']
age = person['age']
print(name)  # 输出 Alice
print(age)   # 输出 25

集合（set）

集合是一种无序的、不重复的元素集合。

set1 = {1, 2, 3, 4}
set2 = {'a', 'b', 'c'}

集合中的元素可以通过add方法添加，通过remove方法移除。

numbers = {1, 2, 3, 4}
numbers.add(5)  # 添加元素
numbers.remove(2)  # 移除元素
print(numbers)  # 输出 {1, 3, 4, 5}

元组（tuple）

元组是一种有序的、不可变的集合，与列表类似，但不能修改。

tuple1 = (1, 2, 3, 4)
tuple2 = ('a', 'b', 'c')

元组中的元素可以通过索引来访问。

numbers = (1, 2, 3, 4)
first_element = numbers[0]
last_element = numbers[-1]
print(first_element)  # 输出 1
print(last_element)   # 输出 4

类型转换

Python提供了内置函数可以进行类型转换。

`int()`

将其他类型转换为整型。

flt = 3.14
str_num = "10"

int_flt = int(flt)  # 转换为整型
int_str = int(str_num)  # 转换为整型

print(int_flt)  # 输出 3
print(int_str)  # 输出 10

`float()`

将其他类型转换为浮点型。

int_num = 5
str_num = "3.14"

flt_int = float(int_num)  # 转换为浮点型
flt_str = float(str_num)  # 转换为浮点型

print(flt_int)  # 输出 5.0
print(flt_str)  # 输出 3.14

`str()`

将其他类型转换为字符串。

int_num = 10
flt_num = 3.14

str_int = str(int_num)  # 转换为字符串
str_flt = str(flt_num)  # 转换为字符串

print(str_int)  # 输出 '10'
print(str_flt)  # 输出 '3.14'

类型检查

可以使用type()函数检查变量的类型。

a = 10
b = 3.14
c = "Hello"
d = True

print(type(a))  # 输出 <class 'int'>
print(type(b))  # 输出 <class 'float'>
print(type(c))  # 输出 <class 'str'>
print(type(d))  # 输出 <class 'bool'>

总结

通过本节的学习，我们了解了Python中各种内置类型，包括整型、浮点型、字符串、布尔型、列表、字典、集合和元组。这些类型在Python编程中有着广泛的应用，理解它们的特性和使用方法对于编写高效、清晰的代码非常重要。

实践示例

示例1：使用列表进行数值计算

# 定义一个列表，包含一些数值
numbers = [10, 20, 30, 40]

# 计算列表中数值的和
sum_of_numbers = sum(numbers)

# 计算列表中数值的平均值
average_of_numbers = sum_of_numbers / len(numbers)

print("Sum:", sum_of_numbers)  # 输出 Sum: 100
print("Average:", average_of_numbers)  # 输出 Average: 25.0

示例2：使用字典存储信息

# 定义一个字典，存储一个人的信息
person = {
    'name': 'Alice',
    'age': 25,
    'is_student': True
}

# 访问字典中的值
name = person['name']
age = person['age']
is_student = person['is_student']

print("Name:", name)  # 输出 Name: Alice
print("Age:", age)    # 输出 Age: 25
print("Is Student:", is_student)  # 输出 Is Student: True

示例3：使用集合进行去重

# 定义一个包含重复元素的列表
numbers = [1, 2, 3, 2, 4, 3, 5]

# 将列表转换为集合，去重
unique_numbers = set(numbers)

# 将集合转换回列表
unique_numbers_list = list(unique_numbers)

print("Unique Numbers:", unique_numbers_list)  # 输出 Unique Numbers: [1, 2, 3, 4, 5]

示例4：使用元组存储不可变数据

# 定义一个元组，包含一些不可变的数值
coordinates = (10, 20)

# 访问元组中的元素
x = coordinates[0]
y = coordinates[1]

print("X:", x)  # 输出 X: 10
print("Y:", y)  # 输出 Y: 20

总结

通过这些示例，我们看到了如何使用Python中的不同类型进行数值计算、信息存储、去重操作以及不可变数据的存储。这些示例展示了类型在实际编程中的应用，帮助我们更好地理解和使用Python中的类型。

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