Python基础——PyCharm版本——第二章、数据类型和变量(超详细)
🤵🤗Python_Base:The second chapter🤗🤵
目錄
輸入和輸出
數據類型
字符編碼
Python的字符串
格式化
format()
f-string
練習
輸入和輸出
用print()在括號中加上字符串，就可以向屏幕上輸出指定的文字。比如輸出'hello, world'，用代碼實現如下：
print('hello, world')print()函數也可以接受多個字符串，用逗號“,”隔開，就可以連成一串輸出：
print('I Hava A Dream!', 'good boy', 'super girl')現在，你已經可以用print()輸出你想要的結果了。但是，如果要讓用戶從電腦輸入一些字符怎么辦？Python提供了一個input()，可以讓用戶輸入字符串，并存放到一個變量里。比如輸入用戶的名字：
name = input() print(name)當你輸入name = input()并按下回車后，Python交互式命令行就在等待你的輸入了。這時，你可以輸入任意字符，然后按回車后完成輸入。
輸入完成后，不會有任何提示，Python交互式命令行又回到>>>狀態了。那我們剛才輸入的內容到哪去了？答案是存放到name變量里了。可以直接輸入name查看變量內容：
**什么是變量？**請回憶初中數學所學的代數基礎知識：
設正方形的邊長為a，則正方形的面積為a x a。把邊長a看做一個變量，我們就可以根據a的值計算正方形的面積，比如：
若a=2，則面積為a x a = 2 x 2 = 4；
若a=3.5，則面積為a x a = 3.5 x 3.5 = 12.25。
在計算機程序中，變量不僅可以為整數或浮點數，還可以是字符串，因此，name作為一個變量就是一個字符串。
要打印出name變量的內容，除了直接寫name然后按回車外，還可以用print()函數：
數據類型
計算機顧名思義就是可以做數學計算的機器，因此，計算機程序理所當然地可以處理各種數值。但是，計算機能處理的遠不止數值，還可以處理文本、圖形、音頻、視頻、網頁等各種各樣的數據，不同的數據，需要定義不同的數據類型。在Python中，能夠直接處理的數據類型有以下幾種：
整數
Python可以處理任意大小的整數，當然包括負整數，在程序中的表示方法和數學上的寫法一模一樣，例如：1，100，-8080，0，等等。
計算機由于使用二進制，所以，有時候用十六進制表示整數比較方便，十六進制用0x前綴和0-9，a-f表示，例如：0xff00，0xa5b4c3d2，等等。
對于很大的數，例如10000000000，很難數清楚0的個數。Python允許在數字中間以_分隔，因此，寫成10_000_000_000和10000000000是完全一樣的。十六進制數也可以寫成0xa1b2_c3d4。
浮點數
浮點數也就是小數，之所以稱為浮點數，是因為按照科學記數法表示時，一個浮點數的小數點位置是可變的，比如，1.23x109和12.3x108是完全相等的。浮點數可以用數學寫法，如1.23，3.14，-9.01，等等。但是對于很大或很小的浮點數，就必須用科學計數法表示，把10用e替代，1.23x109就是1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以寫成1.2e-5，等等。
整數和浮點數在計算機內部存儲的方式是不同的，整數運算永遠是精確的（除法難道也是精確的？是的！），而浮點數運算則可能會有四舍五入的誤差。
字符串
字符串是以單引號'或雙引號"括起來的任意文本，比如'abc'，"xyz"等等。請注意，''或""本身只是一種表示方式，不是字符串的一部分，因此，字符串'abc'只有a，b，c這3個字符。如果'本身也是一個字符，那就可以用""括起來，比如"I'm OK"包含的字符是I，'，m，空格，O，K這6個字符。
如果字符串內部既包含'又包含"怎么辦？可以用轉義字符\來標識，比如：
表示的字符串內容是：
I'm "OK"!?
如果字符串里面有很多字符都需要轉義，就需要加很多\，為了簡化，Python還允許用r''表示''內部的字符串默認不轉義，可以自己試試：
print('\\\t\\')輸出結果：?
\?? ?\
print(r'\\\t\\')輸出結果：
\\\t\\
如果字符串內部有很多換行，用\n寫在一行里不好閱讀，為了簡化，Python允許用'''...'''的格式表示多行內容，可以自己試試：?
print('''line1 ... line2 ... line3''')輸出結果：
line1
... line2
... line3
字符編碼
我們已經講過了，字符串也是一種數據類型，但是，字符串比較特殊的是還有一個編碼問題。
因為計算機只能處理數字，如果要處理文本，就必須先把文本轉換為數字才能處理。最早的計算機在設計時采用8個比特（bit）作為一個字節（byte），所以，一個字節能表示的最大的整數就是255（二進制11111111=十進制255），如果要表示更大的整數，就必須用更多的字節。比如兩個字節可以表示的最大整數是65535，4個字節可以表示的最大整數是4294967295。
由于計算機是美國人發明的，因此，最早只有127個字符被編碼到計算機里，也就是大小寫英文字母、數字和一些符號，這個編碼表被稱為ASCII編碼，比如大寫字母A的編碼是65，小寫字母z的編碼是122。
但是要處理中文顯然一個字節是不夠的，至少需要兩個字節，而且還不能和ASCII編碼沖突，所以，中國制定了GB2312編碼，用來把中文編進去。
你可以想得到的是，全世界有上百種語言，日本把日文編到Shift_JIS里，韓國把韓文編到Euc-kr里，各國有各國的標準，就會不可避免地出現沖突，結果就是，在多語言混合的文本中，顯示出來會有亂碼。
因此，Unicode字符集應運而生。Unicode把所有語言都統一到一套編碼里，這樣就不會再有亂碼問題了。
Unicode標準也在不斷發展，但最常用的是UCS-16編碼，用兩個字節表示一個字符（如果要用到非常偏僻的字符，就需要4個字節）。現代操作系統和大多數編程語言都直接支持Unicode。
現在，捋一捋ASCII編碼和Unicode編碼的區別：ASCII編碼是1個字節，而Unicode編碼通常是2個字節。
字母A用ASCII編碼是十進制的65，二進制的01000001；
字符0用ASCII編碼是十進制的48，二進制的00110000，注意字符'0'和整數0是不同的；
漢字中已經超出了ASCII編碼的范圍，用Unicode編碼是十進制的20013，二進制的01001110 00101101。
你可以猜測，如果把ASCII編碼的A用Unicode編碼，只需要在前面補0就可以，因此，A的Unicode編碼是00000000 01000001。
新的問題又出現了：如果統一成Unicode編碼，亂碼問題從此消失了。但是，如果你寫的文本基本上全部是英文的話，用Unicode編碼比ASCII編碼需要多一倍的存儲空間，在存儲和傳輸上就十分不劃算。
所以，本著節約的精神，又出現了把Unicode編碼轉化為“可變長編碼”的UTF-8編碼。UTF-8編碼把一個Unicode字符根據不同的數字大小編碼成1-6個字節，常用的英文字母被編碼成1個字節，漢字通常是3個字節，只有很生僻的字符才會被編碼成4-6個字節。如果你要傳輸的文本包含大量英文字符，用UTF-8編碼就能節省空間：
| A | 01000001 | 00000000 01000001 | 01000001 |
| 中 | x | 01001110 00101101 | 11100100 10111000 10101101 |
從上面的表格還可以發現，UTF-8編碼有一個額外的好處，就是ASCII編碼實際上可以被看成是UTF-8編碼的一部分，所以，大量只支持ASCII編碼的歷史遺留軟件可以在UTF-8編碼下繼續工作。
搞清楚了ASCII、Unicode和UTF-8的關系，我們就可以總結一下現在計算機系統通用的字符編碼工作方式：
在計算機內存中，統一使用Unicode編碼，當需要保存到硬盤或者需要傳輸的時候，就轉換為UTF-8編碼。
用記事本編輯的時候，從文件讀取的UTF-8字符被轉換為Unicode字符到內存里，編輯完成后，保存的時候再把Unicode轉換為UTF-8保存到文件：
瀏覽網頁的時候，服務器會把動態生成的Unicode內容轉換為UTF-8再傳輸到瀏覽器：
所以你看到很多網頁的源碼上會有類似<meta charset="UTF-8" />的信息，表示該網頁正是用的UTF-8編碼。
Python的字符串
搞清楚了令人頭疼的字符編碼問題后，我們再來研究Python的字符串。
在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode編碼的，也就是說，Python的字符串支持多語言，例如：
print('包含中文的str')對于單個字符的編碼，Python提供了ord()函數獲取字符的整數表示，chr()函數把編碼轉換為對應的字符，如果知道字符的整數編碼，還可以用十六進制這么寫str：
ord('A') ord('中') chr(66) chr(25991) print('\u4e2d\u6587')65
20013
'B'
'文'
中文
兩種寫法完全是等價的。
由于Python的字符串類型是str，在內存中以Unicode表示，一個字符對應若干個字節。如果要在網絡上傳輸，或者保存到磁盤上，就需要把str變為以字節為單位的bytes。
Python對bytes類型的數據用帶b前綴的單引號或雙引號表示：
x = b'ABC'要注意區分'ABC'和b'ABC'，前者是str，后者雖然內容顯示得和前者一樣，但bytes的每個字符都只占用一個字節。
以Unicode表示的str通過encode()方法可以編碼為指定的bytes，例如：
print('ABC'.encode('ascii')) print('中文'.encode('utf-8')) print('中文'.encode('ascii'))b'ABC'
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
Traceback (most recent call last):
? File "D:/save/myclass/Python/core/python/demo1.py", line 3, in <module>
? ? print('中文'.encode('ascii'))
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)
純英文的str可以用ASCII編碼為bytes，內容是一樣的，含有中文的str可以用UTF-8編碼為bytes。含有中文的str無法用ASCII編碼，因為中文編碼的范圍超過了ASCII編碼的范圍，Python會報錯。
在bytes中，無法顯示為ASCII字符的字節，用\x##顯示。
反過來，如果我們從網絡或磁盤上讀取了字節流，那么讀到的數據就是bytes。要把bytes變為str，就需要用decode()方法：
print(b'ABC'.decode('ascii')) print(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8'))ABC
中文
如果bytes中包含無法解碼的字節，decode()方法會報錯：
print(b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8'))?UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xff in position 3: invalid start byte
如果bytes中只有一小部分無效的字節，可以傳入errors='ignore'忽略錯誤的字節：
print(b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8', errors='ignore'))要計算str包含多少個字符，可以用len()函數：
print(len('ABC')) print(len('中文'))3
2
len()函數計算的是str的字符數，如果換成bytes，len()函數就計算字節數：
print(len(b'ABC')) print(len(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87')) print(len('中文'.encode('utf-8')))可見，1個中文字符經過UTF-8編碼后通常會占用3個字節，而1個英文字符只占用1個字節。
在操作字符串時，我們經常遇到str和bytes的互相轉換。為了避免亂碼問題，應當始終堅持使用UTF-8編碼對str和bytes進行轉換。
由于Python源代碼也是一個文本文件，所以，當你的源代碼中包含中文的時候，在保存源代碼時，就需要務必指定保存為UTF-8編碼。當Python解釋器讀取源代碼時，為了讓它按UTF-8編碼讀取，我們通常在文件開頭寫上這兩行：
#!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*-第一行注釋是為了告訴Linux/OS X系統，這是一個Python可執行程序，Windows系統會忽略這個注釋；
第二行注釋是為了告訴Python解釋器，按照UTF-8編碼讀取源代碼，否則，你在源代碼中寫的中文輸出可能會有亂碼。
申明了UTF-8編碼并不意味著你的.py文件就是UTF-8編碼的，必須并且要確保文本編輯器正在使用UTF-8 without BOM編碼：
如果.py文件本身使用UTF-8編碼，并且也申明了# -*- coding: utf-8 -*-，打開命令提示符測試就可以正常顯示中文：
print("中文")格式化
最后一個常見的問題是如何輸出格式化的字符串。我們經常會輸出類似'親愛的xxx你好！你xx月的話費是xx，余額是xx'之類的字符串，而xxx的內容都是根據變量變化的，所以，需要一種簡便的格式化字符串的方式。
在Python中，采用的格式化方式和C語言是一致的，用%實現，舉例如下：
print('Hello, %s' % 'world') print('Hi, %s, you have $%d.' % ('Michael', 1000000))你可能猜到了，%運算符就是用來格式化字符串的。在字符串內部，%s表示用字符串替換，%d表示用整數替換，有幾個%?占位符，后面就跟幾個變量或者值，順序要對應好。如果只有一個%?，括號可以省略。
常見的占位符有：
| %d | 整數 |
| %f | 浮點數 |
| %s | 字符串 |
| %x | 十六進制整數 |
其中，格式化整數和浮點數還可以指定是否補0和整數與小數的位數：
# -*- coding: utf-8 -*- print('%2d-%02d' % (3, 1)) print('%.2f' % 3.1415926)如果你不太確定應該用什么，%s永遠起作用，它會把任何數據類型轉換為字符串：
# -*- coding: utf-8 -*- print('Age: %s. Gender: %s' % (25, True))?Age: 25. Gender: True
有些時候，字符串里面的%是一個普通字符怎么辦？這個時候就需要轉義，用%%來表示一個%：
# -*- coding: utf-8 -*- print('growth rate: %d %%' % 7)growth rate: 7 %?
format()
另一種格式化字符串的方法是使用字符串的format()方法，它會用傳入的參數依次替換字符串內的占位符{0}、{1}……，不過這種方式寫起來比%要麻煩得多：
# -*- coding: utf-8 -*- print('Hello, {0}, 成績提升了 {1:.1f}%'.format('小明', 17.125))Hello, 小明, 成績提升了 17.1%
f-string
最后一種格式化字符串的方法是使用以f開頭的字符串，稱之為f-string，它和普通字符串不同之處在于，字符串如果包含{xxx}，就會以對應的變量替換：
# -*- coding: utf-8 -*- r = 2.5 s = 3.14 * r ** 2 print(f'The area of a circle with radius {r} is {s:.2f}')?The area of a circle with radius 2.5 is 19.62
上述代碼中，{r}被變量r的值替換，{s:.2f}被變量s的值替換，并且:后面的.2f指定了格式化參數（即保留兩位小數），因此，{s:.2f}的替換結果是19.62。
練習
小明的成績從去年的72分提升到了今年的85分，請計算小明成績提升的百分點，并用字符串格式化顯示出'xx.x%'，只保留小數點后1位：
# -*- coding: utf-8 -*- s1 = 72 s2 = 85 r=(1-(s1/s2)) print(f"小明是成績提升的百分比是：%.2f "%r)小明是成績提升的百分比是：0.15??
Python 3的字符串使用Unicode，直接支持多語言。
當str和bytes互相轉換時，需要指定編碼。最常用的編碼是UTF-8。Python當然也支持其他編碼方式，比如把Unicode編碼成GB2312：
# -*- coding: utf-8 -*- print('中文'.encode('gb2312'))b'\xd6\xd0\xce\xc4'
但這種方式純屬自找麻煩，如果沒有特殊業務要求，請牢記僅使用UTF-8編碼。
格式化字符串的時候，可以用Python的交互式環境測試，方便快捷。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Python基础——PyCharm版本——第二章、数据类型和变量(超详细)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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